Zentral nuklearretan, erreaktore nuklear batean elementu-espezie jakinen fisioan askatzen den bero-energia energia elektrikoa ekoizteko erabiltzen da. Bihurketa hori ez da zuzenean egiten, bero-energia turbina batean energia mekaniko bihurtzen da lehenik, gero horrek sorgailu elektrikoari eragin diezaion.

PWR erreaktoreko zentral nuklearraren eskema (iturria: EVE-EEEren Energiaren Hiztegi Entziklopedikoa)

Osagai nagusiak

Zentral nuklear modernoen sistema eta osagai nagusiak honakoak dira:

Erreaktorea

Zentralaren atal funtsezko eta bereizgarriena erreaktore nuklearra da; gainera, zentralaren diseinua erreaktore-motaren araberakoa izaten da.

Erreaktorean uranio- edo plutonio-espezie batzuen fisioa gertarazten da eta, horren ondorioz, bero-kantitate handia askatzen da (erreaktore nuklear). Beroa zirkuitu primario deritzon hozte-zirkuituaren bidez kanporatzen da. Gehienetan, zirkuitu primarioko fluidoak zirkuitu sekundario ireki bateko fluidoari transmititzen dio beroa. Bero-trukea erreaktoretik hurbil dagoen lurrun-sorgailu batean (edo batzuetan) egiten da, eta sortzen den lurruna lurrun-turbinara bideratzen da. Beste zentral nuklear mota batzuetan, lurruna erreaktorean bertan sortzen da, eta lurrun hori turbinara bideratzen da zuzenean; kasu gutxi batzuetan, hozgarri primario modura gasa erabiltzen da (karbono dioxidoa edo helioa).

Erreaktorearen eraikina edo konfinamendu-egitura

Erreaktoreak eta zirkuitu primarioak osaturiko multzo osoa konfinamendu-egitura edo -eraikin deritzonaren barnean daude kokaturik. Egitura horren helburua da sistemaren estankotasuna bermatzea. Zirkuitu primarioaren apurketak edo bestelako arazo batek erreaktorearen gainberotzea ekar lezake, eta erreaktorearen funtzionamendua automatikoki geldiarazten bada ere, gehiegizko berotzearen ondorioz erregaiaren zorroa narriatu egin liteke. Hori gertatzera, oso erradioaktiboak diren fisio-produktuak zirkuitura pasatuko lirateke, eta hortik sistematik kanpora ere bai. Eraikina diseinatuta dago ezbehar horren ondorioz askaturiko energiak sortuko lukeen presioari erabateko estankotasunez eusteko.

Turbina-alternadore multzoa

Esan bezala, zentral nuklear gehienetan, erreaktorean sorturiko energia presio handiko ur-lurrunaren eran iristen da lurrun-turbinara, eta gas-sistema (helioa hozgarritzat eta gas-turbina) darabilten zentralak gutxi dira. Batean zein bestean, turbinak alternadorea birarazten du, eta horrek kanpo-sarera bidaltzen den elektrizitatea sortzen du.

Gaur egungo zentral nuklear gehienetan, turbinetara iristen den lurrunaren ezaugarriak zentral termiko modernoetakoak baino apalagoak dira (70 bar inguruko presioa eta 290 °C inguruko tenperatura). Ondorioz, zentral nuklearretako osagai elektromekanikoen tamainak oso handiak dira zentral termikoetan daudenekin konparatuz eta, gainera, etekin edo errendimendu orokorrak zentral termikoetakoak baino txikiagoak dira.

Errendimendua dela eta, erreakzio nuklearrean askatutako beroaren % 33 inguru bihurtzen da energia elektriko. Gainerakoa kanpo-ingurunera doa.

PWR erreaktoreko zentralaren eraikina eta turbina-sorgailu multzoa (iturria: EVE-EEEren Energiaren Hiztegi Entziklopedikoa)

Kanpo-hoztea

Zirkuitu irekiko hozte-sistemetan, bero-energia kondentsadorearen barnetik zirkulatzen duen itsaso, aintzira edo ibaiko urari transferitzen zaio; zirkuitu itxiko hozte-sistemetan, berriz, ur berbera iragaten da etengabe kondentsadoretik eta ur horrek xurgatzen duen beroa aireari transferitzen zaio azkenean, hozteko dorreen bidez. Batean zein bestean, berez ez da urik kontsumitzen; izatez, ura zentralaren barnealdea hozteko erabiltzen da soilik, huts-hutsean, eta berriz itzultzen da ingurura. Arazoa da ur-kantitate handiak berotzen direla, eta horrek kutsadura termikoa edo bero-kutsadura sor dezakeela inguruko uretan, bereziki ibai, aintzira edo itsasadarren kasuan. Zirkuitu irekiko hozte-sistemarako 1.000 MW-eko potentzia elektrikoa ekoizten duen zentral nuklearrak 50 m3 ur behar ditu segundoko.

Hondakin erradioaktiboak

Zentral nuklearren funtzionamendu normalean, hondakin erradioaktiboak sortzen dira, solido, likido eta gaseosoak direnak. Hondakinak erradioaktibitate-mailaren (aktibitate erradioaktibo) eta iraupenaren arabera sailkatu ohi dira (iraupena lotuta dago hondakinek erradiazioa igorri eta kaltegarri izaten jarraitzen duten denborarekin; erdibizitza). Hiru aktibitate-maila bereizten dira (handia, ertaina eta txikia) eta bi iraupen-maila (luzea eta laburra); horren arabera, bost hondakin erradioaktibo mota bereizten dira (hondakin erradioaktibo).

Hondakin erradioaktiboak arriskutsuak dira, eta tratamendu eta kudeaketa berezia behar dute. Esaterako, erabilitako erregai nuklearra oso aktibitate handiko hondakina da. Erregai nuklearra agortuta dagoenean, erreaktoretik atera egin behar da, erregai berria kargatzeko (erregai nuklearraren ziklo). Erreaktoretik ateratako erregai gastatu horretan dauden fisio-produktuek beroa askatzen eta erradiazio ionizatzailea igortzen jarraitzen dute denbora luzez, denbora iragan ahala aktibitatea gutxitzen bada ere.

Hondakinen tratamenduaren helburua litzateke berezko aktibitatea hutseratzea, ingurumenean eta pertsonengan kalterik egin ez lezaten. Horretarako, nukleo ezegonkorrak nukleo egonkor bihurtu behar lirateke, edo nukleoen erdibizitza laburtu. Erreakzio edo erreakzio-segida horri transmutazio deritzo; hala ere, oraindik ez da teknikoki bideragarria. Beraz, hondakinak metatzea edo biltegiratzea da gaur egun egiten den tratamendu bakarra. Biltegiratze-teknika eta urratsak desberdinak dira hondakin-motaren arabera. Adibidez, lehen aipatutako erregai agortuaren kasuan, material hori urmael-moduko batean pilatzen da. Urmaeleko urak hozte-funtzioa eta erradiaziotik babesteko funtzioa betetzen ditu aldi beran. Zenbait urte geroago, erradioaktibitate-maila eta beroa nahikoa moteldu direnean, horretarako berariaz aukeraturiko tokietara garraiatzen da erregaia, aurretik aipaturiko hondakinak bezala.

Aitortu beharra dago, dena den, iraupen luzeko hondakin erradioaktiboen behin betiko metaketak eta desaktibazioak ez duela, gaur-gaurkoz bederen, irtenbide onartu eta erabat fidagarririk.

Zentral nuklearren inguruko eztabaida

Beste instalazio industrial handien kasuan bezala, energia ekoizteko direnen kasuan bereziki, zentral nuklearrak susmo txarrez hartu dira garai eta herrialde batzuetan, zenbait alditan aurkako jarrerak azalduz, argi eta garbi. Horren arrazoi nagusiak izan dira, batetik, istripuekiko eta segurtasunarekiko kezka uxatzerik ez izana, eta hondakin erradioaktiboen tratamenduak irtenbide erabatekorik ez izatea.

Bi istripu larrik —lehena Estatu Batuetan (Three Mile Island, 1979) eta bigarrena antzinako Sobiet Batasunean (Txernobil, Ukraina, 1986) — aurkako jarrera horren indargarri gertatu ziren. Bigarren istripuak oso ondorio larriak izan zituen, eta, horren aurrean erreakzionatu nahian erakunde ofizialek segurtasun-sistemetan hobekuntzak ezarri zituzten arren, gizarteak oro har energia nuklearraz zuen pertzepzioa okerragoa izatea ekarri zuen, zenbait herrialdetan energia nuklearraren zabalkundean eragina izateraino.

Zenbaitek zentral nuklearrei batzuek aitortzen dizkieten abantailen artean, azken urteotan nabarmendu egin da CO2-rik ez antzeko gasik ez dutela igortzen. Zentral nuklearrek ez dute berotegi-efektuan inolako eraginik, zentral termiko konbentzionalek ez bezala. Horregatik, berotze globalaren egitatea gero eta argiagoa denez, zenbaitek fisio-zentralen baliagarritasuna defendatzen dute (baita erregai fosilen agortze iragarria ere kontuan hartuta) Fisiozko teknologia nuklearraren ingurumen-arazoekiko kezka desagertu ez denez, bistan da gizarte-eztabaida bizirik dagoela.

Besterik litzateke, beharbada, fusio nuklearra modu kontrolatuan ustiatzea lortuko balitz. Hori berehala gertatuko denik ez da aurreikusten, baina ikerkuntza-arlo honetan ahalegin handia egiten ari da Europako Batasuna (fusio nuklear).

Zentral nuklearra (Dukovany, Txekia)