1. Moderación de neutrones:
* Los neutrones de la fisión son demasiado enérgicos para mantener una reacción en cadena. Necesitan disminuir a un nivel de energía específico.
* moderadores: Estos son materiales como el agua (en reactores de agua ligera) o grafito (en algunos reactores) que ralentizan efectivamente los neutrones por colisiones.
2. Absorción de neutrones:
* varillas de control: Estos están hechos de materiales que absorben neutrones como Boron o Cadmium. Al insertar estas varillas en el núcleo del reactor, puede absorber neutrones, reduciendo la velocidad de fisión y controlando la potencia de salida.
* Otros absorbedores: Algunos de los productos de fisión en sí son buenos absorbentes de neutrones, lo que ayuda a regular la reacción.
3. Enriquecimiento de combustible:
* uranio natural: Contiene solo el 0.7% del isótopo fissil U-235.
* Enriquecimiento: Aumenta la concentración de U-235, haciendo que el combustible sea más reactivo. El nivel de enriquecimiento determina la facilidad con la que se puede sostener la reacción en cadena.
4. Geometría del reactor:
* Forma y tamaño: El diseño del reactor influye en el flujo de neutrones y cuán efectivamente pueden desencadenar una fisión adicional.
* Reflector: Un material que rodea el núcleo que refleja los neutrones que se escapan en la zona de reacción, aumentando la eficiencia.
5. Sistema de enfriamiento:
* Desmontaje de calor: La fisión genera un calor tremendo, que debe eliminarse constantemente para evitar el sobrecalentamiento.
* refrigerante: Esto puede ser agua, agua pesada u otros líquidos que circulan a través del núcleo, absorbiendo el calor y transferirlo a un intercambiador de calor.
Cómo funciona todo en conjunto:
1. Iniciando la reacción en cadena: Un neutrón golpea un átomo de U-235, causando fisión y liberando más neutrones.
2. Moderando los neutrones: El moderador ralentiza estos neutrones a un nivel de energía adecuado para una mayor fisión.
3. Controlando la reacción: Las varillas de control absorben algunos neutrones, evitando una reacción en cadena no controlada.
4. sosteniendo la reacción: Los neutrones restantes desencadenan más eventos de fisión, manteniendo la reacción a una velocidad controlada.
5. enfriamiento: El sistema de enfriamiento elimina el calor generado por el proceso de fisión.
Mecanismos de seguridad:
* Sistema Scram: Este sistema inserta rápidamente todas las varillas de control en el núcleo, deteniendo la reacción en cadena en una emergencia.
* Edificio de contención: Una estructura fuerte que evita la liberación de materiales radiactivos en caso de un accidente.
* Sistemas de respaldo: Múltiples sistemas redundantes aseguran que el reactor permanezca bajo control incluso en caso de fallas.
En resumen: Los reactores nucleares se basan en una combinación sofisticada de moderación de neutrones, varillas de control, enriquecimiento de combustible, geometría del reactor y sistemas de enfriamiento para administrar la reacción de la cadena nuclear y producir energía de manera segura y eficiente.
