Definición de fluido
En física, un fluido es una sustancia que se deforma (fluye) continuamente bajo un esfuerzo cortante aplicado. La característica que distingue un fluido de un sólido es su incapacidad para resistir la deformación bajo un esfuerzo cortante aplicado (una fuerza tangencial por unidad de área). Los fluidos son un subconjunto de las fases de la materia e incluyen líquidos, gases, plasmas y, en cierta medida, sólidos plásticos.
Por definición, un material sólido es rígido. Por ejemplo, si se impusiera una tensión de corte en un bloque sólido de acero, el bloque no comenzaría a cambiar de forma hasta que se haya aplicado una cantidad extrema de tensión. Para ser más exactos, cuando un esfuerzo cortante se aplica por primera vez a un material rígido, se deforma ligeramente, pero luego vuelve a su forma original cuando se alivia el esfuerzo.
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Un material plástico, como la arcilla, también posee cierto grado de rigidez. Sin embargo, el esfuerzo cortante crítico por encima del cual cede es relativamente pequeño, y una vez que se supera este esfuerzo, el material se deforma de forma continua e irreversible, y no recupera
su forma original cuando se alivia el esfuerzo.
Por definición, un material fluido no posee rigidez alguna. Por ejemplo, si se impone un esfuerzo cortante en un elemento fluido, el elemento fluido se deforma, porque no puede resistir ninguna tendencia de un esfuerzo cortante aplicado a cambiar su forma. Además, cuanto más tensión se aplique, más se deformará el elemento fluido. Esto nos proporciona un rasgo característico de los líquidos (y gases, fluidos, en general) que los distingue de otras formas de materia, y así podemos dar una definición formal.
Hay dos tipos de fluidos: líquidos y gases. La diferencia más importante entre estos dos tipos de fluido está en su relativa compresibilidad. Los gases se pueden comprimir mucho más fácilmente que los líquidos. En consecuencia, cualquier movimiento que implique variaciones de presión significativas generalmente va acompañado de cambios mucho mayores en la densidad de masa en el caso de un gas que en el caso de un líquido.
El agua como refrigerante del reactor
El agua y el vapor son un fluido común utilizado para el intercambio de calor en el circuito primario (desde la superficie de las barras de combustible hasta el flujo de refrigerante) y en el circuito secundario. Se utiliza debido a su disponibilidad y alta capacidad calorífica, tanto para enfriamiento como para calefacción. Es especialmente efectivo para transportar calor a través de la vaporización y la condensación de agua debido a su gran calor latente de vaporización .
Una desventaja es que los reactores moderados por agua tienen que usar un circuito primario de alta presión para mantener el agua en estado líquido y para lograr una eficiencia termodinámica suficiente. El agua y el vapor también reaccionan con metales que se encuentran comúnmente en industrias como el acero y el cobre, que se oxidan más rápido por el agua y el vapor no tratados. En casi todas las centrales térmicas (carbón, gas, nuclear), el agua se utiliza como fluido de trabajo (utilizado en un circuito cerrado entre la caldera, la turbina de vapor y el condensador) y el refrigerante (utilizado para intercambiar el calor residual a un cuerpo de agua). o llévelo por evaporación en una torre de enfriamiento).
El agua como moderador
El moderador de neutrones , que es importante en los reactores térmicos , se utiliza para moderar, es decir, ralentizar los neutrones de la fisión a las energías térmicas . Los núcleos con bajos números de masa son más efectivos para este propósito, por lo que el moderador siempre es un material de bajo número de masa. Los moderadores de uso común incluyen agua regular (ligera) (aproximadamente el 75% de los reactores del mundo), grafito sólido (20% de los reactores) y agua pesada (5% de los reactores).
En la mayoría de los reactores nucleares , el agua es tanto un refrigerante como un moderador . La moderación ocurre especialmente en los núcleos de hidrógeno. En el caso del hidrógeno (A = 1) como núcleo objetivo, el neutrón incidente puede detenerse por completo: tiene la disminución de energía logarítmica promedio más alta de todos los núcleos. Por otro lado, los núcleos de hidrógeno tienen una sección transversal de absorción relativamente más alta , por lo tanto, el agua no es el mejor moderador según la relación de moderación .
El agua como blindaje de neutrones
El agua debido al alto contenido de hidrógeno y la disponibilidad es efectiva y la protección común de neutrones . Sin embargo, debido al bajo número atómico de hidrógeno y oxígeno, el agua no es un escudo aceptable contra los rayos gamma. Por otro lado, en algunos casos, esta desventaja (baja densidad) puede compensarse con un alto espesor del escudo de agua. En el caso de los neutrones, el agua modera perfectamente los neutrones, pero con la absorción de neutrones por el núcleo de hidrógeno se producen rayos gamma secundarios con alta energía. Estos rayos gamma penetran altamente en la materia y, por lo tanto, pueden aumentar los requisitos sobre el grosor del escudo de agua. Agregar un ácido bórico puede ayudar con este problema (absorción de neutrones en los núcleos de boro sin una fuerte emisión de rayos gamma), pero resulta en otros problemas con la corrosión de los materiales de construcción.
Ver también: Blindaje de neutrones.
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