Traballo de ciencias naturais a enerxía nuclear
- 1. enerxía nuclear A idea de que o núcleo dun átomo é inestable se ten demasiados neutróns, aplícase tamén a elementos moi grandes coma o uranio. O uranio contén pequenas cantidades de U-235, que é inestable e, polo tanto radioactivo, co que emite partículas alfa. Non obstante, os descubrementos efectuados no 1939, demostraron ue se se engade un neutrón máis ao núcleo de U-235, ésta vólvese extremadamente inestable e se desintegra violentamente. Esta reacción, que se desencadea bombardeando o U-235 con neutróns, é a famosa reacción de fisión ( contraria á fusión, que consiste en “ unir ” os átomos en vez de “ rompelos ” ). Esta desintegración do U-235 provoca a división do núcleo en dous fragmentos aproximadamente iguais, cada un dos cales é un elemento máis lixeiro. Durante a reacción libérase unha gran cantidade de enerxía, e pode producirse un calor moi elevado, nunha explosión moi rápida dun gran número destas reaccións, producíndose varios neutróns adicionais. Si un destes neutróns é absorvido polo outro núclo de U-235, o proceso de fisión pode continuar coma reacción en cadea. de esta forma, unha reacción conduce a outra e este proceso constante de fisión é a clave do funcionamento dun reactor nuclear. O primeiro reactor nuclear feito polo home, comezou a operar en 1942, pero non foi o primeiro na terra, posto que se cre que fai uns 1700 millóns de anos, nun depósito d uranio en Á frica prodúxose espontaneamente unha reacción de fisión en cadea. central nuclear Unha central ou planta nuclear é unha instalación industrial empregada para a xeración de enerxía eléctrica a partir de enerxía nuclear. Caraterízase polo exemplo de combustible nuclear composto basicamente de material fisionable que mediante reaccións nuckeares, proporcionan calor que a súa vez é empregado a través dun ciclo termodinámico convencional, para producir o movemento de alternadores que transforman o traballo mecánico en enerxía eléctrica. Estas centrais nucleares constan dun ou máis reactores. O número dun reactor nuclear consta dun contenedor ou vasixa en cuxo interior se albergan bloques dun material illante da radioactividade, comumente grafito ou formigón recheo de combustible nuclear formado por material fisible (uranio-235 ou plutonio-239 ). No proceso establécese unha reacción sostida e moderada grazas ao emprego de elementos auxiliares que absorven o exceso de neutróns liberados, mantendo baixo control a reacción en cadea do material 1
- 2. radioactivo; a estes elementos chámaselles moderadores. Rodeando ao núcleo dun reactor nuclear está o reflector, cuxa función consiste en devolver ao núcleo parte dos neutróns que se fugan na reacción. As barras de control que se sumerxen facultativamente no reactor, sirven para moderar ou acelerar o factor de multiplicación do proceso de reacción en cadea do circuíto nuclear. O blindaxe especial que rodea ao reactor, absorve a radioactividade emitida en forma de neutróns, radiación gamma, partículas alfa e partículas beta. Un circuíto de refrixeración externo axuda a extraer o exceso de calor xerado. Principais compoñentes dun reactor nuclear: Combustible: nunha central nuclear o combustible é, xeralmente, óxido de uranio. En todas as centrais que se atopan en funcionamento no noso país, empléase uranio lixeiramente enriquecido con U-235, cun grado de enriquecemento do 3 ao 5 %. este material se encontra coma pastillas cerámicas que se introducen no interior dunha vaina ou envoltura metálica. Moderador: nos reactores denominados térmicos é a substancia que frena, sen capturalos, os neutróns que se producen na reacción de fisión, ata unha velocidade á que sexan capaces de producir unha nove reacción de fisón. Non se trata de parar a reacción ( este papel é o das barras de control ), senón de mantela. Hai tres substancias que responden ben a estas exixencias: grafito, auga e auga pesada. Barras de control: conteñen unha substancia que captura os neutróns de forma tal que se pare completamente a reacción en cadea ou se module a potencia do reactor. Núcleo do reactor: é a zona na que se atopan as barras de combustible e as barras de control rodeadas polo moderador nunha distribución adecuada, de modo que cando estas última están insertadas, a reacción nuclear párase. A reacción iníciase ao retirar as barras de control. Os mecanismos de accionamento das barras de control están diseñados de tal modo que cando estas se inserten en determinadas circunstancias, dando lugar ao que se chama parada automática ou disparo. Refrixerante: o calor é extraído do núcleo por medio do refrixerante que circula ao redor das barras de combustible. Os fluídos que se solen utilizar son: anhídrico carbónico, auga ou auga pesada. O refrixerante circula no interior do núcleo, lamendo as barras de combustible. Centrais nucleares en España: Auga lixeira a presión (PWR): (o núcleo do reactor está contido nunha cuba d aceiro, vasixa do reactor, pola que circula auga baixo presión, que fai á vez
- 3. a función de moderador e de fluído de transporte de calor). Almaraz, dúas unidades (1980 e 1983); Ascó, tamén con dúas unidades (1982 e 1985); Vandellós II (1987); e Trillo, a última central posta en funcionamento en España (1987). Auga en ebulición (BWR): (o principio básico do reactor de auga en ebulición é aproveitar a enerxía térmica desprendida pola fisión nuclear para facer ferver a auga contida na propia vasixa do reactor, é dicir, en contacto directo coas vainas do combustible. Esta auga intervén tamén coma moderador). A máis antigua é a de Santa María de Garoña (1970); seguida de Cofrentes (1984). conclusión As instalacións nucleares son construccións complexas pola variedade de tecnoloxías industriais empregadas e pola elevada seguridade coa que son dotadas. As características da reacción nuclear, fia que poida resultar perigosa se se perde o seu control e prolifera por encima dunha determinada temperatura á que se funden os materiais empregados no reactor, así como se se producen escapes de radiación nociva por esa ou outras causas. A enerxía nuclear caracterízase por producir, ademais dunha gran cantidade de enerxía eléctrica, residuos nucleares que hay que albergar en depósitos aislados e controlados durante largo tempo. A cambio, non se produce contaminación atmosférica de gases invernadeiro, nin precisan o emprego de combustibles fósiles para a súa operación. Sen embargo, as emisións contaminantes indirectas derivadas da súa propia construcción, da fabricación do combustible e da xestión posterior dos residuos radioactivos, non son despreciables. En España as centrais nucleares xeraron o 20 % da enerxía eléctrica necesaria en 2008. 3