energÍa nuclear

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ENERGÍA NUCLEAR ENERGÍA NUCLEAR

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ENERGÍA NUCLEAR. Energía nuclear.-. Radiactividad natural : Radiación alfa: 4 2 He (núcleos de Helio) Radiación beta: 0 -1 e (electrones) Radiación gamma: (no tiene naturaleza material). Energía nuclear.-. Transmutación artificial : - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: ENERGÍA NUCLEAR

ENERGÍA NUCLEARENERGÍA NUCLEAR

Page 2: ENERGÍA NUCLEAR

Energía nuclear.-Energía nuclear.-

Radiactividad naturalRadiactividad natural::

• Radiación alfa:Radiación alfa: 4422He He (núcleos de Helio)(núcleos de Helio)

• Radiación beta:Radiación beta: 00-1-1e e (electrones)(electrones)

• Radiación gamma: Radiación gamma: (no tiene naturaleza (no tiene naturaleza material)material)

Page 3: ENERGÍA NUCLEAR

Energía nuclear.-Energía nuclear.-

Transmutación artificialTransmutación artificial::• Se obliga a los núcleos de algunos elementos a Se obliga a los núcleos de algunos elementos a

transformarse (transmutarse) en otros.transformarse (transmutarse) en otros.

• Bombardearon Nitrógeno con partículas alfa, Bombardearon Nitrógeno con partículas alfa, obteniendo núcleos de oxígeno y protones.obteniendo núcleos de oxígeno y protones.

141477N + N + 44

22He He 171788º +º +11

11HH

Page 4: ENERGÍA NUCLEAR

Energía nuclear.-Energía nuclear.-

Radiactividad artificialRadiactividad artificial::• Irene Curie y su esposo bombardearon aluminio con Irene Curie y su esposo bombardearon aluminio con

partículas alfa.partículas alfa.

• Obtuvieron un isótopo del fósforo, el Obtuvieron un isótopo del fósforo, el 30301515P (no existe en la P (no existe en la

naturaleza) que es radiactivo, es decir, se desintegra naturaleza) que es radiactivo, es decir, se desintegra espontáneamente.espontáneamente.

27271313Al + Al + 44

22He He 30301515P + P + 11

00nn

30301515P P 3030

1414Si + Si + 0011e (positrón)e (positrón)

Page 5: ENERGÍA NUCLEAR

Energía nuclear:Energía nuclear:

E = m x cE = m x c22

• c = 3 x 10c = 3 x 1088 m/s m/s

• 1 kg de masa equivale a 9 x 101 kg de masa equivale a 9 x 1066 J J

• 1 u = 1,6605 x 101 u = 1,6605 x 10-27-27 Kg Kg

• 1 Mev = 1,602 x 101 Mev = 1,602 x 10-13-13 J J

• 1 u equivale a 931,2 Mev1 u equivale a 931,2 Mev

Page 6: ENERGÍA NUCLEAR

Reacciones nucleares:Reacciones nucleares:

Fisión nuclearFisión nuclear::• En 1938, Hahn y Strassmann bombardearon En 1938, Hahn y Strassmann bombardearon

uranio con neutrones lentos.uranio con neutrones lentos.

• Una de las variedades isotópicas del uranio Una de las variedades isotópicas del uranio ((235235

9292U) se hacía inestable y se desdoblaba (se U) se hacía inestable y se desdoblaba (se fisionaba).fisionaba).

• Se produce tremenda energía y desprendimiento Se produce tremenda energía y desprendimiento de nuevos neutrones capaces de seguir la de nuevos neutrones capaces de seguir la reacción inicial (reacción en cadena).reacción inicial (reacción en cadena).

• Fisión de un núcleo de Uranio U-235 = 200 MevFisión de un núcleo de Uranio U-235 = 200 Mev

Page 7: ENERGÍA NUCLEAR
Page 8: ENERGÍA NUCLEAR

Reacciones nucleares:Reacciones nucleares:

Fusión nuclearFusión nuclear::• También llamadas termonucleares (tienen lugar a También llamadas termonucleares (tienen lugar a

muy elevada temperatura, del orden de 10muy elevada temperatura, del orden de 109 9 º C).º C).

• Consiste en la unión de núcleos ligeros para Consiste en la unión de núcleos ligeros para producir un núcleo más complejo.producir un núcleo más complejo.

• Se desprende más energía que en las de fisión.Se desprende más energía que en las de fisión.

4 4 1111H H 44

22He + 2 He + 2 0011e + energíae + energía

Page 9: ENERGÍA NUCLEAR
Page 10: ENERGÍA NUCLEAR

El reactor nuclear.-El reactor nuclear.-Hechos en los que se basaHechos en los que se basa::• La reacción en cadena es cada vez mayor. Si no se La reacción en cadena es cada vez mayor. Si no se

controla, transcurrirá con violencia explosiva.controla, transcurrirá con violencia explosiva.• Los neutrones desprendidos tienen energía elevada (1 Mev) Los neutrones desprendidos tienen energía elevada (1 Mev)

y no son aptos para la fisión. Es necesario frenarlos (0,02 y no son aptos para la fisión. Es necesario frenarlos (0,02 ev de energía) haciéndolos chocar contra átomos de ev de energía) haciéndolos chocar contra átomos de sustancias llamados sustancias llamados moderadoresmoderadores..

• Los neutrones producidos:Los neutrones producidos:– Pueden escaparse sin producir reacción alguna.Pueden escaparse sin producir reacción alguna.– Pueden ser absorbidos por impurezas.Pueden ser absorbidos por impurezas.– Pueden ser absorbidos por núcleos de U-238 sin producir fisión.Pueden ser absorbidos por núcleos de U-238 sin producir fisión.– Pueden ser absorbidos por núcleos de U-235 y fisionarlos, Pueden ser absorbidos por núcleos de U-235 y fisionarlos,

dando otros neutrones.dando otros neutrones.

Por tanto, es necesario una masa mínima llamada Por tanto, es necesario una masa mínima llamada masa masa críticacrítica. Que en el caso del U-235 es de entre 1 y 2 Kg.. Que en el caso del U-235 es de entre 1 y 2 Kg.

Page 11: ENERGÍA NUCLEAR

Hechos en los que se basaHechos en los que se basa::• Para que transcurra la reacción en cadena, el nº de neutrones Para que transcurra la reacción en cadena, el nº de neutrones

producido en un tiempo determinado ha de ser mayor que la producido en un tiempo determinado ha de ser mayor que la suma de los absorbidos y los perdidos en ese mismo tiempo.suma de los absorbidos y los perdidos en ese mismo tiempo.

K =K = neutrones producidos neutrones producidos ____ (neutrones absorbidos+neutrones perdidos)(neutrones absorbidos+neutrones perdidos)

Si K = 1, la reacción en cadena será Si K = 1, la reacción en cadena será críticacrítica o estacionaria. o estacionaria. Si K > 1, será Si K > 1, será supercríticasupercrítica, verificándose cada vez más , verificándose cada vez más

rápidamente, de forma explosiva.rápidamente, de forma explosiva. Si K < 1, la reacción es Si K < 1, la reacción es subcríticasubcrítica, decreciendo con el , decreciendo con el

tiempo.tiempo.

El reactor nuclear.-El reactor nuclear.-

Page 12: ENERGÍA NUCLEAR
Page 13: ENERGÍA NUCLEAR

El reactor nuclear.-El reactor nuclear.-

Características de un reactor nuclearCaracterísticas de un reactor nuclear::• El núcleoEl núcleo.. Contiene el Contiene el combustiblecombustible, así como el , así como el

moderadormoderador y las y las barras de controlbarras de control..• Un fluido refrigeranteUn fluido refrigerante. Transporta el calor de la . Transporta el calor de la

reacción de fisión. Suele ser reacción de fisión. Suele ser agua ordinariaagua ordinaria, , agua pesadaagua pesada, , gasgas o o metal líquidometal líquido..

• El reflectorEl reflector. Rodea al núcleo y evita la fuga de . Rodea al núcleo y evita la fuga de neutrones. Su material es similar al moderador.neutrones. Su material es similar al moderador.

• Blindaje de hormigónBlindaje de hormigón. Rodea al reactor nuclear . Rodea al reactor nuclear y protege al exterior de los neutrones y y protege al exterior de los neutrones y radiaciones.radiaciones.

Page 14: ENERGÍA NUCLEAR

El reactor nuclear.-El reactor nuclear.-

Tipos de reactores nuclearesTipos de reactores nucleares: : (en función de su utilización)(en función de su utilización)

• Reactores de producción de potencia.Reactores de producción de potencia.

• Reactores de investigación.Reactores de investigación.

• Reactores reproductores.Reactores reproductores.

Page 15: ENERGÍA NUCLEAR

El reactor nuclear.-El reactor nuclear.-

Tipos de reactores nuclearesTipos de reactores nucleares: : (en función del combustible, refrigerante y (en función del combustible, refrigerante y

moderador)moderador)

• Reactores tipo GCR.- Reactores tipo GCR.-

Combustible: Uranio natural.Combustible: Uranio natural.

Refrigerante: CORefrigerante: CO22, helio o aire., helio o aire.

Moderador: Grafito.Moderador: Grafito.

Page 16: ENERGÍA NUCLEAR

El reactor nuclear.-El reactor nuclear.-

Tipos de reactores nuclearesTipos de reactores nucleares: : (en función del combustible, refrigerante y (en función del combustible, refrigerante y

moderador)moderador)

• Reactores tipo LWR.- Reactores tipo LWR.-

Combustible: Uranio enriquecido.Combustible: Uranio enriquecido.

Refrigerante: agua ligera.Refrigerante: agua ligera.

Moderador: agua ligera.Moderador: agua ligera.

Page 17: ENERGÍA NUCLEAR

El reactor nuclear.-El reactor nuclear.-

Tipos de reactores nuclearesTipos de reactores nucleares: : (en función del combustible, refrigerante y (en función del combustible, refrigerante y

moderador)moderador)

• Reactores de uranio-agua pesada.- Reactores de uranio-agua pesada.-

Combustible: Uranio natural o enriquecido.Combustible: Uranio natural o enriquecido.

Refrigerante: agua pesada y agua ligera.Refrigerante: agua pesada y agua ligera.

Moderador: agua pesada.Moderador: agua pesada.

Page 18: ENERGÍA NUCLEAR

El reactor nuclear.-El reactor nuclear.-

Tipos de reactores nuclearesTipos de reactores nucleares: : (en función del combustible, refrigerante y (en función del combustible, refrigerante y

moderador)moderador)

• Reactores tipo HTGR.- Reactores tipo HTGR.-

Combustible: U-235 enriquecido.Combustible: U-235 enriquecido.

Refrigerante: helio.Refrigerante: helio.

Moderador: grafito.Moderador: grafito.

Page 19: ENERGÍA NUCLEAR

El reactor nuclear.-El reactor nuclear.-

Tipos de reactores nuclearesTipos de reactores nucleares: : (en función del combustible, refrigerante y (en función del combustible, refrigerante y

moderador)moderador)

• Reactores rápidos.- Reactores rápidos.-

Combustible: plutonio y uranio natural.Combustible: plutonio y uranio natural.

Refrigerante: sodio.Refrigerante: sodio.

Moderador: no tienen.Moderador: no tienen.

Page 20: ENERGÍA NUCLEAR

Centrales nucleares.-Centrales nucleares.-

Transformaciones energéticasTransformaciones energéticas::• En el interior del reactorEn el interior del reactor::

Energía nuclearEnergía nuclear Energía caloríficaEnergía calorífica

• En las turbinasEn las turbinas::

Energía caloríficaEnergía calorífica Energía mecánicaEnergía mecánica

• En el generador (alternador)En el generador (alternador)::

Energía mecánicaEnergía mecánica Energía eléctricaEnergía eléctrica

Page 21: ENERGÍA NUCLEAR
Page 22: ENERGÍA NUCLEAR

Funcionamiento de una Funcionamiento de una central.-central.-