Tipos de reactores nucleares
Eduard Rodríguez Farré y Salvador López Arnal
Rebelión
Nota edición: Este texto toma base en el anexo 4 de ERF y SLA, Casi todo lo que usted desea saber sobre los efectos de la energía nuclear en la salud y en el medio ambiente, El Viejo Topo, Barcelona, 2008.
El ciclo del combustible nuclear es distinto según cual sea el tipo de reactor usado. Estos pueden clasificarse, según la velocidad de los neutrones, en reactores rápidos o térmicos; según el combustible utilizado, en reactores con uranio natural o uranio enriquecido U-235; según el moderador, en reactores de agua ligera, agua pesada o grafito y, finalmente, según el refrigerante utilizado, en reactores de agua ligera, agua pesada o gas. Los dos tipos de reactores nucleares más extendidos son los que utilizan agua a presión y agua en ebullición .
El reactor de agua a presión (PWR en sus siglas inglesas) [1] es el sistema más utilizado en el mundo. En ellos se emplea como moderador y refrigerante el agua ligera. El circuito de refrigeración está sometido a presión para que el agua no pase a vapor. El agua a presión lleva el calor del núcleo del reactor producido dentro de la vasija a un intercambiador de calor denominado “generador de vapor” donde se genera el vapor que mueve la turbina. El vapor es enfriado en los denominados "condensadores" volviendo a la vasija o a los generadores en forma de agua. Los condensadores enfrían el vapor con el agua proveniente de un río o del mar, sin que el agua entre en contacto con el vapor que sale de la turbina. Hay que señalar que cuando se utiliza agua de río a veces no hay suficiente caudal, o el agua no está suficientemente fría, para enfriar el vapor de la turbina, por lo que en algunas centrales se dispone de unas gigantescas chimeneas que actúan como "torres de refrigeración".
En estos reactores existen dos tipos de circuitos, el primario y el secundario, ambos totalmente independientes. El combustible utilizado es óxido de uranio ligeramente enriquecido en pastillas de un centímetro de diámetro que se introducen en un tubo de una aleación de hierro, cromo, níquel y de zirconio, de aproximadamente el mismo diámetro y varios metros de longitud.
El reactor de agua en ebullición (BWR en sus siglas inglesas) usa también agua ligera como moderador y refrigerante. En este caso, sin embargo, el refrigerante no está sometido a tanta presión como en el caso anterior, por lo que el agua se encuentra en forma de vapor. El vapor se produce directamente en la vasija del reactor sin que exista un intercambiador de calor. El combustible es óxido de uranio enriquecido, introducido en el mismo tipo de elementos combustibles.
Este tipo de reactor ha quedado prácticamente obsoleto de forma que sólo funcionan 18 centrales nucleares de este tipo en Europa [2]. Básicamente, en Suecia y Alemania [3].
En los últimos años, varias iniciativas intentan modernizar los reactores mencionados. Desde 1995 se están reemplazando los antiguos reactores nucleares por un nuevo tipo innovador de origen franco-alemán. Son los reactores de tercera generación conocidos con las siglas inglesas EPR (European Pressurized Reactor). A pesar de su mayor potencia y adaptabilidad a una gran diversidad de ciclos de combustible, estos reactores presentan los mismos inconvenientes para la salud y el medio ambiente que los señalados en los casos anteriores: producción contaminante por la utilización de combustible de plutonio, riesgo de incidentes aún mayores y producción de desechos de larga duración. Actualmente se está construyendo en Olkiluoto (Finlandia), un prototipo EPR con un coste de al menos 3.000 millones de euros [4]. En Francia la empresa EDF (Electricité de France) ha aprobado también la construcción de un nuevo reactor EPR. Hay que tener presente que el coste de una central de gas no alcanza los 500$USA/MW y que según un estudio del MIT(Massachusetts Institute of Technology) una central nuclear, para ser competitiva, con datos actualizados en mayo de 2006, no debería costar más de 1.700$/MW.
Finalmente, por lo que hace a la necesidad de disponer de las medidas de seguridad más actualizadas, un informe silenciado por el Estado francés enviado por la EDF a la DGSNR (Direction Generale de Sureté Nucléaire et Radioprotection), en mayo 2006, puso de manifiesto cómo el nuevo reactor nuclear EPR no aguantaría el impacto de una acción terrorista utilizando un avión comercial [5].
Los elementos combustibles descargados de los reactores nucleares constituyen el material más radiactivo generado por el hombre. Su contenido radiactivo es tal que, inicialmente, como consecuencia del proceso de desintegración radiactiva, mantienen una potencia calorífica de varios kilovatios. La composición de los elementos combustibles descargados de los reactores depende tanto de su composición inicial como de su historia en el reactor. A modo ilustrativo y en términos generales, se puede considerar que una tonelada de uranio introducida en forma de elementos combustibles en un reactor nuclear comercial se convierte en, aproximadamente, 955 kg de isótopos de uranio, 10 kg de isótopos de plutonio, 34 kg de isótopos de diferentes productos de fisión, 0,2 kg de isótopos de diferentes productos de activación y 0,8 kg de isótopos de actínidos minoritarios, principalmente americio, curio y neptunio.
Notas:
[1] Hay más de 230 reactores tipo PWR en uso para la generación de energía eléctrica y varios cientos más que se usan para propulsión naval. El PWR fue diseñado originalmente, por el Bettis Atomic Power, Laboratory para ser utilizado como planta de energía en un submarino nuclear. Entre otra intersección no vacía entre las aristas civil y militar de la industria nuclear.
[2] La mayoría de los reactores de FUKUSHIMA DAICHI son de este tipo.
[3] España poseía hasta hace pocos años un total de 10 instalaciones nucleares, entre las que se encontraban la central de José Cabrera, en Zorita (Guadalajara), que cesó su actividad a finales de abril de 2006, y la central de Vandellós I, en Tarragona, en fase de desmantelamiento. España cuenta con una fábrica de combustible nuclear en Juzbado (Salamanca) y un centro de almacenamiento de residuos radiactivos de baja y media actividad en El Cabril (Córdoba).
Las centrales nucleares españolas son: 1) Santa María de Garoña (Burgos). Construida entre 1966 y 1970. De tipo BWR (como las de Fukushima) y potencia 466 MWe. Su refrigeración es abierta al río Ebro. Su cierre está programado para julio de 2013. 2) Almaraz I. Situada en Almaraz (Cáceres). Puesta en marcha en 1980. Tipo PWR. Potencia 980 MWe. Su refrigeración es abierta a un embalse artificial creado para ese fin: Arrocampo. 3) Almaraz II. Puesta en marcha en 1983. Tipo PWR. Potencia 984 MWe. Su refrigeración está abierta al mismo embalse artificial. 4) Ascó I (Tarragona). Puesta en marcha en 1982. Tipo PWR. Potencia 1.032,5 Mwe. 5) Ascó II. Puesta en marcha tres años más tarde, en 1985. Tipo PWR. Potencia 1.027,2 MWe. 6) Cofrentes, en Valencia. Puesta en marcha en 1984. Tipo BWR. Potencia 1.097 Mwe. 7) Vandellós II, en Tarragona. Puesta en marcha en 1987. Tipo PWR. Potencia 1.087,1 MWe. 8) Trillo, en Guadalajara. Puesta en marcha en 1987. Tipo PWR. Potencia 1.066 MWe.
Otros proyectos paralizados tras la moratoria nuclear de los ochenta: Lemóniz I y II (Vizcaya), Valdecaballeros I y II (Badajoz), Trillo II (Guadalajara), Escatrón I y II (Zaragoza), una en Cantabria, Regodela (Lugo) y Sayago (Zamora).
Hay dos centrales desmanteladas o en proceso de desmantelamiento: la de Vandellós I, cuya puesta en marcha data de 1972 y fue clausurada en 1989 (potencia 480 MW) y la de José Cabrera, situada en Almonacid de Zorita, en Guadalajara. Puesta en marcha en 1968 y con parada definitiva en 2006. Tipo PWR. Potencia 160 MW.
[4] Según los últimos datos que se conocen, el coste actual de la central finlandesa construida por la industria francesa ha superado los 6 mil millones de euros, duplicando prácticamente el presupuesto inicial. Hay discusiones entre Finlandia y Francia sobre el pago de este fuerte incremento.
[5] Las declaraciones de responsables de la industria nuclear francesa, tras el accidente de Fukushima, corroboran esta afirmación.
