Análisis de los efectos de la temperatura en la reactividad del núcleo de un PWR

Abstract

El ámbito energético es clave para el progreso tecnológico del ser humano sin debilitar excesivamente el planeta. Como es sabido, el principal objetivo de esta industria es obtener electricidad para abastecernos, y hay tantos tipos de centrales como formas se nos ocurran de transformar una fuente de energía en el giro de un generador: renovables, quemadoras de combustibles fósiles, nucleares, etc. En este trabajo me centraré en el comportamiento de una tecnología que, a pesar de los problemas que se ha ido encontrando a lo largo de la historia, se niega a desaparecer: la nuclear, concretamente en las centrales que utilizan la fisión o división de átomos de uranio para generar energía. En particular, se estudiarán los efectos que puede tener la variación de la temperatura del núcleo en su reactividad, uno de los parámetros más importantes a la hora de monitorizar una planta de este tipo. Para ello, se estudiarán los principales factores que influyen en esta relación y se identificarán los valores típicos que suelen tomar en el funcionamiento regular de las centrales, con el objetivo de terminar realizando simulaciones que permitan comprender un poco mejor la teoría estudiada. Además, con el propósito de completar el estudio, se incluirán los métodos de control más utilizados en las plantas de esta categoría, su influencia sobre la reactividad y los cálculos aproximados que deben realizarse para manejarlos correctamente.

Although the media spotlight may point in other directions, the field of energy in 2021 is key to the technological progress of human beings without excessively weakening the planet. As is well known, the main objective of this industry is to supply electricity to the society, and there are as many types of power plants as we can think of ways of transforming an energy source into a generator: renewable (photovoltaic, wind, hydro, etc.), fossil fuel burners (such as coal or natural gas), nuclear (fusion - still under development - or nuclear fission), etc. In this paper I will focus on the behaviour of a technology that, despite everything, refuses to disappear: fission nuclear power plants, specifically on the effects that the variation of the core temperature can have on its reactivity, one of the most important parameters when you have to monitor a plant of this type. For this purpose, the main factors influencing this relationship will be studied and the typical values that they tend to take in the regular operation of the plants will be identified, with the aim of concluding by carrying out simulations that will allow a slightly better understanding of the theory studied. In addition, in order to complete the paper, the most commonly used control methods in plants of this category, their influence on reactivity and some rough calculations needed to handle them correctly will be included.