Reactor de neutrons ràpits

Archiu:Modell BN-600.jpg

Reactor de neutrons ràpits

Archiu:Shevchenko caps block 0 .gif

Reactor nuclear ràpit Shevchenko BN350 i planta de desalinización situada en la costa del Mar Caspio. La central generava 135 MW_i i proporcionava vapor per a una planta d'desalinización associada. Vista de l'interior de la sala del reactor.

Un reactor de neutrons ràpits o simplement reactor ràpit és una categoria de reactor nuclear en la que la reacció en cadena de fissió és sostinguda pels neutrons ràpits. Un reactor d'eixe tipo no necessita un moderador de neutrons, pero deu usar un combustible que siga relativament ric en material fisible quan se li compara a lo requerit per un reactor termal.

Ventages

• Encara que actualment no és econòmic (a l'any 2010), un reactor de neutrons ràpits pot reduir la radiotoxicidad total dels rebujos nuclears, i reduïx dramàticament la vida dels rebujos. Ells també poden usar tot o casi tot el combustible en els rebujos. Els neutrons ràpits tenen una ventaja en la transmutació dels rebujos nuclears. En els neutrons ràpits, la proporció entre la divisió i la captura de neutrons del plutoni o actínits menors és a sovint més gran que quan els neutrons són més llents, a velocitats termals o "epitermales" propenques a la termal. Els actínits transmutados de numeració impar (per eixemple, del Pu-240 al Pu-241) es dividixen més fàcilment. En acabant de que es dividixen, els actínits es convertixen en un parell de "productes de la fissió". Estos elements tenen menys radiotoxicidad total. Ya que el rebuig dels productes de la fissió està dominat pel producte de la fissió en major radiotoxicidad, el Cesi-137, que té una vida mija de 30,1 anys, el resultat és la reducció de la vida del rebuig nuclear des de decenes de milenis (dels isotopos transuránicos) a uns pocs sigles. Els processos no són perfectes, pero els transuránicos restants són reduïts des d'un problema significatiu a un menudíssim percentage dels rebujos totals, ya que la major part dels transuránicos poden ser usats com a combustible.

• Els reactors ràpits tècnicament resolen l'argument de la escassea de combustible usat contra els reactors alimentats en urani sense assumir reserves sense explorar, o l'extracció de les fonts diluïdes tals com el granit ordinari o l'oceà. Ells permeten que els combustibles nuclears siguen reproduïts a partir de tots els actínits, incloent les fonts conegudes i abundants d'urani empobrit i tori, i els rebujos dels reactors d'aigua llaugera. En promig, més neutrons per fissió són produïts en les fissions provocades pels neutrons ràpits que en aquelles causades per neutrons termals. Açò resulta en una gran abundància de neutrons llunt més allà dels requerits per a sostindre la reacció en cadena. Estos neutrons poden ser usats per a produir combustible extra, o per a transmutar rebujos de vida mija llarga a isotopos menys problemàtics, tals com va ser fet en el reactor Phénix en Marcoule en França. Encara que els reactors termals convencionals també produïxen un excés de neutrons, els reactors ràpits poden produir els suficients per a reproduir més combustible del que consumixen. Tals dissenys són coneguts com reactors ràpits reproductors.

• El reactor ràpit no només transmuta els elements transuránicos de numeració impar inconvenients (notablement el Pu-240 i el U-238). Els transmuta, i després els fisiona per a obtindre energia, aixina que eixos antics rebujos podrien realment ser valiosos.

Desventages

• La criticidad del reactor respon dins del temps de viage dels neutrons des del núcleu. Per lo tant, el disseny d'un reactor ràpit és més demandant, ya que no existix cap moderador el comportament termal del qual o mecànic pot ajustar al reactor, i la vida del neutró és menor que en un reactor termal, ya que els neutrons es difon sense desaccelerar-se. Els reactors ràpits no poden estabilisar-se en forma confiable en varetes de control, les que són massa llentes. La major part dels dissenys són estabilisats ya siga per eixamplada Doppler o per expansió termal del combustible, un envenenador de neutrons o un reflector de neutrons.

• Per les baixes seccions eficaces de la major part dels materials en les altes energies dels neutrons, la massa crítica en un reactor ràpit és molt més alta que la d'un reactor termal. En la pràctica, açò significa enriquiments molt més alts: >20% d'enriquiment en un reactor ràpit comparat a l'enriquiment de <5% en un típic reactor termal. Ya que l'enriquiment és el pas més car en el cicle del combustible, açò incrementa significativament els costs inicials d'un reactor ràpit.

• A sovint el sodi és usat com un refrigerante en els reactors ràpits, ya que no modera tant les velocitats dels neutrons i té una alta capacitat de calor. No obstant, es inflama en l'aire i és molt corroent. Ha causat dificultats en varis reactors (per eixemple, USS Seawolf (SSN-575), Monju). Encara que alguns reactors ràpits refrigerats per sodi han operat en forma segura (sent un cas el Superphénix), els problemes en el sodi poden ser previnguts en usar plom o sals de clor foses com refrigerantes.

• Ya que no hi ha un moderador i els metals líquits tenen una baixa taxa i capacitat de moderació, l'interacció principal dels neutrons en els refrigerantes de metal líquit és la reacció (n, gama). Hervir el refrigerante pot reduir la densitat i absorció del refrigerante, de tal manera que el reactor té un coeficient de buit positiu, lo que és perillós i no desijable des del punt de vista de la seguritat i d'un accident.

Vore també

• Cicle del combustible nuclear
• Reactor reproductor ràpit
• Reactor nuclear ràpit refrigerat per sodi
• Reactor de fluorur líquit
• Reactor Experimental de Sal Fosa

• Reactor Ràpit Refrigerat per Plom
• Reactor Ràpit Refrigerat per Gas
• Reactor Generació IV
• Amplificador d'Energia
• Reactor nuclear de neutrons termals