Energia Nuclear.

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Todos los reactores tienen las mismas partes básicas: combustible, varillas de control, moderador, refrigerante, tanque o tubos presurizados, un generador de vapor y una estructura de contención. La mayoría utiliza pastillas de óxido de uranio como combustible. Las pastillas se colocan en tubos que forman varillas de combustible agrupadas dentro del núcleo del reactor. Las varillas de control regulan la velocidad de la reacción, acelerándola, disminuyéndola o deteniéndola, según sea necesario. Están compuestas de un material que absorbe neutrones; generalmente se utiliza cadmio, hafnio o boro. Las varillas de control se pueden colocar o quitar de las varillas de combustible para que absorban mayor o menor cantidad de neutrones, según sea necesario para regular la velocidad de la fisión. Las varillas de combustible y las de control forman el núcleo del reactor.

El moderador y el refrigerante envuelven el núcleo. El moderador es una sustancia que evita que los neutrones producidos por la fisión se muevan demasiado rápido para que puedan chocar más núcleos y continuar así la reacción en cadena. El agua, un agua pesada (óxido de deuterio o D2O), o el grafito, son los moderadores más frecuentes. El refrigerante circula por el núcleo para estabilizar su temperatura. El refrigerante puede ser líquido o gaseoso. En reactores de agua liviana, el moderador y el refrigerante son la misma sustancia: agua.

El núcleo, el moderador y el refrigerante se encuentran dentro de un tanque presurizado o de tubos presurizados. El calor recogido por el sistema refrigerante genera vapor que alimenta una turbina. La turbina suministra energía a un generador que produce electricidad. Una estructura de contención encierra todo este sistema para evitar que no ingrese nada ni que se escape radiación si algo funcionara mal. Generalmente, esta estructura está hecha de 1 m (3 pies) de espesor de concreto y acero.

Tipos de reactores

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Ilustraciones cortesía de Australian Uranium Association.

Los primeros reactores que se pusieron en funcionamiento, llamados de primera generación, ya no se utilizan más, a excepción de uno que se encuentra en Gran Bretaña. Actualmente, los reactores de segunda generación producen la mayor parte de la energía nuclear en el mundo. El reactor de agua presurizada es, lejos, el tipo de reactor más frecuente. Este reactor se basa en el diseño utilizado para construir submarinos nucleares para la Marina de Estados Unidos. Emplea óxido de uranio como combustible y agua como refrigerante y moderador. El agua utilizada como refrigerante y moderador circula en un bucle separado del agua que se convierte en vapor. Esto evita que se contamine toda el agua con radioactividad si hubiera una filtración en el núcleo.

Muchas plantas nucleares utilizan un reactor de agua en ebullición que ha enriquecido el óxido de uranio como combustible y el agua como moderador y refrigerante. Toda el agua de la planta forma un bucle, desde el moderador hasta el vapor. Éste menos complejo que el reactor de agua presurizada, pero más vulnerable a la contaminación en toda la planta si se produjera una filtración. Esto se debe a que el agua radioactiva no está separada del agua que se usa para crear el vapor que alimenta la turbina. Este tipo de reactor se utiliza en Estados Unidos, Japón, Francia, Rusia y Suecia.

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Ilustraciones cortesía de Australian Uranium Association.

Esquema de un reactor de agua en ebullición.

El reactor refrigerado a gas, muy frecuente en Gran Bretaña, emplea uranio natural u óxido de uranio enriquecido como combustible, dióxido de carbono como refrigerante y grafito como moderador.

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Ilustraciones cortesía de Australian Uranium Association.

Esquema de un reactor refrigerado a gas.

Las plantas nucleares canadienses utilizan el reactor de agua pesada presurizada, conocido como CANDU. Este reactor utiliza óxido de uranio natural como combustible y agua pesada como refrigerante y moderador.

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Ilustraciones cortesía de Australian Uranium Association.

Reactor CANDU

Los reactores de agua liviana y grafito, que sólo se encuentran en Rusia, emplean óxido de uranio enriquecido como combustible, un refrigerante de agua y un moderador de grafito. Los tipos de reactores más modernos son los reactores de neutrones rápidos. Hay cuatro en funcionamiento: en Japón, en Francia y en Rusia. Este tipo de reactores emplean óxido de plutonio y óxido de uranio como combustible, un refrigerante de sodio líquido y no utilizan moderador.

La mayoría de los reactores que se están construyendo actualmente son reactores de tercera generación. Aunque los diseños no sean tan diferentes de los de los reactores más antiguos, los reactores de tercera generación incluyen una cantidad de mejoras respecto de aquéllos. El primer reactor de tercera generación comenzó a funcionar en Japón en 1996. Los reactores más nuevos de tercera generación incluso tienen características más avanzadas. Son más estandarizados y reducen costos. Tienen diseños más simples y sólidos, para que su funcionamiento resulte más cómodo y más seguro. Esos reactores tienen una proyección de vida útil de aproximadamente 60 años, a diferencia de los 40 años que duraban los reactores de segunda generación. Aprovechan mejor el combustible, ya que utilizan menor cantidad y producen menos desechos. Pero lo más importante es que que los diseños de tercera generación incorporan mejores características de seguridad para evitar la fundición del núcleo y fugas radioactivas hacia el medio ambiente.

Historia

El primer país que hizo uso de la energía atómica fue Estados Unidos, que arrojó bombas atómicas en Hiroshima y Nagasaki, Japón, al final de la Segunda Guerra Mundial. El concepto de utilizar reactores nucleares para proporcionar energía con otros fines comenzó a partir el submarino impulsado con energía nuclear, desarrollado por la Marina de los Estados Unidos a finales de la década de 1940 y principios de 1950. El primer submarino nuclear se presentó en 1954.

Durante los primeros años de la década de 1950, el presidente de Estados Unidos, Dwight Eisenhower, desclasificó mucha