Advanced Reactor se acerca a la realidad

Terrapower, una startup financiada en parte por Nathan Myhrvold y Bill Gates, se está acercando a la construcción de un nuevo tipo de reactor nuclear llamado reactor de onda viajera que funciona con una forma abundante de uranio. La compañía lo ve como una posible alternativa a los reactores de fusión, que también son valorados por su potencial para producir energía a partir de una fuente de combustible casi inagotable.

Planta de ensueño: Un diseño reciente de un reactor nuclear conocido como reactor de onda viajera se parece a algunos diseños nucleares convencionales, pero la forma en que funciona es muy diferente.

El trabajo en el diseño del reactor de Terrapower comenzó en 2006. Desde entonces, la compañía ha cambiado su diseño original para que el reactor se parezca más a uno convencional. Los cambios harían que el reactor fuera más fácil de diseñar y construir. La empresa también ha calculado dimensiones precisas y parámetros de rendimiento para el reactor. Terrapower espera comenzar la construcción de una planta de demostración de 500 megavatios en 2016 y ponerla en marcha en 2020. Está trabajando con un consorcio de laboratorios nacionales, universidades y corporaciones para superar el principal desafío técnico del nuevo reactor: desarrollar nuevos materiales que puedan soportar el uso en el núcleo del reactor durante décadas a la vez. Todavía tiene que asegurar un sitio para una planta experimental, o los fondos para construirla.



El reactor está diseñado para ser más seguro que los reactores nucleares convencionales porque no requiere electricidad para hacer funcionar los sistemas de enfriamiento para evitar una fusión. Pero el nuevo reactor no resuelve el que probablemente sea el mayor problema al que se enfrenta la energía nuclear en la actualidad: el alto costo de construirlos. John Gilleland, director ejecutivo de Terrapower, dice que la compañía espera que la construcción de los reactores cueste tanto como los convencionales, pero el jurado aún no está al tanto.

Los reactores convencionales generan calor y electricidad como resultado de la fisión de una forma rara de uranio: el uranio 235. En un reactor de onda progresiva, se utiliza una pequeña cantidad de uranio 235 para poner en marcha el reactor. Los neutrones que produce el reactor convierten el uranio 238, mucho más abundante, en plutonio 239, un material fisible que puede generar el calor necesario para la energía nuclear. El uranio 238 está disponible en parte porque es un producto de desecho de los procesos de enriquecimiento utilizados para fabricar combustible nuclear convencional. También puede ser asequible en el futuro extraer uranio 238 del agua de mar si la demanda de combustible nuclear es alta. Terrapower dice que hay suficiente de este combustible para suministrar energía al mundo durante un millón de años, incluso si todos usaran tanta energía como lo hace la gente en los Estados Unidos.

En el diseño original de Terrapower, el núcleo del reactor estaba lleno de una gran colección de uranio 238. El proceso de conversión comienza en un extremo, produciendo plutonio que se divide inmediatamente para generar calor y convertir más uranio en plutonio. La reacción se mueve de un extremo al otro, en una onda viajera, hasta que no pueden ocurrir más reacciones.

En el nuevo diseño, todas las reacciones tienen lugar cerca del centro del reactor en lugar de comenzar en un extremo y moverse hacia el otro. Para empezar, las barras de combustible de uranio 235 están dispuestas en el centro del reactor. Alrededor de estas barras hay unas compuestas de uranio 238. A medida que avanzan las reacciones nucleares, las barras de uranio 238 más cercanas al núcleo son las primeras en convertirse en plutonio, que luego se utiliza en reacciones de fisión que producen aún más plutonio en el combustible cercano. varillas. A medida que se agotan las barras de combustible más internas, se sacan del centro mediante un dispositivo mecánico controlado a distancia y se mueven a la periferia del reactor. Las 238 barras de uranio restantes, incluidas las que estaban lo suficientemente cerca del centro como para que parte del uranio se haya convertido en plutonio, se arrastran hacia el centro para reemplazar el combustible gastado.

En este sistema, el calor siempre se genera aproximadamente en la misma área dentro del núcleo del reactor, cerca del centro. Como resultado, es más fácil diseñar los sistemas para extraer y utilizar el calor para generar electricidad.

Un desafío con este diseño es garantizar que el revestimiento de acero que contiene el combustible en las barras de combustible pueda sobrevivir a la exposición a décadas de radiación. Los materiales actuales no son lo suficientemente buenos: por un lado, comienzan a hincharse, lo que cerraría los espacios entre las barras de combustible a través de los cuales se supone que fluye el refrigerante. Para durar 40 años, los materiales tendrían que fabricarse de dos a tres veces más duraderos, dice Terrapower.

La compañía está utilizando modelos informáticos para anticipar cómo cambiarían los materiales actualmente disponibles con el tiempo y está desarrollando diseños de reactores que anticipen estos cambios. Por ejemplo, si se sabe que un material se hincharía en las condiciones dentro del reactor, los espacios entre las barras de combustible se diseñarían para adaptarse a esta hinchazón, dice Doug Adkisson, director de operaciones de Terrapower.

Terrapower también ha desarrollado diseños para un sistema de enfriamiento pasivo. Como muchos otros diseños de reactores avanzados, Terrapower utiliza metal de sodio fundido como refrigerante. El sodio tarda mucho más en hervir que el agua, lo que da a los operadores de la planta más tiempo para responder a los accidentes. También sería posible utilizar la convección natural y el enfriamiento por aire en caso de un corte de energía; no sería necesario bombear refrigerante continuamente al reactor, como fue el caso en Fukushima. Sin embargo, un peligro de usar sodio es que reacciona violentamente cuando se expone al aire o al agua.

Los próximos pasos de Terrapower incluyen finalizar el diseño y encontrar socios para construir las plantas. Ha estado en conversaciones con organizaciones en China, Rusia e India. Gilleland dice que la compañía espera tener un anuncio sobre socios en los próximos meses.

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