¿Cómo Funciona una Central Nuclear?

¿Qué Son Las Centrales Nucleares?

Las centrales nucleares se caracterizan por una producción de electricidad constante y estable, que está disponible las 24 horas del día como energía de carga base. Utilizan generadores eléctricos rotativos accionados por turbinas de vapor, al igual que las centrales tradicionales alimentadas por carbón y gas natural.

• La principal diferencia es la fuente de calor utilizada para producir vapor: En lugar de quemar combustibles fósiles como el carbón y el gas natural, las centrales nucleares producen calor dividiendo los núcleos de los átomos radiactivos.
• Este proceso se llama fisión nuclear, y el “combustible nuclear” más común es el uranio-235.

El uranio no puede utilizarse directamente como combustible nuclear cuando se extrae, ya que el uranio-235 representa menos del 1% del elemento en su forma natural. Después de la extracción, el uranio se enriquece para aumentar su contenido de U-235, y a continuación se pulveriza y se prensa en pastillas. Estas pastillas de uranio se cargan en tubos metálicos cerrados para ser utilizadas en los reactores nucleares.

En contra de la creencia popular, el “humo” blanco que desprenden las centrales nucleares no es un residuo radiactivo, sino simplemente el vapor de las torres de refrigeración. El combustible nuclear agotado permanece en el interior del reactor en forma sólida, y se sustituye a intervalos de unos cinco años. Una vez extraídos del núcleo del reactor, los residuos nucleares se almacenan en contenedores especiales de hormigón reforzado con acero, que se manejan con rigurosas normas.

¿Cuál Es la Situación Actual de la Energía Nuclear en Estados Unidos?

La Administración de Información Energética de EE.UU. (EIA) informó de que las centrales nucleares produjeron 778,000 millones de kWh en 2021, lo que equivale al 18.9% de la generación total del país. Según el Instituto de Energía Nuclear (NEI), una sola pastilla de combustible de uranio puede proporcionar la misma cantidad de energía que:

• Una tonelada de carbón
• 149 galones de petróleo
• 000 pies cúbicos de gas natural

Según los datos de la EIA, en julio de 2022 había 54 centrales nucleares en funcionamiento en 28 estados, con un total de 92 reactores individuales. De media, las centrales nucleares han suministrado el 20% de la electricidad estadounidense desde la década de 1990, y Estados Unidos genera más energía nuclear que cualquier otro país. Después de Estados Unidos, los cuatro países con mayor capacidad nuclear son Francia, China, Japón y Rusia.

En el caso de Texas, hay dos centrales nucleares en funcionamiento a partir de 2022: la planta de Comanche Peak, de 2,425 MW, y la South Texas Station, de 2,560 MW. Juntas, estas dos centrales generaron el 8% de la electricidad consumida por el Estado de la Estrella Solitaria en 2021.Los dos tipos principales de reactores nucleares

Los Dos Principales Tipos de Reactores Nucleares

Como se ha explicado anteriormente, un reactor nuclear hierve agua, produciendo vapor para accionar una turbina y un generador. Dependiendo de cómo se hierve el agua, los reactores nucleares pueden clasificarse en dos tipos principales: reactores de agua en ebullición (BWR) y reactores de agua presurizada (PWR).

• En un reactor de agua en ebullición, existe una conexión directa entre el núcleo del reactor y la turbina de vapor. El agua entra directamente en el reactor para calentarse y el vapor resultante se suministra directamente a la turbina.
• En un reactor de agua presurizada, el agua que fluye por el núcleo se presuriza en un circuito cerrado para evitar la ebullición. El agua caliente presurizada fluye hacia el intercambiador de calor de un generador de vapor, donde hierve el agua suministrada a la turbina de vapor sin mezclarse.

Independientemente del tipo de reactor, el vapor que sale de la turbina entra en un condensador para convertirse de nuevo en agua. Otro circuito de agua elimina el calor del condensador, produciendo la pila blanca de vapor que se ve sobre las centrales nucleares.

Cómo Funciona Una Planta de Energía Nuclear

Un Debate en Curso: ¿Es la Energía Nuclear una Fuente de Energía Limpia?

En condiciones normales, una central nuclear no libera residuos al medio ambiente, mientras que una central de carbón libera alrededor de una tonelada de dióxido de carbono por cada 1,000 kilovatios-hora de electricidad. Aunque existen tecnologías que mitigan las emisiones de las centrales de carbón, éstas aumentan drásticamente el coste de la electricidad.

Técnicamente, la energía nuclear es una fuente de electricidad libre de carbono. Sin embargo, clasificar la energía nuclear como una fuente “limpia” es una cuestión de debate:

• Una central nuclear produce un material de desecho extremadamente peligroso, aunque en pequeñas cantidades y en forma sólida.
• En comparación con las emisiones de las centrales de combustibles fósiles, los residuos nucleares pueden contener mucho más fácilmente.
• Sin embargo, las consecuencias pueden ser graves cuando una central nuclear sufre un fallo importante, y los dos ejemplos más conocidos son Chernóbil y Fukushima.

Se podría argumentar que la energía nuclear es una fuente de energía limpia siempre que se cumplan dos condiciones: manejar perfectamente los residuos nucleares sin fugas y evitar las fusiones de los reactores.

En comparación con los paneles solares y las turbinas eólicas, las centrales nucleares tienen una ventaja clave: la disponibilidad 24/7. La energía solar y la eólica dependen de aportaciones variables, pero la nuclear está disponible en todo momento una vez que el reactor ha entrado en funcionamiento. Las tres fuentes de energía pueden lograr una sinergia, reduciendo la huella de carbono de las redes eléctricas estadounidenses.