La obtención de electricidad a partir de procesos de fisión nuclear es, sin duda, un aspecto importante de la ingeniería energética moderna. Un reactor nuclear es un dispositivo en el que se lleva a cabo una reacción nuclear controlada. Los reactores son el equipo principal de las centrales nucleares donde la energía nuclear se convierte en electricidad. Los reactores también son uno de los elementos de propulsión de barcos y submarinos.
Fundamentos de clasificación de reactores nucleares.
Los reactores nucleares se pueden dividir de acuerdo con una serie de criterios. Éstos son algunos de ellos:
- Energía de los neutrones causantes de la fisión:
- reactor térmico, utiliza neutrones térmicos, o al menos con energías inferiores a unos 100 eV,
- un reactor que opera con neutrones rápidos con energías principalmente en el rango de 50 a 100 keV.
- Combustible nuclear (en forma de metal, carburos u óxidos, cerámica):
- reactor de uranio natural
- reactor de uranio enriquecido
- reactor que funciona con 239 232 Pu,
- reactor que opera en 232 Th (más precisamente 233 U).
- Ubicación del combustible nuclear:
- reactor homogéneo,
- reactor heterogéneo.
- Moderador:
- reactor de agua,
- reactor de agua pesada,
- reactor moderador de berilio,
- reactor de grafito,
- reactor sin moderador (rápido).
- Refrigerante
- reactor enfriado por agua u otro líquido,
- reactor refrigerado por gas (aire, helio, CO 2 , gas de disociación),
- Reactor refrigerado por metal líquido (sodio líquido y sus aleaciones, potasio, bismuto).
Tenga en cuenta que las divisiones anteriores no son las únicas. Adicionalmente, la clasificación se puede distinguir por el material de las camisas en las que se encierra el combustible, el grado de enriquecimiento del combustible, el tipo de construcción de los elementos combustibles, entre otros. El constante desarrollo tecnológico asegura el surgimiento de nuevas soluciones y hace que algunos de los reactores mencionados solo tengan importancia histórica.
Generaciones de reactores
La primera generación de reactores nucleares incluía todos los que se crearon en las décadas de 1950 y 1960. Al mismo tiempo, eran prototipos de reactores de Generación II. Los primeros reactores nucleares tenían diseños tomados de programas militares. Durante la Segunda Guerra Mundial, se utilizaron principalmente para producir plutonio. Los reactores de primera generación se caracterizaban por tener la capacidad de recargar el combustible durante la operación del reactor, sin necesidad de apagarlo. Eran reactores de grafito. Como combustible se utilizó uranio natural o ligeramente enriquecido. El agua o el dióxido de carbono eran los refrigerantes. La segunda generación de reactores nucleares (construidos principalmente entre 1970 y 1990) se ha fijado el objetivo de producir electricidad de la forma más eficiente posible. Los reactores PWR o BWR actualmente extendidos pertenecen a la segunda generación. A finales de la década de 1980 se inició la investigación sobre la introducción de una serie de cambios y mejoras en la construcción y operación de los reactores nucleares para entrar en la tercera generación . Esta próxima generación incluye reactores nucleares que han sido modificados y mejorados para aumentar la seguridad y reducir el costo de construcción y operación de la planta de energía. El mercado energético moderno y competitivo hace que las soluciones introducidas con la tercera generación de reactores nucleares se estén agotando. La cuarta generación de reactores nucleares incluye un enfoque completamente innovador para la adquisición de energía nuclear . Tiene en cuenta métodos que difieren de las soluciones utilizadas actualmente. Muchos de ellos son reactores de agua de pequeña y mediana potencia con diseños originales.
Reactores nucleares – división por su construcción
Reactores de tanque
- Reactor de agua a presión (PWR)
Estos son los reactores más utilizados con fines energéticos. El núcleo del reactor PWR se coloca dentro de un tanque presurizado con una piscina de agua. El agua es tanto un refrigerante como un moderador. Los gránulos de dióxido de uranio encerrados en una camisa de zirconio (o acero inoxidable) son el combustible del reactor PWR. Este reactor tiene dos circuitos. El circuito primario es agua, que lava las barras de combustible y transfiere calor al generador de vapor. Después de enfriarse, regresa al reactor. En el circuito secundario, el vapor generado en el generador de vapor (calentado por el circuito primario) mueve las turbinas del reactor.
- Reactores VVER (vodo-vodyanoi enyergeticheskiy reaktor)
Se trata de reactores PWR de media y alta potencia, diseñados en la URSS. Su construcción no es muy diferente de las occidentales. Cuentan con cuatro capas de protección contra fugas. Se produjeron dos tipos básicos de reactores VVER: VVER-440 y VVER-1000.
- Reactor de agua en ebullición (BWR)
En el caso de este reactor, no es el agua, sino el vapor el refrigerante y el medio de operación. El agua del núcleo se lleva al punto de ebullición, ya la salida del reactor tenemos vapor saturado, que mueve una turbina de vapor. Los reactores tipo BWR tienen un solo circuito. reactores de canal
- Reactores CANDU (Canadian Deuterio Uranio)
El reactor CANDU es un ejemplo de un reactor de agua pesada: el agua pesada, D 2 O, es tanto el refrigerante como el moderador. Su tarea es bajar la energía de los neutrones. El uranio natural (sin enriquecimiento) se utiliza como combustible. El reactor CANDU se diseñó y construyó originalmente en Canadá como el primer reactor comercial de agua pesada.
- Reactores RBMK (Reaktor Bolshoy Moshchnosti Kanalniy)
RBMK es un reactor de agua hirviendo. El grafito se utiliza como moderador. El agua recibe calor y, tras convertirse en vapor, hace girar las turbinas. En este reactor, no es el agua, sino el grafito, el que modera los neutrones rápidos. Como combustible se utiliza uranio natural sin enriquecimiento. Aunque el reactor RBMK es uno de los más económicos, tiene varios defectos de diseño. 
Reactores nucleares: división por aplicación
Reactores de potencia : su tarea principal es convertir la energía nuclear en electricidad. Se utilizan en centrales eléctricas comerciales. Reactores de investigación/formación : en ellos se llevan a cabo trabajos de investigación y científicos. Los reactores de investigación permiten realizar experimentos sobre la estructura de los sólidos e investigar sobre materiales y combustibles nucleares para reactores de potencia. Reactores para fines militares : en el ámbito militar, los reactores nucleares se han utilizado para producir plutonio para la industria armamentística. Reactores de propulsión : una de las aplicaciones de la energía nuclear es la propulsión de barcos o submarinos. Los reactores de propulsión especialmente diseñados son necesarios para este propósito. Reactores de calefacción : se utilizan para generar la cantidad necesaria de calor para fines de calefacción en plantas de calefacción nuclear. Reactores de alta temperatura: en los reactores de alta temperatura se genera calor, que luego se utiliza con fines tecnológicos. Reactores para fines especiales : estos tipos de reactores se utilizan principalmente en sectores médicos o industriales seleccionados. Producen radioisótopos para aplicaciones específicas.
