NeoFronteras

Energía nuclear más segura

Área: Tecnología — Martes, 14 de Febrero de 2012

Diseñan nuevos reactores nucleares modulares más seguros, pasivos y pequeños que no adolecerían de los problemas que tuvieron los de Fukushima.

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Muchos de los reactores nucleares del mundo usan el agua como refrigerante, pero en su lugar se pueden usar otras sustancias como el sodio o el plomo líquidos. Este tipo de reactores pueden tener ciertas ventajas sobre los actuales que, como demuestra el accidente de Fukushima, no son tan seguros como parecía.
El departamento de la energía de EEUU y el Laboratorio Nacional Argonne trabajan sobre nuevos diseños de reactores en los que la refrigeración sea pasiva y no se necesite energía externa para refrigerar el núcleo una vez éste se haya parado debido a alguna eventualidad. Si recordamos un poco, el mayor problema que hubo en Fukushima fue el carecer de energía con la que mover las bombas que refrigeraban los núcleos de los reactores.
Una de las maneras de evitar este tipo de situaciones es construir un reactor lo suficientemente pequeño como para que disipe el calor residual sin necesidad de ayuda externa. En este caso la refrigeración es pasiva.
Estas instituciones trabajan en un diseño denominado SUPERSTAR (Sustainable Proliferation-resistance Enhanced Refined Secure Transportable Autonomous Reactor) que usaría plomo como refrigerante. Éste circularía de manera natural entorno al núcleo sin necesidad de bombas, así que no necesita de electricidad para la refrigeración. Además, la ventaja del plomo sobre el sodio es que el plomo no reacciona violentamente con el agua como hace el sodio.
Básicamente es un diseño modular en el que se pueden añadir tantos reactores como se necesiten. Cada uno de ellos tiene carga para unos 15-30 años, se pueden montar en una fábrica y enviar adonde se necesiten.
Son reactores rápidos en los que los neutrones no son frenados y las barras de control, que normalmente están suspendidas de forma activa, caen en caso de corte de corriente para así detener la reacción en cadena.
Se lleva un tiempo estudiando la posible implantación de reactores nucleares pequeños (como ya vimos en el pasado en NeoFronteras), pero después de los de Fukushima va a ser difícil convencer a la gente de las bondades de la energía nuclear.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3740

Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Ilustración: Laboratorio Nacional Argonne.

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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18 Comentarios

  1. tomás:

    Pues soy partidario de la energía de fisión, sobre todo con este tipo de reactores pequeños. Yo no sé si los que se oponen cuentan el número de fallecidos al año en las carreteras o los daños de las emisiones de CO2. Lo que sucede es que los accidentes son más “concentrados” y espectaculares.

  2. tomás:

    Con que el plomo circularía de “manera natural”, ¿se quiere decir por convección?

  3. Luis91:

    Estimado tomás:

    También interpreto que se refiere a la convección, pero no sería la primera vez que me equivoco.
    Sin embargo, no comprendo cómo se puede utilizar plomo como refrigerante sin perder eficiencia. Quiero decir, el plomo líquido lo tenemos a 300ºC aproximadamente, ¿entraña esto alguna dificultad?
    Supongo que por esta razón se debe reducir el tamaño del reactor.

    Saludos.

  4. joabbl:

    Ultimamente también se habla de los reactores de torio. China por ejemplo creo que está trabajando en ello.

  5. tomás:

    Estimado Luis91:
    Supongo que el reactor será esférico o cilíndrico con cúpula superior y cáliz inferior. El plomo formará una capa envolvente que cumplirá además la función de escudo contra la radiación y de ella habrán de salir gruesas tuberías, sin aristas y con curvaturas lo más suaves posible, desde la parte más superior a la más inferior. También creo que ese plomo estará como mínimo a 400 ºC. Aunque me parece que ese circuito primario habrá de ser, a su vez, refrigerado, como mínimo, por el aire ambiente, creando una corriente que también podría ser convectiva.
    Bueno, son consideraciones mías con poca base.
    Un saludo.

  6. Luis91:

    Estimado tomás:

    Pensaba que el escudo contra la radiación y el refrigerante eran elementos separados.
    Lo que está claro es lo que dices al final de tu comentario 5: “…Aunque me parece que ese circuito habrá de ser, a su vez, refrigerado…”. Ese plomo tendría que estar en contacto con otro fluido; ya que cualquier metal, por lo menos en estado sólido, conduce muy bien el calor, mas no lo disipa.

    Como habrás notado, también encuentro amigable la energía nuclear… Pienso que para que ocurra un accidente como el de Japón, demasiadas cosas deben salir mal.

  7. skan:

    La única forma de tener energía nuclear de fisión segura es no teniendola.
    A los políticos les gusta publicitar que han hecho una central nuclear pero luego ninguno quiere que pongan los residuos en su pueblo.

    Si se invirtiese lo mismo en energías renovables que lo que se ha invertido en nuclear e hidroeléctrica ya no habría problemas energéticos en el mundo.

  8. NeoFronteras:

    La energía hidráulica es renovable, aunque tenga un impacto. Lo malo es que impacto lo tienen todas.

  9. tomás:

    Estimado Luís91:
    Ya te digo que sé poco del tema y lo poco que estudié lo olvidé hace tiempo. Hablo más por lógica y por metomentodo. Pero bueno, ya que estamos…
    Como dices, en las centrales clásicas, el sistema de protección está separado del de refrigeración… relativamente. Para no entrar en detalles -porque hay compañeros que, estando más preparados que yo (parece que joabbl, al menos, es un buen candidato), pueden emitir mejor juicio- en el sistema de refrigeración más tradicional, el agua siempre participa como escudo, bajando la radiactividad que pudiera escapar a costa de aumentar la suya, claro; también actúa como moderador, lo que significa que disminuye la velocidad de la reacción; esto, en colaboración con otros mecanismos, fijos unos y otros manejados los técnicos. Ello es así porque el agua es eficaz y mejor aún el agua pesada (piensa que toda materia, incluso los gases de la atmósfera son escudo). Creo que el núcleo está inmerso en agua y todo ello cerrado. Luego, ésta se refrigera mediante otro circuito y, además, el vapor producido va a alimentar las turbinas. Por último este segundo sistema cerrado de refrigeración entrega su calor al agua de un río o del mar. Pero como, desde luego, no es suficiente su cometido de protección, se envuelve el reactor -creo- en un recipiente de plomo -mucho más eficaz que el agua-, al que, como le faltará resistencia, habrá que forrar de acero. Por último hay un edificio de hormigón, o de este y acero como refuerzo, que contiene todo lo dicho excepto el agua de este segundo, que me parece puede ser cerrado también o abierto. Si es cerrado habrá que tener suficiente superficie de intercambio de calor y si es abierto, verterá su agua en el mar o en el río. Yo creo que debería ser siempre cerrado, pero no estoy seguro de se haga así. De todas formas hay bastantes modelos de centrales y algunas cosas dependen de los recursos. No pueden utilizar el mismo sistema en Vandellós, próxima al mar, que en la central de Trillo, refrigerada por torres que emiten inmensas cantidades de vapor a la atmósfera. La protección debe ser tal que no alcance ni de lejos los estándares legislados de protección para el personal que allí trabaja; mucho menos ha de recibir la población más cercana porque, como puedes comprender, la misma distancia minora el peligro por aquello de que la radiación puntual ha de repartirse en una esfera de radio cada vez mayor cuanto más te alejas del foco.
    Respecto a que un metal en estado sólido no disipa el calor, no es cierto. Cuanta más superficie de contacto tenga con el fluido a temperatura ambiente, mejor. Piensa en los radiadores de los automóviles, antes de tubos de latón por los que circula el agua muy caliente.
    Y como ya me he disipado bastante, me despido. Un saludo.

  10. tomás:

    Estimado scan (el filtro no me deja poner la k):
    Lo que sucede es que el tema nuclear se ha politizado y esos políticos están interesados en la desinformación. Estoy absolutamente seguro de que no existe una forma de energía más vigilada por la técnica y la ciencia que la nuclear. Y, a pesar de los accidentes que han sucedido, sigo afirmando -estoy dispuesto a comparar cifras- que incluso la energía hidráulica mencionada por Neo, es y ha sido, en el mismo tiempo y por la misma energía generada, más dañina que la nuclear. Quizá -así lo creo- las eólica y solar sean todavía menos agresivas, pero tienen los inconvenientes de su irregularidad y la gran superficie que ocupan. De todas formas, como hay gente para todo, también tienen sus detractores.
    Saludos.

  11. Miguel Angel:

    Cierto, tampoco tiene tantos inconvenientes la energía nuclear y además se va aprendiendo de los errores. es una energía con mucho futuro junto con el helio-3.

    Recordar una vez mas, que ninguna energía resultará ecológica a largo plazo si no detenemos el crecimiento demográfico.

    Suerte a todos.

  12. Luis91:

    Muchas gracias por la aportación, tomás. Pero no estoy de acuerdo con lo que dices al final de tu 9.
    ¿Se te ha ocurrido tocar el tubo de latón que mencionas? No soy un experto en el tema, pero puedo asegurar que estará ardiendo. Es más, probablemente esté a decimas de ºC por debajo de la temperatura interior del tubo… Vamos, que el calor ‘pasa’ a través de la superficie metálica como Pedro por su casa.

    Un gran saludo… Y, nuevamente, gracias por la pronta respuesta.

  13. tomás:

    Verás Luis91:
    En efecto, el tubo de latón ha de calentarse prácticamente lo mismo que el agua que contiene, pero por eso precisamente disipa el calor, es decir, lo transmite, lo entrega. El latón, como el plomo y todos los metales, tiene mucha “conductividad térmica” -es buen conductor del calor-, que es lo contrario de “inercia térmica”. La sustancia que tenga mucha conductividad térmica tiene muy poca inercia térmica y viceversa. Seguramente, cuando dices disipa te estás refiriendo a lo contrario, a que lo captura y guarda, para hablar en términos vulgares, pero eso es incorrecto. Eso es inercia térmica y esa propiedad de un material se llama calor específico que es la cantidad de calor necesario para elevar un grado la temperatura de su unidad de masa. El agua tiene tan alto calor específico y es tan constante en estado líquido, que se ha tomado como unidad. Podemos decir que el agua tiene un calor específico de 1 caloría por cada gramo y grado centígrado. Ello quiere decir que para calentar un litro = 1 kg = 1.000 g de agua, precisaré 1.000 calorías. Pero para calentar 1 kg de plomo precisaré muchas menos, porque es mejor conductor, tiene mucha menos inercia térmica. Concretamente -espera que lo busque- sólo necesitaré 30 calorías en estado sólido. De todas formas esto depende de la temperatura a que esté la sustancia y de si está en estado sólido, líquido o gaseoso, aunque, como te he dicho, en el agua líquida varía poco. Aún así esa unidad se toma para el agua entre 14’5 ºC y 15’5 ºC.
    En resumen, al utilizar plomo, este se calienta muy pronto al ser muy conductor y también se enfría muy pronto, entregando el calor rápidamente al fluido con el que esté en contacto. Fíjate que es más de 33 veces -aproximadamente- más eficaz que el agua para transmitir, pero esta es capaz de almacenar 33 veces más calor, siempre para la misma masa de ambos.
    Espero haberte sido útil.

  14. Patricio López:

    Una duda que siempre me ha asaltado y a ver si alguien me lo aclara.
    Entiendo que el enriquecimiento del combustible fisionable deja el isótopo U235 a aprox. un 20% para tener grado de combustible. Para tener grado de armamento, lo que se requiere es un 80% de dicho isótopo. Por ello, no entiendo para que son las barras que interrumpen la reacción. Si entiendo bien, estas no son necesarias para frenar una reacción en cadena, porque por el nivel de enriquecimiento, el combustible de una central nuclear nunca podría fisionar y convertirse en un hongo nuclear.

  15. tomás:

    Estimado Patricio López:
    Intentaré aclarártelo, siempre a la espera y aceptación de que alguien me corrija y mejore mi comentario.
    En un reactor, como dices, la reacción ya es en cadena, es decir que, una vez iniciada, no precisa aportación exterior de neutrones para continuar, sino que al ser emitido un neutrón choca con otro átomo de uranio, lo rompe en elementos menos pesados y esa rotura también emite neutrones que salen disparados hacia otros átomos para volver a romperlos y así continuamente. En un arma atómica, también, pero mucho más aceleradamente.
    El arma atómica lo que pretende es una reacción lo más instantánea posible. Sin embargo, en un reactor, se busca una velocidad menor que permita un uso controlado. Para eso es preciso 1º un moderador que frene -hasta cierto punto- los neutrones dándoles así más oportunidad de chocar con otros y mantener la reacción sin que se pare. La cantidad de material usado para esto es prácticamente constante, porque no se puede estar abriendo y cerrando el núcleo para meter o retirar el moderador. 2º un sistema de control que permita dar más o menos potencia e incluso parar la reacción: para eso, sobre todo, son esas barras a las que te refieres. Ha de ser un mecanismo rápido y de fácil y efectivo control desde el exterior. Si se introducen totalmente las barras, la fisión se detiene por completo.
    Espero, salvo que me corrijan, haberte sido útil.

  16. NeoFronteras:

    La respuesta corta para Patricio que se puede añadir al comentario de Tomás es que las barras de control permiten absorber los neutrones y parar la reacción. De este modo se puede iniciar o parar la reacción a voluntad. Nadie quiere un reactor que siempre esté funcionando.
    El moderador lo que hace es cambiar la velocidad de los neutrones. Es mejor que sean neutrones lentos en lugar de rápidos.

  17. Patricio López:

    Tomás y Neo:

    Muchas gracias por sus respuestas.

  18. tomás:

    Gracias, Neo por tus puntualizaciones.

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