Reactores nucleares
Física
Conceptos clave
- Un reactor nuclear aprovecha una reacción en cadena de fisión controlada para generar energía.
- El calor de la fisión hierve agua → vapor → mueve una turbina → produce electricidad.
- Sus partes clave: combustible, moderador, barras de control y refrigerante.
- El objetivo es mantener la reacción estable: un neutrón por fisión provoca la siguiente.
Combustible
- Núcleos fisionables, normalmente uranio-235 (o plutonio-239).
- El uranio natural se enriquece para aumentar la proporción de .
- Al fisionarse libera energía y los neutrones que mantienen la cadena.
Moderador
- Sustancia (agua, agua pesada o grafito) que frena los neutrones rápidos.
- Los neutrones lentos (térmicos) fisionan el mucho mejor.
- Los neutrones ceden energía por colisiones con los núcleos del moderador.
Barras de control
- Hechas de material que absorbe neutrones (boro o cadmio).
- Se introducen para frenar la reacción (menos neutrones libres) y se extraen para acelerarla.
- Permiten mantener la reacción en cadena justo autosostenida (crítica y estable).
Refrigerante y residuos
- El refrigerante (agua, CO₂…) extrae el calor del núcleo y lo lleva al generador de vapor.
- Los residuos radiactivos (fragmentos de fisión) siguen siendo peligrosos durante mucho tiempo.
- Requieren almacenamiento seguro y blindado durante años.
Ventajas e inconvenientes
- Ventajas: gran energía por kg de combustible; no emite CO₂ durante la operación.
- Inconvenientes: residuos radiactivos de larga vida, riesgo de accidente y coste elevado.
- El combustible es no renovable (uranio limitado), aunque muy denso en energía.
Ejemplo resuelto
- Problema: ¿qué le ocurre a la reacción si se introducen más las barras de control?
- Las barras absorben más neutrones libres.
- Quedan menos neutrones para inducir nuevas fisiones.
- La tasa de fisión baja y la reacción se ralentiza (puede detenerse); extraerlas la acelera.
En el examen IB
- No confundas funciones: el moderador frena neutrones; las barras de control absorben neutrones.
- Explica cómo se regula la reacción en cadena moviendo las barras de control.
- Menciona que el calor de la fisión genera vapor, que mueve una turbina acoplada a un generador.
- Al evaluar la energía nuclear, contrasta ventajas (sin CO₂, densa) e inconvenientes (residuos, riesgo).