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Una central nuclear de generación eléctrica es, en esencia, una central térmica, que produce electricidad a partir de calor. Para ello, el reactor obtiene energía mediante la fisión nuclear, que es un proceso en el que los núcleos de átomos pesados, como el uranio, se rompen y liberan una gran cantidad de energía en forma de calor. En el caso de Argentina, cuenta con las centrales Atucha I, Atucha II, y Embalse como centrales nucleares aplicadas a la generación eléctrica.
Atucha I comenzó a aportar energía al sistema eléctrico argentino en 1974 y fue la primera central nuclear de América Latina. Tiene una potencia eléctrica bruta de 362 MW y utiliza combustible de dióxido de uranio, con una mezcla de uranio natural y uranio levemente enriquecido. Atucha II, ubicada en el mismo complejo, alcanza una potencia bruta de 745 MW y también utiliza uranio y agua pesada.
Embalse, por su parte, también utiliza dióxido de uranio como combustible y agua pesada como moderador y refrigerante, aunque pertenece a la línea tecnológica CANDU, de origen canadiense. En conjunto, las tres centrales conforman el parque nuclear argentino de potencia y pertenecen a la familia de reactores PHWR (reactores presurizados de agua pesada), una tecnología en la que el agua pesada cumple un rol clave para sostener y controlar el proceso nuclear.
¿Cómo funciona el núcleo de un reactor nuclear?
Para entender cómo funciona una central nuclear, hay que separarla en dos partes, el reactor, donde se produce el calor, y el sistema eléctrico, donde ese calor se transforma en electricidad. El reactor es el corazón de la central. Está constituido de una pileta cerrada, en donde se contiene el combustible nuclear, el agua que modera o controla la estabilidad de la reacción, y el refrigerante que extrae el calor. En centrales de potencia como Atucha, el núcleo del reactor se encuentra dentro de un gran recipiente metálico presurizado, diseñado para trabajar a alta temperatura y bajo estrictas condiciones de control.
Dentro de ese núcleo están los elementos combustibles, que están formados por pequeñas pastillas cerámicas de dióxido de uranio, colocadas dentro de tubos metálicos llamados vainas. En el núcleo y con ese combustible ocurre la fisión nuclear. Cuando un neutrón impacta contra ciertos núcleos de uranio, puede hacer que ese núcleo, compuesto por protones y neutrones, se divida en varias partículas. En esa división se libera una gran cantidad de energía en forma de calor y también se emiten nuevos neutrones, que pueden provocar nuevas fisiones. Así se genera una reacción en cadena, pero controlada.
Para que esa reacción sea útil en un reactor de potencia, los neutrones no pueden moverse de cualquier manera. En reactores como Atucha y Embalse se utiliza agua pesada, una forma especial de agua que contiene deuterio en lugar de hidrógeno común. Esto es, la molécula de hidrógeno está formada por un protón y un neutrón, en lugar de un solo protón, como es el caso más común. Su función principal es moderar los neutrones, es decir, reducir su velocidad para que tengan más probabilidad de producir nuevas fisiones en el uranio. Además, en estos reactores el agua pesada también participa en la extracción del calor generado en el núcleo. Así, ayuda a sostener la reacción nuclear y permite retirar la energía térmica producida por el combustible.
¿Cómo se convierte la energía térmica en electricidad?
Para generar energía, el concepto general es que las centrales térmicas utilizan el calor generado por la reacción nuclear para calentar agua, que se convierte en vapor. Ese vapor hace girar una turbina, que mueve un generador eléctrico que convierte el movimiento mecánico en electricidad.
Sin embargo, el calor de la reacción no se transforma directamente en electricidad. Primero debe se lleva hacia otro sector de la central. Para eso, el refrigerante circula por el núcleo, absorbe el calor del combustible y lo transporta hacia los generadores de vapor. Entonces, mediante un intercambio térmico, ese calor se transfiere a otro circuito de agua, separado del circuito del reactor, y es esa segunda agua la que se convierte en vapor a alta presión.
Después de pasar por la turbina, el vapor de agua pierde energía y vuelve a su estado líquido. Para eso atraviesa un condensador, donde se enfría y se transforma nuevamente en agua. Esa agua vuelve al circuito para ser calentada otra vez, y el ciclo se repite de manera continua.
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