Una central nuclear és una instal·lació industrial construïda per a generar electricitat a partir de l'energia nuclear. Les centrals nuclears formen part de la família de les centrals termoelèctriques, la qual cosa implica que fan servir la calor per a generar energia elèctrica. Aquesta calor prové de la fissió de materials com l'urani i el plutoni. El funcionament d'una central nuclear es basa en l'aprofitament de la calor per a moure una turbina per l'acció del vapor d'aigua, la qual està associada a un generador elèctric.
A causa de la fissió (divisió de l'àtom) de l'urani que es du a terme al reactor nuclear, s'allibera una gran quantitat d'energia que escalfa l'aigua fins a evaporar-la. Aquest vapor es transporta al conjunt turbina-generador mitjançant un circuit de vapor, i una vegada allà les aspes de la turbina giren per l'acció del vapor i mouen el generador que transforma l'energia mecànica en elèctrica.
Una vegada el vapor d'aigua ha passat per la turbina s'envia a un condensador on es refreda i es torna líquida. I novament es transporta l'aigua a l'escalfador per tornar a aconseguir vapor, tancant així el circuit de l'aigua.
Els residus generats per la fissió de l'urani són emmagatzemats dins de la central mateixa, en unes piscines de formigó especials per a materials radioactius.
1. Parts d'una central nuclear.
Per a entendre el funcionament d’una central nuclear, que us explicarem en el punt següent, cal saber-ne, primer, les parts que la formen:
El reactor nuclear: És l'element principal de la central nuclear. dintre d'ell es produeix la reacció de fissió del combustible radioactiu (generalment urani)
Edifici de contenció: Conté el reactor, el circuit primari i part del secundari. Els seus murs són de formigó reforçat, per impedir les emissions a l'exterior de radiació.
Barres de control: Formades per un material que absorbeix els protons. Quan les introduïm en el reactor frenen la reacció nuclear, així podem controlar el procés.
Circuit primari: Una barreja d'aigua i d'altres elements (aigua pesant), s'emporta l'escalfor produïda al reactor nuclear, i la intercanvia al circuit secundari per produir vapor. Aquesta aigua està molt contaminada de radiació.
Circuit secundari: Hi ha aigua tractada que es transforma en vapor amb l'escalfor del circuit primari, vapor per fer girar la turbina.
Turbina de vapor: Aquesta turbina acostuma a tenir tres cossos i es basa en la tecnologia convencional. És molt habitual que la turbina de gas i la turbina de vapor es trobin acoblades a un mateix eix, de manera que accionen un mateix generador elèctric.
Generador. En aquest cas, el generador gira per la força proporcionada per les dues turbines , la de gas i la de vapor), o tenim un generador independent per a cada turbina.
2. Funcionament d'una central nuclear.
El funcionament d'una central nuclear es basa en l'aprofitament de la calor per a moure una turbina per l'acció del vapor d'aigua, la qual està associada a un generador elèctric.
A causa de la fissió (divisió de l'àtom) de l'urani que es du a terme al reactor nuclear, s'allibera una gran quantitat d'energia que escalfa l'aigua fins a evaporar-la. Aquest vapor es transporta al conjunt turbina-generador mitjançant un circuit de vapor, i una vegada allà les aspes de la turbina giren per l'acció del vapor i mouen el generador que transforma l'energia mecànica en elèctrica.
Una vegada el vapor d'aigua ha passat per la turbina s'envia a un condensador on es refreda i es torna líquida. I novament es transporta l'aigua a l'escalfador per tornar a aconseguir vapor, tancant així el circuit de l'aigua.
Mira l'animació i el vídeo per veure de forma més detallada tot aquest procés:
Activitat interactiva: Com funciona una central nuclear ?
3. Radioactivitat i fissió nuclear:
La radiació és l'emissió o propagació d'energia en forma d'ones o de partícules subatòmiques com, per exemple, les ones electromagnètiques emeses pel sol o les partícules emeses per substàncies radioactives.
La fissió nuclear consisteix en la divisió del nucli d'un àtom pesat (com pot ser l'urani) en altres elements més lleugers, de manera que en aquesta reacció s'allibera gran quantitat d'energia. Aquesta divisió és provocada pel xoc de l'àtom amb un neutró i això allibera una quantitat d'energia molt gran.
4. Residus radioactius
Durant la fissió nuclear s’allibera energia i radiacions perilloses per als éssers vius. Per aquesta raó el lloc on es duu a terme la fissió, és a dir, el nucli del reactor, està protegit i aïllat de l’exterior amb parets de metalls especials i formigó. A més, a la resta de la central nuclear les mesures de seguretat han de ser molt estrictes per garantir que no hi hagi fugues de radiació ni de material radioactiu.
Un cop finalitzada la reacció de fissió, l’urani es transforma en un residu que també emet radiacions perilloses, i a més ho fa durant milers d’anys. La gestió dels residus radioactius és un dels problemes principals de la tecnologia nuclear. Actualment s’emmagatzemen uns anys a les centrals i després es porten a unes plantes especialitzades d’emmagatzematge anomenats cementeris nuclears.