dijous, 26 de maig del 2011

Diferències entre els reactors PWR i BWR

Reactors PWR                                   Reactors BWR


- Per canviar o reposar el combustible cal parar tota la central. - No cal paralitzar tota la planta. 
- Un circuit primari d’aigua que transporta l’energia tèrmica del reactor al circuit secundari - Un sol circuit d'aigua (o vapor) que va del reactor a les turbines 
- El circuit primari de refrigeració està contruit de manera que la presó eviti que l'aigua arribi al seu punt d'ebullició - S'arriba al punt d'ebullició. 
- Aproximadament el 50% de les centrals nuclears del món utilitzen aquets reactors - Només hi ha 90 centrals nuclears en tot el món que utilitzin aquests reactors 
- És el tipus comercial més utilitzat - És el segon tipus comercial més utilitzat 
- Funciona sempre, dona energia continua - Dona energia, de 24h a 8h 
- No te generador de vapor - Te generador de vapor 

Funcionament dels reactors BWR

El principi bàsic del reactor d'aigua en ebullició és aprofitar energia tèrmica despresa per la fissió nuclear per fer bullir l'aigua continguda en el pròpia vas del reactor, La mateixa aigua intervé, a més, com a moderador de la reacció nuclear.
L'ebullició a l'interior del vas a causa de la calor despresa pel nucli del reactor, produeix vapor saturat que passa a través dels separadors d'humitat i els assecadors continguts en el vas. Aquest vapor sec, fa girar la turbina que mou l'alternador.
El vapor a la sortida de la turbina passa al condensador. Una vegada que l'aigua condensada ha estat escalfada a la temperatura adequada es bomba de nou al vas del reactor.
Aproximadament una tercera part d'aquesta aigua de refrigeració del nucli es deriva contínuament fora del vas a través dels bucles de recirculació i es fa tornar al vas a través de les bombes d'injecció internes per augmentar el cabal del refrigerant i contribuir a la regulació de la potència del reactor.
Les barres de control estan situades a la part inferior del vas i s'injecten en el seu interior mitjançant un sistema hidràulic accionat pel propi refrigerant.

 Esquema de funcionament d'un BWR


En aquest video es pot entendre millor el funcionament d'un BWR:
























Centrals nuclears d'aigua en ebullició (BWR)


Els reactors d'aigua en ebullició (per les seves sigles en anglès BWR) són el segon tipus més comú, hi ha 90 en funcionament a tot el món, que equivaldrien a un 25% aproximadament. A Espanya, les centrals de Cofrents i Santa Maria de Garoña són del tipus BWR.

El reactor d'aigua en ebullició (BWR) va ser desenvolupat a partir del reactor d'aigua a pressió, en un intent per modificar el PWR per simplificar el seu disseny i millorar la seva eficiència. Aquesta modificació no ha millorat la seguretat, construint un reactor que encara presenta gairebé totes les característiques de risc dels PWR i introduint al mateix temps un gran nombre de nous problemes.

La corrosió és també un seriós problema en aquests reactors, que ha estat detectat en molts reactors d'aquest tipus. Un dels exemples més greus a nivell mundial és el de la central espanyola de Santa María de Garoña. El seu reactor pateix un problema creixent de esquerdament per corrosió, que afecta greument a una sèrie de components del vas del reactor. A més el Consell de Seguretat Nuclear va reconèixer que aquest problema seguirà empitjorant inexorablement.

Funcionament dels reactors PWR

En les centrals nuclears d'aigua a pressió el nucli del reactor està format en una cuba d'acer, vas del reactor, per la qual circula aigua sota pressió, que exerceix al mateix temps el paper de moderador i de fluid de transport de calor. Les barres de control estan situades a la part superior de la tapa del vas del reactor i s'insereixen en el nucli per l'acció de la gravetat.El fet d'utilitzar aigua com a fluid moderador i de transport de calor, imposa l'ús d'urani enriquit, perquè l'aigua ordinària captura fàcilment els neutrons com per permetre l'ús d'urani natural.L'aigua circula gràcies a unes bombes que la impulsen cap al nucli del reactor on s'escalfen i es manté la pressió adequada gràcies a un pressionador.El circuit recorregut per l'aigua que travessa el nucli del reactor s'anomena circuit primari. Es tracta d'un circuit tancat per on l'aigua passa periòdicament, a través d'un sistema de purificació.
L'aigua del circuit primari passa per l'interior dels tubs en forma d'U dels generadors de vapor. Per l'exterior d'aquests tubs, sense barrejar-se amb l'anterior, circula l'aigua del circuit secundari, que s'escalfa gràcies a la calor transportat pel circuit primari convertint-se en vapor. El vapor s'expandeix a la turbina fent-la girar i movent l'alternador on es produeix electricitat que s'envia al parc de transformació i a la xarxa elèctrica.
Com en tota central tèrmica, cal condensar el vapor. La condensació es fa a través d'un circuit de refrigeració exterior que utilitza un gran cabal d'aigua del riu, pantà o mar, que circula per l'interior dels tubs del condensador, escalfant i transportant una energia no aprofitable en el cicle de producció de
energia elèctrica fins al mar, riu o torres de refrigeració (en el cas de sistemes de circulació tancats).El vapor que circula per l'exterior dels tubs del condensador es condensa en refredar i és enviat de nou al generador de vapor.Les pressions en el condensador són majors per la part interior del tub on circula aigua del riu o mar que per l'exterior, l'anomenat circuit secundari. Així, en cas de que es produeixi una fissura a la paret del tub seria l'aigua del riu la que entrés en el condensador i no el vapor de la central el que sortís fora.

Esquema del funcionament d'un PWR.

Aquí uns adjuntem un video explicatiu amb el qual podreu entendre millor el funcionament d'aquest tipus de central nuclear:

























Explicat d'una manera més esquemàtica i centrats en el funcionament del reactor en sí, seria una cosa així:

El combustible nuclear (C) escalfa l'aigua del circuit primari entregant calor per conducció tèrmica a través de la beina que conté el combustible. L'aigua escalfada pel combustible nuclear, es bomba (P1) cap a un tipus d'intercanviador de calor anomenat generador de vapor (B), on la calor de l'aigua del circuit primari es transfereix cap a l'aigua del circuit secundari per convertir-la en vapor. La transferència de calor es porta a terme sense que l'aigua dels circuits primari i el secundari es barregin ja que l'aigua del circuit primari és radioactiva, mentre que és necessari que l'aigua del secundari no ho sigui. El vapor que surt del generador de vapor s'utilitza per moure una turbina (T) que al seu torn mou un generador elèctric (G). 
En submarins nuclears l'electricitat es fa servir per a alimentar una màquina elèctrica que s'utilitza per a la propulsió del submarí, mentre que en una planta de potència el generador elèctric està connectat a la xarxa de distribució elèctrica. Després de passar per la turbina, el vapor es refreda en un condensador (K) on s'ha "format" aigua líquida que és bombada (P2) novament cap al generador de vapor. El condensador és refredat per un tercer circuit d'aigua anomenat circuit terciari.

Centrals nuclears d'aigua a pressió (PWR)




Els reactors d'aigua a pressió (PWR) són el tipus de reactor comercial més comú, al voltant del 50% de les centrals nuclears operatives en el món són PWR. El 1997, al món hi havia 251 centrals nuclears amb aquest tipus de reactor, i ara, a Espanya, les centrals d'Almaraz I i II, Ascó I i II, Vandellòs II, Trillo i Zorita són del tipus PWR. El disseny PWR va ser originalment concebut amb finalitats militars, per propulsar submarins atòmics. Per això aquest tipus de reactor és, en comparació amb altres dissenys, relativament petit.
 

Un dels problemes més greus que pateixen aquest tipus de reactors és la corrosió dels components en condicions d'operació rutinària. A més, no poden canviar el combustible gastat mentre estan operant, per fer les recàrregues de combustible (requereixen que sigui urani enriquit) és a dir, cal aturar el reactor i destapar la part superior del vas. Aquesta operació es realitza, generalment, un cop l'any. Això implica que estan inoperatives durant períodes més llargs que altres tipus de centrals nuclears.






Què és una central nuclear?

En una central nuclear, es transforma l'energia alliberada per un combustible, en forma de calor, en energia mecànica, i després en energia elèctrica, la calor produïda permet evaporar aigua que acciona una turbina que porta acoblat un alternador.El vapor que alimenta la turbina pot ser produït directament a l'interior del vas del reactor (en els reactors d'aigua en ebullició) o en un generador de vapor (en els reactors d'aigua a pressió).
Els principals materials o components d'un reactor nuclear són:

 
-Combustible: En una central nuclear el combustible és, generalment, òxid d'urani. En totes les centrals que estan en funcionament al nostre país, s'utilitza urani lleugerament enriquit en urani 235, amb un grau d'enriquiment que està entre el 3 i el 5%. Aquest material es troba com pastilles ceràmiques que s'introdueixen en l'interior d'un embolcall metàl.lic. 
-Moderador: En els reactors "tèrmics" és la substància que frena, sense capturar-los, els neutrons que es produeixen en la reacció de fissió fins a una velocitat a la que siguin capaços de produir una nova reacció de fissió. No es tracta d'aturar la reacció (aquest és el paper de les barres de control) sinó de mantenir-la. Hi ha tres substàncies que responen bé a aquestes exigències: grafit, aigua i aigua pesada. 
-Barres de control: Contenen una substància que captura els neutrons de manera que s'aturi completament la reacció nuclear de fissió o la potència del reactor. 
-Nucli del reactor: És la zona on es troben les barres de combustible i les barres de control envoltades pel moderador en una distribució adequada, de manera que quan aquestes últimes estan inserides la reacció nuclear es para. La reacció es inicial retirar les barres de control. Els mecanismes d'accionament de les barres de control estan dissenyats de tal manera que aquestes s'insereixin (entren) en determinades circumstàncies, donant lloc al que s'anomena parada automàtica o "tret". 
-Refrigerant: La calor és extreta del nucli per mitjà del refrigerant que circula al voltant de les barres de combustible. Els fluids que se solen utilitzar són: anhídrid carbònic, aigua o aigua pesada. El refrigerant circula a l'interior del nucli, per les barres de combustible.

Hi ha dos tipus principals de centrals nuclears:
-Centrals nuclears d'aigua a pressió (PWR): (anar-hi directe) 
-Centrals nuclears d'aigua en ebullició (BWR): 
(anar-hi directe)