Table of Contents
Comprender futuros ciclos de combustible nuclear
Los futuros ciclos de combustible nuclear están diseñados para abordar los objetivos de sostenibilidad, seguridad y reducción de desechos a largo plazo de la industria nuclear. A diferencia del ciclo de combustible abierto (desde la etapa posterior) donde se utiliza uranio una vez almacenado como ciclos avanzados de combustible, se pretende reciclar los materiales fisionables, reducir el volumen y la toxicidad de los desechos de alto nivel y mejorar la eficiencia general del combustible.
Ciclos de combustible cerrados y procesamiento
En un ciclo cerrado de combustible, el combustible nuclear gastado se reprocesa químicamente para separar el combustible de uranio, plutonio y otros elementos transuranices. El plutonio recuperado puede ser fabricado en óxido mezclado (MOX) combustible , que ya se utiliza en muchos PWRs en todo el mundo.
Reactores rápidos y ciclos de torio
Los reactores de neutrones pueden funcionar como quemadores o reproductores dentro de un ciclo de combustible cerrado. Pueden consumir los actinidos de larga duración recuperados de combustible gastado PWR, convirtiéndolos en productos de fisión más cortos. Mientras tanto, el ciclo de combustible de torio es una alternativa prometedora que utiliza el Tórium‐232 (fertil) y el uranio rojo menos 233 (finio)
Gestión de combustible y objetivos de incendiación
Los ciclos de combustible futuros también tienen por objeto una mayor quemadura]: la energía térmica extraída por unidad de combustible. Los PWR de hoy suelen lograr quemaduras promedio de 45-55 GWd/tU, pero los ciclos futuros pueden apuntar a 70 GWd/tU o más.
Características clave de diseño para la compatibilidad
Para que los PWR existentes y futuros sean compatibles con ciclos de combustible en evolución, deben considerarse varias características de diseño. Estos rangos van desde la geometría del núcleo macroscópico hasta el nivel de barra de combustible. El objetivo es crear un reactor flexible y adaptable que pueda manejar múltiples tipos de combustible sin requerir cambios importantes de hardware.
Uso flexible de combustible
El sistema de almacenamiento de combustibles más rápidos (por lo tanto, los sistemas de carga de uranio más altos) (por ejemplo, los sistemas de carga de uranio más altos) (por ejemplo, los sistemas de carga de combustible más altos) (por ejemplo, los sistemas de transmisión de combustible más rápidos).
Mejora del diseño básico
Un núcleo altamente adaptable comienza con el [[FutoLT:0] vaso de reactores e internos. La normalización de las dimensiones de los buques en múltiples tipos de combustible es beneficiosa, pero algunos componentes deben ser modulares. Por ejemplo, mecanismos de control ajustables para la conducción de barras
Neutron Spectrum Management
Los futuros ciclos de combustible pueden requerir que el PWR funcione con un espectro de neutrones ligeramente duro para mejorar la conversión de material fértil (por ejemplo, U‐238 a Pu‐239, o Th‐232 a U‐233).
Absorberes y Gestión de Combustibles
En futuros ciclos, el exceso de reactividad del combustible fresco puede ser mucho más alto que hoy, especialmente cuando se cargan plutonio o uranio reprocesado. Los absorbentes burnátiles (también llamados venenos inflamables) son esenciales para controlar la reactividad manteniendo un coeficiente de temperatura de moderador negativo.
Sistemas de control y seguridad
Los sistemas de control de la señal de la generación en un futuro compatible PWR deben manejar los diferentes requisitos de control de los combustibles de MOX o del detector de torio. Debido a que MOX tiene una fracción de neutrones más baja, el reactor está más cerca de la rápida crítica — desmantelamiento de barras de control más rápido y sistemas de tracción más fiables.
Consideraciones de la seguridad y la gestión de desechos
La elaboración de RP para futuros ciclos de combustible interviene directamente con la seguridad y la gestión de desechos. Una RP flexible no sólo debe estar segura con nuevos combustibles sino también ayudar a reducir la carga de los desechos nucleares.
Tolerancia de accidentes y seguridad pasiva
Muchos futuros ciclos de combustible imaginan el uso de combustibles accidentales (ATF) como silcida de uranio o cierre de aluminio de hierro, que pueden soportar temperaturas superiores y reducir la generación de hidrógeno en un accidente de pérdida de refrigeración.
Almacenamiento de combustible gastado y reducción de desechos
El almacenamiento de combustible de base debe ser eliminado. Sin embargo, el volumen y la toxicidad pueden reducirse drásticamente. Los PWR que pueden operar en un núcleo de carga full‐MOX son esencialmente el reciclaje de plutonio de otros reactores, pero todavía producen pequeños actinides.
Partición y transmutación (Próxima)
Los objetivos de la centralización de la producción de combustible deben ser más estrictos.Los objetivos de la transmutación de la cadena de combustible deben ser más estrictos.
Desafíos y oportunidades
El camino para construir RP que sean plenamente compatibles con futuros ciclos de combustible nuclear no carece de obstáculos, pero estos desafíos también presentan oportunidades para la innovación y el liderazgo de la industria.
Hurdles técnicos y regulatorios
]] El nuevo programa de análisis de combustible es un nuevo programa de análisis de datos de los usuarios de los productos de la industria.
Consideraciones económicas e industriales
Desde una perspectiva económica, la construcción de un PWR flexible puede ser más costosa inicialmente debido a la necesidad de instrumentación adicional, bancos de control más grandes y sistemas de manipulación de combustible adaptables. Sin embargo, si el ciclo de combustible evoluciona a lo largo de la vida de 60 años del reactor, la capacidad de cambiar los tipos de combustible sin mayores retrofits podría ahorrar miles de millones en costos de capital.
Resistencia a la proliferación
El sistema de control de combustibles no puede ser utilizado por el OIEA, sino que también debe ser un sistema de control de la proliferación de los combustibles naturales, que no puede ser usado en el futuro, sino que también debe ser un sistema de control de la proliferación de los combustibles, que no puede ser un sistema de control de la seguridad de los combustibles.
Research and Development Opportunities
El paisaje RLTD para futuros PWR es vibrante. Áreas como fabricación avanzada de combustible (por ejemplo, fabricación aditiva de pellets de combustible), aprendizaje automático para la optimización básica y
Conclusión
Diseño de reactores de agua presurizados para la compatibilidad con futuros ciclos de combustible nuclear es un desafío de ingeniería multidimensional que se refiere a neutrones básicos, materiales de combustible, sistemas de seguridad, gestión de desechos y licencias.El pago es sustancial: reactores que pueden evolucionar con el ciclo de combustible: desde MOX hasta thorium hasta transmutación de actinide menor, podrían maximizar la utilización de uranio, reducir los desechos de larga duración y mejorar el papel de la energía nuclear