Transcript PRESENTACIÓN E.N.

ENERGÍA NUCLEAR
Energía nuclear.Radiactividad natural:
• Radiación alfa: 42He (núcleos de Helio)
• Radiación beta: 0-1e (electrones)
• Radiación gamma: (no tiene naturaleza material)
Energía nuclear.Transmutación artificial:
• Se obliga a los núcleos de algunos elementos a
•
transformarse (transmutarse) en otros.
Bombardearon Nitrógeno con partículas alfa, obteniendo
núcleos de oxígeno y protones.
14
7N +
4 He
2
17 º
8
+11H
Energía nuclear.Radiactividad artificial:
• Irene Curie y su esposo bombardearon aluminio con partículas alfa.
• Obtuvieron un isótopo del fósforo, el 3015P (no existe en la
naturaleza) que es radiactivo, es decir, se desintegra
espontáneamente.
27 Al
13
30 P
15
+
4 He
2
30 Si
14
30 P
15
+
0 e
1
+
1 n
0
(positrón)
Energía nuclear:
E=
m x c2
• c = 3 x 108 m/s
• 1 kg de masa equivale a 9 x 106 J
• 1 u = 1,6605 x 10-27 Kg
• 1 Mev = 1,602 x 10-13 J
• 1 u equivale a 931,2 Mev
Reacciones nucleares:
Fisión nuclear:
• En 1938, Hahn y Strassmann bombardearon uranio con
•
•
•
neutrones lentos.
Una de las variedades isotópicas del uranio (23592U) se
hacía inestable y se desdoblaba (se fisionaba).
Se produce tremenda energía y desprendimiento de
nuevos neutrones capaces de seguir la reacción inicial
(reacción en cadena).
Fisión de un núcleo de Uranio U-235 = 200 Mev
Reacciones nucleares:
Fusión nuclear:
• También llamadas termonucleares (tienen lugar a muy
•
•
elevada temperatura, del orden de 109 º C).
Consiste en la unión de núcleos ligeros para producir un
núcleo más complejo.
Se desprende más energía que en las de fisión.
4
1
1H
4
2He + 2
0
1e
+ energía
El reactor nuclear.Hechos en los que se basa:
• La reacción en cadena es cada vez mayor. Si no se controla,
transcurrirá con violencia explosiva.
• Los neutrones desprendidos tienen energía elevada (1 Mev) y no
son aptos para la fisión. Es necesario frenarlos (0,02 ev de energía)
haciéndolos chocar contra átomos de sustancias llamados
moderadores.
• Los neutrones producidos:
–
–
–
–
Pueden escaparse sin producir reacción alguna.
Pueden ser absorbidos por impurezas.
Pueden ser absorbidos por núcleos de U-238 sin producir fisión.
Pueden ser absorbidos por núcleos de U-235 y fisionarlos, dando otros
neutrones.
Por tanto, es necesario una masa mínima llamada masa crítica.
Que en el caso del U-235 es de entre 1 y 2 Kg.
El reactor nuclear.Hechos en los que se basa:
• Para que transcurra la reacción en cadena, el nº de neutrones
producido en un tiempo determinado ha de ser mayor que la suma
de los absorbidos y los perdidos en ese mismo tiempo.
K=
neutrones producidos
__
(neutrones absorbidos+neutrones perdidos)
 Si K = 1, la reacción en cadena será crítica o estacionaria.
 Si K > 1, será supercrítica, verificándose cada vez más
rápidamente, de forma explosiva.
 Si K < 1, la reacción es subcrítica, decreciendo con el
tiempo.
El reactor nuclear.Características de un reactor nuclear:
• El núcleo. Contiene el combustible, así como el
•
•
•
moderador y las barras de control.
Un fluido refrigerante. Transporta el calor de la
reacción de fisión. Suele ser agua ordinaria, agua
pesada, gas o metal líquido.
El reflector. Rodea al núcleo y evita la fuga de
neutrones. Su material es similar al moderador.
Blindaje de hormigón. Rodea al reactor nuclear y
protege al exterior de los neutrones y radiaciones.
El reactor nuclear.Tipos de reactores nucleares:
(en función de su utilización)
• Reactores de producción de potencia.
• Reactores de investigación.
• Reactores reproductores.
El reactor nuclear.Tipos de reactores nucleares:
(en función del combustible, refrigerante y moderador)
• Reactores tipo GCR. Combustible: Uranio natural.
 Refrigerante: CO2, helio o aire.
 Moderador: Grafito.
El reactor nuclear.Tipos de reactores nucleares:
(en función del combustible, refrigerante y moderador)
• Reactores tipo LWR. Combustible: Uranio enriquecido.
 Refrigerante: agua ligera.
 Moderador: agua ligera.
El reactor nuclear.Tipos de reactores nucleares:
(en función del combustible, refrigerante y moderador)
• Reactores de uranio-agua pesada. Combustible: Uranio natural o enriquecido.
 Refrigerante: agua pesada y agua ligera.
 Moderador: agua pesada.
El reactor nuclear.Tipos de reactores nucleares:
(en función del combustible, refrigerante y moderador)
• Reactores tipo HTGR. Combustible: U-235 enriquecido.
 Refrigerante: helio.
 Moderador: grafito.
El reactor nuclear.Tipos de reactores nucleares:
(en función del combustible, refrigerante y moderador)
• Reactores rápidos. Combustible: plutonio y uranio natural.
 Refrigerante: sodio.
 Moderador: no tienen.
Centrales nucleares.Transformaciones energéticas:
• En el interior del reactor:
Energía nuclear
Energía calorífica
• En las turbinas:
Energía calorífica
Energía mecánica
• En el generador (alternador):
Energía mecánica
Energía eléctrica
Funcionamiento de una central.-