3. El funcionamiento de una planta nuclear

Introducción

El átomo ya se definió en el año 400 a.C. como aquello que no podía dividirse en algo más pequeño. Actualmente sabemos que los átomos tienen neutrones y protones en su núcleo y electrones en el exterior de dicho núcleo. A los protones y a los neutrones, por estar en el núcleo del átomo, se les llama nucleídos. A su vez, protones y neutrones están compuestos por otras partículas más pequeñas denominadas quarks.

Los protones tienen carga eléctrica positiva, los electrones tienen carga eléctrica negativa y los neutrones no tienen carga. Puesto que en el núcleo del átomo solamente hay cargas positivas y neutrones, y no hay cargas negativas, los protones tenderían a repelerse entre sí, ya que dos cargas del mismo signo se repelen. Sin embargo, existen otras fuerzas que hacen que se atraigan. Estas fuerzas son muy elevadas, de corto alcance y se denominan fuerzas nucleares fuertes. Gracias a ellas, la materia nuclear permanece unida. Ampliar contenido

Los elementos químicos se caracterizan por el número de protones que tienen en el núcleo de su átomo, lo que los diferencia a unos de otros. Pero un mismo elemento químico puede tener diferente número de neutrones. A estos elementos químicos con el mismo número de protones, pero con diferente número de neutrones se les llama isótopos.

En el elemento químico uranio, caracterizado por tener 92 protones en el núcleo del átomo, el isótopo mayoritario en la naturaleza es el U-238 que tiene 92 protones y 146 neutrones. Pero existen también otros isótopos como por ejemplo el U-235 que tienen 92 protones y 143 neutrones.

El uranio que se encuentra en la naturaleza, el uranio natural, es una mezcla de isótopos: un 99,3 % es Uranio- 238 y un 0,7% Uranio-235.

Un mismo elemento químico puede tener varios isótopos de los cuales, en general, solo dos o tres son estables. El resto de isótopos de ese elemento químico son inestables y se transforman en isótopos estables del mismo o de otro elemento, liberando energía mediante un proceso que emite partículas radioactivas.

La radioactividad es, parte de un proceso espontáneo en el que un núcleo de un átomo pierde energía mediante la emisión de radiación.

Mediante el proceso de fisión nuclear un núcleo atómico pesado se divide en dos núcleos atómicos más ligeros denominados productos de fisión. En este proceso se libera una enorme cantidad de energía y se emiten neutrones.

La totalidad de las centrales nucleares que se encuentran actualmente en operación se basan en las reacciones de fisión nuclear.

En el caso más habitual en una central nuclear, este núcleo susceptible de ser fisionado es un isótopo del uranio, en concreto el isótopo U-235. Este isótopo del uranio absorbe el neutrón y se hace muy inestable. Esta inestabilidad le hace fisionarse dividiéndose en dos átomos y, además, emite otros neutrones y gran cantidad de energía.

Esta cantidad de energía se aprovecha prácticamente de igual manera que la producida por otros tipos de combustibles, carbón, gas, etc., produce vapor de agua que mueve una turbina acoplada a un generador eléctrico, produciendo la energía eléctrica. Se ha sustituido la caldera por un reactor nuclear.

El proceso se realiza en las centrales nucleares de diferentes tipos y tecnologías, que han ido variando a lo largo del tiempo mejorando sustancialmente su seguridad y rendimiento.

Dadas las altas energías que se desprenden en la fisión nuclear, las centrales funcionan cumpliendo estrictos criterios internacionales de seguridad nuclear y protección radiológica que garantizan la seguridad de las personas y el nulo impacto en el medio ambiente, primando siempre la seguridad sobre cualquier otro fin, el funcionamiento de las centrales nucleares está continuamente supervisado por los organismos reguladores nacionales e internacionales.

Así mismo, por las propiedades de los combustibles se hace necesario un seguimiento permanente del combustible nuclear gastado, bajo normas y supervisión de entidades internacionales.

Sumario
Autor
Francisco José López García

Ingeniero Industrial por la Escuela Técnica Superior de Ingenieros del ICAI, Promoción de 1980, y Máster en Dirección de Operaciones del IE en 1996. Ha cursado los posgrados PDG del IESE y de Esade.

Ingreso en Iberdrola en 1983. Ha desarrollado actividades de ingeniería para C.N. Cofrentes y para otras centrales nucleares y térmicas de Iberdrola. Entre 1997 y 2002 desempeñó el puesto de Director de Central en C. N. Cofrentes.  En 2002 asumió la Dirección de la División de Generación Nuclear de Iberdrola Ingeniería y Construcción con proyectos en 20 países. Consejero de Nuclenor y Tecnatom. Vocal de las Juntas de Administradores de Almaraz-Trillo y Ascó-Vandellós. Desde 2012 es Director General de Generación Nuclear del Grupo Iberdrola. En Febrero de 2013 asume la Presidencia de la Sociedad Nuclear Española.

Documentación