¿Cómo funciona una central nuclear?

Tras toda la expectación creada por la serie Chernobyl de HBO mucha gente se pregunta cómo funciona un central nuclear, por qué son peligrosas, si contaminan o si el riesgo de explosión como en Chernobyl es real. Vamos a intentar contestar a todas estas preguntas... Comenzamos!!

¿Qué es una central nuclear?

Una central nuclear es una instalación en la que se obtiene energía eléctrica rompiendo núcleos atómicos. Los materiales empleados en estas centrales para obtener energía son materiales radiactivos, es decir, materiales con átomos que no son estables y naturalmente tienden a romperse. En esta ruptura se libera una gran cantidad de energía que es la que se emplea para producir la energía eléctrica.

¿Cómo está construida una central nuclear?

Una central nuclear, vista a gran escala, consiste en tres circuitos de agua, cada uno con su misión específica y conectados entre ellos con intercambiadores de calor.

El primero de ellos se encuentra completamente dentro del reactor nuclear y extrae todo el calor que puede de él. De esta manera consigue estabilizar el reactor al bajar su temperatura y transferir toda esa energía al siguiente circuito. El agua del primer circuito nunca sale del reactor porque puede contener algunas especies que hayan podido escapar del material fisionable, atravesar las paredes y tuberías y alojarse en el agua.

El segundo circuito recoge el calor del primer circuito, pasa a estado gas y es empleado en mover las turbinas que generan la electricidad (sí, como en una central térmica pero en este caso el calor proviene de una reacción nuclear en vez de quemar combustible). El agua de este circuito es enfriada por el tercer circuito. Es un circuito cerrado que constituye el corazón del generador de electricidad junto con las turbinas y es donde realmente se genera la electricidad en la central.

El tercer circuito es un circuito abierto, que recoge agua de un río cercano o del mar para enfriar el agua del circuito secundario. Y sí, en efecto, uno de los requisitos que tiene una central nuclear es estar construida cerca de alguna de estas fuentes de agua para refrigerar. De hecho el "humo" que sale por las gigantescas chimeneas con esa forma tan características que tienen este tipo de centrales es, precisamente, el agua del río/mar que se ha evaporado de la cantidad de calor que se está liberando y que no ha podido usarse en las turbinas.

¿Cómo funciona el reactor nuclear?

El reactor nuclear es la zona de la central donde se producen las reacciones nucleares. Como ya he comentado antes, estas reacciones consisten en la ruptura, espontánea o provocada, de núcleos inestables. Estos núcleos inestables son, mayoritariamente, Uranio; en concreto los isótopos 234 y 235, siendo éste último el mayoritario. Del total del Uranio existente en la Tierra, los mencionados isótopos corresponden al 0.71% y al 0.005% respectivamente, siendo el 99,28% restante Uranio 238, que es estable y no funciona como combustible nuclear.

Con los porcentajes en los que se encuentran presentes en la naturaleza no es posible hacer que un reactor funcione, por lo que hay que aumentar el porcentaje de los isótopos 234 y 235 en el Uranio hasta, aproximadamente, un 4%, que la cantidad necesaria para que un reactor nuclear funcione. A este procedimiento se le conoce como "enriquecimiento de Uranio" del que tanto se habla en las noticias, especialmente en los casos de Irán y Corea del Norte. También se puede emplear Plutonio 239, que se obtiene artificialmente tras la activación protónica del Uranio 238.

Una vez enriquecido, se forman unas pastillas negras o pellets de dióxido de Uranio, UO₂, que se apilan dentro de unas barras metálicas, de acero inoxidable o zirconio, formando las barras de combustible. Cada barra contiene entre 100 y 400 pellets, dependiendo del reactor, y en cada reactor hay varios centenares de barras.

¿Cómo funciona la reacción de una central nuclear?

La reacción que tiene lugar en un reactor nuclear es una reacción de fisión nuclear, es decir, en la reacción lo que ocurre es que los núcleos del Uranio se parten. La energía liberada proviene de las poco conocidas fuerzas nucleares, la fuerte y la débil, siendo ésta última la mayoritaria. Estas fuerzas son las que mantienen unidos los núcleos de los átomos y que, cuando se parten, son liberadas. Si tenéis dudas o queréis más información sobre ellas sólo tenéis que preguntarlo. En esta reacción los núcleos atómicos se parten, generalmente en dos núcleos, diferentes y más ligeros, y tres neutrones. Estos neutrones tienen la capacidad de inducir la fisión de otro átomo de Uranio, provocando una reacción en cadena, es decir, la secuencia de átomos que se fisionan es 1 -> 3 -> 9 -> 27 -> 81 -> 243 y así exponencialmente (3ⁿ)

Esta reacción en cadena con esa velocidad provocaría que el material del reactor se calentase hasta fundirse, lo que pasó en Chernobyl y en la central de las tres millas en Estados Unidos, por ello existen maneras de"frenar" esa reacción en cadena. La principal son unas barras de boro o de grafito que retienen esos neutrones haciendo que la velocidad de la reacción no crezca exponencialmente, si no que el crecimiento sea controlado, que  pueda ir a velocidad constante o incluso llegar a pararla en casos de limpieza o renovación del combustible (hablamos de la reacción provocada, la fisión natural no se puede parar). Por tanto, el riesgo de explosión de una central nuclear es excesivamente escaso siempre y cuando el mantenimiento y las medidas de seguridad sean las correctas, el problema es que cuando hay un accidente las consecuencias pueden ser catastróficas.

¿Esta reacción es la misma que la de las bombas nucleares?

La respuesta es SÍ, pero hay matices. En las bombas nucleares de Hiroshima y Nagasaki se utilizaron bombas cuya energía provino de este tipo de reacciones pero las condiciones son distintas:

• La principal diferencia es el porcentaje de Uranio fisionable. Como ya se comentó, la cantidad necesaria en una central nuclear es entorno al 4%, mientras que la cantidad en una bomba nuclear es superior al 80%. Esto supone que el proceso de enriquecimiento tiene que ser mucho mayor y más exhaustivo, por eso en los casos de Irán y Corea del Norte hay tantos problemas con las plantas de enriquecimiento de Uranio, porque podrían producir material para usar en armas nucleares.
• La segunda es la velocidad de la reacción. Mientras que en las centrales interesa regular la velocidad de la reacción, e incluso llegar a detenerla, en el caso de las bombas se intenta que todos los átomos fisionen a la vez, liberando toda la energía de golpe. Nunca ha habido un accidente de ese tipo en ninguna central nuclear, ni siquiera en Chernobyl.

¿Una central nuclear contamina o es peligrosa?

Una central, en condiciones normales, no contamina como lo haría una central térmica, pero el combustible nuclear sigue siendo radiactivo miles de años después de terminar su vida útil en la central. Ese es el principal problema medioambiental de estas centrales, qué hacer con todos esos residuos radiactivos (que además están bastante calientes). Al final la mayoría acaban enterrados en cementerios nucleares o bajo el mar.

Otro problema es que la central tenga fallos de seguridad o de mantenimiento que provoquen pequeñas fugas de radiación. Este caso supone un riesgo sanitario, principalmente para el personal de la central y, en casos muy graves, para las zonas que se encuentren a pocos kilómetros a la redonda de la central.


La idea principal es que una central nuclear mientras genera energía no contamina (aunque sí que produce residuos), no es renovable y los riesgos asociados después de varias décadas de uso se ha visto que son mínimos.


Con esto queda más o menos resumido cómo funciona una central nuclear. Si tenéis dudas, preguntas o algo que no haya quedado claro podéis preguntarlo en los comentarios de aquí abajo o en la página de Facebook.

Nos vemos!!