El reactor nuclear TOPAZ es un reactor nuclear ligero desarrollado para uso espacial a largo plazo por la Unión Soviética . Enfriada por metal líquido, utiliza un moderador de alta temperatura que contiene hidrógeno y combustible altamente enriquecido y produce electricidad mediante un convertidor termoiónico .
Nomenclatura
En las discusiones iniciales, no estaba claro que TOPAZ y los reactores YENISEI algo similares fueran sistemas diferentes, y cuando la existencia de los dos reactores termoiónicos rusos se hizo generalmente conocida, el personal estadounidense comenzó a referirse a TOPAZ como TOPAZ-I y YENISEI como TOPAZ-II. [1]
TOPAZ-I
Los primeros reactores convertidores termoiónicos fueron discutidos por científicos en el Laboratorio Científico de Los Alamos (LASL) en 1957. Después de la visita de científicos soviéticos a LASL en 1958, llevaron a cabo pruebas en sistemas TI en 1961, inicialmente desarrollando el reactor ENISY de celda única ( también conocido como TOPAZ-II). El Instituto Kurchatov de Energía Atómica y la Oficina Central de Construcción de Maquinaria llevaron a cabo trabajos para desarrollar el TOPAZ multicelular (también conocido como TOPAZ-I), un acrónimo ruso de "Experimento termoiónico con conversión en zona activa". Fue probado por primera vez en tierra en 1971, cuando se reconoció su existencia. [2] Fue bajo los auspicios de Krasnaya Zvezda . [3]
El primer reactor TOPAZ funcionó durante 1300 horas y luego se cerró para un examen detallado. Era capaz de entregar 5 kW de potencia durante 3 a 5 años con 12 kg (26 lb) de combustible. La masa del reactor fue ~ 320 kg (710 lb).
TOPAZ voló por primera vez en 1987 en los satélites experimentales Plazma-A Kosmos 1818 y Kosmos 1867 , que estaban destinados a probar tanto el reactor TOPAZ como el motor eléctrico Plasma-2 SPT . Ambos reactores sufrieron daños en la década de 1990, lo que provocó una fuga de refrigerante radiactivo.
Un Plasma-2 de seguimiento propuesto debía haber sido equipado con un reactor mejorado. Un reactor funcionó durante 6 meses y el otro durante un año. El programa fue cancelado por Mikhail Gorbachev en 1988.
TOPAZ-II
En el reactor TOPAZ-II o ENISY cada pin de combustible (96% de UO 2 enriquecido ) está enfundado en un emisor que a su vez está rodeado por un colector, y estos forman los 37 elementos combustibles que penetran en el moderador cilíndrico de hidruro de circonio (ZrH). Este, a su vez, está rodeado por un reflector de neutrones de berilio con 12 tambores de control giratorios. El refrigerante de metal líquido ( NaK ) rodea cada elemento de combustible. La masa del reactor es ~ 1061 kg (2339 lb). [4]
En enero de 1991 se exhibió un modelo del TOPAZ-II en un simposio científico en Albuquerque , generando interés en los EE. UU. En la posible compra del mismo y la Organización de la Iniciativa de Defensa Estratégica dispuso la compra de dos reactores Topaz-2 de Rusia por un total de $ 13 millones, planeando usar los reactores para mejorar los modelos estadounidenses. Sin embargo, la Comisión Reguladora Nuclear dictaminó que la ley estadounidense prohibía la "exportación" de un dispositivo de este tipo a la Unión Soviética, a pesar de que era de fabricación soviética y solo era un modelo en lugar de un reactor real. Pasó un mes antes de que la situación se resolviera con un nuevo fallo de la NRC y el modelo regresara a Rusia.
El Departamento de Estado de los Estados Unidos y luego poner un alto en el acuerdo, que sólo se levantó cuando el secretario de Estado , James Baker intervino. Uno de los reactores se iba a utilizar en una prueba de vuelo en 1995 para impulsar propulsores eléctricos experimentales, pero hubo objeciones de los científicos preocupados por el posible impacto de la radiación emitida por el reactor en los instrumentos a bordo de los satélites espaciales y las protestas de los oponentes de los satélites espaciales. armas y energía nuclear. Además, el Departamento de Energía tardó en otorgar la aprobación necesaria y en 1993 las restricciones presupuestarias obligaron a cancelar el programa. [5]
Seis reactores TOPAZ-II y su equipo de apoyo asociado volaron a los EE. UU., Donde fueron probados en tierra extensivamente por ingenieros estadounidenses, británicos, franceses y rusos. El diseño único de los reactores permitió que se probaran sin necesidad de combustible. Aunque el programa de prueba se consideró un éxito, no se siguieron planes para hacer volar ninguno de los reactores. [6]
Fabricante
El reactor TOPAZ es fabricado por el Instituto Estatal de Investigación, Asociación Científica Industrial (también conocida como Luch), que es operado por el Ministerio de Energía Atómica de Rusia . [7]
Referencias
- ^ Hyder, Anthony K .; RL Wiley; G. Halpert; S. Sabripour; DJ Flood (2000). Tecnologías de energía de naves espaciales . Prensa del Imperial College. pag. 256. ISBN 1-86094-117-6.
- ^ Kulcinski, Gerald L. "Historia de los reactores de topacio soviéticos" (PDF) . Instituto de Tecnología de Fusión . Consultado el 22 de septiembre de 2008 .
- ^ Hyder, Anthony K .; RL Wiley; G. Halpert; S. Sabripour; DJ Flood (2000). Tecnologías de energía de naves espaciales . Prensa del Imperial College. pag. 255. ISBN 1-86094-117-6. Consultado el 6 de enero de 2009 .
- ^ "Reactores nucleares para el espacio" . Asociación Nuclear Mundial . Mayo de 2006 . Consultado el 22 de septiembre de 2008 .
- ^ Kiernan, Vince (verano de 1993). "Hagamos un trato: Estados Unidos compra los antiguos reactores nucleares Topacio 2 soviéticos" . Causa común .
- ^ Consejo Nacional de Investigaciones (2006). Prioridades en ciencia espacial habilitadas por energía nuclear y propulsión . Academias Nacionales. pag. 114. ISBN 0-309-10011-9.
- ^ Oficina de Contabilidad General (2001). No proliferación nuclear . Washington DC: Editorial DIANE. pag. 37. ISBN 1-4289-4905-4.