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Reactor nuclear

Agosto 30, 2021

Un reactor nuclear es un dispositivo en donde se produce una reacción nuclear en cadena controlada. Se puede utilizar para la obtención de energía en las denominadas centrales nucleares, la producción de materiales fisionables, como el plutonio, para ser usados en armamento nuclear, la propulsión nuclear de buques o de satélites artificiales o la investigación. Una central nuclear puede tener varios reactores. Actualmente solo producen energía de forma comercial los reactores nucleares de fisión, aunque existen reactores nucleares de fusión experimentales. También podría decirse que es una instalación física donde se produce, mantiene y controla una reacción nuclear en cadena. Por lo tanto, en un reactor nuclear se utiliza un combustible adecuado que permita asegurar la normal producción de energía generada por las sucesivas fisiones. Algunos reactores pueden disipar el calor obtenido de las fisiones, otros sin embargo utilizan el calor para producir energía eléctrica.

Central nuclear en Kewaunee, Wisconsin.

La potencia de un reactor de fisión nuclear puede variar desde unos pocos kW térmicos a unos 4500 MW térmicos (1500 MW "eléctricos"). Deben ser instalados en zonas cercanas al agua, como cualquier central térmica, para refrigerar el circuito, y deben ser emplazados en zonas sísmicamente estables para evitar accidentes. Poseen grandes medidas de seguridad. No emiten gases que dañen la atmósfera pero producen residuos radiactivos que duran decenas de miles de años, y que deben ser almacenados para su posterior uso en reactores avanzados y así reducir su tiempo de vida a unos cuantos cientos de años.

El primer prototipo de reactor nuclear fue construido por Enrico Fermi, sin embargo no fue el primero que funcionó en la Tierra. El reactor nuclear de Oklo (Gabón), presenta evidencias[1]​ de que en la Tierra se produjeron reacciones nucleares naturales hace unos 2000 millones de años.

Aplicaciones

Reactor nuclear de fisión

Véase también: Fisión nuclear

Un reactor nuclear de fisión consta de las siguientes partes esenciales:

  1. Combustible.-Isótopo fisible (divisible) o fértil (convertible en fisionable por activación neutrónica): Uranio-235, Uranio-238, plutonio-239, Torio-232, o mezclas de estos (MOX, Mezcla de óxidos de uranio y plutonio). El combustible habitual en las centrales refrigeradas por agua ligera es el dióxido de uranio enriquecido, en el que alrededor del 3 % de los núcleos de uranio son de U-235 y el resto de U-238. La proporción de U-235 en el uranio natural es sólo de 0,72 %, por lo que es necesario someterlo a un proceso de enriquecimiento en este nucleido.
  2. Moderador (nuclear).- Agua, agua pesada, grafito, sodio metálico: Cumplen con la función de frenar la velocidad de los neutrones producidos por la fisión, para que tengan la oportunidad de interactuar con otros átomos fisionables y mantener la reacción. Como regla general, a menor velocidad del neutrón, mayor probabilidad de fisionar con otros núcleos del combustible en los reactores que usan uranio 235 como combustible.
  3. Refrigerante.- Agua, agua pesada, anhídrido carbónico, helio, sodio metálico: Conduce el calor generado hasta un intercambiador de calor, o bien directamente a la turbina generadora de energía eléctrica o propulsión.
  4. Reflector.- Agua, agua pesada, grafito, uranio: reduce el escape de neutrones y aumenta la eficiencia del reactor.
  5. Blindaje.- Hormigón, plomo, acero, agua: Evita la fuga de radiación gamma y neutrones rápidos.
  6. Material de control.- Cadmio o boro: hace que la reacción en cadena se pare. Son muy buenos absorbentes de neutrones. Generalmente se usan en forma de barras o bien disuelto en el refrigerante.
  7. Elementos de Seguridad.- Todas las centrales nucleares de fisión, constan desde 2007 de múltiples sistemas, activos (responden a señales eléctricas), o pasivos (actúan de forma natural, por gravedad, por ejemplo). La contención de hormigón que rodea a los reactores es la principal de ellas. Evitan que se produzcan accidentes, o que, en caso de producirse, no haya una liberación de radiactividad al exterior del reactor.

Tipos de reactores nucleares de fisión

Existen varios tipos básicos en el 2012:[2]​

LWR - Light Water Reactors (Reactores de agua ligera): utilizan como refrigerante y moderador el agua. Como combustible uranio enriquecido. Los más utilizados son los PWR (Pressure Water Reactor o reactores de agua a presión) y los BWR (Boiling Water Reactor o reactores de agua en ebullición): 264 PWR y 94 BWR en funcionamiento en el 2007.

CANDU - Canada Deuterium Uranium (Canadá deuterio uranio): Utilizan como moderador y refrigerante agua pesada (compuesta por dos átomos de deuterio y uno de oxígeno). Como combustible utilizan uranio natural: 43 en funcionamiento en el 2007.

FBR - Fast Breeder Reactors (reactores rápidos realimentados): utilizan neutrones rápidos en lugar de térmicos para la consecución de la fisión. Como combustible utiliza plutonio y como refrigerante sodio líquido. Este reactor no necesita moderador: 4 operativos en 2007. Solo uno en operación.

AGR - Advanced Gas-cooled Reactor (reactor refrigerado por gas avanzado): usa uranio como combustible. Como refrigerante utiliza CO2 y como moderador grafito: 18 en funcionamiento en 2007.

RBMK - Reactor Bolshoy Moshchnosty Kanalny (reactor de canales de alta potencia): Utiliza grafito como moderador y agua como refrigerante. Uranio enriquecido como combustible. Puede recargarse en marcha. Tiene un coeficiente de reactividad positivo. El reactor de Chernóbil era de este tipo. Existían 12 en funcionamiento en 2007.

FBNR Reactor de Lecho Fijo, un reactor de lecho fijo es un reactor modular de 4 generación, en el cual la cámara de combustible se encuentra separado de la cámara de reacción

ADS - Accelerator Driven System (sistema asistido por acelerador): utiliza una masa subcrítica de torio, en la que se produce la fisión solo por la introducción, mediante aceleradores de partículas de neutrones, en el reactor. Se encuentran en fase de experimentación, y se prevé que una de sus funciones fundamentales sería la eliminación de los residuos nucleares producidos en otros reactores de fisión.

Ventajas de los reactores nucleares de fisión

Una de las ventajas de los reactores nucleares actuales es que casi no emiten contaminantes al aire (aunque periódicamente surgen pequeñas cantidades de gases radiactivos), y los residuos producidos son muchísimo menores en volumen y más controlados que los residuos generados por las plantas alimentadas por combustibles fósiles. En esas centrales térmicas convencionales que utilizan combustibles fósiles (carbón, petróleo o gas), se emiten gases de efecto invernadero (CO2 principalmente), gases que producen lluvia ácida (SO2 principalmente), carbonilla, metales pesados, miles de toneladas anualmente de cenizas, e incluso material radiactivo natural concentrado (NORM). En una central nuclear los residuos sólidos generados son del orden de un millón de veces menores en volumen que los contaminantes de las centrales térmicas.

El uranio enriquecido utilizado en las centrales nucleares no sirve para construir un arma nuclear ni para usar uranio procedente de ellas. Para ello se diseñan los reactores en ciclos de alto enriquecimiento o bien se usan diseños como reactores tipo RBMK usados para la generación de plutonio.

Últimamente se investigan centrales de fisión asistida, donde parte de los residuos más peligrosos serían destruidos mediante el bombardeo con partículas procedentes de un acelerador (protones seguramente) que por espalación producirían neutrones que a su vez provocarían la transmutación de esos isótopos más peligrosos. Esta sería una especie de central de neutralización de residuos radiactivos automantenida. El rendimiento de estas centrales sería en principio menor, dado que parte de la energía generada se usaría para la transmutación de los residuos. Se estima que la construcción del primer reactor de transmutación (Myrrha) comenzará en el año 2040 .


Desventajas de los reactores nucleares de fisión

El peligro para la población proviene de varios factores: 1) accidente en una central atómica, 2) ataque terrorista, 3) peligrosidad de los residuos y su alto poder contaminante del medio ambiente, 4) vertederos nucleares, 5) posible desviación de los residuos para la producción de armas de destrucción masiva.

Los reactores nucleares generan residuos radiactivos. Algunos de ellos con un semiperiodo elevado, como el americio, el neptunio o el curio y de una alta toxicidad. Los detractores de la energía nuclear hacen hincapié en el peligro de esos residuos que duran cientos e incluso miles de años.

Algunos reactores nucleares se utilizaron para generar plutonio 239 utilizado en el armamento nuclear. Los reactores civiles generan plutonio pero el plutonio 239 (requerido en las armas nucleares) aparece mezclado con altas proporciones de plutonio 240, 238 y 242, lo hace inviables para uso militar.

Los accidentes nucleares más graves han sido: Mayak (Rusia) en 1957, Windscale (Gran Bretaña) en 1957, Three Mile Island (Estados Unidos) en 1979, Chernóbil (Ucrania) en 1986, Tokaimura (Japón) en 1999 y Fukushima (Japón) 2011.

La peligrosidad de los residuos nucleares es un tema altamente controvertido. Estos se suelen asociar a la generación de energía nuclear de fisión, sin embargo existen infinidad de fuentes radiactivas empleadas en diversos usos que también son enterradas en cementerios nucleares. La mayoría de los países tienen empresas nacionales encargadas de la gestión de estos residuos, normalmente la tarifa eléctrica incluye un porcentaje que se destina a este fin. En la actualidad no existen almacenes definitivos destinados al enterramiento del combustible gastado, se suelen mantener en piscinas en los mismos emplazamientos de los reactores o en almacenes centralizados. Para muchos esta es la opción más razonable puesto que en el combustible gastado conserva el 95 % del uranio, lo que permitirá en el futuro su reutilización, de hecho algunos países ya lo hacen pero la técnica es muy costosa.

Reactor nuclear de fusión

Véase también: Fusión nuclear

Instalación destinada a la producción de energía mediante la fusión nuclear. Tras más de 60 años de investigación en este campo, se ha logrado mantener una reacción controlada, si bien aún no es energéticamente rentable.

La mayor dificultad se halla en soportar la enorme presión y temperatura que requiere una fusión nuclear (que sólo es posible encontrar de forma natural en el núcleo de una estrella). Además este proceso requiere una enorme inyección de energía inicial (aunque luego se podría automantener ya que la energía desprendida es mucho mayor)

Actualmente existen dos líneas de investigación, el confinamiento inercial y el confinamiento magnético.

El confinamiento inercial consiste en contener la fusión mediante el empuje de partículas o de rayos láser proyectados contra una partícula de combustible, que provocan su ignición instantánea.

Los dos proyectos más importantes a nivel mundial son el NIF (National Ignition Facility) en Estados Unidos y el LMJ (Laser Mega Joule) en Francia.

El confinamiento magnético consiste en contener el material a fusionar en un campo magnético mientras se le hace alcanzar la temperatura y presión necesarias. El hidrógeno a estas temperaturas alcanza el estado de plasma.

Los primeros modelos magnéticos, americanos, conocidos como Stellarator generaban el campo directamente en un reactor toroidal, con el problema de que el plasma se filtraba entre las líneas del campo.

Los ingenieros rusos mejoraron este modelo dando paso al Tokamak en el que un arrollamiento de bobina primario inducía el campo sobre el plasma, aprovechando que es conductor, y utilizándolo de hecho como un arrollamiento secundario. Además la resistencia eléctrica del plasma lo calentaba.

El mayor reactor de este tipo, el JET (toro europeo conjunto) ha conseguido condiciones de fusión nuclear con un factor Q>0,7. Esto significa que el ratio entre la energía generada por fusión y la requerida para sostener la reacción es de 0.7. Para que la reacción se auto sostenga deben alcanzarse parámetros superiores a Q>1 y más aún para su viabilidad económica. El primer objetivo debe ser alcanzado con el proyecto ITER y el segundo con DEMO.

Se ha comprometido la creación de un reactor aún mayor, el ITER uniendo el esfuerzo internacional para lograr la fusión. Aun en el caso de lograrlo seguiría siendo un reactor experimental y habría que construir otro prototipo para probar la generación de energía, el llamado proyecto DEMO.

Posibles combustibles para reactores de fusión nuclear

La reacción óptima para producir energía por fusión es la del deuterio y tritio debido a su elevada sección eficaz. Es también, por ello, la más usada en las pruebas experimentales. La reacción es la siguiente:

D + T → 4He + n

Obtener deuterio no es difícil ya que es un elemento estable y abundante que se formó en grandes cantidades en la sopa primordial de partículas (véase Big Bang). En el agua una parte por cada 6500 presenta deuterio en lugar de hidrógeno, por lo que se considera que existe una reserva inagotable de deuterio. En un reactor automantenido la reacción deuterio-tritio generaría energía y neutrones. Los neutrones son la parte negativa de la reacción y hay que controlarlos ya que las reacciones de captación de neutrones en las paredes del reactor o en cualquier átomo del reactivo pueden inducir radiactividad. De hecho, los neutrones, con tiempo suficiente pueden llegar a debilitar la estructura del propio contenedor con el consecuente riesgo de que se produzcan peligrosas fisuras. Para ello están los moderadores y blindajes de neutrones tales como el agua pesada, el berilio, el sodio o el carbono como moderadores muy usados en las centrales de fisión, o el boro y el cadmio, usados como productos que paran completamente los neutrones absorbiéndolos. Si se quiere fabricar un reactor realmente limpio habrá que buscar otras fórmulas. Se ha planteado una doble solución al problema de los neutrones y al de la abundancia del tritio. El tritio no se encuentra en la naturaleza ya que es inestable así que hay que fabricarlo. Para obtenerlo se puede recurrir a las centrales de fisión, donde se puede generar por la activación del hidrógeno contenido en el agua, o al bombardeo del litio, material abundante en la corteza terrestre, con neutrones.

6Li + n → 4He + T
7Li + n → 4He + T +n

Hay dos isótopos estables del litio el litio-6 y el litio-7 siendo este último mucho más abundante. Por desgracia, la reacción que absorbe neutrones es la que se da con el litio-6, el menos abundante. Todo esto tampoco evita que muchos neutrones acaben impactando con las paredes del propio reactor con la subsiguiente fabricación de átomos radiactivos. A pesar de ello una de las propuestas para el ITER es la de recubrir las paredes con litio-6 el cual pararía una buena parte de los neutrones para producir más tritio. Debido a todos estos problemas se están investigando otras reacciones de sección eficaz alta pero más limpias. Una de la más prometedoras es la del deuterio más helio-3.

D + ³He → 4He + p

El problema en esta reacción reside en la menor sección eficaz con respecto a la de deuterio-tritio y en la propia obtención del helio-3 que es el isótopo más raro de dicho elemento. Los protones no entrañan tanto peligro como los neutrones ya que estos no serán fácilmente captados por los átomos debido a la barrera coulombiana que deben atravesar cosa que con las partículas de carga neutra como los neutrones no ocurre. Además un protón puede ser manipulado mediante campos electromagnéticos. Una solución para obtener helio-3 artificialmente sería la de incorporar, en el propio reactor, la reacción deuterio-deuterio.

D + D → ³He + n

El problema es que, de nuevo, obtenemos un neutrón residual, lo que nos devuelve de nuevo al problema de los neutrones. Quizá la clave fuera la obtención de helio-3 natural, pero este es extremadamente raro en la Tierra. Hay que tener en cuenta que el poco helio-3 natural que se produce por radiactividad tiende a escapar de nuestra densa atmósfera. Lo curioso es que dicho isótopo es abundante en la Luna. Se encuentra esparcido por su superficie y proviene del viento solar que durante miles de millones de años ha bañado la desnuda superficie lunar con sus partículas ionizadas. Este helio lunar podría ser, en un futuro, la clave para los reactores de fusión.

Mientras tanto se está investigando en materiales que aunque se activen, solo den lugar a isótopos de vida media corta, con lo que dejando reposar un periodo corto a esos materiales, podrían considerarse como residuos convencionales (no radiactivos). El problema principal, en cualquier caso, seguiría estando en la dificultad de mantener en condiciones al armazón del núcleo sin que este se deteriorara y hubiese que cambiarlo cada poco tiempo.

Véase también

Referencias

  2. Número de reactores de cada tipo en el mundo (en inglés)

Enlaces externos

  •   Wikimedia Commons alberga una galería multimedia sobre Reactor nuclear.
  • Los peligros de los reactores nucleares. Un informe de Helmut Hirsch, Oda Becker, Mycle Schneider y Antony Froggatt para Greenpeace.
  • Información sobre reactores nucleares. Foro nuclear.
  • ¿Qué es un reactor nuclear?
  • Ingeniería nuclear.
  •   Datos: Q80877
  •   Multimedia: Nuclear reactors

Agosto 30, 2021
reactor, nuclear, reactor, nuclear, dispositivo, donde, produce, reacción, nuclear, cadena, controlada, puede, utilizar, para, obtención, energía, denominadas, centrales, nucleares, producción, materiales, fisionables, como, plutonio, para, usados, armamento, . Un reactor nuclear es un dispositivo en donde se produce una reaccion nuclear en cadena controlada Se puede utilizar para la obtencion de energia en las denominadas centrales nucleares la produccion de materiales fisionables como el plutonio para ser usados en armamento nuclear la propulsion nuclear de buques o de satelites artificiales o la investigacion Una central nuclear puede tener varios reactores Actualmente solo producen energia de forma comercial los reactores nucleares de fision aunque existen reactores nucleares de fusion experimentales Tambien podria decirse que es una instalacion fisica donde se produce mantiene y controla una reaccion nuclear en cadena Por lo tanto en un reactor nuclear se utiliza un combustible adecuado que permita asegurar la normal produccion de energia generada por las sucesivas fisiones Algunos reactores pueden disipar el calor obtenido de las fisiones otros sin embargo utilizan el calor para producir energia electrica Central nuclear en Kewaunee Wisconsin La potencia de un reactor de fision nuclear puede variar desde unos pocos kW termicos a unos 4500 MW termicos 1500 MW electricos Deben ser instalados en zonas cercanas al agua como cualquier central termica para refrigerar el circuito y deben ser emplazados en zonas sismicamente estables para evitar accidentes Poseen grandes medidas de seguridad No emiten gases que danen la atmosfera pero producen residuos radiactivos que duran decenas de miles de anos y que deben ser almacenados para su posterior uso en reactores avanzados y asi reducir su tiempo de vida a unos cuantos cientos de anos El primer prototipo de reactor nuclear fue construido por Enrico Fermi sin embargo no fue el primero que funciono en la Tierra El reactor nuclear de Oklo Gabon presenta evidencias 1 de que en la Tierra se produjeron reacciones nucleares naturales hace unos 2000 millones de anos Indice 1 Aplicaciones 2 Reactor nuclear de fision 2 1 Tipos de reactores nucleares de fision 3 Ventajas de los reactores nucleares de fision 4 Desventajas de los reactores nucleares de fision 5 Reactor nuclear de fusion 5 1 Posibles combustibles para reactores de fusion nuclear 6 Vease tambien 7 Referencias 8 Enlaces externosAplicaciones EditarGeneracion nuclear Produccion de calor para la generacion de energia electrica Produccion de calor para uso domestico e industrial cita requerida Produccion de hidrogeno mediante electrolisis de alta temperatura Desalacion Propulsion nuclear Maritima Cohetes de propulsion termica nuclear propuesta Cohetes de propulsion nuclear pulsada propuesta Transmutacion de elementos Produccion de plutonio utilizado para la fabricacion de combustible de otros reactores o de arma nuclear Creacion de diversos isotopos radiactivos como el americio utilizado en los detectores de humo o el cobalto 60 y otros que se utilizan en los tratamientos medicos Aplicaciones de investigacion incluyendo Su uso como fuentes de neutrones y de positrones p ej para su uso de analisis mediante activacion neutronica o para el datado por el metodo de datacion potasio argon Desarrollo de tecnologia nuclear Reactor nuclear de fision EditarVease tambien Fision nuclear Un reactor nuclear de fision consta de las siguientes partes esenciales Combustible Isotopo fisible divisible o fertil convertible en fisionable por activacion neutronica Uranio 235 Uranio 238 plutonio 239 Torio 232 o mezclas de estos MOX Mezcla de oxidos de uranio y plutonio El combustible habitual en las centrales refrigeradas por agua ligera es el dioxido de uranio enriquecido en el que alrededor del 3 de los nucleos de uranio son de U 235 y el resto de U 238 La proporcion de U 235 en el uranio natural es solo de 0 72 por lo que es necesario someterlo a un proceso de enriquecimiento en este nucleido Moderador nuclear Agua agua pesada grafito sodio metalico Cumplen con la funcion de frenar la velocidad de los neutrones producidos por la fision para que tengan la oportunidad de interactuar con otros atomos fisionables y mantener la reaccion Como regla general a menor velocidad del neutron mayor probabilidad de fisionar con otros nucleos del combustible en los reactores que usan uranio 235 como combustible Refrigerante Agua agua pesada anhidrido carbonico helio sodio metalico Conduce el calor generado hasta un intercambiador de calor o bien directamente a la turbina generadora de energia electrica o propulsion Reflector Agua agua pesada grafito uranio reduce el escape de neutrones y aumenta la eficiencia del reactor Blindaje Hormigon plomo acero agua Evita la fuga de radiacion gamma y neutrones rapidos Material de control Cadmio o boro hace que la reaccion en cadena se pare Son muy buenos absorbentes de neutrones Generalmente se usan en forma de barras o bien disuelto en el refrigerante Elementos de Seguridad Todas las centrales nucleares de fision constan desde 2007 de multiples sistemas activos responden a senales electricas o pasivos actuan de forma natural por gravedad por ejemplo La contencion de hormigon que rodea a los reactores es la principal de ellas Evitan que se produzcan accidentes o que en caso de producirse no haya una liberacion de radiactividad al exterior del reactor Tipos de reactores nucleares de fision Editar Existen varios tipos basicos en el 2012 2 LWR Light Water Reactors Reactores de agua ligera utilizan como refrigerante y moderador el agua Como combustible uranio enriquecido Los mas utilizados son los PWR Pressure Water Reactor o reactores de agua a presion y los BWR Boiling Water Reactor o reactores de agua en ebullicion 264 PWR y 94 BWR en funcionamiento en el 2007 CANDU Canada Deuterium Uranium Canada deuterio uranio Utilizan como moderador y refrigerante agua pesada compuesta por dos atomos de deuterio y uno de oxigeno Como combustible utilizan uranio natural 43 en funcionamiento en el 2007 FBR Fast Breeder Reactors reactores rapidos realimentados utilizan neutrones rapidos en lugar de termicos para la consecucion de la fision Como combustible utiliza plutonio y como refrigerante sodio liquido Este reactor no necesita moderador 4 operativos en 2007 Solo uno en operacion AGR Advanced Gas cooled Reactor reactor refrigerado por gas avanzado usa uranio como combustible Como refrigerante utiliza CO2 y como moderador grafito 18 en funcionamiento en 2007 RBMK Reactor Bolshoy Moshchnosty Kanalny reactor de canales de alta potencia Utiliza grafito como moderador y agua como refrigerante Uranio enriquecido como combustible Puede recargarse en marcha Tiene un coeficiente de reactividad positivo El reactor de Chernobil era de este tipo Existian 12 en funcionamiento en 2007 FBNR Reactor de Lecho Fijo un reactor de lecho fijo es un reactor modular de 4 generacion en el cual la camara de combustible se encuentra separado de la camara de reaccionADS Accelerator Driven System sistema asistido por acelerador utiliza una masa subcritica de torio en la que se produce la fision solo por la introduccion mediante aceleradores de particulas de neutrones en el reactor Se encuentran en fase de experimentacion y se preve que una de sus funciones fundamentales seria la eliminacion de los residuos nucleares producidos en otros reactores de fision Ventajas de los reactores nucleares de fision EditarUna de las ventajas de los reactores nucleares actuales es que casi no emiten contaminantes al aire aunque periodicamente surgen pequenas cantidades de gases radiactivos y los residuos producidos son muchisimo menores en volumen y mas controlados que los residuos generados por las plantas alimentadas por combustibles fosiles En esas centrales termicas convencionales que utilizan combustibles fosiles carbon petroleo o gas se emiten gases de efecto invernadero CO2 principalmente gases que producen lluvia acida SO2 principalmente carbonilla metales pesados miles de toneladas anualmente de cenizas e incluso material radiactivo natural concentrado NORM En una central nuclear los residuos solidos generados son del orden de un millon de veces menores en volumen que los contaminantes de las centrales termicas El uranio enriquecido utilizado en las centrales nucleares no sirve para construir un arma nuclear ni para usar uranio procedente de ellas Para ello se disenan los reactores en ciclos de alto enriquecimiento o bien se usan disenos como reactores tipo RBMK usados para la generacion de plutonio Ultimamente se investigan centrales de fision asistida donde parte de los residuos mas peligrosos serian destruidos mediante el bombardeo con particulas procedentes de un acelerador protones seguramente que por espalacion producirian neutrones que a su vez provocarian la transmutacion de esos isotopos mas peligrosos Esta seria una especie de central de neutralizacion de residuos radiactivos automantenida El rendimiento de estas centrales seria en principio menor dado que parte de la energia generada se usaria para la transmutacion de los residuos Se estima que la construccion del primer reactor de transmutacion Myrrha comenzara en el ano 2040 Desventajas de los reactores nucleares de fision EditarEl peligro para la poblacion proviene de varios factores 1 accidente en una central atomica 2 ataque terrorista 3 peligrosidad de los residuos y su alto poder contaminante del medio ambiente 4 vertederos nucleares 5 posible desviacion de los residuos para la produccion de armas de destruccion masiva Los reactores nucleares generan residuos radiactivos Algunos de ellos con un semiperiodo elevado como el americio el neptunio o el curio y de una alta toxicidad Los detractores de la energia nuclear hacen hincapie en el peligro de esos residuos que duran cientos e incluso miles de anos Algunos reactores nucleares se utilizaron para generar plutonio 239 utilizado en el armamento nuclear Los reactores civiles generan plutonio pero el plutonio 239 requerido en las armas nucleares aparece mezclado con altas proporciones de plutonio 240 238 y 242 lo hace inviables para uso militar Los accidentes nucleares mas graves han sido Mayak Rusia en 1957 Windscale Gran Bretana en 1957 Three Mile Island Estados Unidos en 1979 Chernobil Ucrania en 1986 Tokaimura Japon en 1999 y Fukushima Japon 2011 La peligrosidad de los residuos nucleares es un tema altamente controvertido Estos se suelen asociar a la generacion de energia nuclear de fision sin embargo existen infinidad de fuentes radiactivas empleadas en diversos usos que tambien son enterradas en cementerios nucleares La mayoria de los paises tienen empresas nacionales encargadas de la gestion de estos residuos normalmente la tarifa electrica incluye un porcentaje que se destina a este fin En la actualidad no existen almacenes definitivos destinados al enterramiento del combustible gastado se suelen mantener en piscinas en los mismos emplazamientos de los reactores o en almacenes centralizados Para muchos esta es la opcion mas razonable puesto que en el combustible gastado conserva el 95 del uranio lo que permitira en el futuro su reutilizacion de hecho algunos paises ya lo hacen pero la tecnica es muy costosa Reactor nuclear de fusion EditarVease tambien Fusion nuclear Instalacion destinada a la produccion de energia mediante la fusion nuclear Tras mas de 60 anos de investigacion en este campo se ha logrado mantener una reaccion controlada si bien aun no es energeticamente rentable La mayor dificultad se halla en soportar la enorme presion y temperatura que requiere una fusion nuclear que solo es posible encontrar de forma natural en el nucleo de una estrella Ademas este proceso requiere una enorme inyeccion de energia inicial aunque luego se podria automantener ya que la energia desprendida es mucho mayor Actualmente existen dos lineas de investigacion el confinamiento inercial y el confinamiento magnetico El confinamiento inercial consiste en contener la fusion mediante el empuje de particulas o de rayos laser proyectados contra una particula de combustible que provocan su ignicion instantanea Los dos proyectos mas importantes a nivel mundial son el NIF National Ignition Facility en Estados Unidos y el LMJ Laser Mega Joule en Francia El confinamiento magnetico consiste en contener el material a fusionar en un campo magnetico mientras se le hace alcanzar la temperatura y presion necesarias El hidrogeno a estas temperaturas alcanza el estado de plasma Los primeros modelos magneticos americanos conocidos como Stellarator generaban el campo directamente en un reactor toroidal con el problema de que el plasma se filtraba entre las lineas del campo Los ingenieros rusos mejoraron este modelo dando paso al Tokamak en el que un arrollamiento de bobina primario inducia el campo sobre el plasma aprovechando que es conductor y utilizandolo de hecho como un arrollamiento secundario Ademas la resistencia electrica del plasma lo calentaba El mayor reactor de este tipo el JET toro europeo conjunto ha conseguido condiciones de fusion nuclear con un factor Q gt 0 7 Esto significa que el ratio entre la energia generada por fusion y la requerida para sostener la reaccion es de 0 7 Para que la reaccion se auto sostenga deben alcanzarse parametros superiores a Q gt 1 y mas aun para su viabilidad economica El primer objetivo debe ser alcanzado con el proyecto ITER y el segundo con DEMO Se ha comprometido la creacion de un reactor aun mayor el ITER uniendo el esfuerzo internacional para lograr la fusion Aun en el caso de lograrlo seguiria siendo un reactor experimental y habria que construir otro prototipo para probar la generacion de energia el llamado proyecto DEMO Posibles combustibles para reactores de fusion nuclear Editar La reaccion optima para producir energia por fusion es la del deuterio y tritio debido a su elevada seccion eficaz Es tambien por ello la mas usada en las pruebas experimentales La reaccion es la siguiente D T 4He nObtener deuterio no es dificil ya que es un elemento estable y abundante que se formo en grandes cantidades en la sopa primordial de particulas vease Big Bang En el agua una parte por cada 6500 presenta deuterio en lugar de hidrogeno por lo que se considera que existe una reserva inagotable de deuterio En un reactor automantenido la reaccion deuterio tritio generaria energia y neutrones Los neutrones son la parte negativa de la reaccion y hay que controlarlos ya que las reacciones de captacion de neutrones en las paredes del reactor o en cualquier atomo del reactivo pueden inducir radiactividad De hecho los neutrones con tiempo suficiente pueden llegar a debilitar la estructura del propio contenedor con el consecuente riesgo de que se produzcan peligrosas fisuras Para ello estan los moderadores y blindajes de neutrones tales como el agua pesada el berilio el sodio o el carbono como moderadores muy usados en las centrales de fision o el boro y el cadmio usados como productos que paran completamente los neutrones absorbiendolos Si se quiere fabricar un reactor realmente limpio habra que buscar otras formulas Se ha planteado una doble solucion al problema de los neutrones y al de la abundancia del tritio El tritio no se encuentra en la naturaleza ya que es inestable asi que hay que fabricarlo Para obtenerlo se puede recurrir a las centrales de fision donde se puede generar por la activacion del hidrogeno contenido en el agua o al bombardeo del litio material abundante en la corteza terrestre con neutrones 6Li n 4He T 7Li n 4He T nHay dos isotopos estables del litio el litio 6 y el litio 7 siendo este ultimo mucho mas abundante Por desgracia la reaccion que absorbe neutrones es la que se da con el litio 6 el menos abundante Todo esto tampoco evita que muchos neutrones acaben impactando con las paredes del propio reactor con la subsiguiente fabricacion de atomos radiactivos A pesar de ello una de las propuestas para el ITER es la de recubrir las paredes con litio 6 el cual pararia una buena parte de los neutrones para producir mas tritio Debido a todos estos problemas se estan investigando otras reacciones de seccion eficaz alta pero mas limpias Una de la mas prometedoras es la del deuterio mas helio 3 D He 4He pEl problema en esta reaccion reside en la menor seccion eficaz con respecto a la de deuterio tritio y en la propia obtencion del helio 3 que es el isotopo mas raro de dicho elemento Los protones no entranan tanto peligro como los neutrones ya que estos no seran facilmente captados por los atomos debido a la barrera coulombiana que deben atravesar cosa que con las particulas de carga neutra como los neutrones no ocurre Ademas un proton puede ser manipulado mediante campos electromagneticos Una solucion para obtener helio 3 artificialmente seria la de incorporar en el propio reactor la reaccion deuterio deuterio D D He nEl problema es que de nuevo obtenemos un neutron residual lo que nos devuelve de nuevo al problema de los neutrones Quiza la clave fuera la obtencion de helio 3 natural pero este es extremadamente raro en la Tierra Hay que tener en cuenta que el poco helio 3 natural que se produce por radiactividad tiende a escapar de nuestra densa atmosfera Lo curioso es que dicho isotopo es abundante en la Luna Se encuentra esparcido por su superficie y proviene del viento solar que durante miles de millones de anos ha banado la desnuda superficie lunar con sus particulas ionizadas Este helio lunar podria ser en un futuro la clave para los reactores de fusion Mientras tanto se esta investigando en materiales que aunque se activen solo den lugar a isotopos de vida media corta con lo que dejando reposar un periodo corto a esos materiales podrian considerarse como residuos convencionales no radiactivos El problema principal en cualquier caso seguiria estando en la dificultad de mantener en condiciones al armazon del nucleo sin que este se deteriorara y hubiese que cambiarlo cada poco tiempo Vease tambien EditarAnexo Reactores nucleares Procesos nucleares Energia nuclear Fision nuclear Fusion nuclear Combustible nuclear Moderador nuclear Residuo nuclear Reprocesamiento nuclear Transmutacion Propulsion nuclear Oklo Edificio de contencion EPR European Pressurised Water Reactor RadiactividadReferencias Editar Reactores nucleares de hace 2000 millones de anos y las constantes del universo Numero de reactores de cada tipo en el mundo en ingles Enlaces externos Editar Wikimedia Commons alberga una galeria multimedia sobre Reactor nuclear Los peligros de los reactores nucleares Un informe de Helmut Hirsch Oda Becker Mycle Schneider y Antony Froggatt para Greenpeace La produccion de electricidad de origen nuclear en Espana CSIC Informacion sobre reactores nucleares Foro nuclear Que es un reactor nuclear Ingenieria nuclear Reactor nuclear CAREM moderna central electrica de diseno argentino Datos Q80877 Multimedia Nuclear reactorsObtenido de https es wikipedia org w index php title Reactor nuclear amp oldid 137242083, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

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