Los reactores de investigación son reactores nucleares que sirven principalmente como fuente de neutrones . También se denominan reactores sin potencia , en contraste con los reactores de potencia que se utilizan para la producción de electricidad , generación de calor o propulsión marítima .
Propósito
Los neutrones producidos por un reactor de investigación se utilizan para la dispersión de neutrones , pruebas no destructivas, análisis y pruebas de materiales , producción de radioisótopos , investigación y divulgación y educación públicas. Los reactores de investigación que producen radioisótopos para uso médico o industrial a veces se denominan reactores isotópicos . Los reactores optimizados para experimentos de líneas de luz compiten hoy en día con las fuentes de espalación .
Aspectos técnicos
Los reactores de investigación son más simples que los reactores de potencia y funcionan a temperaturas más bajas. Necesitan mucho menos combustible y se acumulan muchos menos productos de fisión a medida que se utiliza el combustible. Por otro lado, su combustible requiere uranio más enriquecido , típicamente hasta un 20% de U-235 , aunque algunos usan 93% de U-235; mientras que el enriquecimiento del 20% no se considera generalmente utilizable en armas nucleares, el 93% se conoce comúnmente como "grado de armamento". También tienen una densidad de potencia muy alta en el núcleo, lo que requiere características de diseño especiales. Al igual que los reactores de potencia, el núcleo necesita enfriamiento, normalmente convección natural o forzada con agua, y se requiere un moderador para reducir la velocidad de los neutrones y mejorar la fisión. Como la producción de neutrones es su función principal, la mayoría de los reactores de investigación se benefician de los reflectores para reducir la pérdida de neutrones del núcleo.
Conversión a uranio poco enriquecido
La Agencia Internacional de Energía Atómica y el Departamento de Energía de los Estados Unidos iniciaron un programa en 1978 para desarrollar los medios para convertir los reactores de investigación del uso de uranio altamente enriquecido (HEU) al uso de uranio poco enriquecido (LEU), en apoyo de su política de no proliferación. [1] [2] Para entonces, Estados Unidos había suministrado reactores de investigación y uranio altamente enriquecido a 41 países como parte de su programa Átomos para la Paz . En 2004, el Departamento de Energía de EE. UU. Extendió su programa de Aceptación de Combustible Nuclear Gastado en Reactores de Investigación Extranjeros hasta 2019. [3]
A partir de 2016, un informe de las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina concluyó que la conversión de todos los reactores de investigación a LEU no se puede completar hasta 2035 como muy pronto. En parte, esto se debe a que el desarrollo de combustible LEU confiable para reactores de investigación de alto flujo de neutrones, que no falla por hinchamiento, ha sido más lento de lo esperado. [4] En 2020, quedan 72 reactores de investigación HEU. [5]
Diseñadores y constructores
Si bien en las décadas de 1950, 1960 y 1970 existían varias empresas especializadas en el diseño y construcción de reactores de investigación, la actividad de este mercado se enfrió posteriormente y muchas empresas se retiraron.
El mercado se ha consolidado hoy en unas pocas empresas que concentran los proyectos clave a nivel mundial.
La licitación internacional más reciente (1999) para un reactor de investigación fue la organizada por ANSTO para el diseño, construcción y puesta en servicio del reactor OPAL . Se precalificaron cuatro empresas: AECL , INVAP , Siemens y Technicatom . El proyecto fue adjudicado a INVAP que construyó el reactor. En los últimos años, AECL se retiró de este mercado y las actividades de Siemens y Technicatom se fusionaron en AREVA .
Clases de reactores de investigación
- Reactor acuoso homogéneo
- Reactor clase Argonauta
- Clase DIDO , seis reactores de alto flujo en todo el mundo
- TRIGA , una clase de gran éxito con> 50 instalaciones en todo el mundo
- Clase de reactor SLOWPOKE , desarrollado por AECL , Canadá
- Reactor de fuente de neutrones en miniatura , basado en el diseño SLOWPOKE, desarrollado por AECL , actualmente exportado por China
Centros de investigación
La lista completa se puede encontrar en la Lista de reactores de investigación nuclear .
Centros de investigación que operan un reactor:
Nombre del reactor | País | Ciudad | Institución | Nivel de potencia | Fecha de operación |
---|---|---|---|---|---|
Reactor BR2 | Bélgica | Mol | Centro Belga de Investigaciones Nucleares SCK • CEN | 100 MW | |
Reactor de investigación de Budapest [6] | Hungría | Budapest | Centro de Investigaciones Energéticas de la Academia de Ciencias de Hungría | 5 MW [6] | 1959 [6] |
Reactor de formación de la Universidad de Tecnología de Budapest [7] | Hungría | Budapest | Universidad Tecnológica de Budapest | 100 kilovatios | 1969 |
Reactor de alto flujo ILL | Francia | Grenoble | Institut Laue-Langevin | 63 MW [8] | |
RA-6 | Argentina | Bariloche | Instituto Balseiro , / Centro Atómico Bariloche | 1 MW [9] | 1982 [9] |
ZED-2 | Canadá | Río profundo, ontario | AECL 's Chalk River Laboratories | 200 W [10] | 1960 |
Reactor nuclear McMaster | Canadá | Hamilton, Ontario | Universidad McMaster | 5 MW | 1959 |
Reactor Universal de Investigación Nacional | Canadá | Río profundo, ontario | AECL 's Chalk River Laboratories | 135 MW | 1957 |
Reactores nucleares Petten | Países Bajos | Petten | Grupo neerlandés de investigación y consultoría nuclear, [11] Centro Común de Investigación de la UE | 30 kW y 60MW | 1960 |
Huérfano | Francia | Saclay | Laboratoire Léon Brillouin | 14 MW | 1980 |
FRM II | Alemania | Garching | Technische Universität München | 20 MW | 2004 |
HOR | Países Bajos | porcelana de Delft | Reactor Institute Delft , Universidad Tecnológica de Delft | 2 MW | |
BER II | Alemania | Berlina | Helmholtz-Zentrum Berlín | 10 MW | |
Maguncia | Alemania | Maguncia | Universität Mainz, Institut für Kernchemie | 100 kW [12] | |
TRIGA Mark II [13] | Austria | Viena | Universidad Técnica de Viena, TU Wien, Atominstitut | 250 kilovatios | 1962 [13] |
IRT-2000 | Bulgaria | Sofía | Sitio de investigación de la Academia de Ciencias de Bulgaria | 2 MW | |
ÓPALO | Australia | Lucas Heights, Nueva Gales del Sur | Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear | 20 MW | 2006 |
IEA-R1 | Brasil | Sao Paulo | Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN) | 3,5 MW | 1957 |
IRT-2000 [14] | Rusia | Moscú | Instituto de Física de Ingeniería de Moscú | 2,5 MW [14] | 1967 [14] |
SAFARI-1 | Sudáfrica | Pelindaba | NECSA | 20 MW [15] | 1965 [15] |
HANARO | Corea del Sur | Daejeon | Instituto de Investigación de Energía Atómica de Corea ( KAERI ) | 30 MW [16] | 1995 [16] |
LVR-15 | República Checa | Řež | Instituto de Investigaciones Nucleares | 10 MW [17] | 1995 [17] |
Programa de reactores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte | Estados Unidos | Raleigh, Carolina del Norte | Universidad Estatal de Carolina del Norte | 1 MW [18] | 1953 [18] |
HFIR | Estados Unidos | Oak Ridge, Tennessee | Laboratorio Nacional Oak Ridge | ||
ATR | Estados Unidos | Idaho | Laboratorio Nacional de Idaho | ||
Reactor de investigación de la Universidad de Missouri | Estados Unidos | Columbia, Misuri | Universidad de Missouri | 10 MW | 1966 |
Reactor de formación de la Universidad de Maryland | Estados Unidos | College Park, Maryland | Universidad de Maryland | 250 kW [19] | 1970 [19] |
Reactor de la Universidad Estatal de Washington | Estados Unidos | Pullman, Washington | Universidad Estatal de Washington | 1 MW [20] | |
AZAFRÁN | Suiza | Lausana | École polytechnique fédérale de Lausanne | ||
Reactor maria | Polonia | Świerk- Otwock | Centro Nacional de Investigaciones Nucleares | 30 MW | 1974 |
TRIGA Mark I | Estados Unidos | Irvine, California | Universidad de California, Irvine | ||
Reactor de la UIT | pavo | Estanbul | Universidad Técnica de Estambul | ||
ETRR-1 | Egipto | Inshas | Centro de Investigaciones Nucleares | 2 MW | 1961 |
ETRR-2 | Egipto | Inshas | Centro de Investigaciones Nucleares | 22 MW | 1997 |
GHARR-1 [21] | Ghana | Accra | Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares de la Comisión de Energía Atómica de Ghanan | 30 kW |
Reactores de investigación clausurados:
Nombre del reactor | País | Ciudad | Institución | Nivel de potencia | Fecha de operación | Fecha de clausura | Desmantelado |
---|---|---|---|---|---|---|---|
ASTRA | Austria | Seibersdorf | 10 MW | 1960 | 1999 | ||
CONSORTE | Reino Unido | Ascot, Berkshire | colegio Imperial | 100 kilovatios | |||
Reactor JASON | Reino Unido | Greenwich | Real Colegio Naval | 10 kilovatios | 1962 | 1996 | |
MOATA | Australia | Lucas Heights | 100 kilovatios | 1961 | 1995 | ||
HIFAR | Australia | Lucas Heights | 1958 | 2007 | |||
HTGR (diseño de pin en bloque) | Reino Unido | Winfrith en Dorset , | Agencia Internacional de Energía Atómica | 20MWt | 1964 | 1976 | Julio de 2005 [22] |
TRAVESURA | Reino Unido | Harwell, Oxfordshire | Establecimiento de investigación de energía atómica | 1990 | |||
Demostración de energía nuclear | Canadá | Río profundo, ontario | AECL 's Rolphton planta | 20 MW | 1961 | 1987 | |
NRX | Canadá | Río profundo, ontario | AECL 's Chalk River Laboratories | 1952 | 1992 | ||
Reactor PLUTO | Reino Unido | Harwell, Oxfordshire | Establecimiento de investigación de energía atómica | 26 MW | 1957 | 1990 | |
Reactor de prueba de piscina | Canadá | Río profundo, ontario | AECL 's Chalk River Laboratories | 10 kilovatios | 1957 | 1990 | |
WR-1 | Canadá | Pinawa, Manitoba | AECL 's Whiteshell Laboratorios | 60 MW | 1965 | 1985 | |
ZEEP | Canadá | Río profundo, ontario | AECL 's Chalk River Laboratories | 1945 | 1973 | ||
Más Hall Anexo | Estados Unidos | Seattle | Universidad de Washington | 100 kilovatios | 1961 | 1988 | |
Reactor Ewa | Polonia | Świerk- Otwock | Instituto POLATOM de Energía Nuclear | 10 MW | 1958 | 1995 | |
FiR 1 | Finlandia | Espoo | Universidad de Tecnología de Helsinki , más tarde Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia | 250 kW [23] | 1962 [23] | 2015 [24] | |
RV-1 | Venezuela | Caracas | Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas | 3 MW | 1960 | 1994 |
Referencias
- ^ "CRP sobre la conversión de reactores de investigación de fuente de neutrones en miniatura (MNSR) a uranio poco enriquecido (LEU)" . Tecnología de residuos y ciclo del combustible nuclear . Agencia Internacional de Energía Atómica. 13 de enero de 2014 . Consultado el 25 de octubre de 2015 .
- ^ "Enriquecimiento reducido para la investigación y los reactores de prueba" . Administración Nacional de Seguridad Nuclear. Archivado desde el original el 29 de octubre de 2004.
- ^ "Aceptación de combustible nuclear gastado reactor de investigación extranjera de Estados Unidos" . Administración Nacional de Seguridad Nuclear. Archivado desde el original el 22 de septiembre de 2006.
- ^ Cho, Adrian (28 de enero de 2016). "Desmontar los reactores de investigación de uranio altamente enriquecido para tardar décadas más de lo proyectado" . Ciencia . Consultado el 13 de abril de 2020 .
- ^ "El OIEA destaca el trabajo para convertir los reactores de investigación" . Noticias nucleares mundiales. 24 de febrero de 2020 . Consultado el 13 de abril de 2020 .
- ^ a b c "Reactor de investigación de Budapest | Centro de neutrones de Budapest ... ¡para la investigación, la ciencia y la innovación!" . www.bnc.hu . Consultado el 15 de febrero de 2018 .
- ^ "Instituto de Tecnología Nuclear" . reak.bme.hu . Consultado el 11 de septiembre de 2019 .
- ^ "Reactores nucleares" . pd.chem.ucl.ac.uk . Consultado el 15 de febrero de 2018 .
- ^ a b "RA-6 de Argentina" (en español) . Consultado el 15 de febrero de 2018 .
- ^ "Reactores de investigación - Asociación Nuclear Canadiense" . Asociación Nuclear Canadiense . Consultado el 15 de febrero de 2018 .
- ^ "Reactor de alto flujo - Comisión Europea" . ec.europa.eu . 13 de febrero de 2013 . Consultado el 15 de febrero de 2018 .
- ^ Mainz, Johannes Gutenberg-Universität. "Reactor" . www.kernchemie.uni-mainz.de (en alemán) . Consultado el 15 de febrero de 2018 .
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- ^ a b c "El reactor | Universidad Nacional de Investigación Nuclear MEPhI" . eng.mephi.ru . Consultado el 15 de febrero de 2018 .
- ^ a b "SAFARI-1" . www.necsa.co.za . Consultado el 15 de febrero de 2018 .
- ^ a b "Reactor de aplicación de neutrones avanzado de alto flujo (HANARO) | Instalaciones | NTI" . www.nti.org . Consultado el 15 de febrero de 2018 .
- ^ a b "Reactor de investigación LVR-15 | Centrum výzkumu Řež" . cvrez.cz . Consultado el 15 de febrero de 2018 .
- ^ a b "Historia - Programa de Reactores Nucleares" . Programa de Reactores Nucleares . Consultado el 17 de julio de 2018 .
- ^ a b "Reactor de formación de la Universidad de Maryland (MUTR) | Reactor TRIGA de 250 kW | Instalaciones de radiación de la Universidad de Maryland" . radiación.umd.edu/ . Consultado el 11 de junio de 2018 .
- ^ "Centro de Ciencias Nucleares de la Universidad Estatal de Washington" . nsc.wsu.edu . Consultado el 6 de agosto de 2019 .
- ^ "Base de datos de reactores de investigación - GHARR-1" . Organismo Internacional de Energía Atómica . Consultado el 15 de febrero de 2018 .
- ^ https://web.archive.org/web/20121006220020/http://www.nda.gov.uk/stakeholders/newsletter/winfrith-dragon.cfm?renderforprint=1&
- ^ a b Karlsen, Wade; Vilkamo, Olli (14 de diciembre de 2016). "El antiguo reactor de investigación nuclear de Finlandia será clausurado - Nuevo Centro de Seguridad Nuclear en construcción" . Impulso VTT . Consultado el 22 de febrero de 2018 .
- ^ "Base de datos de reactores de investigación" . Organismo Internacional de Energía Atómica . Consultado el 22 de febrero de 2018 .
- Documento de información de la WNA n.o 61: Reactores de investigación
- No proliferación nuclear: el DOE debe tomar medidas para reducir aún más el uso de uranio utilizable en armas en reactores de investigación civiles , GAO , julio de 2004, GAO-04-807
enlaces externos
- Lista de búsqueda del OIEA de reactores de investigación nuclear en el mundo
- La Organización Nacional de Reactores de Prueba, Investigación y Capacitación, Inc.
- NMI3 - Iniciativa de infraestructura integrada EU-FP7 para la dispersión de neutrones y la espectroscopia de muones