Reactor reproductor tipo reproductor
Por conveniencia, los reactores reproductores se dividen principalmente en dos categorías según el espectro de energía de los neutrones.
Reactor reproductor rápido (FBR):
El uranio 238 reproducible absorbe neutrones rápidos y se reproduce en plutonio fisible y elementos transuránicos más pesados, así como torio 232. Puede absorber neutrones rápidos y multiplicarlos en uranio fisible-233.
A partir de 2006, todos los reactores reproductores rápidos a gran escala son reactores reproductores rápidos de metal líquido (LMFBR), que utilizan sodio metálico líquido como refrigerante. Hay dos diseños de este reactor reproductor rápido:
Tipo de bucle; en este diseño, el refrigerante principal circula fuera del tanque del reactor y fluye a través del intercambiador de calor principal (debido a que el sodio 24 es radiactivo, el sistema de enfriamiento principal agente dentro del bioshield);
Tipo piscina, en la que el intercambiador de calor principal y la bomba están sumergidos en el tanque de reacción.
Actualmente, todos los diseños de reactores de neutrones rápidos utilizan metal líquido como refrigerante principal para transferir calor al vapor para impulsar los generadores de turbina. No es sólo sodio el que se utiliza como refrigerante. Los primeros reactores de neutrones rápidos utilizaban mercurio como refrigerante, y algunos reactores experimentales utilizaban una aleación de sodio y potasio como refrigerante. Ambos metales son líquidos a temperatura ambiente, lo que resulta conveniente para los experimentos, pero no lo suficientemente seguro para toda la central eléctrica. También se utilizaron como refrigerantes aleaciones de plomo y plomo-bismuto.
Tres de los reactores nucleares de cuarta generación son reactores reproductores rápidos, a saber:
Reactor rápido refrigerado por gas (GFR), enfriado por helio.
El reactor rápido refrigerado por sodio se basa en el diseño de reactores rápidos de metal líquido y reactores rápidos integrados existentes.
El reactor rápido refrigerado por plomo (LFR) está basado en el diseño del antiguo dispositivo de propulsión naval soviético.
Reactor reproductor térmico;
El torio 232 absorbe neutrones térmicos y los genera en uranio fisible 233 (ciclo del combustible de torio). Debido a las diferentes propiedades de los materiales nucleares naturales, los reactores reproductores térmicos con combustible de torio únicamente se consideran económicos porque no se producen elementos transuránicos en el ciclo del combustible de torio.
El Reactor Avanzado de Agua Pesada es uno de los pocos reactores de torio a gran escala. India está desarrollando esta tecnología ahora porque tiene grandes recursos de torio. Casi un tercio de los recursos de torio del mundo se encuentran en la India, mientras que los recursos de uranio de la India son muy pequeños.
La central nuclear de Shipinggang es un reactor reproductor de torio de agua ligera que comenzó a funcionar en 1977. Utiliza dióxido de torio y óxido de uranio (uranio 233) como bolas de combustible. Inicialmente, el contenido de uranio-233 en la bola de combustible es del 5 al 6% en la zona de semilla, del 1,5 al 3% en la zona de conversión y del 0 en la zona de reflexión. La potencia central es de 236 MWt y la energía eléctrica es de 60 MWe, generando en última instancia 2.100 millones de kilovatios-hora de electricidad. Cinco años más tarde, cuando se extrajo el núcleo del reactor, se descubrió que el material fisionable en el núcleo aumentó en un 65.438 ± 0,4% en comparación con cuando se instaló, lo que indica que el combustible estaba enriquecido con torio.
El reactor de torio de fluoruro líquido (LFTR) es también un reactor reproductor térmico de torio. Los reactores de fluoruro líquido, debido a su seguridad inherente, no requieren la fabricación de barras de combustible, y el reprocesamiento del combustible líquido puede ser más sencillo, lo que los convierte en una perspectiva más atractiva. Este tipo de reactor se desarrolló por primera vez en la década de 1960 durante experimentos con reactores de sales fundidas en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge. Después de 2012, esta tecnología volvió a convertirse en un tema candente en el mundo. Muchas empresas de Japón, China, Reino Unido, Estados Unidos, República Checa y Australia han expresado su deseo de desarrollar y comercializar esta tecnología.