Una central nuclear es una central termoeléctrica, es decir, una instalación que aprovecha una fuente de calor para convertir en vapor a alta temperatura un líquido que circula por un conjunto de conductos; y que utiliza dicho vapor para accionar un grupo turbina-alternador, produciendo así energía eléctrica. La principal diferencia entre las centrales termoeléctricas convencionales y las centrales termoeléctricas nucleares es la reacción que libera la energía necesaria para conseguir la fuente de calor para la producción del vapor. En el caso de las centrales convencionales, se trata de la reacción de combustión del carbono (carbón, gas o fuelóleo), en el segundo de la reacción nuclear de fisión de núcleos de uranio. En este último caso, la energía liberada por reacción es del orden de millones de veces superior a la del caso primero, lo que explica el menor consumo de combustible y producción de residuos, éstos de naturaleza distinta, en una central nuclear en comparación con una central convencional, a igualdad de potencias de producción.
La fisión es una reacción en la cual un núcleo pesado, al ser bombardeado con neutrones, se descompone en dos núcleos, cuyos tamaños son del mismo orden de magnitud, con gran desprendimiento de energía y la emisión de dos o tres neutrones. Éstos, a su vez, pueden ocasionar más fisiones al interaccionar con nuevos núcleos fisionables que emitirán nuevos neutrones y así sucesivamente.

 Una central nuclear es una instalación construida para generar electricidad a partir de la energía nuclear y se engloban en la familia de las centrales termoeléctricas ya que utilizan el calor para generar la energía eléctrica. Actualmente el calor de las centrales nucleares proviene de la fisión de materiales como el uranio y el plutonio. El funcionamiento de una central nuclear se basa en el aprovechamiento del calor para mover una turbina por la acción del vapor de agua, la cual está conectada a un generador eléctrico. Hay varios tipos de reactores, a nivel mundial los mas utilizados son los reactores de agua a presión conocidos como PWR:

Son un tipo de reactor nuclear que utiliza agua como refrigerante y moderador de neutrones. El agua en el circuito primario se mantiene a alta presión para evitar que hierva, incluso a las altas temperaturas que se alcanzan durante la fisión nuclear. Aquí algunos conceptos clave sobre los PWR:

Circuito Primario: Contiene el núcleo del reactor y el agua a alta presión que absorbe el calor generado por la fisión nuclear.

Generador de Vapor: El calor del circuito primario se transfiere al circuito secundario, donde convierte el agua en vapor sin que ambos circuitos entren en contacto directo.

Turbina y Generador: El vapor del circuito secundario impulsa una turbina conectada a un generador eléctrico, produciendo electricidad.

Condensador: El vapor se enfría y condensa de nuevo en agua, que se bombea de vuelta al generador de vapor para continuar el ciclo. Ilustración:

Esquema Central Nuclear PWR

Son un tipo de reactor nuclear que utiliza un único circuito de refrigeración. A diferencia de los reactores de agua a presión (PWR), los BWR generan vapor directamente en el núcleo del reactor. Aquí tienes algunos conceptos clave sobre los BWR:

Agua Ligera: En los BWR, se utiliza agua común como refrigerante y moderador de neutrones.

Un Solo Circuito: El agua circula por el núcleo del reactor, donde absorbe el calor de las reacciones nucleares hasta que alcanza la temperatura de ebullición y se genera vapor.

Generación de Vapor: El vapor producido en el núcleo asciende hacia separadores y secadores que reducen la humedad del vapor antes de dirigirse a las turbinas.

Turbina y Generador: El vapor seco impulsa la turbina, que a su vez mueve el generador eléctrico para producir electricidad.

Condensador: Después de pasar por la turbina, el vapor se enfría en un condensador y se convierte nuevamente en agua líquida, reiniciando el ciclo.

Los BWR son conocidos por su diseño más simple y por requerir temperaturas de funcionamiento más bajas en comparación con los PWR.

Componentes de un Reactor de Agua en Ebullición BWR. Fuente: U.S NRC

Estos dos tipos de reactores son los mas utilizados a nivel mundial, en la sección de fundamentos encontraras mas información acerca de los diferentes tipos de reactores, así como los avanzados y SMR.

Actualmente la energía nuclear genera más del 10% de electricidad a nivel mundial. Según la Organización Internacional de Energía Atómica (IAEA por sus siglas en inglés), actualmente hay 415 reactores nucleares en operación en el mundo, así como también 58 reactores bajo construcción, 23 de ellos en China. Con el fin de descarbonizar su economía, China está invirtiendo fuertemente en la construcción de reactores nucleares, con el fin de cumplir con los objetivos climáticos de alcanzar la neutralidad de carbono para 2050.

Fuentes: (NRC, 2023) https://www.nrc.gov/reactors/power.html U.S.A. Nuclear Regulatory Comission
(IAEA, 2024) https://pris.iaea.org/PRIS/home.aspx The Database on Nuclear Power Reactors