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DEL FOLLETO «HELIOS — ENERGÍA NUCLEAR PARA UN FUTURO MEJOR». Editado por la Compañía de Electricidad de Alemania Occidental (West—Elektra), concesionaria de Helios/Grenzheim, la mayor central nuclear del mundo (producción: 2.000 megavatios)

ESTRUCTURA BÁSICA DE UN REACTOR NUCLEAR

Las centrales térmicas emplean la energía del vapor para accionar un turbogenerador (una gigantesca dinamo). En las centrales eléctricas convencionales, este vapor se obtiene en una caldera (que se calienta con carbón, petróleo o gas). En las centrales nucleares, la caldera se sustituye por un reactor nuclear; la reacción de fisión que tiene lugar en su interior produce energía calórica que luego puede emplearse para la obtención de vapor. Pese a la multiplicidad de posibles diseños (por ejemplo, reactores de agua a presión, de agua en ebullición, de grafito) su estructura básica no varía mucho.

El corazón del reactor es el núcleo (en inglés: core). Éste contiene los combustibles atómicos que experimentan la fisión. En general, suele emplearse el isótopo del uranio U 235, que representa un 0,711 por ciento del peso del uranio natural. Sin embargo, cabe también la posibilidad de aumentar esta proporción de U 235 por medios artificiales. En ese caso se habla de uranio enriquecido.

La fisión se desencadena por la acción de los neutrones. Los neutrones son partículas atómicas sin carga eléctrica (neutras); el núcleo atómico consta además de partículas positivas (protones) y está rodeado de una envoltura de partículas negativas (electrones). Cuanto mayor sea el número de protones de un núcleo, tanto mayor será la fuerza de repulsión —como entre dos magnetos— de las partículas positivas entre sí. El núcleo atómico se torna «inestable», se deforma por sí solo o pierde el equilibrio a la más mínima influencia exterior. El uranio es un elemento que posee un núcleo atómico sumamente inestable. Si se concentra una determinada cantidad de uranio en un espacio reducido, se desencadena el siguiente proceso:

a) algunos átomos de uranio se desintegran por sí solos;

b) su desintegración deja en libertad a los neutrones;

c) estos neutrones atraviesan las envolturas de los átomos más próximos y provocan nuevas desintegraciones, que a su vez liberan otros neutrones, etc.

En el reactor nuclear tiene lugar una reacción en cadena.

El uranio se introduce en las barras de reacción en forma de cartuchos rellenos de material pulverizado. Las barras de reacción del reactor Helios tienen cuatro metros de largo y un centímetro y medio de espesor. Ochenta de estas barras reunidas en una caja constituyen un elemento de combustible. Helios posee 900 de estos elementos. Las cajas que contienen los elementos de combustible están abiertas por ambos extremos: las barras de reacción se sostienen con una rejilla de soporte.

El proceso de fisión genera calor. Las barras se calientan. Para disipar este calor, sobre los elementos de combustible circula un refrigerante — en el caso del reactor Helios, agua destilada— que atraviesa la trama reticulada, fluye entre las barras, calentadas a una temperatura de 300 grados, y se transforma en vapor. El vapor pasa al turbogenerador a través de una serie de conducciones.

Además de su función refrigerante, el agua cumple un segundo cometido. Es preciso frenar los neutrones liberados por la desintegración nuclear, los cuales son proyectados con una enorme fuerza centrífuga. En efecto, sólo los neutrones lentos producen una desintegración óptima de los núcleos atómicos del U 235. En los portaviones, se emplea un sistema de bandas elásticas para frenar los aparatos en el momento de aterrizar; las bandas quedan cogidas en unos ganchos de la parte inferior del fuselaje del avión especialmente previstos para este fin y, cuando se han distendido al máximo, se sueltan y vuelven a engancharse sucesivamente, hasta que el aparato se detiene.

En los reactores nucleares se emplea un procedimiento parecido para frenar los neutrones demasiado rápidos, a través de choques elásticos con los núcleos atómicos ligeros de un «moderador» («regulador», «freno»). El agua es el elemento que posee un núcleo atómico más ligero. Ello permite que el agua que circula por el reactor Helios no sólo actúe como refrigerante, sino también como moderador de neutrones.

Para interrumpir la reacción en cadena se emplean unas barras móviles de control. Éstas son de boro, una materia que «absorbe» los neutrones y no vuelve a liberarlos. Al introducir las barras de control en el núcleo del reactor (a través de la rejilla de soporte de los elementos de combustible), se interrumpe el flujo de neutrones entre las barras de reacción. Las barras de control no sólo se emplean para interrumpir la reacción en cadena (en cuyo caso es preciso introducirlas hasta el fondo, en todos sus cuatro metros y medio de extensión, entre las barras de reacción), sino que también permiten regular la reacción en cadena. Para ello se las introduce, por ejemplo, sólo en un tercio de su longitud, lo cual reduce el flujo de neutrones, pero no lo interrumpe por completo...