Reactor nuclear de neutrons ràpids

El reactor de neutrons ràpids BN-350 a Aktau, Kazakhstan. Va funcionar entre 1973 i 1994.
esquema del reactor ràpid refrigerat per plom

Un reactor de neutrons ràpids (FNR) o reactor d'espectre ràpid o simplement un reactor ràpid és una categoria de reactors nuclears en què la reacció en cadena de fissió és sostinguda per neutrons ràpids (que transporten energies superiors a 1 MeV, de mitjana), a diferència neutrons tèrmics lents utilitzats en reactors de neutrons tèrmics. Un reactor tan ràpid no necessita moderador de neutrons, però requereix combustible que és relativament ric en material fissible en comparació amb el requerit per a un reactor de neutrons tèrmics. S'han construït al voltant de 20 reactors ràpids terrestres, acumulant més de 400 anys de funcionament a tot el món. El més gran d'aquest va ser el reactor ràpid refrigerat Superphénix Sodium a França que va ser dissenyat per lliurar 1.242 MWe. Els reactors ràpids s'han estudiat intensament des de la dècada de 1950, ja que ofereixen certs avantatges respecte a la flota existent de reactors refrigerats per aigua i moderats per aigua. Aquests són: [1]

  • Quan es produeix una fissió, resultant de l'absorció d'un neutró ràpid, es produeixen més neutrons que el procés comparable amb neutrons lents (tèrmics o moderats). Per tant, la criticitat és més fàcil d'aconseguir que amb neutrons més lents.
  • Tots els dissenys de reactors ràpids construïts fins a aquesta data utilitzen metalls líquids com a refrigerant, com ara el reactor ràpid de sodi i el reactor ràpid refrigerat per plom. Com que els punts d'ebullició d'aquests metalls són molt elevats, la pressió al reactor es pot mantenir a un nivell baix, la qual cosa millora considerablement la seguretat.
  • Com que les temperatures al nucli també poden ser substancialment més altes que en un disseny refrigerat per aigua, aquests reactors tenen una eficiència termodinàmica més gran; un percentatge més gran de la calor generada es converteix en electricitat utilitzable.
  • Els àtoms més pesats que l'urani tenen una probabilitat molt més gran de fissió amb un neutró ràpid que amb un tèrmic. Això significa que l'inventari d'àtoms més pesats en el corrent de residus nuclears, per exemple el curi, es redueix molt, la qual cosa comporta un requisit de gestió de residus substancialment menor.

A la iniciativa GEN IV, aproximadament dos terços dels reactors proposats per al futur utilitzen un espectre ràpid per aquests motius.[2]

Processos de fissió

Els reactors ràpids funcionen per la fissió de l'urani i altres àtoms pesats, similars als reactors tèrmics. No obstant això, hi ha diferències crucials, derivades del fet que la majoria dels reactors nuclears comercials utilitzen un moderador, i els reactors ràpids no.

Combustible

A la pràctica, mantenir una reacció en cadena de fissió amb neutrons ràpids significa utilitzar urani o plutoni relativament enriquits. La raó d'això és que les reaccions fissils es veuen afavorides a les energies tèrmiques, ja que la relació entre la secció transversal de fissió del 239
Pu
i la secció transversal d'absorció del 238
U
és de ~ 100 en un espectre tèrmic i 8 en un espectre ràpid. Les seccions transversals de fissió i absorció són baixes per a tots dos 239
Pu
i 238
U
a altes energies (ràpides), el que significa que és més probable que els neutrons ràpids passin a través del combustible sense interactuar que els neutrons tèrmics; per tant, es necessita més material fissil. Per tant, un reactor ràpid no pot funcionar amb combustible d'urani natural. No obstant això, és possible construir un reactor ràpid que genera combustible produint més del que consumeix. Després de la càrrega inicial de combustible, aquest reactor es pot repostar mitjançant un reprocessament. Els productes de fissió es poden substituir afegint urani natural o fins i tot empobrit sense més enriquiment. Aquest és el concepte de reactor de reproducció ràpida o FBR.

Avantatges

Els reactors ràpids es consideren àmpliament un desenvolupament essencial a causa de diversos avantatges respecte als dissenys moderats.[3] El tipus de reactor ràpid més estudiat i construït és el reactor ràpid refrigerat per sodi. Alguns dels avantatges d'aquest disseny es discuteixen a continuació; altres dissenys com el reactor ràpid refrigerat per plom i el FMSR, el reactor de sal fosa ràpida [4] tenen avantatges similars.

  • Un esdeveniment de fissió crea més neutrons que al reactor tèrmic. Això dona flexibilitat i permet la reproducció d'urani o tori.
  • Com que 238
    U
    absorbeix un neutró ràpid té una probabilitat d'un 11% de fissió, un percentatge important dels esdeveniments de fissió al reactor es produeixen amb aquest isòtop.
  • Hi ha un bon equilibri entre la producció de neutrons a partir de la fissió, d'una banda, i els molts processos que els treuen de l'equació, de l'altra. Si la temperatura augmenta en un reactor ràpid, això tindrà dos efectes:
  • # Ampliació Doppler de l'espectre de neutrons, i
  • # un augment molt petit de la mida física del nucli del reactor.

Desavantatges

Com que la majoria dels reactors ràpids fins ara s'han refrigerat amb sodi, plom o plom-bismut, aquí es descriuen els desavantatges d'aquests sistemes.

  • Com a resultat de fer funcionar els reactors amb neutrons ràpids, la reactivitat del nucli està determinada per aquests neutrons, a diferència dels reactors moderats. En els reactors moderats, s'obté una quantitat significativa de control de la reactivitat a partir de neutrons retardats, que donen temps als operadors o ordinadors per ajustar la reactivitat. Com que els neutrons retardats pràcticament no tenen cap paper als reactors ràpids, es requereixen altres mecanismes per al control de la reactivitat a molt curt termini (per exemple, en un segon) en reactors ràpids, que són l'expansió tèrmica i l'ampliació Doppler. La reactivitat a llarg termini s'obté a partir de barres de control, que s'omplen amb un material d'absorció de neutrons.
  • Com que tot el reactor s'omple de grans volums de metall fos, el repostar no és trivial, ja que les eines òptiques (càmeres, etc.) no serveixen de res. Es necessiten eines robòtiques costoses, curosament calibrades i col·locades per a l'operació de recàrrega de combustible. A més, eliminar completament els elements de combustible del reactor no és fàcil.
  • El fet que tot el reactor estigui ple d'un metall que tingui un punt de fusió molt superior a la temperatura ambient, tots els tubs, intercanviadors de calor i tot el volum del reactor s'han d'escalfar elèctricament, abans que pugui tenir lloc qualsevol operació nuclear. Tanmateix, una vegada que el reactor produeix calor, això ja no és preocupant.
  • Fins ara, la majoria dels tipus de reactors ràpids han demostrat ser costosos de construir i operar, i no són molt competitius amb els reactors de neutrons tèrmics tret que el preu de l'urani augmenti dràsticament o els costos de construcció disminueixin. Es creu que, tenint en compte la percepció de l'eliminació de residus nuclears problemàtics, aquests reactors seran necessaris. Com que els costos moderats de construcció dels reactors estan augmentant (entre altres) a causa de mecanismes de seguretat cada cop més estrictes, això podria significar una millor viabilitat econòmica dels reactors ràpids.
  • El sodi s'utilitza sovint com a refrigerant en reactors ràpids, perquè no modera gaire la velocitat dels neutrons i té una gran capacitat calorífica. No obstant això, crema i fa escuma a l'aire, encara que la reacció de combustió del sodi a l'aire no s'ha de confondre amb la reacció extremadament violenta del sodi i l'aigua. Les fuites de sodi poden encendre amb l'aire, causant dificultats en reactors com (per exemple , USS Seawolf (SSN-575) i Monju).

Referències

  1. «Fast Neutron Reactors | FBR - World Nuclear Association» (en anglès). [Consulta: 28 març 2024].
  2. «Fast reactors» (en anglès), 13-04-2016. [Consulta: 28 març 2024].
  3. «What is a fast reactor?» (en anglès).
  4. Alsayyari, Fahad; Tiberga, Marco; Perkó, Zoltán; Kloosterman, Jan Leen; Lathouwers, Danny Progress in Nuclear Energy, 140, 2021, pàg. 103909. DOI: 10.1016/j.pnucene.2021.103909 [Consulta: lliure].

Read other articles:

The Treatment of Armenians in the Ottoman Empire PengarangArnold Joseph ToynbeeJudul asliThe Treatment of Armenians in the Ottoman Empire: Documents presented to Viscount Grey of FallodonNegaraInggris, Britania RayaBahasaInggrisSubjekSejarahPenerbitHodder and StoughtonTanggal terbit1916Jenis mediaCetak (Sampul keras)Halaman684 Blue Book, yang berjudul resmi The Treatment of Armenians in the Ottoman Empire, adalah sebuah buku yang dikompilasikan oleh Viscount Bryce dan Arnold J....

 

Georg Bleibtreu Georg Bleibtreu (27 Maret 1828 – 16 Oktober 1892) adalah seorang pelukis adegan militer dan sejarah Jerman. Biografi Lahir di Xanten pada 27 Maret 1828), Bleibtreu adalah seorang pelukis, litografer, desainer dan 'graveur sur bois'. Dia adalah anggota Akademi Berlin, menerima dua medali emas untuk karyanya; ia juga menerima medali di Wina pada tahun 1873. Seperti banyak pelukis sejarah abad ke-19, ia belajar di Akademi Düsseldorf antara tahun 1843 dan 1848, da...

 

Biblical character For other uses, see Keturah (disambiguation). Fictional character KeturahThe wives and sons of Abraham, with Keturah standing at the far right with her six sons. From the 1630 Venice Haggadah.In-universe informationSpouseAbrahamChildrenZimran (son)Jokshan (son)Medan (son)Midian (son)Ishbak (son)Shuah (son)RelativesSheba (grandson)Dedan (grandson)Ephah (grandson)Epher (grandson)Enoch (grandson)Abida (grandson)Eldaah (grandson)Asshurim (great-grandson)Letushim (great-grandson...

Questa voce sull'argomento edizioni di competizioni calcistiche italiane è solo un abbozzo. Contribuisci a migliorarla secondo le convenzioni di Wikipedia. Primavera TIM Cup 2006-2007 Competizione Coppa Italia Primavera Sport Calcio Edizione 35ª Organizzatore Lega Calcio Date dal agosto 2006al 4 aprile 2007 Luogo  Italia Risultati Vincitore  Juventus(3º titolo) Secondo  Inter Semi-finalisti  Palermo Pescara Cronologia della competizione 2005-2006 2007...

 

Prvi razred 1922-1923 Competizione Prvi razred Sport Calcio Edizione 4ª Organizzatore Varie sottofederazioni Luogo Regno dei Serbi, Croati e Sloveni Cronologia della competizione 1921-22 1923-24 Manuale La Prvi razred 1922./23. (in lingua italiana prima classe 1922-23), in cirillico Први разред 1922./23., fu la quarta edizione della massima divisione delle varie sottofederazioni (podsaveze) in cui era diviso il sistema calcistico del Regno dei Serbi, Croati e Sloveni. Le vincenti ...

 

A group of Shaivite temples in India Part of a series onShaivism DeitiesParamashiva(Supreme being) Shiva Sadasiva Bhairava Rudra Virabhadra Shakti Parvati Sati Durga Kali Ganesha Kartikeya Forms of Shiva Others Scriptures and texts Vedas Agama-Tantras Shivasutras Tirumurai Vachanas Svetasvatara Philosophy Three Components Pati Pashu Pasam Three bondages Anava Karma Maya other aspects 36 Tattvas Yoga Satkaryavada Abhasavada Svatantrya Aham Practices Vibhuti Rudraksha Panchakshara Bilva Maha Sh...

Epidemiological data regarding low-level radiation Epidemiological studies of the health effects of low levels of ionizing radiation, in particular the incidence and mortality from various forms of cancer, have been carried out in different population groups exposed to such radiation. These have included survivors of the atomic bombings of Hiroshima and Nagasaki in 1945, workers at nuclear reactors, and medical patients treated with X-rays. Life span studies of atomic bomb survivors Figure 1....

 

American politician (1854–1932) John S. WilliamsHouse Minority LeaderIn officeMarch 4, 1903 – March 4, 1909DeputyJames Tilghman LloydPreceded byJames D. RichardsonSucceeded byChamp ClarkLeader of the House Democratic CaucusIn officeMarch 4, 1903 – March 4, 1909Preceded byJames D. RichardsonSucceeded byChamp ClarkUnited States Senatorfrom MississippiIn officeMarch 4, 1911 – March 4, 1923Preceded byHernando MoneySucceeded byHubert D. StephensMember of theU.S. ...

 

American-bred Thoroughbred racehorse This article is about the American Thoroughbred racehorse. For the voting process, see Early voting. Early VotingEarly Voting at Preakness StakesSireGun RunnerGrandsireCandy Ride (ARG)DamAmour D'EteDamsireTiznowSexColtFoaledMarch 7, 2019[1]CountryUnited StatesColourBayBreederThree Chimneys FarmOwnerKlaravich StablesTrainerChad C. BrownRecord6: 3-1-0Earnings$1,372,500[2]Major winsWithers Stakes (2022)American Triple Crown wins:Preakness Stak...

Municipality in Central and Eastern Croatia, CroatiaVojnić Војнић (Serbian)[1]MunicipalityOpćina Vojnić Општина Војнић Municipality of Vojnić Coat of armsLocation of Vojnić in CroatiaVojnićCoordinates: 45°25′N 15°50′E / 45.417°N 15.833°E / 45.417; 15.833Country CroatiaRegionCentral and Eastern (Pannonian) CroatiaCounty Karlovac CountyMunicipalityVojnićGovernment • MayorNebojša AndrićArea[2]&...

 

Costumes in the Manchester Day parade in 2016. Manchester Day is an annual parade and celebration of Greater Manchester held in Manchester city centre, United Kingdom. The event has been held each June since 2010 and commissioned by Manchester City Council and created by Walk the Plank. The event is inspired by the New York Thanksgiving parade. The 2017 Manchester Day was attended by 100,000 people and 22,000 people took part in the parade.[1] References ^ Perraudin, Frances; reporte...

 

Biella Provincia Escudo Coordenadas 46°N 8°E / 46, 8Capital BiellaEntidad Provincia • País  Italia • Región PiamontePresidente Sergio ScaramalMunicipios 82Superficie   • Total 914 km²Población (2007)   • Total 187 541 hab. • Densidad 185,57 hab./km²Huso horario UTC+01:00 y UTC+02:00Código postal 13900 y 13811–13899Prefijo telefónico 015, 0161 y 0163Matrícula BICódigo ISTAT 096Matrícula BIISTAT 096 S...

Edvard Ingjald Moser Premio Nobel per la medicina 2014 Edvard Ingjald Moser (Ålesund, 27 aprile 1962) è uno psicologo e neuroscienziato norvegese. Ha vinto il Premio Nobel per la fisiologia o medicina nel 2014, assieme a John O'Keefe e alla moglie May-Britt Moser per le loro scoperte riguardanti un sistema di posizionamento nel cervello.[1] I Moser sono i primi norvegesi a ricevere questo riconoscimento. Note ^ www.repubblica.it Altri progetti Altri progetti Wikimedia Commons Wi...

 

Kue dengan lapisan gula yang dibuat dengan cokelat dan krim asam Lapisan gula adalah glasir manis, sering krim yang terbuat dari gula dengan cairan, seperti air atau susu, yang sering diperkaya dengan bahan-bahan seperti mentega, putih telur, krim keju, atau perasa. Ini digunakan untuk menutupi atau menghias barang yang dipanggang, seperti kue atau kue. Ketika digunakan di antara lapisan kue, disebut isian. Lapisan gula dapat dibentuk menjadi bentuk-bentuk seperti bunga dan daun menggunakan k...

 

Neighbourhood in Tamil Nadu, IndiaTiruchirappalli CantonmentNeighbourhoodTiruchirappalli CantonmentCoordinates: 10°48′0″N 78°40′59″E / 10.80000°N 78.68306°E / 10.80000; 78.68306Country IndiaStateTamil NaduTime zoneUTC+5.30 (IST) The Tiruchirappalli Cantonment (originally Trichinopoly Cantonment) is a residential neighbourhood in the city of Tiruchirappalli. It originated as a cantonment of the Madras Regiment in the 18th century. Most of the hotels an...

Most common coordinate system (geometry) Illustration of a Cartesian coordinate plane. Four points are marked and labeled with their coordinates: (2, 3) in green, (−3, 1) in red, (−1.5, −2.5) in blue, and the origin (0, 0) in purple. In geometry, a Cartesian coordinate system (UK: /kɑːrˈtiːzjən/, US: /kɑːrˈtiːʒən/) in a plane is a coordinate system that specifies each point uniquely by a pair of real numbers called coordinates, which are the signed distances to the point from...

 

This article has multiple issues. Please help improve it or discuss these issues on the talk page. (Learn how and when to remove these template messages) The topic of this article may not meet Wikipedia's notability guidelines for companies and organizations. Please help to demonstrate the notability of the topic by citing reliable secondary sources that are independent of the topic and provide significant coverage of it beyond a mere trivial mention. If notability cannot be shown, the articl...

 

← липень → Пн Вт Ср Чт Пт Сб Нд 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31         2024 рік 10 липня — 191-й день року (192-й в високосні роки) в григоріанському календарі. До кінця року залишається 174 дні. Цей день в історії: 9 липня—10 липня—11 липня Зміст 1 Свята і...

Wills, trustsand estates Part of the common law series Wills Legal history of wills Joint wills and mutual wills Will contract Codicil Holographic will Oral will Sections Attestation clause Residuary clause Incorporation by reference Contest Testamentary capacity Undue influence Insane delusion Fraud No-contest clause Property disposition Lapse and anti-lapse Ademption Abatement Satisfaction of legacies Acts of independent significance Elective share Pretermitted heir Trusts Express Resulting...

 

Prime Minister of Bulgaria (1934–35, 1944–46)This article's lead section may be too short to adequately summarize the key points. Please consider expanding the lead to provide an accessible overview of all important aspects of the article. (April 2024)Kimon GeorgievКимон Георгиев24th Prime Minister of BulgariaIn office19 May 1934 – 22 January 1935MonarchBoris IIIPreceded byNikola MushanovSucceeded byPencho ZlatevIn office9 September 1944 – 22 November 19...