Logística: Matemáticas y Ejército I. - Universidad de Zaragoza

Todas las centrales térmicas tienen una serie de elementos comunes como son:
• Combustible, especifico de cada tipo de central
• Producción de vapor de agua
• Turbinas
• Generadores eléctricos
• Refrigeración
Las centrales nucleares tienen unos elementos distintivos que son:
• El combustible y la forma de utilizarlo
• El moderador: Agua, Grafito,
• El refrigerante: Agua, Agua pesada,
• Los elementos de control: Cadmio, Boro,
• El blindaje: Hormigón, Acero.
Analicemos cada uno de estos elementos y cómo y por qué funciona una central
nuclear.
Los núcleos atómicos y la Fisión Nuclear
Sabido es que la mínima cantidad que puede existir de una sustancia es la
molécula. Existen millones de moléculas distintas tanto naturales como artificiales,
pero todas ellas están constituidas combinando tan sólo algo más de cien átomos
distintos, también llamados elementos químicos que se encuentran clasificados en la
conocida tabla periódica de los elementos químicos que se puede ver en la Figura 1
hasta el elemento Z = 112.
Figura 1.- Tabla periódica de los elementos químicos. Tienen símbolo y nombre asignado
por la IUPAC (International Union of Pure and AppliedChemistry) hasta el elemento Z=
112 Copernicio, Cn. Hasta mayo de 2012 parece confirmada la detección de los elementos
Z=115,116 y 117, todavía sin denominar.
Los átomos a su vez están formados por un núcleo central cargado positivamente
que contribuye con prácticamente toda la masa del átomo y una nube de electrones,
a modo de sistema planetario, que compensan la carga eléctrica positiva del núcleo
dejando el átomo neutro desde el punto de vista eléctrico. Los núcleos atómicos, cuyo
número supera el millar, están constituidos por dos tipos de partículas: protones, cuyo
número se designa por Z, y neutrones, cuyo número se designa por N. Ambas partícula
son muy similares en masa y estructura interna, difiriendo esencialmente en su carga
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eléctrica, cero para el neutrón
y la carga electrónica positiva,
+|e|, para el protón que se
utiliza como la unidad de carga.
Genéricamente cualquiera de
ellos, como componente de un
núcleo, recibe el nombre de
nucleón y su número se designa
por A, por lo tanto A = Z + N.
Es de notar que hay más de un
millar de núcleos para poco
más de un centenar de átomos,
por tanto hay un promedio
de diez núcleos distintos por
elemento químico. Un elemento
químico esta definido por el
número de protones de su
núcleo. Los distintos núcleos
que puede tener un elemento
químico difieren por tanto en
el número de neutrones y como
consecuencia en su masa y
reciben el nombre de isótopos
por ocupar el mismo lugar en
la tabla periódica.
La nomenclatura utilizada
en física y tecnología nuclear para
designar un núcleo determinado,
denominado nucleido (1) , es
su símbolo como elemento
químico, anteponiéndole el
número Z de protones que lo
constituyen, y posponiéndole
el número total de nucleones
A. Por ejemplo 92 U 235 , indica
una redundancia porque decir
Uranio y 92 protones es decir lo
mismo, se indica además que es
el isótopo del Uranio que tiene
235 nucleones o sea N=235-92
= 143 neutrones. Otros isótopos
del Uranio serían por ejemplo el
92U233 o el 92 U 238 .
El Uranio natural esta
compuesto por dos isótopos,
el 0,7% es el 92 U 235 y el 99,3%
restante es el 92 U 238 . En una
central nuclear la producción
de calor se efectúa mediante
la fisión nuclear delos núcleos
de 92 U 235 y más recientemente
también del 94 Pu 239 procedente
del desmantelamiento de
armas nucleares y del reciclado
de elementos combustibles
irradiados.