Qué es una central nuclear: funcionamiento y sus aplicaciones

Qué es una central nuclear: funcionamiento y sus aplicaciones

La energía térmica en la nuclear. planta de energía puede generarse mediante una reacción nuclear o una fisión nuclear. Los elementos pesados ​​de la fisión nuclear son el uranio / torio y se lleva a cabo dentro de un dispositivo especial llamado reactor nuclear. Se puede generar una gran cantidad de energía debido a la fisión nuclear. El resto de las partes dentro de las centrales nucleares, así como las térmicas convencionales, son las mismas. La fisión de 1 kg de uranio genera energía térmica que es igual a la energía generada a través de 4500 toneladas de carbón de alta calidad. Esto disminuye significativamente el costo de transporte de combustible, por lo que es un beneficio importante de estas plantas. En todo el mundo, existen enormes depósitos de combustibles, por lo que estas plantas pueden suministrar energía eléctrica de forma continua durante cientos de años. Plantas de energía nuclear generar el 10% de la electricidad de toda la electricidad del mundo



¿Qué es una central nuclear?

Definición: La planta de energía que se utiliza para calentar el agua para generar vapor , entonces este vapor se puede utilizar para rotar enormes turbinas para generar electricidad. Estas plantas utilizan el calor para calentar el agua que se genera por la fisión nuclear. Entonces, los átomos de la fisión nuclear se dividirán en diferentes átomos más pequeños para generar energía. los diagrama de planta de energía nuclear se muestra a continuación.


Principio de funcionamiento de la planta de energía nuclear

En la planta de energía, la fisión tiene lugar en el reactor y el centro del reactor se conoce como el núcleo que incluye combustible de uranio, y este se puede formar en gránulos de cerámico . Cada pellet genera 150 galones de energía petrolera. La energía total generada a partir de los pellets se apila en barras de combustible metálicas. Un grupo de estas barras se conoce como conjunto de combustible y el núcleo de un reactor incluye varios conjuntos de combustible.





Durante la fisión nuclear, el calor se puede generar dentro del núcleo del reactor. Este calor se puede utilizar para calentar el agua en vapor de modo que se puedan activar las palas de la turbina. Una vez que se activan las palas de la turbina, generadores para producir electricidad. En una planta de energía, una torre de enfriamiento está disponible para enfriar el vapor en el agua, de lo contrario, usan el agua de diferentes recursos. Finalmente, el agua enfriada se puede reutilizar para generar vapor.

Diagrama de bloques de plantas de energía nuclear

Diagrama de bloques de plantas de energía nuclear



Componentes de la planta de energía nuclear

En el diagrama de bloques de la planta de energía nuclear anterior, hay diferentes componentes que incluyen lo siguiente.

Nuclear Reactor

En una planta de energía, un reactor nuclear es un componente esencial como una fuente de calor que incluye el combustible y su reacción de la cadena nuclear, incluidos los productos de desecho de la nuclear. El combustible nuclear utilizado en el reactor nuclear es el uranio y sus reacciones son el calor generado en un reactor. Luego, este calor se puede transferir al refrigerante del reactor para generar calor en todas las partes de la planta de energía.


Hay diferentes tipos de reactores nucleares que se utilizan en la fabricación de plutonio, barcos, satélites y aviones para investigación y con fines médicos. La planta de energía incluye no solo incluye el reactor y también incluye turbinas, generadores, torres de enfriamiento, una variedad de sistemas de seguridad.

Generación de vapor

En todas las centrales la producción de vapor es general, sin embargo, la forma de generar cambiará. La mayoría de las plantas utilizan reactores de agua mediante el uso de dos circuitos de agua giratoria para generar vapor. El circuito primario transporta agua muy caliente para calentar un intercambio una vez que circula agua a baja presión, luego calienta el agua para generar el vapor que se transmite a la sección de la turbina.

Generador y turbina

Una vez que se genera el vapor, viaja a altas presiones para acelerar la turbina. La rotación de las turbinas se puede utilizar para rotar un generador eléctrico para generar electricidad que se transmite a la red eléctrica.

Torres de enfriamiento

En una central nuclear, la parte más esencial es una torre de enfriamiento que se utiliza para reducir el calor del agua. Consulte este enlace para obtener más información sobre ¿Qué es una torre de enfriamiento? Componentes, construcción y aplicaciones.

Funcionamiento de la planta de energía nuclear

Los elementos como el uranio o el torio son la reacción de fisión nuclear demandada de un reactor nuclear. Debido a esta fisión, se puede generar una gran cantidad de energía térmica que se transmite al reactor de refrigerante. Aquí, el refrigerante no es más que agua, metal líquido o gas. El agua se calienta para que fluya en un intercambiador de calor de modo que se convierta en vapor a alta temperatura. Entonces se permite que el vapor que se produce haga un turbina de vapor correr. Una vez más, el vapor se puede volver a convertir en refrigerante y reciclar para usarlo en el intercambiador de calor. Entonces, la turbina y el alternador están conectados para producir electricidad. Mediante el uso de un transformador, la electricidad que se produce se puede aumentar para su uso en comunicaciones de larga distancia.

La eficiencia de la central nuclear

La eficiencia de la planta de energía nuclear se puede decidir igualmente a otros motores térmicos porque técnicamente la planta es un gran motor térmico. La suma de la energía eléctrica generada por cada unidad de energía térmica proporcionará a la planta la eficiencia térmica y, debido a la segunda ley de la termodinámica, existe un límite más alto para la eficiencia de estas plantas de energía.

Las plantas de energía nuclear normales alcanzan eficiencias de aproximadamente un 33 a un 37%, equivalente a las plantas de combustibles fósiles. Los diseños de alta temperatura y más actuales, como los reactores de generación IV, podrían adquirir una eficiencia superior al 45%.

Tipos de plantas de energía nuclear

Hay dos tipos de plantas de energía nuclear, como el reactor de agua a presión y el reactor de agua hirviendo.

Reactor de agua presurizada

En este tipo de reactor, se utiliza agua corriente como refrigerante. Esto se mantiene a una fuerza extremadamente alta para que no hierva. Un intercambiador de calor en este reactor transfiere el agua calentada donde el agua del círculo de refrigerante secundario se convierte en vapor. Por lo tanto, este bucle está totalmente libre de material radiactivo. En este reactor, el agua refrigerante actúa como moderador. Debido a estos beneficios, estos reactores se utilizan con mayor frecuencia.

Reactor de agua hirviendo

En este tipo de reactor, solo está disponible un circuito de refrigerante único. El agua se puede calentar dentro del reactor. El vapor se produce en el reactor cuando sale del reactor y el vapor fluirá a través de la turbina de vapor. El principal inconveniente de este reactor es que el agua refrigerante se acerca a las barras de combustible y la turbina. Entonces, el material radioactivo podría ubicarse sobre la turbina.

Selección del sitio para la planta de energía nuclear

La selección del sitio para PowerPoint nuclear se puede hacer considerando los requisitos técnicos. La disposición y el funcionamiento de una central nuclear dependen principalmente de las características del sitio.
Al diseñar la planta, se deben considerar los riesgos del sitio. El diseño de la planta debe manejarse con tremendas ocurrencias naturales y acciones inducidas por el hombre, sin dañar la seguridad operativa de la planta.

Cada sitio tiene que dar las necesidades necesarias como disipadores de calor descartados y en descomposición, disponibilidad de suministro de energía, excelentes comunicaciones y gestión eficiente de crisis, etc. Para una planta de energía, la estimación del sitio generalmente ocupa diferentes etapas como selección, caracterización, pre-operacional, y operativo.

Plantas de energía nuclear en India

Hay siete plantas de energía nuclear en la India que incluyen las siguientes.

  • Planta de energía nuclear de Kudankulam, ubicada en Tamil Nadu
  • Reactor nuclear de Tarapur, ubicado en Maharashtra
  • Planta de energía atómica de Rajasthan, ubicada en Rajasthan
  • Planta de energía atómica Kaiga, ubicada en Karnataka
  • Planta de energía nuclear Kalapakkam, ubicada en Tamil Nadu
  • Reactor nuclear Narora, ubicado en Uttar Pradesh
  • Planta de energía atómica de Kakarapar, ubicada en Gujarat

Ventajas

los ventajas de las centrales nucleares Incluya lo siguiente.

  • Utiliza menos espacio en comparación con otras centrales eléctricas
  • Es extremadamente económico y genera una enorme energía eléctrica.
  • Estas plantas están ubicadas cerca del centro de carga porque no se requiere mucho combustible.
  • Genera una enorme cantidad de energía en el proceso de cada fisión nuclear.
  • Utiliza menos combustible para generar una gran cantidad de energía.
  • Su funcionamiento es confiable
  • En comparación con las centrales eléctricas de vapor, es muy limpio y ordenado.
  • El costo operativo es pequeño
  • No produce gases contaminantes

Desventajas

los desventajas de las centrales nucleares Incluya lo siguiente.

  • El costo de la instalación primaria es extremadamente alto en comparación con otras centrales eléctricas.
  • El combustible nuclear es caro, por lo que su recuperación es difícil.
  • Alto costo de capital en comparación con otras plantas de energía
  • Se requieren conocimientos técnicos para operar esta plataforma. Por tanto, tanto el mantenimiento como el salario serán elevados.
  • Existe la posibilidad de contaminación radiactiva
  • La respuesta no es eficiente
  • El requisito de agua de refrigeración es doble en comparación con una planta de energía de vapor.

Aplicaciones

los aplicaciones de las centrales nucleares Incluya lo siguiente.

La energía nuclear se utiliza en diferentes industrias de todo el mundo para la desalinización del agua del océano, la producción de hidrógeno, la refrigeración / calefacción de distrito, la eliminación de recursos petrolíferos terciarios y se utiliza en aplicaciones de procesos térmicos como la cogeneración, la conversión de carbón en líquidos y ayuda en el síntesis de materias primas químicas.

Preguntas frecuentes

1). ¿Qué es una central nuclear?

Se trata de una central térmica que utiliza un reactor nuclear como fuente de calor. El calor generado se puede utilizar para impulsar una turbina que está conectada a un generador o generar electricidad.

2), En India, ¿cuántas plantas nucleares hay?

Hay siete plantas nucleares disponibles en India

3). ¿Qué estado de EE. UU. Tiene más centrales eléctricas?

Pensilvania

4). ¿Cuál es la central eléctrica más grande del mundo?

Actualmente, la 'central eléctrica de Kashiwazaki-Kariwa' en Japón es la central eléctrica más grande del mundo.

5). ¿Cuál es el diseño más seguro para reactores nucleares?

El SMR (reactor modular pequeño) es el diseño más seguro.

6). ¿Cuáles son los tipos comunes de plantas de energía nuclear?

Estos están disponibles en dos tipos de reactores de agua a presión y agua hirviendo

7). ¿Cuáles son los componentes que se utilizan en una central nuclear?

Son reactores nucleares, generación de vapor, torre de enfriamiento, turbina, generador, etc.

Por lo tanto, se trata de una descripción general de las centrales nucleares . En India, las plantas de energía nuclear generan 6,7 GW de energía al aportar el 2% de la electricidad del país. El control de estas plantas en India se puede realizar a través de NPCIL - Nuclear Power Corporation of India. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es la famosa planta de energía nuclear en la India?