En anteriores publicaciones (aquí y/o aquí), describía ciertas nociones muy sencillas y preliminares sobre ingeniería nuclear. Partiendo de las explicaciones previas, en esta entrada intentaré finalizar lo que sin querer ha quedado como una trilogía.
La última publicación concluyó con una descripción del tipo más habitual de las centrales nucleares, en concreto la PWR (Pressurized Water Reactor). Si recordamos, este tipo utiliza agua a presión como moderador, como fluido de refrigeración y para la producción de vapor. El combustible utilizado es uranio enriquecido entre 2 % y 4 %. Además, es el modelo más usado, constituyendo aproximadamente el 60 % de los reactores mundiales.
Más allá de PWR.
Pesa a su uso ampliamente extendido, existen centrales nucleares con modelos de reactor diferentes.
-BWR (Boiling Water Reactor): También emplea agua a presión como moderador y como refrigerante. Sin embargo, el agua está en ebullición en el núcleo del rector y el combustible es óxido de uranio.
-LGR (Light water Graphite moderated Reactor): El reactor está refrigerado por agua ligera (agua común) en ebullición y es moderado mediante grafito. La central nuclear de Chernobyl es un ejemplo de este modelo.
-PHWR (Pressurized Heavy Water Reactor): Emplea agua pesada, o lo que es lo mismo óxido de deuterio, en el moderador y en la refrigeración. El combustible es uranio natural.
-GCR (Gas Cooled Reactor): Refrigerado por dióxido de carbono, CO2, y moderado por grafito. Del mismo modo al PHWR, también emplea uranio natural como combustible.
-HTGCR (High Temperature Gas Cooled Reactor): El reactor está refrigerado por helio y moderado por grafito. El combustible es uranio enriquecido.
-Nuevos desarrollos: GFR (Gas cooled Fast Reactor system), LFR (Lead cooled Fast Reactor system), MSR (Molten Salt Reactor system), SFR (Sodium cooled Fast Reactor system), SCWR (Supercritical Water-cooled Reactor system) y VHTR (Very High Temperature Reactor).
En la tercera y hacia la cuarta generación.
Si bien la tecnología nuclear es joven y de reciente aplicación, en la actualidad nos encontramos en lo que se denomina reactores de tercera generación, cuyas premisas son la simplificación funcional y la minimización del impacto ambiental, incorporando además sistemas de seguridad adicionales.
El camino ha sido corto pero intenso.
Pese a que no estamos tan lejos de lo que se ha bautizado
como cuarta generación, existen desarrollos que nos indican que ya nos estamos
aproximando a ésta. La filosofía de esta generación es la minimización de
residuos, diseños más robustos con bajas probabilidades de daño al núcleo (lo
cual se traduce en una inversión inicial más alta), más sostenibilidad
ambiental y mayores controles a la seguridad.
Centrales nucleares y el medioambiente.
Es evidente que cualquier medio de generación de energía, en mayor o en menor medida, provoca un impacto en el ambiente. En el caso que nos ocupa sobre las centrales nucleares, algunas de las interacciones de éstas sobre su entorno son los siguientes:
-La potencia térmica residual es evacuada al ambiente (recordemos su definición aquí).
-El impacto radiológico es más que obvio, centrado en la producción de sustancias radioactivas (recordemos también que lo peligroso es la radiación emitida, no la radioactividad en sí misma).
-Los cambios geográficos también son importantes. Una central nuclear es una construcción compleja que atañe una gran superficie que provocan modificaciones sustanciales en el paisaje y en la orografía.
-Su impacto social es elevado, puesto que una central nuclear normalmente se construye en regiones apartadas, cambiando el entorno laboral, debido a la gran demanda de personal cualificado.
En términos de generación de residuos, es importante destacar la multitud de productos derivados. Por ejemplo, para una central típica PWR, se puede llegar a tener lo siguiente:
Todo a partir de la fisión.
No obstante, las centrales nucleares tienen una ventaja sustancial con respecto a otro tipo de centrales térmicas basadas en ciclos combinados o similares. Esta ventaja se refiere a unas emisiones menores de gases y a un uso reducido de combustibles. Por ejemplo, la siguiente tabla compara cuatro centrales (de carbón, de fuel, de gas y nuclear PWR), en términos de consumo, generación de residuos y ocupación.
Comparación para las mismas condiciones operacionales.
Por el contrario, las centrales nucleares tienen un problema muy importante de cara a su impacto medioambiental y es el excesivo tiempo de degradación de los residuos ocasionados por su actividad. No estamos hablando de meses. Ese tiempo se cuantifica en años (miles según la tipología de residuo y su elevada radiación). Por consiguiente, es bastante habitual la construcción de depósitos para el almacenamiento, emplazamientos con mucha seguridad, mantenimiento y coste.
Tiempo de degradación estimado (muchísimos años).
Conclusiones y comentarios finales (y III).
Si has llegado hasta aquí después de estas tres entregas, te lo agradezco profundamente. Como ya lo he escrito antes, la tecnología nuclear no es mi campo laboral actual, pero repasar todos estos conceptos de mi segunda licenciatura ha sido un viaje más que interesante en lo personal.
A pesar de que sólo se ha explorado una ínfima parte, la generación de energía con tecnología nuclear atañe un grado de especialización muy avanzado con una contribución bastante notable a la ratio de energía producida para su consumo cotidiano. Pensar por un momento en cada vez que se enciende un interruptor de luz o un horno eléctrico, parte de esa energía proviene de una central nuclear, además de multitud de otras fuentes como parques eólicos o centrales de ciclo combinado.
Referencias.
[1] Batet, L. Apunts de tecnologìa energètica. Edicions UPC. 2002.
[2] Hughes, D. On nuclear energy. First edition. Harvard University.
[3] Glasstone, S. Nuclear reactor engineering. Springer. 1994.
[4] Lee, J.C. Nuclear reactor: Physics and engineering. Wiley. 2020.
