Reactores rápidos: como Rusia terminó por delante del resto

La implementación de un proyecto único en el campo de la energía ha comenzado en Rusia. La construcción de una unidad de potencia piloto de demostración denominada BREST-300-OD con un reactor de neutrones rápidos que utiliza un refrigerante de plomo ha comenzado en la región de Tomsk. De hecho, nuestro "país de gasolineras" ha comenzado a crear de la tecnología ciclo nuclear cerrado. ¿Cómo fue esto posible y qué significa esto para el sector energético nacional y mundial?

Con el debido respeto a la energía "verde" ahora de moda, no es capaz de reemplazar completamente a la tradicional. Este último tampoco es una panacea, ya que las reservas de combustibles fósiles para él (carbón, gas, petróleo) están agotadas. La energía nuclear con los habituales reactores de neutrones térmicos tiene buenas perspectivas, pero su funcionamiento también requiere el raro y costoso uranio U-235. Sin embargo, existe una opción con el llamado "ciclo de combustible cerrado", donde la apuesta se coloca en reactores rápidos que pueden procesar U-238 natural y torio. ¿Qué tipo de tecnología es esta y por qué es el futuro?



Durante el funcionamiento de un reactor nuclear convencional, un núcleo pesado de uranio, plutonio o torio libera varios neutrones "extra" durante la fisión, lo que conduce al efecto de radiactividad inducida. En los reactores VVER rusos, esto conduce a la acumulación de tritio, un isótopo pesado del hidrógeno, en el portador de agua. Después de eso, debe aislarse mediante manipulaciones complejas y costosas. El nuevo y prometedor reactor reproductor rápido BREST doméstico resuelve simultáneamente muchos problemas.

Primero, no se utiliza agua como portador, sino plomo líquido que circula a una temperatura de 1751 ° C. La gran ventaja del metal fundido es que prácticamente no absorbe neutrones y no capta la radiactividad inducida. Como saben, el plomo es un elemento muy resistente a la radiación. Al mismo tiempo, es químicamente pasivo en contacto con aire o agua, por lo que se excluyen posibles explosiones durante la despresurización anormal del circuito del reactor. Esto es extremadamente importante para la seguridad de la energía nuclear moderna. Incluso si el reactor está dañado y el medio de trabajo sale, simplemente fluirá lentamente, se enfriará y solidificará, obstruyendo el daño en el circuito externo por sí mismo. No habrá horrores de la radiación como el desastre de la central nuclear de Chernobyl.

En segundo lugar, el nuevo reactor podrá operar con vapor con temperaturas de hasta 600 ° C. En comparación con los VVER convencionales, que tienen una marca crítica de 374 ° C, esto agregará una eficiencia adicional que puede alcanzar un increíble 40-45%. En el futuro, la eficiencia puede aumentar aún más si se conecta una turbina de gas de ciclo cerrado al reactor en lugar de una turbina de vapor.

En tercer lugarLos reactores de turbina rápida, por las peculiaridades de su diseño, reproducen ellos mismos el combustible nuclear. Dentro de BREST, el uranio-238 absorberá neutrones libres y se convertirá en un isótopo de otro elemento químico: el plutonio-239. Y esto, por cierto, es el relleno de las armas nucleares. En condiciones óptimas, la fisión de un núcleo de uranio-235 permitirá obtener 1,25 núcleos del nuevo plutonio-239 apto para armas a partir del uranio-238. Esto significa que con cada ciclo de funcionamiento de un reactor de neutrones rápidos, se forma en su interior hasta un 20-25% de nuevo material fisible. Suena fantastico.

Tenga en cuenta que la Federación de Rusia está realmente por delante del resto del planeta en el campo de estas tecnologías energéticas avanzadas. Ni los Estados Unidos, ni Francia, ni Japón, habiendo comenzado experimentos con sodio líquido como portador en reactores rápidos, fueron incapaces de lograr su operación estable. En la URSS, en 1968, se lanzó el BOR-60, un reactor de neutrones rápidos con una capacidad de 60 megavatios, que está funcionando con éxito hasta el día de hoy. Su vida útil se ha ampliado hasta 2025. El reactor BN-600 de próxima generación se lanzó en la región de Sverdlovsk en 1980 y todavía está en funcionamiento. Su capacidad es de 600 megavatios, a modo de comparación, el CEFR chino experimental (Reactor Rápido Experimental de China), lanzado en 2010, esta cifra es de 45 megavatios. El reactor reproductor rápido ruso BN-800 más reciente se puso en funcionamiento en 2015 en la misma central nuclear de Beloyarsk. Además de las aplicaciones industriales, la planta nuclear refrigerada por sodio ha servido como plataforma de prueba para tecnologías avanzadas.

Y sobre su base, cerca de Tomsk, comenzó la construcción de una unidad de potencia de demostración experimental BREST-300-OD con un portador de plomo. Además del reactor en sí, se construirán dentro de un complejo una planta de ensamblaje de pilas de combustible y una planta de reprocesamiento de combustible gastado. En el futuro, se obtiene un ciclo de combustible nuclear prácticamente cerrado. Nada mal para un "país de gasolineras".