Reactor nuclear seguro en China
Escrito: 24 febrero 2006 | Categoría: Energía nuclear
The Engineer Online: un grupo de empresas chinas, lideradas por Huaneng Power International comenzarán este año el primer reactor nuclear comercial de tipo "pebble-bed" (puede traducirse por lecho de guijarros). Se construirá en el este de China, costará unos 375 millones de dólares y tendrá una potencia de 190 megavatios.
Este tipo de tecnología está diseñada teóricamente a prueba de fallos.
Edwin Desteiguer Snead, empresario estadounidense, fue a China en busca de un futuro para la energía nuclear. (...) La científica nuclear Chang Wei señaló el modelo, (...) —que incluía 27,000 bolas de uranio envueltas en capas de carburo de silicio superresistente, material cerámico y grafito— hace que sea físicamente imposible que el reactor haga otra cosa que apagarse si algo va mal; (...).
“Déjeme ver si puedo describirlo en inglés de Texas”, dijo Snead, (...) que espera construir una central nuclear de 55 acres en Texas. “¿No hay ninguna manera en que pueda estallar o derretirse?”
Chang asintió con la cabeza.(...)
Lo que hace tan importante a la tecnología de lecho de cantos rodados es su diseño a prueba de fallas —sería imposible que el reactor se fundiera o estallara como en Chernóbil o Three Mile Island. El uranio de cada esfera no puede calentarse tanto como para derretir la cubierta y escaparse. Asimismo, el refrigerante principal del sistema es helio inerte, no agua, como en otros tipos de reactores (el agua, por supuesto, contiene oxígeno, que es combustible).
(...) el combustible HTGR no está contenido en agujas de combustible revestidas de metal, sino en partículas de combustible. Estas partículas miden entre 0,2 y 0,6 mm y consisten en una mezcla de óxido o carburo de uranio o torio o uranio/torio. A fin de retener los productos de fisión, cada partícula está revestida con varias capas de material cerámico resistente a altas temperaturas. Las partículas se dispersan de manera homogénea en una matriz de grafito que se comprime ulteriormente en elementos esféricos, bolas, o en forma de barras, que se introducen en los canales de combustible de un bloque de grafito de agujeros múltiples. Las partículas permanecen intactas y retienen prácticamente todos los productos de fisión hasta una temperatura de unos 1600 C. Estas partículas no se funden a una temperatura umbral dada y sólo fallan gradualmente en condiciones de accidente; por lo tanto, no se puede producir una liberación súbita de los productos de fisión.
En la Wikipedia hay un estupendo artículo (en inglés) que explica muy bien esta tecnología.
Como en cualquier otro reactor nuclear, el sistema se basa en la fisión de uranio: el isótopo de uranio 238 emite neutrones, cuando impactan en el núcleo de otro átomo de uranio, hace que se rompa liberando energía.
El uranio se encuentra en partículas rodeadas de grafito. El grafito ejerce como moderador de la reacción, ralentizando los neutrones. De esta forma se evita una reacción rápida, como en una bomba.
El uranio reacciona dentro de la esfera, y esta esfera radia energía en forma de calor. Mediante un refrigerante, se extrae ese calor. Se usa un gas inerte, como el helio. El helio caliente se utiliza para producir electricidad.
¿Qué pasa en un reactor convencional si se produce una avería y se interrumpe el flujo de refrigerante? Pues que el reactor se calienta hasta que se funde, como en Chernóbil.
Pero en un reactor de "lecho de guijarros", si hay una avería, aumenta la temperatura. Pero mediante un curioso efecto de retroalimentación negativa, al aumentar la temperatura del uranio, éste se vuelve menos reactivo: la alta temperatura hace que el átomo de uranio se mueva más rápido en forma aleatoria, y se reduce el riesgo de impacto de un neutrón contra el núcleo.
El grafito pirolítico sigue siendo resistente, incluso a 2.000 ºC. Además, el reactor está diseñado para enfriarse, emitiendo calor por su envolvente al exterior.
Periódicamente se extraen esferas por el fondo del reactor, se comprueba su estado, y se sustituyen o se devuelven, depositándolas en la parte superior del reactor.
Según este diseño, el reactor es a prueba de fallos. A prueba de averías, es más exacto.
También tienen sus inconvenientes, que cito a continuación:
El grafito, que está compuesto de carbono, es inflamable. ¿Qué pasaría si entra aire o agua en el reactor? Podría reaccionar con el oxígeno, quemarse como lo hace un trozo de madera caliente. Las esferas tienen una protección externa que evitaría que se quemen. Pero si la esfera tiene algún daño en su superficie, puede ser susceptible de arder en presencia de oxígeno.
El diseño del reactor debe permitir que se enfríe por su envolvente. Según esto, las paredes del reactor son menos robustas que en otros diseños de reactor nuclear, y por lo tanto, más vulnerables.
El uranio está cubierto por grafito. Eso lo protege, pero también aumenta considerablemente el volumen de residuos radiactivos. Además dificulta recuperar el uranio, si se quiere reprocesar para otros usos.
También es crítico la fabricación o manipulación de las esferas: introducir o extraer uranio del grafito en presencia de aire puede ser desastroso.
La caché de Google nos guarda este artículo: What's Wrong With The Pebble Bed Reactor? En esta página se insinúa que se están falsificando pruebas relacionadas con imperfecciones de las esferas.
El gobierno de la RFA, canceló el programa de desarrollo de esta tecnología, después de un accidente en 1.986: una esfera quedó atrapada en un tubo y al intentar liberarla se dañó la esfera.
Si bien el diseño es a prueba de averías, no puede decirse que el sistema sea 100% seguro. Pero lo cierto es que no hay nada seguro. También los depósitos de combustible pueden explotar y arder.
El concepto es curioso, incluso elegante. La pregunta es si estamos dispuestos a aceptar la energía nuclear, con sus residuos y todo.
Arriba: imagen de la IAEA.