El reactor de lecho de guijarros ( PBR ) es un diseño para un grafito moderado , refrigerado por gas reactor nuclear . Es un tipo de reactor de muy alta temperatura (VHTR), una de las seis clases de reactores nucleares de la iniciativa Generación IV .
El diseño básico de los reactores de lecho de guijarros presenta elementos de combustible esféricos llamados guijarros. Estos guijarros del tamaño de una pelota de tenis (aproximadamente 6,7 cm o 2,6 pulgadas de diámetro) están hechos de grafito pirolítico (que actúa como moderador) y contienen miles de partículas de microcombustible llamadas partículas TRISO . Estas partículas de combustible TRISO consisten en un material fisionable (como 235 U ) rodeado por una capa de cerámica de carburo de silicio para la integridad estructural y la contención del producto de fisión. En el PBR, se acumulan miles de guijarros para crear un núcleo de reactor y se enfrían con un gas, como helio , nitrógeno o dióxido de carbono., que no reacciona químicamente con los elementos combustibles. También se han sugerido otros refrigerantes como FLiBe (fluoruro fundido, litio, sal de berilio) [1] ) para su implementación con reactores alimentados con guijarros. [ cita requerida ]
Se afirma que algunos ejemplos de este tipo de reactor son pasivamente seguros ; [2] es decir, elimina la necesidad de sistemas de seguridad activos y redundantes.
Debido a que el reactor está diseñado para soportar altas temperaturas, puede enfriarse por circulación natural y aún sobrevivir en escenarios de accidentes, que pueden elevar la temperatura del reactor a 1.600 ° C (2.910 ° F). Debido a su diseño, sus altas temperaturas permiten mayores eficiencias térmicas que las posibles en las centrales nucleares tradicionales (hasta un 50%) y tiene la característica adicional de que los gases no disuelven contaminantes ni absorben neutrones como lo hace el agua, por lo que el núcleo tiene menos en el camino de los fluidos radiactivos .
El concepto fue sugerido por primera vez por Farrington Daniels en la década de 1940, se dice que se inspiró en el diseño innovador del quemador Bengasi de las tropas del desierto británicas en la Segunda Guerra Mundial, pero el desarrollo comercial no tuvo lugar hasta la década de 1960 en el reactor AVR alemán de Rudolf Schulten. . [3] Este sistema estuvo plagado de problemas y se tomaron decisiones políticas y económicas para abandonar la tecnología. [4] El diseño del AVR fue autorizado a Sudáfrica como PBMR ya China como HTR-10 , este último tiene actualmente el único diseño de este tipo en funcionamiento. El MIT , la Universidad de California en Berkeley , General Atomics (EE. UU.), La empresa holandesa Romawa BV, Adams Atomic Engines , Idaho National Laboratory , X-energy y Kairos Power están desarrollando otros diseños de diversas formas .
Diseño de cama de guijarros
Una planta de energía de lecho de guijarros combina un núcleo enfriado por gas [5] y un nuevo empaque del combustible que reduce drásticamente la complejidad al tiempo que mejora la seguridad. [6]
Los combustibles nucleares de uranio , torio o plutonio se encuentran en forma de cerámica (generalmente óxidos o carburos ) contenida dentro de guijarros esféricos un poco más pequeños que el tamaño de una pelota de tenis y hechos de grafito pirolítico, que actúa como moderador de neutrones primario . El diseño de guijarros es relativamente simple, y cada esfera consta del combustible nuclear, la barrera del producto de fisión y el moderador (que en un reactor de agua tradicional serían partes diferentes). Simplemente apilar suficientes guijarros juntos en una geometría crítica permitirá la criticidad .
Los guijarros se mantienen en un recipiente y un gas inerte (como helio , nitrógeno o dióxido de carbono ) circula a través de los espacios entre los guijarros de combustible para llevar el calor fuera del reactor. Los reactores de lecho de guijarros necesitan características de prevención de incendios para evitar que el grafito de los guijarros se queme en presencia de aire si se rompe la pared del reactor, aunque se discute la inflamabilidad de los guijarros . Idealmente, el gas calentado pasa directamente a través de una turbina . Sin embargo, si el gas del refrigerante primario puede volverse radiactivo por los neutrones en el reactor, o si un defecto de combustible aún puede contaminar el equipo de producción de energía, se puede llevar en su lugar a un intercambiador de calor donde calienta otro gas o produce vapor. El escape de la turbina está bastante caliente y puede usarse para calentar edificios o plantas químicas, o incluso hacer funcionar otro motor térmico .
Gran parte del costo de una central nuclear convencional refrigerada por agua se debe a la complejidad del sistema de enfriamiento. Estos son parte de la seguridad del diseño general y, por lo tanto, requieren amplios sistemas de seguridad y copias de seguridad redundantes. Un reactor enfriado por agua generalmente se ve empequeñecido por los sistemas de enfriamiento conectados a él. Otros problemas son que el núcleo irradia el agua con neutrones, lo que hace que el agua y las impurezas disueltas en él se vuelvan radiactivas y que la tubería de alta presión en el lado primario se vuelva quebradiza y requiera una inspección continua y un eventual reemplazo.
Por el contrario, un reactor de lecho de guijarros se enfría con gas, a veces a bajas presiones. Los espacios entre los guijarros forman la "tubería" en el núcleo. Dado que no hay tuberías en el núcleo y el refrigerante no contiene hidrógeno, la fragilización no es un problema de falla. El gas preferido, el helio, no absorbe fácilmente neutrones o impurezas. Por lo tanto, en comparación con el agua, es más eficiente y menos probable que se vuelva radiactiva.
Caracteristicas de seguridad
Los reactores de lecho de guijarros tienen una ventaja sobre los reactores de agua ligera convencionales al operar a temperaturas más altas. Una ventaja técnica es que algunos diseños están regulados por la temperatura, no por las barras de control . El reactor puede ser más simple porque no necesita funcionar bien en los perfiles de neutrones variables causados por las barras de control parcialmente retiradas. [ cita requerida ]
Los reactores de lecho de guijarros también son capaces de utilizar guijarros de combustible hechos de diferentes combustibles en el mismo diseño básico de reactor (aunque quizás no al mismo tiempo). Los defensores afirman que algunos tipos de reactores de lecho de guijarros deberían poder utilizar torio , plutonio y uranio natural no enriquecido , así como el habitual uranio enriquecido . Hay un proyecto en curso para desarrollar piedras y reactores que utilizan combustible MOX , que mezcla uranio con plutonio de barras de combustible reprocesadas o de armas nucleares fuera de servicio . [ cita requerida ]
En la mayoría de los diseños de reactores de lecho de guijarros estacionarios, el reemplazo de combustible es continuo. En lugar de apagarse durante semanas para reemplazar las barras de combustible, las piedras se colocan en un reactor en forma de contenedor. Una piedra se recicla de abajo hacia arriba unas diez veces durante unos pocos años y se prueba cada vez que se quita. Cuando se agota, se traslada al área de desechos nucleares y se inserta una nueva piedra.
Cuando el combustible nuclear aumenta de temperatura, el rápido movimiento de los átomos en el combustible provoca un efecto conocido como ensanchamiento Doppler . El combustible ve un rango más amplio de velocidades relativas de neutrones. Es mucho más probable que el uranio-238 , que forma la mayor parte del uranio en el reactor, absorba neutrones rápidos o epitermales a temperaturas más altas. Esto reduce la cantidad de neutrones disponibles para causar fisión y reduce la potencia del reactor. Por tanto, el ensanchamiento Doppler crea una retroalimentación negativa: a medida que aumenta la temperatura del combustible, disminuye la potencia del reactor. Todos los reactores tienen mecanismos de retroalimentación de la reactividad, pero el reactor de lecho de guijarros está diseñado para que este efecto sea muy fuerte. Además, es inherente al diseño y no depende de ningún tipo de maquinaria o partes móviles. Si la tasa de fisión aumenta, la temperatura aumentará y se producirá un ensanchamiento Doppler, disminuyendo la tasa de fisión. Esta retroalimentación negativa crea un control pasivo del proceso de reacción.
Debido a esto, y debido a que el reactor de lecho de guijarros está diseñado para temperaturas más altas, el reactor se reducirá pasivamente a un nivel de potencia seguro en un escenario de accidente. Esta es la principal característica de seguridad pasiva del reactor de lecho de guijarros y distingue el diseño de lecho de guijarros (así como la mayoría de los otros reactores de muy alta temperatura) de los reactores de agua ligera convencionales, que requieren controles de seguridad activos.
El reactor se enfría con un gas inerte e ignífugo, por lo que no puede tener una explosión de vapor como lo hace un reactor de agua ligera. El refrigerante no tiene transiciones de fase; comienza como un gas y sigue siendo un gas. De manera similar, el moderador es carbono sólido; no actúa como refrigerante, no se mueve ni tiene transiciones de fase (es decir, entre líquido y gas) como lo hace el agua ligera en los reactores convencionales. La convección del gas impulsado por el calor de los guijarros asegura que los guijarros se enfríen pasivamente [ cita requerida ] .
Por lo tanto, un reactor de lecho de guijarros puede tener fallas en toda su maquinaria de soporte, y el reactor no se agrietará, fundirá, explotará ni arrojará desechos peligrosos. Simplemente sube a una temperatura "inactiva" diseñada y permanece allí. En ese estado, la vasija del reactor irradia calor, pero la vasija y las esferas de combustible permanecen intactas y sin daños. La maquinaria se puede reparar o se puede retirar el combustible. Estas características de seguridad se probaron (y filmaron) con el reactor AVR alemán. [7] Se quitaron todas las barras de control y se detuvo el flujo de refrigerante. Posteriormente, se tomaron muestras de las bolas de combustible y se examinaron en busca de daños; no hubo ninguno.
Los PBR se operan intencionalmente por encima de la temperatura de recocido de 250 ° C del grafito, para que la energía de Wigner no se acumule. Esto resuelve un problema descubierto en un infame accidente, el incendio de Windscale . Uno de los reactores en el sitio de Windscale en Inglaterra (no un PBR) se incendió debido a la liberación de energía almacenada como dislocaciones cristalinas (energía de Wigner) en el grafito. Las dislocaciones son causadas por el paso de neutrones a través del grafito. Windscale tenía un programa de recocido regular para liberar la energía acumulada de Wigner, pero dado que el efecto no se anticipó durante la construcción del reactor, y dado que el reactor se enfrió con aire ordinario en un ciclo abierto, el proceso no se pudo controlar de manera confiable. y conducido a un incendio. La segunda generación de reactores refrigerados por gas del Reino Unido, los AGR, también funcionan por encima de la temperatura de recocido del grafito.
El profesor de Berkeley Richard A. Muller ha llamado a los reactores de lecho de guijarros "en todos los sentidos ... más seguros que los reactores nucleares actuales". [8]
Contención
La mayoría de los diseños de reactores de lecho de guijarros contienen muchos niveles de contención de refuerzo para evitar el contacto entre los materiales radiactivos y la biosfera:
- La mayoría de los sistemas de reactores están encerrados en un edificio de contención diseñado para resistir accidentes aéreos y terremotos.
- El reactor en sí suele estar en una habitación de paredes de dos metros de espesor con puertas que se pueden cerrar y cámaras de refrigeración que se pueden llenar desde cualquier fuente de agua.
- La vasija del reactor suele estar sellada.
- Cada guijarro, dentro del recipiente, es una esfera hueca de grafito pirolítico de 60 milímetros (2,4 pulgadas) .
- Envoltura de carburo de silicio ignífugo
- Carbón pirolítico poroso de baja densidad, carbón pirolítico no poroso de alta densidad
- El combustible de fisión se encuentra en forma de óxidos o carburos metálicos.
El grafito pirolítico es el principal material estructural de estos guijarros. Se sublima a 4000 ° C, más del doble de la temperatura de diseño de la mayoría de los reactores. Disminuye la velocidad de los neutrones de manera muy eficaz, es fuerte, económico y tiene una larga historia de uso en reactores y otras aplicaciones de muy alta temperatura. Por ejemplo, el grafito pirolítico también se utiliza, no reforzado, para construir conos de nariz de reentrada de misiles y grandes boquillas de cohetes sólidos. [9] Su fuerza y dureza provienen de cristales anisotrópicos de carbono .
El carbón pirolítico puede arder en el aire cuando la reacción es catalizada por un radical hidroxilo (por ejemplo, de agua). [ cita requerida ] Ejemplos infames incluyen los accidentes en Windscale y Chernobyl, ambos reactores moderados por grafito. Sin embargo, todos los reactores de lecho de guijarros se enfrían con gases inertes para evitar incendios. Todos los diseños de guijarros también tienen al menos una capa de carburo de silicio que sirve como cortafuegos y como sello.
Producción de combustible
Todos los granos se precipitan de un sol-gel , luego se lavan, se secan y se calcinan. Los granos estadounidenses usan carburo de uranio, mientras que los granos alemanes (AVR) usan dióxido de uranio . Los guijarros de combustible producidos en Alemania liberan aproximadamente tres órdenes de magnitud (1000 veces) menos gas radioactivo que los equivalentes de EE. UU., Debido a estos diferentes métodos de construcción. [10] [11]
Críticas al diseño del reactor
Grafito combustible
La crítica más común a los reactores de lecho de guijarros es que envolver el combustible en grafito combustible representa un peligro. Cuando el grafito se quema, el material combustible puede ser arrastrado por el humo del fuego. Dado que la quema de grafito requiere oxígeno , los granos de combustible se recubren con una capa de carburo de silicio y el recipiente de reacción se purga de oxígeno . Si bien el carburo de silicio es fuerte en aplicaciones de abrasión y compresión , no tiene la misma resistencia contra las fuerzas de expansión y cizallamiento. Algunos productos de fisión , como el xenón-133, tienen una absorbancia limitada en carbono , y algunos granos de combustible podrían acumular suficiente gas para romper la capa de carburo de silicio. [ cita requerida ] Incluso un guijarro agrietado no se quemará sin oxígeno, pero el guijarro de combustible no se puede rotar e inspeccionar durante meses, dejando una ventana de vulnerabilidad. [ cita requerida ]
Edificio de contención
Algunos diseños de reactores de lecho de guijarros carecen de un edificio de contención, lo que podría hacer que dichos reactores sean más vulnerables a los ataques externos y permitir que el material radiactivo se propague en caso de explosión . Sin embargo, el énfasis actual en la seguridad de los reactores significa que cualquier nuevo diseño probablemente tendrá una estructura de contención de hormigón armado fuerte. [12] Además, es muy probable que cualquier explosión sea causada por un factor externo, ya que el diseño no sufre la vulnerabilidad de explosión de vapor de algunos reactores refrigerados por agua. [ cita requerida ]
Manejo de residuos
Dado que el combustible está contenido en guijarros de grafito, el volumen de desechos radiactivos es mucho mayor, pero contiene aproximadamente la misma radiactividad cuando se mide en bequerelios por kilovatio-hora. Los desechos tienden a ser menos peligrosos y más fáciles de manipular. [ cita requerida ] La legislación estadounidense actual requiere que todos los desechos se contengan de manera segura, por lo tanto, los reactores de lecho de guijarros aumentarían los problemas de almacenamiento existentes. Los defectos en la producción de guijarros también pueden causar problemas. Los desechos radiactivos deben almacenarse de manera segura durante muchas generaciones humanas, generalmente en un depósito geológico profundo , reprocesarse, transmutarse en un tipo diferente de reactor o eliminarse mediante algún otro método alternativo que aún no se haya ideado. Los guijarros de grafito son más difíciles de reprocesar debido a su construcción, [ cita requerida ] que no es cierto para el combustible de otros tipos de reactores. [ cita requerida ]
Accidente de 1986
En Alemania Occidental, en 1986, un accidente involucró un guijarro atascado que fue dañado por los operadores del reactor cuando intentaban sacarlo de un tubo alimentador (ver sección THTR-300 ). Este accidente liberó radiación en el área circundante y probablemente fue una de las razones del cierre del programa de investigación por parte del gobierno de Alemania Occidental . [ cita requerida ]
Informe 2008
En 2008, un informe [13] [14] sobre los aspectos de seguridad del reactor AVR en Alemania y algunas características generales de los reactores de lecho de guijarros llamaron la atención. Las reclamaciones están en disputa. [15] Los principales puntos de discusión son
- No hay posibilidad de colocar equipo de medición estándar en el núcleo del lecho de guijarros, es decir, lecho de guijarros = caja negra [ cita requerida ]
- Contaminación del circuito de refrigeración con productos de fisión metálicos (90Sr, 137Cs) debido a la insuficiente capacidad de retención de los guijarros combustibles para productos de fisión metálicos. Incluso los elementos combustibles modernos no retienen suficientemente el estroncio y el cesio .
- temperaturas inadecuadas en el núcleo (más de 200 ° C (360 ° F) por encima de los valores calculados)
- necesidad de una contención de retención de presión
- problemas no resueltos con la formación de polvo por la fricción de los guijarros (el polvo actúa como un portador móvil del producto de fisión si los productos de fisión escapan de las partículas de combustible)
Rainer Moormann , autor del informe, solicita por razones de seguridad una limitación de las temperaturas medias del helio caliente a 800 ° C (1470 ° F) menos la incertidumbre de las temperaturas centrales (que en la actualidad es de unos 200 ° C (360 ° F) ).
El reactor de lecho de guijarros tiene una ventaja sobre los reactores tradicionales en que los gases no disuelven contaminantes ni absorben neutrones como lo hace el agua, por lo que el núcleo tiene menos fluidos radiactivos . Sin embargo, como se mencionó anteriormente, los guijarros generan partículas de grafito que pueden soplar a través del circuito de refrigerante transportando productos de fisión, si los productos de fisión escapan de las partículas de TRISO. [ cita requerida ]
Historia
La primera sugerencia para este tipo de reactor vino en 1947 del Prof. Dr. Farrington Daniels en Oak Ridge, quien también creó el nombre de "reactor de lecho de guijarros". [16] El concepto de un reactor muy simple, muy seguro, con un combustible nuclear comercializado fue desarrollado por el profesor Dr. Rudolf Schulten en la década de 1950. El avance crucial fue la idea de combinar combustible, estructura, contención y moderador de neutrones en una esfera pequeña y fuerte. El concepto fue posible al darse cuenta de que las formas de ingeniería de carburo de silicio y carbono pirolítico eran bastante fuertes, incluso a temperaturas tan altas como 2.000 ° C (3.630 ° F). La geometría natural de las esferas compactas proporciona los conductos (los espacios entre las esferas) y el espacio para el núcleo del reactor. Para simplificar la seguridad, el núcleo tiene una densidad de potencia baja , aproximadamente 1/30 de la densidad de potencia de un reactor de agua ligera. [ cita requerida ]
Alemania
AVR
Un reactor de demostración de 15 MW e , Arbeitsgemeinschaft Versuchsreaktor ( AVR se traduce en consorcio de reactores experimentales ), fue construido en el Centro de Investigación de Jülich en Jülich , Alemania Occidental . El objetivo era adquirir experiencia operativa con un reactor refrigerado por gas de alta temperatura. La primera condición crítica de la unidad fue el 26 de agosto de 1966. La instalación funcionó con éxito durante 21 años y fue clausurada el 1 de diciembre de 1988, a raíz del desastre de Chernobyl y los problemas operativos. Durante la extracción de los elementos combustibles, se hizo evidente que el reflector de neutrones debajo del núcleo del lecho de guijarros se había agrietado durante el funcionamiento. Un centenar de elementos combustibles quedaron atascados en la grieta. Durante este examen también resultó obvio que el AVR es la instalación nuclear más fuertemente contaminada con beta (estroncio-90) en todo el mundo y que esta contaminación está presente en la peor forma, como polvo. [17] En 1978, el AVR sufrió un accidente de entrada de agua / vapor de 30 toneladas métricas (30 toneladas largas; 33 toneladas cortas), que provocó la contaminación del suelo y las aguas subterráneas con estroncio 90 y tritio. La fuga en el generador de vapor, que provocó este accidente, probablemente fue causada por temperaturas centrales demasiado altas (ver sección de críticas). El gobierno local anunció un nuevo examen de este accidente en julio de 2010. [ cita requerida ]
El AVR fue diseñado originalmente para producir uranio-233 a partir de torio-232 . El torio-232 es más de 100 veces más abundante en la corteza terrestre que el uranio-235 (que constituye aproximadamente el 0,72% del uranio natural), por lo que un reactor reproductor de torio eficaz se considera una tecnología valiosa. Sin embargo, el diseño de combustible del AVR contenía el combustible tan bien que los combustibles transmutados no eran económicos de extraer; era más barato simplemente usar isótopos naturales de uranio. [ cita requerida ]
El AVR utilizó refrigerante de helio . El helio tiene una sección transversal de neutrones baja . Dado que se absorben pocos neutrones, el refrigerante permanece menos radiactivo. De hecho, es práctico dirigir el refrigerante primario directamente a las turbinas de generación de energía. Aunque la generación de energía utilizó refrigerante primario, se informa que el AVR expuso a su personal a menos de 1/5 de la radiación que un reactor típico de agua ligera. [ cita requerida ]
Las inestabilidades localizadas de temperatura del combustible mencionadas anteriormente en la sección de críticas dieron como resultado una fuerte contaminación de todo el buque por Cs-137 y Sr-90 . También se encontró algo de contaminación en el suelo / agua subterránea debajo del reactor, como confirmó el gobierno alemán en enero de 2010. Así, la vasija del reactor se llenó con hormigón ligero para fijar el polvo radiactivo y en 2012 la vasija del reactor de 2.100 toneladas métricas ( 2.100 toneladas largas; 2.300 toneladas cortas) se trasladarán a un almacenamiento intermedio. Actualmente no existe un método de desmantelamiento para el buque AVR, pero se prevé desarrollar algún procedimiento durante los próximos 60 años y comenzar con el desmantelamiento del buque a finales de siglo. Mientras tanto, después del transporte de la vasija AVR al almacenamiento intermedio, se desmantelarán los edificios del reactor y se descontaminarán el suelo y las aguas subterráneas. Los costos de desmantelamiento de AVR superarán con creces sus costos de construcción. En agosto de 2010, el gobierno alemán publicó una nueva estimación de costos para el desmantelamiento de AVR, sin embargo, sin considerar el desmantelamiento de la embarcación: ahora se espera una cantidad de 600 millones de € ($ 750 millones) (200 millones de € más que en una estimación de 2006), que corresponde a 0,4 € ($ 0,55) por kWh de electricidad generada por el AVR. Se supone que la consideración del problema no resuelto del desguace de buques aumentará los costes totales de desmantelamiento a más de 1000 millones de euros. Los costes de construcción de AVR fueron de 115 millones de marcos alemanes (1966), lo que corresponde a un valor de 2010 de 180 millones de euros. Se erigió una contención separada con fines de desmantelamiento, como se ve en la imagen del AVR. [ cita requerida ]
Reactor de alta temperatura de torio
Siguiendo la experiencia con AVR, se construyó una central eléctrica a gran escala (el reactor de alta temperatura de torio o THTR-300 con una potencia nominal de 300 MW), dedicada a utilizar torio como combustible. THTR-300 sufrió una serie de dificultades técnicas y, debido a estos y a los acontecimientos políticos en Alemania, se cerró después de solo cuatro años de funcionamiento. Una de las causas del cierre fue un accidente el 4 de mayo de 1986, pocos días después del desastre de Chernobyl, con una liberación limitada del inventario radiactivo al medio ambiente. Aunque el impacto radiológico de este accidente siguió siendo pequeño, es de gran relevancia para la historia de la PBR. La liberación de polvo radiactivo fue causada por un error humano durante un bloqueo de guijarros en una tubería. Intentar reiniciar el movimiento de los guijarros aumentando el flujo de gas provocó la agitación del polvo, siempre presente en los PBR, que luego se liberó, radiactivo y sin filtrar, al medio ambiente debido a una válvula abierta erróneamente. [ cita requerida ]
A pesar de la cantidad limitada de radiactividad liberada (0,1 GBq 60 Co , 137 Cs , 233 Pa ), se nombró una comisión de investigación. Finalmente, se descubrió que la radiactividad en las proximidades del THTR-300 era un 25% de Chernobyl y un 75% de THTR-300. El manejo de este pequeño accidente dañó gravemente la credibilidad de la comunidad alemana de piedras, que perdió un apoyo significativo en Alemania. [18]
El diseño excesivamente complejo del reactor, que es contrario al concepto general de reactores de torio auto moderados diseñados en los EE. UU., También sufrió la alta tasa de destrucción no planificada de guijarros durante la serie de pruebas al inicio, y la mayor contaminación resultante de la estructura de contención. Los escombros de guijarros y el polvo de grafito bloquearon algunos de los canales de refrigerante en el reflector inferior, como se descubrió durante la extracción de combustible algunos años después del apagado final. Una falla en el aislamiento requirió paradas frecuentes del reactor para su inspección, porque el aislamiento no se pudo reparar. Otros componentes metálicos en el conducto de gas caliente fallaron en septiembre de 1988, probablemente debido a la fatiga térmica inducida por corrientes inesperadas de gas caliente. [19] Esta falla llevó a un cierre a largo plazo para inspecciones. En agosto de 1989, la empresa THTR estuvo a punto de quebrar, pero el gobierno la rescató financieramente. Debido a los altos costos inesperados de la operación de THTR y este accidente, ya no hubo ningún interés en los reactores de THTR. El gobierno decidió terminar la operación THTR a fines de septiembre de 1989. Este reactor en particular fue construido, a pesar de las fuertes críticas en la fase de diseño. La mayoría de esas críticas de diseño de los físicos alemanes y de los físicos estadounidenses a nivel del Laboratorio Nacional fueron ignoradas hasta que se cerró. Casi todos los problemas encontrados por el reactor THTR 300 fueron predichos por los físicos que lo criticaron como "demasiado complejo". [ cita requerida ]
Diferentes diseños
porcelana
China ha obtenido la licencia de la tecnología alemana y ha desarrollado un reactor de lecho de guijarros para la generación de energía. [20] El prototipo de 10 megavatios se llama HTR-10 . Es un diseño de turbina de helio convencional refrigerado por helio. Los chinos estaban, en 2015, construyendo un reactor de lecho de guijarros de demostración de 250 MW: HTR-PM . [ cita requerida ]
Sudáfrica
En junio de 2004, se anunció que un nuevo PBMR se construiría en Koeberg , Sudáfrica por Eskom , la compañía eléctrica propiedad del gobierno. [21] Hay oposición al PBMR de grupos como Koeberg Alert y Earthlife Africa , el último de los cuales ha demandado a Eskom para detener el desarrollo del proyecto. [22] En septiembre de 2009, la central eléctrica de demostración se pospuso indefinidamente. [23] En febrero de 2010, el gobierno sudafricano dejó de financiar el PBMR debido a la falta de clientes e inversores. PBMR Ltd inició los procedimientos de reducción de personal y declaró que la empresa tiene la intención de reducir el personal en un 75%. [24]
El 17 de septiembre de 2010, el Ministro de Empresas Públicas de Sudáfrica anunció el cierre del PBMR. [25] Es probable que la instalación de pruebas de PBMR se desmantele y se coloque en un "modo de cuidado y mantenimiento" para proteger la propiedad intelectual y los activos. [ cita requerida ]
Motores atómicos Adams
AAE dejó de operar en diciembre de 2010. [26] Su diseño básico era autónomo, por lo que se podía adaptar a entornos extremos como el espacio, el polar y el submarino. Su diseño fue para un refrigerante de nitrógeno que pasa directamente a través de una turbina de gas de baja presión convencional, [27] y debido a la rápida capacidad de la turbina para cambiar de velocidad, se puede utilizar en aplicaciones en las que, en lugar de convertir la salida de la turbina en electricidad , la propia turbina podría impulsar directamente un dispositivo mecánico, por ejemplo, una hélice a bordo de un barco. [ cita requerida ]
Como todos los diseños de alta temperatura, el motor AAE habría sido intrínsecamente seguro, ya que el motor se apaga naturalmente debido al ensanchamiento Doppler , deteniendo la generación de calor si el combustible en el motor se calienta demasiado en caso de una pérdida de refrigerante o una pérdida de flujo de refrigerante. [ cita requerida ]
X-Energy
En enero de 2016, a X-energy se le otorgó un acuerdo de cooperación de concepto de reactor avanzado del Departamento de Energía de EE. UU. Por cinco años y 53 millones de dólares para avanzar en elementos del desarrollo de su reactor. [28] El reactor Xe-100 generará 200 MWt y aproximadamente 76 MWe. La planta estándar Xe-100 "de cuatro paquetes" genera aproximadamente 300 MWe y se adapta a tan solo 13 acres. Todos los componentes del Xe-100 serán transportables por carretera y se instalarán, en lugar de construir, en el sitio del proyecto para agilizar la construcción. [ cita requerida ]
Ver también
- Reactor de helio modular de turbina de gas
- Reactor de IV generación
- Planta nuclear de próxima generación
- Combustible nuclear
- Seguridad nuclear
- Rainer Moormann
- Reactor de muy alta temperatura
Referencias
- ^ Williams, DF (24 de marzo de 2006). "Evaluación de refrigerantes de sales fundidas candidatos para el reactor avanzado de alta temperatura (AHTR)" . Cite journal requiere
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- ^ Der Spiegel (revista de noticias alemana), no. 24 (1986) pág. 28-30
- ^ R. Baeumer, THTR-300 Erfahrungen mit einer fortschrittlichen Technologie, Atomwirtschaft, mayo de 1989, p. 226.
- ^ "China líder mundial en la próxima generación de plantas nucleares" . Poste de la mañana del sur de China . 5 de octubre de 2004. Archivado desde el original el 11 de febrero de 2012 . Consultado el 18 de octubre de 2006 .
- ^ "Sudáfrica: cuestiones ambientales y de energía" . Resúmenes de análisis de país de la EIA . Administración de Información Energética . Archivado desde el original el 4 de febrero de 2007 . Consultado el 15 de diciembre de 2015 .
- ^ "Earthlife África demanda planes nucleares del gigante de la energía pública" . Servicio de Noticias Medioambientales . 4 de julio de 2005 . Consultado el 18 de octubre de 2006 .
- ^ "World Nuclear News 11 de septiembre de 2009" . World-nuclear-news.org. 11 de septiembre de 2009 . Consultado el 5 de septiembre de 2013 .
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- ^ Linda Ensor (17 de septiembre de 2010). "Hogan termina el proyecto del reactor de lecho de guijarros | Archivo | BDlive" . Businessday.co.za . Consultado el 5 de septiembre de 2013 .
- ^ "Compañía anteriormente conocida como Adams Atomic Engines" . Atomicengines.com. 29 de junio de 2011 . Consultado el 5 de septiembre de 2013 .
- ^ US 5309492 , Adams, Rodney M. , "Control para un sistema de turbina de gas de ciclo cerrado", publicado el 3 de mayo de 1994, publicado en 1993. Caducó el 3 de mayo de 2006 debido a la falta de pago de las tarifas de mantenimiento. [2]
- ^ "x-energía" . energía x .
enlaces externos
- Base de conocimientos de HTGR del OIEA
- AVR, reactor experimental de alta temperatura: 21 años de operación exitosa para una tecnología energética del futuro ISBN 3-18-401015-5
- Conferencia de 2006 sobre reactores de alta temperatura, Sandton, Sudáfrica
- Página del MIT sobre reactor modular de lecho de guijarros
- Investigación sobre reactores innovadores en Jülich
- Diferencias en los combustibles recubiertos con TRISO estadounidenses y alemanes
- Laboratorio Nacional de Idaho - Estados Unidos
- Diseño conceptual de un reactor de lecho de guijarros de muy alta temperatura 2003
- Diseño de puntos NGNP - Resultados de las evaluaciones iniciales neutrónicas y termohidráulicas durante el año fiscal 03, Rev.1 , septiembre de 2003
- Proyecto de planta nuclear de próxima generación (NGNP) - Evaluación preliminar de dos posibles diseños , 21 al 25 de marzo de 2004
- La planta nuclear de próxima generación: conocimientos obtenidos de los estudios de diseño de puntos de INEEL , del 25 de agosto al 3 de septiembre de 2004
- Cálculo de factores de Dancoff para elementos combustibles que incorporan partículas TRISO empaquetadas al azar , enero de 2005
- Sudáfrica
- Coalición contra la Energía Nuclear de Sudáfrica
- Eskom
- PBMR (Pty.) Ltd.
- Reactor modular de lecho de guijarros - PBMR - Inicio
- Energía atómica en Sudáfrica
- Earthlife Africa: La energía nuclear cuesta la campaña de la Tierra
- Steve Thomas (2005), "El impacto económico de la planta de demostración propuesta para el diseño del reactor modular de lecho de guijarros" , PSIRU, Universidad de Greenwich , Reino Unido
- NPR (17 de abril de 2006) NPR: Sudáfrica invierte en energía nuclear