Los reactores reproductores son un tipo de reactor nuclear diseñado para crear más material fisible del que se consume en la reacción. También se conocen como reactores de neutrones rápidos, porque utilizan neutrones que se mueven más rápido que los de las centrales térmicas convencionales. Estos neutrones de alta energía pueden producir más de una reacción de fisión a la vez, lo que lleva a una producción de energía más eficiente y a una menor producción de residuos por unidad de electricidad generada, una ventaja crucial teniendo en cuenta lo peligrosos que pueden ser los residuos nucleares.
¿Qué es un reactor reproductor?
Un reactor reproductor es un reactor nuclear que crea más combustible del que consume. Los reactores reproductores también se denominan reactores rápidos.
Los reactores reproductores utilizan uranio-235 y plutonio-239 como combustible. Funcionan convirtiendo el U-238 no fisionable en Pu-239 fisionable, que luego puede utilizarse en otras reacciones nucleares para generar energía térmica. La generación de nuevo combustible nuclear ayuda a compensar algunas de las pérdidas de energía en este tipo de reactores, ya que son muy eficaces en la producción de energía a partir de recursos naturales de uranio que no sufren reacciones de fisión fácilmente (Uranio 235).
¿Cada reacción de fisión produce neutrones?
Sí, una reacción de fisión produce neutrones de la misma manera que los rayos gamma. Los neutrones se producen en cada reacción de fisión y son un producto secundario o subproducto de este proceso.
Los neutrones se utilizan para provocar otras reacciones de fisión en otros átomos.
¿Cómo se consigue que una reacción en cadena sea autosostenible?
Para que una reacción en cadena sea autosostenible, hay que hacer lo siguiente:
- Utilizar un reflector de neutrones (normalmente grafito) para que los neutrones reboten en el núcleo en lugar de escapar a través del refrigerante. Esto aumentará la probabilidad de que se produzcan eventos de fisión con neutrones rápidos, lo que es clave para crear más reacciones nucleares.
- Utilizar un moderador (normalmente agua o agua pesada) porque ralentiza los neutrones rápidos para que puedan interactuar con los núcleos de uranio de forma más eficiente. Los moderadores también se utilizan en algunos reactores de investigación y plantas de propulsión naval. Al moderar, es importante no permitir que se filtre demasiada energía térmica a los materiales circundantes, como las paredes de acero o de hormigón; esto haría que se calentaran y fundieran el reactor.
¿Qué tipos de isótopos pueden utilizarse como combustibles en los reactores reproductores?
Un reactor reproductor utiliza una combinación de uranio-233 y plutonio para producir más combustible del que consume. Los materiales más comunes utilizados como combustible en un reactor reproductor son
- Uranio-233 (U-233): Este isótopo se produce al bombardear el torio con neutrones. El U-233 es fisible, lo que significa que puede utilizarse en armas nucleares o en centrales nucleares.
- Plutonio-239 (Pu-239): Este isótopo se produce al bombardear uranio con neutrones, normalmente a partir del U235 de las barras de combustible de uranio natural. El Pu-239 tiene una vida media de 24.100 años y puede utilizarse como ingrediente de armas nucleares o como combustible en algunos tipos de reactores.
- Plutonio-241 (Pu241): Al igual que el Pu239, este isótopo también tiene una larga vida media de 14 años; sin embargo, su uso es limitado porque emite una radiación alfa letal que dificulta su manipulación en comparación con otros isótopos de plutonio como el Pu240 o el Pu242
¿Por qué el ciclo del combustible de torio es más sostenible que el de uranio?
El ciclo del combustible de torio es más sostenible que el ciclo del combustible de uranio en varios aspectos:
- El torio es más abundante que el uranio y, por esta razón, puede extraerse con menos daño ambiental. Debido a esta abundancia, es posible empezar a utilizar el torio como fuente de energía sostenible mucho antes que si tuviéramos que esperar a que hubiera suficientes recursos de uranio agotado.
- La extracción del torio de sus minerales requiere menos pasos y menos energía que la extracción del uranio de sus minerales. Esto hace que sea más fácil convertirlo en otros materiales (como el uranio-233) al tiempo que produce menos materiales de desecho que requieren métodos especiales de almacenamiento debido a su toxicidad o nivel de radiactividad (que aumenta a medida que se avanza en el proceso).
- Las reacciones nucleares que tienen lugar durante el ciclo del combustible de torio son, en general, más seguras porque producen menos neutrones secundarios y otras partículas nocivas si se comparan con las del ciclo del combustible de uranio, aunque estas reacciones seguirán generando algo de calor que debe eliminarse de algunas partes del núcleo de su reactor para que las temperaturas se mantengan por debajo de los niveles peligrosos durante los periodos de funcionamiento normal sin que se establezcan antes procedimientos de conmutación por error o medidas de redundancia.”
¿Existen otros usos para los subproductos del plutonio creado por la conversión de torio en uranio-233 además de la producción de energía nuclear?
El plutonio-239 se puede utilizar como fuente de energía nuclear. También se utiliza en armas nucleares, exploración espacial e investigación y desarrollo.
¿Podemos evitar que se repita una catástrofe como la de Fukushima?
Para evitar que se repita la catástrofe de Fukushima, el diseño del reactor es importante. Los sistemas de seguridad también son muy importantes. Los mecanismos de seguridad deben ser probados y mantenidos. Las centrales nucleares deben construirse para resistir terremotos y tsunamis. Las centrales nucleares deben construirse para resistir ataques terroristas
Los reactores reproductores son un método prometedor para utilizar la energía nuclear de forma más sostenible si se pueden prevenir las situaciones de desastre.
Los reactores reproductores son un método prometedor para utilizar la energía nuclear de forma más sostenible, pero hay que manejarlos con cuidado porque pueden dar lugar a situaciones catastróficas. Si le interesa saber más sobre los reactores reproductores y su funcionamiento, consulte nuestro último artículo sobre el tema aquí.
Conclusión
Si queremos resolver nuestros problemas energéticos, la energía nuclear es una parte importante de la solución. Sin embargo, el sistema actual basado en el uranio tiene varios problemas importantes que lo hacen insostenible a largo plazo. Los reactores reproductores son una alternativa prometedora porque utilizan torio como combustible en lugar de uranio y, por tanto, producen menos residuos a la vez que generan más electricidad por kilo de combustible que los reactores convencionales. Esto significa que podrían ayudarnos a alcanzar nuestros objetivos climáticos y, al mismo tiempo, proporcionar un suministro constante de energía limpia para millones (y eventualmente miles de millones) de personas más en la Tierra sin agotar los recursos naturales como el agua o los minerales necesarios para otros usos como los materiales de construcción o los procesos de fabricación.
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