1. Fisión nuclear:
* El corazón del reactor: El proceso comienza en el núcleo del reactor, donde las barras de combustible de uranio sufren fisión nuclear.
* Reacción en cadena: Los neutrones bombardean los átomos de uranio, lo que hace que se separen y liberen enormes cantidades de energía, incluido el calor. Este proceso se controla mediante el uso de varillas de control que absorben neutrones y regulan la velocidad de fisión.
2. Transferencia de calor al refrigerante primario:
* agua como medio: El calor generado en el núcleo se transfiere a un refrigerante primario, típicamente agua bajo alta presión (reactor de agua presurizado) o una mezcla de agua y vapor (reactor de agua hirviendo).
* Intercambio de calor: Este refrigerante primario circula a través del núcleo del reactor, absorbiendo el calor liberado por la fisión.
3. Transferencia de calor al refrigerante secundario:
* generación de vapor: El refrigerante primario caliente luego fluye a través de un intercambiador de calor, transfiriendo su calor a un refrigerante secundario, que generalmente es agua en un sistema separado.
* Producción de vapor: Este calor convierte el agua secundaria en vapor.
4. Generación de energía de turbina de vapor:
* Conversión de energía: El vapor de alta presión impulsa una turbina, convirtiendo la energía térmica en energía mecánica.
* Producción de electricidad: La turbina está conectada a un generador, que convierte la energía mecánica en energía eléctrica.
5. Agua de enfriamiento:
* condensación: El vapor de la turbina se dirige a un condensador, donde se enfría por un tercer sistema de agua (agua de enfriamiento). Este proceso condensa el vapor nuevamente en agua líquida.
* Repetición del ciclo: Luego, el agua condensada se bombea al intercambiador de calor, completando el ciclo.
Conceptos clave:
* Conducción: Transferencia de calor a través del contacto directo (por ejemplo, el núcleo del reactor al refrigerante primario).
* Convección: Transferencia de calor a través del movimiento de fluidos (por ejemplo, la circulación del refrigerante primario).
* Radiación: Transferencia de calor a través de ondas electromagnéticas (aunque esto es menos significativo en un reactor nuclear).
Seguridad y eficiencia:
* múltiples barreras: Las centrales nucleares emplean múltiples capas de protección para evitar la liberación de radiactividad. Estos incluyen estructuras de contención, sistemas de enfriamiento de emergencia y bucles de transferencia de calor múltiples.
* Eficiencia térmica: Las centrales nucleares son muy eficientes para convertir la energía térmica en electricidad, con eficiencias térmicas típicamente de alrededor del 33%.
Nota importante: Los detalles exactos del proceso de transferencia de calor pueden variar ligeramente entre los diferentes diseños de reactores. Sin embargo, los principios fundamentales de la fisión nuclear y el intercambio de calor siguen siendo consistentes.
