Producció i distribució d'energia elèctrica

La reacció de fissió

Consisteix a bombardejar el nucli d’un àtom d'urani amb un neutró, el que produeix una divisió del nucli en dos, i en aquest procés es cedeixen nous neutrons que provoquen més divisions d'altres nuclis, i per tant una reacció en cadena. En aquestes reaccions es genera una gran quantitat de calor.

Si sumem les masses finals que s'han trencat i es comparen amb la massa original, s'observa que hi ha una pèrdua de massa. Aquesta pèrdua correspon a la massa que s'ha transformat en energia segons l'equació:

E = m·c²

on m és la massa perduda en la divisió del nucli (kg), c és la velocitat de la llum (3·10⁸ m/s) i E és l’energia obtinguda en forma de calor (J).

Les centrals nuclears

El seu funcionament és pràcticament igual que el d'una central tèrmica, excepte que l'energia calorífica prové d'una reacció de fissió en comptes de venir d'una reacció de combustió.

Com que hi ha manipulació de materials radioactius, cal preveure un seguit de sistemes que garanteixin la seguretat de les persones. La mesura més important és l'edifici de contenció. És un edifici estanc fet de formigó armat amb làmines de plom intercalades que evita que surtin les radiacions a l'exterior. Contindrà tots els elements que tinguin radioactivitat, que variaran en funció del tipus de central.

El tipus de central més utilitzada és la PWR (reactor d'aigua a pressió). En ella la calor que es desprèn de la reacció de fissió dins el reactor nuclear escalfa l'aigua del circuit primari. Unes bombes mouen aquesta aigua des del reactor fins al generador de vapor. El generador de vapor, que també està dins l'edifici de contenció, rep la calor del circuit primari i genera vapor d'aigua a elevada pressió, que forma el circuit secundari i va a moure la turbina situada ja en un edifici extern.

                         

                                    Esquema d'una central nuclear PWR

Veiem que el circuit primari, el qual pot contenir partícules radioactives, està situat a l’interior de l'edifici de contenció, i és el circuit secundari, totalment independent del primari, l'encarregat de transportar la calor fins a la turbina de vapor situada a l’exterior de l'edifici de contenció.

Al nucli del reactor hi ha les beines d'urani enriquit, que és el combustible nuclear, i unes barres de grafit que serveixen per a moderar o aturar la reacció de fissió en cas necessari. Són de forma cilíndrica i si s'introdueixen dins els reactor absorbeixen neutrons fins aturar la reacció.

Quan el combustible es gasta es posa en una piscina, també situada a l'interior de l'edifici de contenció, i es va emmagatzemant per després processar-lo en plantes especialitzades.

La resta de la central ja és igual a una tèrmica normal, amb:

- Turbina de baixa, mitja i alta pressió

- Alternador en un eix solidari a la turbina

- Transformadors elevadors

- Condensador per refrigerar i liquar el vapor d'aigua

- Bombes per tornar l'aigua al generador de vapor

- Torres de refrigeració