Reactor ràpit integral
El reactor ràpit integral (IFR, per les seues sigles en anglés), originalment cridat reactor alvançat de metal líquit (ALMR), és un disseny de reactor nuclear que utilisa neutrons ràpits i no ampra moderador de neutrons (és dir, un reactor ràpit de neutrons). Els IFR poden generar més combustible del que consumixen i es distinguixen pel seu cicle del combustible nuclear que inclou piroprocesado per mig d'electrorrefinación en el propi emplaçament del reactor. El IFR era un reactor ràpit refrigerat per sodi (SFR), sent l'eixemple més propenc de reactor reproductor ràpit, un tipo de reactor de IV generació.
El Departament d'Energia dels Estats Units (DOE) va començar a dissenyar un IFR en 1984 i va construir un prototip, l'Experimental Breeder Reactor II. El 3 d'abril de 1986, es varen realisar dos proves que varen demostrar la seguritat del concepte de el IFR. Estes proves varen simular accidents en pèrdua del refrigerant. Inclús en els dispositius normals d'apagat desactivats, el reactor es va detindre per sí mateixa de forma segura sense sobrecalfament en ninguna parte del sistema. El proyecte IFR va ser cancelat pel Congrés dels Estats Units en 1994, tres anys abans de la seua finalisació.[1]
S-PRISM (de SuperPRISM), també cridat PRISM (mòdul chicotet innovador de reactor de potència), és el nom d'un disseny de planta nuclear de GE Hitachi Nuclear Energy basat en el IFR.[2] En 2022, GE Hitachi Nuclear Energy i TerraPower varen començar a explorar l'instalació de cinc plantes basades en el disseny SFR Natrium en Kemmerer, Wyoming; el disseny incorpora un reactor PRISM junt en el disseny Traveling Wave de TerraPower i un sistema d'almagasenament en sal fosa.[3][4]
Història
L'investigació sobre els reactors IFR va començar en 1984 en el Laboratori Nacional de Argonne en Argonne, Illinois, com a part del sistema de laboratoris nacionals del Departament d'Energia dels Estats Units (DOE), actualment operat baix contracte per l'Universitat de Chicago.
Argonne va tindre una sucursal anomenada "Argonne West" en Idaho Falls, Idaho, que ara forma part del Laboratori Nacional de Idaho. En esta sèu, els físics de Argonne West varen construir lo que es va conéixer com Experimental Breeder Reactor II (EBR-II). Mentrestant, els físics de Argonne varen dissenyar el concepte IFR, i es va decidir convertir el EBR-II en un IFR. Charles Till, un físic canadenc de Argonne, va anar el cap del proyecte IFR, i Yoon Chang va ser el subdirector. Till estava en Idaho, mentres que Chang es trobava en Illinois. Més alvance, Chang va ser director interí de Argonne.
El concepte de el IFR està descrit en detalle en Plentiful Energy: The Story of the Integral Fast Reactor.[5]
Cancelació
En l'elecció del president Bill Clinton en 1992 i el nomenament de Hazel O'Leary com Secretari d'Energia, va haver pressions per a cancelar el IFR.[6] El senador John Kerry (D-MA) i O'Leary varen liderar l'oposició al reactor, argumentant que representava una amenaça per als esforços de no proliferació, i que era una continuació del Clinch River Breeder Reactor Project, cancelat pel Congrés.[7] Charles Till va relatar que, quan li va dir a Frank N. von Hippel, assessor científic del president Clinton, que costaria més terminar el programa i desmantellar el reactor que finalisar-ho i deixar-ho inactiu, von Hippel va respondre: «Ho sé; és un símbol. Deu desaparéixer».
Simultàneament, en 1994 la secretària d'Energia O'Leary va otorgar al científic líder de el IFR un premi de 10.000 dólars i una medalla d'or, reconeixent que el seu treball en el desenroll de el IFR oferia "millores en seguritat, major eficiència del combustible i menys residus radiactius".[8]
Des de l'any 2000
En 2001, com a part del full de ruta dels reactors de IV generació, el DOE va assignar a un equip de 242 científics del propi DOE, UC Berkeley, MIT, Stanford, ANL, Laboratori Nacional Lawrence Livermore, Toshiba, Westinghouse, Universitat de Duke, EPRI i atres institucions la tasca d'evaluar 19 dels millors dissenys de reactors en 27 criteris diferents. El IFR va quedar classificat en primer lloc en eixe estudi, publicat el 9 d'abril de 2002.[9]
Actualment, no hi ha reactors ràpits integrals en operació comercial.cita requerida No obstant, el reactor BN-800, un reactor ràpit molt similar que s'utilisa per a cremar plutoni, va començar la seua operació comercial en 2016.[10]
Descripció tècnica
El IFR es gela en sodi líquit i ampra una aleació d'urani i plutoni com a combustible. El combustible es tanca en baïnes d'acer en sodi líquit omplint l'espai entre el combustible i la baïna. Un espai buit sobre el combustible permet recolectar en seguritat heli i xenón radiactiucita requerida, sense aumentar significativament la pressió dins de l'element combustible,cita requerida i també permet que el combustible s'expandixca sense trencar la baïna, lo que fa viable l'us de combustible metàlic en lloc d'òxit.cita requerida
Les ventages del sodi líquit com refrigerant, en comparació al plom, inclouen la seua menor densitat i viscosidad (reduint els costs de bombeig), el seu menor corrosividad cap als acers comuns, i la generació pràcticament nula de subproductes activats per neutrons. No obstant, el sodi és químicament reactiu, especialment en l'aigua o l'aire. Alternativament, pot utilisar-se una aleació eutéctica de plom i bismut, com en els reactors dels submarins soviètics de classe Alfa.
Decisions bàsiques de disseny
Combustible metàlic
El combustible metàlic en un espai reblixc de sodi dins de la baïna per a permetre la seua expansió es va demostrar en el EBR-II. Este tipo de combustible favorix l'us del piroprocesado com a tecnologia de reprocesamiento.cita requerida
La seua fabricació és més senzilla i econòmica que la del combustible ceràmic (òxit), especialment en condicions de manipulació remota.[11]
Ademés, el combustible metàlic té una millor conductivitat tèrmica i menor capacitat calorífica que l'òxit, lo que representa una ventaja en térmens de seguritat.[11]
Refrigeració per sodi
L'us d'un refrigerant metàlic líquit elimina la necessitat d'un recipient a pressió al voltant del reactor. El sodi té excelents propietats nuclears, una alta capacitat calorífica, baixa densitat, baixa viscosidad, un punt de fusió raonablement baix, un punt d'ebullició alt i bona compatibilitat en atres materials estructurals i combustibles.cita requerida L'alta capacitat calorífica del refrigerant i l'eliminació de l'aigua del núcleu del reactor nuclear aumenten la seguritat inherent del núcleu.[11]
Disseny de piscina en lloc de circuit
Contindre tot el refrigerant primari en una piscina proporciona vàries ventages en térmens de seguritat i fiabilitat.[11]
Reprocesamiento in situ per mig de piroprocesado
El reprocesamiento és essencial per a obtindre la majoria dels beneficis d'un reactor ràpit, millorant l'us del combustible i reduint els residus radiactius en varis órdens de magnitut.[11]
El processament in situ és lo que fa que el IFR siga "integral". Esta característica, junt en l'us del piroprocesado, reduïx el risc de proliferació.[11][12]
El piroprocesado (utilisant un electrorrefinador) va ser demostrat en el EBR-II com a viable a l'escala requerida. Comparat en el procés acuoso PUREX, és més econòmic en cost de capital i és inapropiat per a la producció de material armamentístico, a diferència de el PUREX que va ser desenrollat precisament en fins militars.cita requerida
El piroprocesado fa que el combustible metàlic siga l'opció preferent. Estes dos decisions estan estretament relacionades.[11]
Vore també
- Reactor ràpit refrigerat per gas
- Reactor de IV generació
- Reactor ràpit refrigerat per plom
- Reactor de sal fosa
- Reactor d'ona viagera
Referències
- ↑ The IFR en Argonne National Laboratory, www.ne.anl.gov, consultat l'1 de novembre de 2022
- ↑ «GE Hitachi Nuclear Energy Encourages Congress to Support Development of Recycling Technology to Turn Used Nuclear Fuel into an Asset – Comunicat de prensa de GE Energy». Genewscenter.com (18 de juny de 2009). Archivat des de l'original, el 3 de decembre de 2013. Consultat el 24 de giner de 2014.
- ↑ «Natrium» (en en-us). Consultat el 28 d'octubre de 2022.
- ↑ Patel, Sonal (27 d'octubre de 2022). «PacifiCorp i TerraPower evaluen el desplegament de fins a cinc reactors alvançats Natrium» (en en-us). Consultat el 27 d'octubre de 2022.
- ↑ Till, Charles E.; Chang, Yoon Il (2011). Plentiful Energy: The Story of the Integral Fast Reactor, CreateSpace. ISBN 978-1466384606.
- ↑ «Dr. Charles Till». Nuclear Reaction. PBS (16 de giner de 2014). Consultat el 24 de giner de 2014.
- ↑ «ENERGY AND WATER DEVELOPMENT APPROPRIATIONS ACT OF 1995 (Senat – 30 de juny de 1994)». 103rd Congressional Record. Library of Congress. Archivat des de l'original, el 10 de giner de 2016. Consultat el 16 de decembre de 2012.
- ↑ «Ax Again Aimed at Argonne (Chicago Tribune – 8 de febrer de 1994)». Chicago Tribune (8 de febrer de 1994). Consultat el 18 de març de 2015.
- ↑ Generation IV roadmap. Evaluation Summaries. 2002 18 diapositives – algunes illegibles
- ↑ «El reactor BN-800 de Rússia entra en operació comercial» (1 de novembre de 2016). Archivat des de l'original, el 2 de novembre de 2016.
- ↑ 11,0 11,1 11,2 11,3 11,4 11,5 11,6 Till, Charres; Chang, Yoon Il (2011). Plentiful Energy: The Story of the Integral Fast Reactor, the Complex History of a Simple Reactor Technology, with Emphasis on Its Scientific Basis for Senar-specialists, Charles E. Till and Yoon Il Chang, p. 114. ISBN 9781466384606.
- ↑ «Roger Blomquist de ANL sobre el IFR TEAC6, min. 19–21» (12 de juliol de 2014).
Referències
- Este artícul conté una traducció derivada de «Reactor rápido integral» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.