Tipos de reactores nucleares

Por Juan Jesús Reséndiz Luna.

¿Qué tanto ha avanzado el diseño de los reactores nucleares a través de tiempo? ¿Qué se puede predecir para el futuro de los reactores nucleares? 

Es probable que la mayoría de las personas tengan presente que un reactor nuclear sea con la misma tecnología con el que se operó en Chernóbil. Como en cualquier meta que se establece se tiene que hacer un análisis, mejorar las acciones y evaluar la forma en que se están alcanzando dichas metas. La energía nuclear no es la excepción, a lo largo de los años se han desarrollado varios tipos de reactores nucleares para entregar energía y aplicaciones de manera segura a la sociedad. 

Fisión

-Natural

En 1972 el físico Francis Perrin encontró en una planta de combustible nuclear de África, un pedazo de uranio radiactivo natural. Después de análisis, Perrin y sus colegas confirmaron que el mineral de uranio sí era natural y que había experimentado la fisión hace dos mil millones de años. Para que pasara esto, los yacimientos de uranio deberían de tener una masa crítica al U235 y así era. Para complementar la reacción de la fisión tenía que haber un moderador para controlar las reacciones en cadena producidas y fue el agua, ya que ralentiza los neutrones liberados. Fue una excelente escena en el pasado para la fisión natural.  

-Artificial

La construcción de estos reactores inició desde 1970.

Reactores térmicos. Reactores en que los neutrones que se utilizan para la reacción necesitan una velocidad baja por medio de un moderador para poder producir fisión y por ende libera energía. Algunos de ellos son: reactores basados en agua ligera de presión (PWR), agua hirviendo (BWR) como el reactor de Laguna Verde en el estado de Veracruz, México. Otros son usados de agua pesada a presión (PHWR) y enfriados con gas (GCR).  La mayor parte de reactores son térmicos. 

Reactores rápidos. En estos reactores, los neutrones que se utilizan para la reacción necesitan una velocidad alta (sin agregar un moderador) para poder producir la fisión. Algunos de ellos son: reactores refrigerados por metales líquidos y los que están enfriados por gas la diferencia del rápido es que no se utiliza el grafico como moderador. Este tipo de reactores (de nueva generación) se están investigando en mayor parte en el mundo para que en el futuro existan más de ellos ya que la eficiencia de reacción, aprovechamiento de la energía y reciclamiento del combustible nuclear es mayor. Por otro lado la peligrosidad de residuos nucleares dura menos tiempo. 

Infografía, Gómez Torres Armando Miguel, “Ciclos de combustible en reactores térmicos y en reactores rápidos”.

Fusión 

Primero se aclarará un dato del trabajo anterior “Fisión vs Fusión” referente a la fecha de su descubrimiento. En 1920 Eddington sugirió que las estrellas extraen energía fusionando H y He. Para 1932 Rutherford, observó la generación de H durante el bombardeo de N del aire. 

-Natural

Las estrellas. Brillan porque emite fotones que son el resultado de esta reacción del H que se hacen dentro del núcleo de una estrella. 

-Artificial 

Reactor Tokamak (1945, Alvaréz, Fermi, Teller): El reactor más eficiente de las propuestas existentes, tiene la forma de una rosquilla, por dentro es sometido a intensos campos magnéticos para confinar el gas de plasma  logrando la fusión. El reactor más famoso y en actual construcción es el ITER en el sur de Francia. Versiones anteriores a este reactor son: TFTR (E.U.A.),  JT-60 (Japón), JET (Reino Unido).

Por confinamiento inercial: Una pastilla de combustible (Deuterio y Tritio) es bombardeadas desde varias direcciones por láser y por partículas. El reactor experimental se llama NIF en  2009.  Existen otros reactores experimentales por cuál mencionar que tristemente este tipo de reactores eran utilizados para el desarrollo de armas nucleares.  

Reactores de fusión fría (1947, Frank, Andrie Sakharov): Reactores que funcionan por catálisis de paladio. Haciendo una fusión en temperatura ambiente. Durante años se ha tratado de recrear esta fusión fría pero aún sigue en investigación. 

Aún hay retos por superar para el desarrollo de estos reactores tanto para la fisión como para la fusión. La iniciativa y divulgación para apoyar los proyectos en desarrollo más eficientes, económicos y amigables para el planeta ha empezado, falta un largo camino por recorrer pero se está a tiempo para gobiernos, jóvenes y la demás sociedad se interese y apoye desde la investigación, financiamiento y promoción de los proyectos. Todos estos beneficios harán una nueva línea de reactores de desarrollo sostenible trayendo un futuro prometedor junto con la energía renovable para avanzar tecnológicamente, satisfaciendo las necesidades de la sociedad sin dañar más el planeta.   

Infografía, Gómez Torres Armando Miguel, “Ciclos de combustible en reactores térmicos y en reactores rápidos”.

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