La Energía Nuclear

La fisión nuclear libera una gran cantidad de energía térmica, lo que permite la generación de electricidad a partir de una turbina de vapor. El combustible nuclear es típicamente un nucleído fisionable como el uranio-235 que produce más de un neutrón por fisión en promedio. Los moderadores de neutrones deben ralentizar los neutrones rápidos liberados por fisión porque los neutrones térmicos inician reacciones en cadena del combustible fisible de la manera más eficiente.

El agua es un buen moderador porque los núcleos de hidrógeno y los neutrones tienen tamaños comparables, lo que garantiza que los neutrones pierdan una energía cinética sustancial en la colisión. El agua pesada es incluso mejor, ya que el deuterio ya tiene un neutrón y es poco probable que absorba otro. Los moderadores también funcionan como un reflector de neutrones para mantener los neutrones en el núcleo en una distribución uniforme.

Debido a que la fisión espontánea del uranio-235 o 238 es impredecible, se instala una fuente de neutrones en un reactor para asegurar el inicio controlado de la reacción en cadena. El estado de la reacción en cadena se describe mediante el factor de multiplicación de neutrones, k:la relación entre el número de neutrones producidos por fisión en una generación y el número de neutrones producidos por fisión en la generación anterior. Cuando k es menor que 1, el reactor es subcrítico y la producción de energía disminuye.

Cuando k es 1, el reactor es crítico y la producción de energía es constante. Cuando k es mayor que 1, el reactor es supercrítico y la producción de energía aumenta. La reacción en cadena se controla con barras de control hechas de materiales que absorben neutrones como el boro o el cadmio.

Las barras de control totalmente insertadas absorben una gran cantidad de neutrones, manteniendo el reactor subcrítico. Retirar las barras de control permite que ocurran más y más fisiones. El refrigerante, como el agua, transfiere el calor del núcleo del reactor para producir vapor para la turbina.

A medida que el reactor se calienta, los neutrones se mueven más rápido y es menos probable que causen fisiones, lo que ayuda a evitar el sobrecalentamiento. El núcleo está protegido por materiales como agua y gruesas capas de hormigón. El diseño general del núcleo y la estructura de contención que dependende del tipo específico de reactor.