Cómo funciona un reactor PWR

Entre 150 y 200 elementos combustibles de dióxido de uranio, enriquecido al 3 a 5 % en U-235, sostienen la reacción en cadena. Cada fisión libera unos 200 MeV: el calor pasa de la pastilla cerámica a la vaina y de ahí al agua que circula entre las varillas.

Las barras de control, de plata-indio-cadmio o carburo de boro, entran desde arriba para regular la potencia o detener la reacción en segundos. El agua además modera los neutrones; si se calienta demasiado modera menos, un freno natural de la potencia.

El agua entra a la vasija a unos 290 °C, baja por el espacio anular, sube a través del núcleo y sale a 315 °C. A 155 bar nunca hierve: por eso el reactor se llama de agua a presión.

El presurizador, un tanque con calentadores eléctricos y rociadores, fija esa presión con una burbuja de vapor. Las bombas de refrigerante mueven unos 20 000 m³/h por lazo. Es un circuito cerrado y radiactivo que no sale de la contención.

Es la frontera entre ambos circuitos. El agua caliente del primario recorre miles de tubos en U de Inconel y cede su calor al agua del secundario, que los baña por fuera a menor presión, unos 70 bar, y sí hierve.

El vapor se seca en separadores y sale por la parte superior a unos 285 °C. Una central de 1 000 MWe tiene entre dos y cuatro generadores, uno por lazo; sus tubos son la barrera entre el agua radiactiva y el vapor limpio.

El vapor se expande primero en la turbina de alta presión y luego, tras secarse y recalentarse, en las de baja presión. El conjunto gira a 1 500 o 1 800 rpm, la mitad que en una central térmica, por el gran caudal de vapor húmedo.

El eje mueve un generador síncrono que produce 1 000 MW o más a unos 20 kV; un transformador los eleva a 400 kV para la red. Solo un tercio de la energía térmica se convierte en electricidad: el resto es calor que hay que evacuar.

Bajo la turbina, el vapor agotado se condensa sobre miles de tubos por los que pasa agua fría del circuito terciario. El vacío que se crea, unos 0,05 bar, aumenta el salto de presión aprovechable. El condensado vuelve al generador de vapor bombeado y precalentado a unos 230 °C.

El agua de refrigeración nunca toca el vapor: se enfría por evaporación en una torre hiperbólica, cuya nube blanca es vapor de agua limpio, o se devuelve a un río o al mar unos grados más caliente.

Entre el combustible y el ambiente hay barreras sucesivas: la pastilla cerámica retiene los productos de fisión; la vaina de Zircaloy los encierra; la vasija de acero de unos 20 cm y el circuito primario contienen el agua radiactiva; y el edificio de contención, hormigón pretensado de más de un metro con revestimiento de acero, resiste la presión interna y los golpes externos.

A eso se suman sistemas redundantes de inyección de emergencia y, en los diseños más nuevos como el AP1000, refrigeración pasiva por gravedad y convección natural que no depende de bombas ni electricidad.