Reactores nucleares y sus componentes

Reactores térmicos

frenamos los neutrones con material ligero porque interesa energía baja (núcleos ligeros = choques elásticos). Rendimiento menor con mayor o nulo enriquecimiento, más moderación.

Reactores rápidos

no buscamos frenar los neutrones, necesitamos energía alta para mantener la reacción en cadena gracias a materiales pesados (núcleos pesados). Mayor enriquecimiento y moderación mínima. Rendimientos térmicos mayores, producen más combustible del usado.

Combustible

uranio metálico, aleaciones de uranio, UO2 cerámico, carburos, óxidos mixtos.

Moderador

agua pesada (el mejor pero muy caro), Be(óxido de berilio) (caro y tóxico), grafito (barato, estable pero no muy bueno), agua (barata y buena pero necesita enriquecimiento), parafinas e hidrocarburos (buenos pero inestables).

Refrigerante

Térmicos

Agua: buena transferencia de calor, fácil bombeo, barata, menor punto de ebullición (más presión y menor rendimiento), agua pesada, gases: CO2, He (requiere altas presiones de operación).

Rápidos

Metales alcalinos fundidos: Na, metales líquidos, sales inorgánicas fundidas, gases.

Reactores térmicos

Convencionales (combustible, moderador, refrigerante).

PWR, VVER (Agua a presión): UO2 (4%), H2O, H2O

BWR (Agua en ebullición): UO2 (4%), H2O, H2O

CANDU, PHWR (Agua pesada): UO (0,72%), D2O, D2O

RBMK (LWGR): UO2 (0,72-2%), grafito, CO2

AGR (GCR): UO2 (1,2-2,5%), grafito, CO2

Reactores avanzados

PWR: AP1000, EPR, APWR, APR1400

BWR: ABWR, ESBWR

GCR: Refrigerado por He, uranio en esferas de granito

Reactores rápidos

FBR: UO2 (25%) + Pu, Na líquido o He, Pb o Pb-Bi.

PWR Características

Doble circuito: primario y secundario, ciclo térmico con vapor saturado. Turbina de alta y dos de baja, sistema de condensado y precalentamiento, agua de alimentación.

Circuito primario a 155 bar y 300ºC. Circuito secundario a 65 bar con agua en ebullición. Rendimiento del 33%. Vasija del combustible de 12 m de altura y 4 m de diámetro. Contención de 60 m de altura y 50.000 m3, despresurizada para que las fugas sean hacia dentro.

Diseño Westinghouse de 3 lazos, presente en España: ASCO (I y II), Almarz (I y II) y Vandellos 2.

Sistema primario

Vasija

elemento que contiene los elementos combustibles (4m). Barras de control arriba para regular la potencia y detener la reacción en cadena en emergencias.

Estructura soporte inferior

banilete del núcleo, deflector, columnas soporte, placa blindaje, columnas guía.

Estructura soporte superior

placa soporte superior, columnas soporte, tubos guía, termopares.

Funciones de los componentes internos: soportar el núcleo, mantener la alineación del combustible, limitar su movimiento, alinear el combustible con las barras de control, dirigir el refrigerante, servir de blindaje, guiar instrumentación intranuclear.