De las torres de refrigeración de una central nuclear, lo único que sale es vapor de agua.
El principio de funcionamiento de una central nuclear consiste en transformar la energía térmica liberada por el combustible en energía mecánica (el calor producido en el reactor calienta agua hasta generar vapor a alta presión y temperatura), y ésta en energía eléctrica (dicho vapor acciona una turbina acoplada a un generador eléctrico).
Sin embargo, cumpliendo las leyes la termodinámica, es necesario condensar el vapor del escape de la turbina para su retorno al ciclo de agua/vapor. Esta condensación se lleva a cabo gracias a un circuito exterior de refrigeración que utiliza un gran caudal de agua que transporta la energía no aprovechable hasta el sumidero de calor de la central (río, embalse, mar o atmósfera, en caso de que se empleen torres de refrigeración.
Para controlar el impacto ambiental que la operación de una central pueda tener en el agua de suministro exterior, la devolución al medio se vigila de acuerdo con la normativa vigente, para que no haya un cambio térmico brusco en el ecosistema:
- las autoridades hidrográficas establecen limitaciones tanto en los caudales de agua que se pueden captar como en los aumentos máximos admitidos en su temperatura aguas abajo de la central (limitando tanto el incremento permitido como la temperatura final de la descarga);
- cada central nuclear tiene una concesión de consumo de agua, siendo éste suficientemente grande en alguna de ellas, como CN Vandellós o CN Almaraz, que disponen de recursos de agua abundantes en sus inmediaciones (el mar Mediterráneo y el embalse de Arrocampo, respectivamente).
Por otra parte, a modo de ejemplo, vemos que en el ciclo térmico de la CN Ascó (con dos reactores de 3000MWt/1000MWe cada uno) se pierden aproximadamente 4000 MWt entre ambas unidades, que equivalen a 960 millones de calorías por segundo (Mcal/s). Teniendo en cuenta que 1 Mcal calienta 1 m3 de agua 1 grado centígrado, es fácil calcular que para poder devolver el agua con un calentamiento menor que, por ejemplo, 3 ºC:
QxDT=960 Mcal/s -> Q = (960 Mcal/s)/(3 ºC) = 320 m3/s
De esta forma, CN Ascó necesitaría captar 320 m3/s de agua del río Ebro para poder cumplir con la limitación de calentamiento al devolverla. Sin embargo, la limitación establecida al caudal utilizado para esta central es de 77,32 m3/s que, según el cálculo anterior, únicamente permitiría disipar 231,96 Mcal/s, el 25% del calor a evacuar durante este ejemplo simplificado de ciclo que hemos expuesto.
¿Cómo soluciona la instalación este problema? Ayudándose del empleo de torres de refrigeración, en las que el agua de aporte que sale caliente del condensador se lleva a la parte superior de las torres, donde cae en forma de lluvia y evaporándose en parte en contacto con el aire ascendente que entra por la base, mientras que el resto del agua, que no se ha evaporado, se recircula después al río Ebro en las condiciones permitidas y adecuadas para limitar el impacto medioambiental.