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Cómo funciona la energía nuclear
Tres niveles: los conceptos que hacen falta para entender cualquier reactor, una guía animada por cada tipo, y una ficha por cada diseño concreto, del VVER al ACR-300.
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Tres niveles, unos 20 minutos cada uno
Los conceptos
Fisión, moderación, criticidad, el ciclo de combustible. La docena de ideas sobre las que se arma cualquier diseño.
32 entradas · empezá por la fisión
02Los tipos
Nueve guías animadas que se recorren con el scroll, una por familia de reactor, del PWR a los de investigación.
11 guías · el PWR es el más común
03Los diseños
Cada diseño comercial en detalle: los lazos Westinghouse, el VVER, el CANDU, el AP1000 y otros más.
43 entradas · enlazadas desde cada guía
Tipos de reactor
11 guías animadas · 43 diseños
Fisión
BWRAgua en ebulliciónEl agua hierve dentro de la vasija y el vapor va directo a la turbina.≈ 60 en operación 
PHWR · CANDUAgua pesada a presiónUranio natural moderado con agua pesada en tubos de presión; recarga en marcha.≈ 47 en operación 
GCR / AGRRefrigerado por gasModerador de grafito y CO₂ como refrigerante, a temperaturas altas. Diseño británico.≈ 9 en operación 
LWGR / RBMKGrafito y agua ligeraTubos de presión con agua en ebullición y moderador de grafito. Diseño soviético.≈ 8 en operación 
FBRReproductor rápidoSin moderador, refrigerado por sodio; produce más material fisible del que consume.≈ 2 en operación 
HTGRGas de alta temperaturaCombustible en partículas TRISO y helio a más de 700 °C. HTR-PM.≈ 1 en operación 
SMRReactor modular pequeñoMódulos de menos de 300 MWe fabricados en serie, con seguridad pasiva. Familias y estado 2026.≈ 3 en construcción 
RRReactores de investigaciónNeutrones, no electricidad: piletas abiertas de 0 a 100 MW para radioisótopos, ensayo de materiales, haces de neutrones y formación.≈ 292 en operación
Fusión
StellaratorStellaratorConfina el plasma con bobinas retorcidas en vez de una corriente inducida, lo que le permite sostenerlo en régimen continuo.≈ 6 en operación - ICFConfinamiento inercialComprime una cápsula de combustible con láseres en un lapso de nanosegundos, en vez de contener el plasma por segundos.≈ 3 en operación
- OtrosConceptos alternativosEspejos magnéticos, configuraciones de campo invertido, pinch en Z, esferomaks y fusión por blanco magnetizado.≈ 14 en operación
- FusiónQué es la fusiónDos núcleos livianos se unen en uno más pesado y liberan aún más energía por gramo que la fisión.
Conceptos fundamentales
Física del reactor
- Concepto
Qué es la fisión nuclear
Un núcleo pesado se parte en dos, libera energía y neutrones, y esos neutrones parten otros núcleos. De ahí sale todo lo demás.
- Concepto
Reacción en cadena, moderador y control
Para que un neutrón tenga buenas chances de fisionar un núcleo hay que frenarlo. Y para gobernar la potencia hay que absorber los que sobran.
- Historia
El primer reactor
Chicago, 2 de diciembre de 1942: una pila de grafito y uranio bajo una tribuna deportiva se vuelve crítica. Doce años después, Obninsk conecta el primer reactor a una red.
- Concepto
Potencia térmica y potencia eléctrica
MWt es el calor que produce el núcleo; MWe es la electricidad que sale a la red. Entre uno y otro se pierde dos tercios, y eso es física, no mala ingeniería.
- Concepto
Factor de carga y economía de un reactor
Un reactor cuesta mucho construirlo y casi nada hacerlo funcionar. Por eso corre a plena carga el 80 a 90 % del año, y por eso su costo por kilovatio-hora depende del interés y del tiempo de obra más que del uranio.
- Concepto
Potencia nominal, uprate y derate
La potencia de un reactor no es un número fijo: hay una potencia bruta en bornes del generador, una neta que llega a la red y una de referencia que el regulador autoriza. Cuando esa cifra sube se llama uprate; cuando una unidad opera por debajo de ella durante un tiempo, derate.
- Concepto
Quemado del combustible (burnup)
El quemado mide cuánta energía se le sacó a cada tonelada de uranio antes de retirarla del reactor. Pasó de unos 40 a más de 60 GWd/t en los reactores de agua liviana, y eso cambió cuánto combustible se compra y cuánto residuo queda.
- Concepto
Puesta en servicio de un reactor
La primera criticidad, la conexión a red y la operación comercial son tres fechas distintas de la vida de un reactor nuevo, semanas o meses una de otra. El OIEA PRIS registra las tres; Reactor Atlas usa la operación comercial para fijar el año de puesta en servicio.
- Concepto
Cómo funciona una central nuclear
De la fisión en el núcleo al vapor, del vapor a la turbina y a la red, y qué pasa con los dos tercios de calor que sobran: el circuito completo de una central nuclear, explicado de punta a punta.
- Concepto
Reactor de sales fundidas (MSR)
En un MSR el refrigerante es una sal fundida y, en varios diseños, el combustible está disuelto en esa misma sal: sin elementos combustibles, presión casi atmosférica y productos de fisión que se pueden retirar en marcha. Del MSRE de Oak Ridge, en los años sesenta, al TMSR-LF1 chino y al MCRE estadounidense de hoy.
Seguridad
- Concepto
Barreras de seguridad y defensa en profundidad
Cuatro barreras físicas entre los productos de fisión y el ambiente, y varias capas de sistemas que suponen que la anterior puede fallar. Ninguna sola tiene que ser perfecta.
- Concepto
Calor residual y refrigeración de emergencia
Un reactor apagado sigue produciendo calor: 6,5 % de su potencia al instante, 1,5 % una hora después. Refrigerarlo sin electricidad es el problema que explica Fukushima y define a los diseños nuevos.
- Concepto
Torres de enfriamiento: la nube blanca es vapor de agua
La nube blanca que sale de una torre de enfriamiento no es humo ni tiene radiactividad: es vapor de agua que se condensa al mezclarse con aire más frío, como el aliento en invierno.
- Concepto
La escala INES
Ocho niveles, de 0 a 7, para decir en una cifra qué tan grave fue un evento nuclear. Cada nivel es unas diez veces más severo que el anterior: Three Mile Island fue 5; Chernóbil y Fukushima, 7.
- Concepto
ALARA y los límites de dosis
Un límite de dosis es un techo que no se puede cruzar. ALARA es la obligación de quedarse lo más lejos posible de ese techo. Son dos cosas distintas, y casi toda la discusión pública sobre radiación las confunde.
- Concepto
¿Es segura la energía nuclear?
Efectos sobre la salud por unidad de electricidad generada y evidencia sobre Chernóbil, Fukushima y Three Mile Island.
Combustible y residuos
- Concepto
Combustible y enriquecimiento
El uranio natural tiene un 0,7 % de U-235. Según el reactor, se usa así o se concentra hasta un 5 %, y en los diseños nuevos hasta un 20 %.
- Concepto
El ciclo del combustible
De la mina a la pastilla y de la pastilla al repositorio: minería, conversión, enriquecimiento en SWU, fabricación, quemado en GWd/t, combustible gastado, reprocesamiento y MOX.
- Concepto
Residuos radiactivos
El 3 % del volumen concentra el 95 % de la radiactividad. Ese 3 % decae mil veces en unos 40 años, se guarda en silos secos y Onkalo, en Finlandia, sigue a la espera de la licencia de operación antes de emplazar combustible real.
- Concepto
Desmantelamiento de una central nuclear
Apagar el reactor es el principio, no el final. Quedan sesenta años de plazo, un fondo de cientos de millones de dólares, y un combustible gastado que casi nunca se va del predio: por eso las tres centrales Yankee terminaron su desmantelamiento y siguen siendo sitios nucleares licenciados.
- Concepto
¿Es renovable la energía nuclear?
Depende de qué definición se use, y la definición es normativa, no física. El uranio es un mineral finito que se extrae de una mina, así que la mayoría de los marcos de clasificación la deja fuera de las renovables, aunque comparta con ellas la categoría de baja en carbono.
- Concepto
¿Es limpia la energía nuclear?
«Limpia» mezcla dos preguntas distintas. En emisiones de ciclo de vida, la mediana de la nuclear es 12 gCO₂eq/kWh, del orden de la eólica y la solar. En residuos, la pregunta es el volumen y la disposición final, no la existencia.
Historia y lugares
- Historia
Oklo, el reactor nuclear natural de Gabón
En Oklo, Gabón, el uranio fisionó solo hace unos 2.000 millones de años: entre quince y diecisiete zonas activas por pulsos durante cientos de miles de años, hoy vaciadas por la minería salvo Bangombé.
- Historia
Propulsión nuclear marina
El mar fue el primer destino del reactor de agua liviana y sigue siendo el más usado: más de 160 buques militares y 14.000 años-reactor de operación. Del lado civil se construyeron cuatro mercantes y ninguno sigue en servicio.
- Concepto
Qué es un microrreactor
Entre 1 y 20 megavatios térmicos, ensamblado en fábrica, transportado entero y con años de operación sin recarga. No es un SMR chico: es un equipo que se entrega. El Ejército de Estados Unidos ya operó ocho reactores de ese tamaño entre 1957 y 1977.
Fuentes y regulación
- Concepto
Las bases de datos nucleares del mundo
Casi todos los datos públicos sobre reactores del mundo pasan por un puñado de registros: tres del OIEA —PRIS, el RRDB y el INFCIS— y uno independiente, el Global Energy Monitor. Cada uno cubre una parte distinta del ciclo.
- Concepto
REMIT y los avisos de indisponibilidad
En Europa, que un reactor pare de golpe no es solo una noticia técnica: es información que puede mover el precio de la electricidad, y la ley obliga a publicarla. REMIT es esa regla, y define cómo se lee cada aviso.
- Concepto
Cómo se leen las proyecciones de capacidad
Toda proyección de capacidad se apoya en un ancla, y el ancla decide cómo se va a equivocar: la anclada en obras empezadas falla en el tiempo, la anclada en una meta de política falla en la magnitud, y la que mezcla las dos hereda las dos fallas.
- Concepto
Reinicio de un reactor apagado
Volver a encender un reactor que ya cerró casi nunca es un problema de física. En Estados Unidos el obstáculo es un papel: el certificado de cese permanente le quita a la licencia la autorización de operar, y revertirlo llevó casi dos años de trámite en el primer caso que lo consiguió.
- Concepto
Extensión de vida: qué decide que un reactor pase de 40 años
La extensión de vida exige demostrar que la central puede seguir cumpliendo sus requisitos de seguridad. La NRC explica que el plazo inicial de 40 años de las licencias estadounidenses tuvo un origen económico; Francia evalúa la continuidad mediante reexámenes periódicos cada diez años.
- Concepto
Certificación de diseño y estandarización internacional
Un reactor aprobado en Estados Unidos no queda aprobado en Francia ni en Corea: cada regulador nacional conserva la última palabra sobre su propio territorio. Cuando cinco reguladores compararon el mismo EPR, descubrieron que no era el mismo.
- Concepto
Ventajas y desventajas de la energía nuclear
Producción eléctrica, uso de suelo, inversión, construcción y gestión de residuos: ventajas y limitaciones de la energía nuclear, con fuentes y fechas.
Los accidentes
Three Mile Island, Chernóbil y Fukushima, paso a paso
- 1979 · INES 5
Three Mile Island
Una válvula de alivio que quedó abierta, un indicador que mostraba la orden y no la posición, y operadores que estrangularon la inyección de emergencia: el 45 % del núcleo se fundió dentro de una contención que aguantó.
- 1986 · INES 7
Chernóbil
Un reactor con coeficiente de vacío positivo, una prueba a baja potencia y una parada de emergencia que, por la punta de grafito de sus propias barras, empezó insertando reactividad en lugar de quitarla.
- 2011 · INES 7
Fukushima Daiichi
El terremoto lo apagó y el diseño respondió. Cincuenta minutos después llegó una ola de quince metros sobre una defensa de cinco setenta, se inundaron los diésel y tres núcleos se quedaron sin forma de refrigerarse.
Diseños
PWRAgua a presión
BWRAgua en ebullición
PHWR · CANDUAgua pesada a presión
LWGR / RBMKGrafito y agua ligera
FBRReproductor rápido
HTGRGas de alta temperatura
SMRReactor modular pequeño
RRReactores de investigación
El ciclo de combustible
Del yacimiento al elemento combustible
- Ciclo de combustible
Minería y lixiviación in situ
La mayoría del uranio del mundo ya no se extrae con pala: se disuelve bajo tierra y se bombea a la superficie. Kazajistán, casi todo por ese método, produce cuatro de cada diez toneladas del planeta.
- Ciclo de combustible
Conversión a hexafluoruro de uranio
El yellowcake tiene que volverse gas para poder separar isótopos. Solo cinco plantas en el mundo lo convierten en UF₆, y en 2022 la única de Estados Unidos no produjo una tonelada.
- Ciclo de combustible
Enriquecimiento y las SWU
La SWU mide el esfuerzo de separar isótopos, no el uranio en sí. Rusia controla casi la mitad de la capacidad mundial de enriquecimiento, y Pilcaniyeu hace de Argentina uno de los trece países que dominan la tecnología.
- Ciclo de combustible
Fabricación de elementos combustibles
De un polvo cerámico a un elemento de media tonelada. Cada tipo de reactor arma su combustible distinto, y en Ezeiza CONUAR es, desde 2012, el único fabricante de componentes CANDU fuera de Canadá.
- Ciclo de combustible
HALEU y TRISO
El combustible que necesitan los reactores avanzados y los SMR: uranio al 5-20 % y partículas cerámicas que se autocontienen. Hasta 2023, casi todo el HALEU comercial del mundo era ruso.
Después del reactor
- Ciclo de combustible
Combustible gastado, reprocesamiento y almacenamiento en seco
Al salir del núcleo el combustible todavía genera calor y todavía sirve. Del mundo, un tercio se reprocesa en La Hague, Rokkasho sigue sin arrancar tras casi treinta años de demoras, y Atucha II construye su propio almacenamiento en seco, el ASECG II.
- Ciclo de combustible
Agua pesada
El agua pesada es lo que le permite a un CANDU o a Atucha usar uranio natural. Se fabrica con un proceso que consume mucha energía, y la planta que la produjo en Argentina, en Arroyito, vuelve a arrancar.