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¿Por qué se libera energía en una central nuclear?

Escrito por doug bennett | Traducido por eva ortiz
¿Por qué se libera energía en una central nuclear?

En 2011, los EE.UU. tenía más de 100 centrales nucleares activas, produciendo 19,6% de la electricidad del país.

Jupiterimages/Photos.com/Getty Images

La energía nuclear es una fuente importante de energía limpia. Según la Asociación Nuclear Mundial, en el momento de la publicación, hay 440 reactores nucleares funcionando en todo el mundo. Estos reactores proporcionan casi el 14% de la electricidad mundial. Una reacción de fisión controlada cuidadosamente en el núcleo del reactor libera energía. El uranio 235 normalmente alimenta esta reacción nuclear.

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Uranio 235

El uranio 235 es un elemento común que se encuentra en la Tierra y es la opción preferida de combustible en las centrales nucleares. Este elemento se descompone naturalmente por un proceso conocido como radiación alfa, a pesar de que se produce muy lentamente en la naturaleza. El uranio 235 es también uno de los pocos elementos que pueden sufrir fisión inducida. En conjunto, estas características permiten la reacción en cadena que es necesaria para producir energía nuclear.

Núcleo del reactor

El uranio 235 se forma en pastillas de cerámica de 1 pulgada (2,5 cm). Estos gránulos se cargan después en barras de combustible de 12 pies (3,65 m). Estas barras se combinan en conjuntos de combustible, o manojos, que constan de 200 varillas. Los reactores nucleares típicos contienen alrededor de 255 manojos en su núcleo. Además de las barras de combustible, los núcleos de los reactores también contienen barras de control. Estas barras se llenan con materiales que absorben los neutrones.

Fisión nuclear

La energía nuclear es producida por un proceso conocido como fisión. La fisión se produce cuando los neutrones dividen átomos de uranio. En la naturaleza, esto ocurre lentamente. Sin embargo, cuando un átomo de uranio se divide, libera más neutrones. Estos neutrones dividen más átomos de uranio. Esto produce una reacción en cadena en las barras de combustible que se produce a una tasa mucho más alta que en la naturaleza. También es importante que, cuando un átomo de uranio se divide, se libera energía térmica. Este calor se utiliza para generar electricidad.

Control de la reacción

La fisión del uranio crea una reacción en cadena que crece fuera de control si no se controla, por lo que las barras de control son tan importantes. Estas barras absorben parte de los neutrones que se liberan, evitando que otros átomos de uranio se dividan y aumenten la reacción en cadena. Se pueden subir y bajar en el núcleo del reactor para acelerar o reducir la velocidad de la reacción y la liberación de energía. Un sistema de líquido de refrigeración a presión mantiene las barras de combustible frescas, evitando que se recalienten y se fundan. La temperatura de este refrigerante primario se mantiene a alrededor de 600 grados Fahrenheit (315 grados centígrados), con la presión evitando que hierva.

Conversión de energía térmica en energía eléctrica

El refrigerante primario se alimenta a través de un sistema de agua secundario a través de un sistema de tubos. Calienta el refrigerante secundario, produciendo vapor. Este vapor se utiliza para mover una turbina que genera la electricidad de la central eléctrica. Los dos sistemas de refrigeración son autónomos, lo que evita la contaminación cruzada radiactiva. Un tercer sistema de agua, llamado condensador de refrigerante, enfría el refrigerante secundario. Este refrigerante del condensador se mantiene fresco pasándolo a través de una torre de refrigeración o mediante el uso de agua que circula de un lago cercano.

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