Historia del TRIGA: en busca del reactor más seguro del mundo

Historia del TRIGA: en busca del reactor más seguro del mundo
La idea de diseñar y construir el reactor
instalación de sistemas diseñados para el control y la seguridad, sino que el reto era
más seguro del mundo fue concebida por
diseñar un reactor con “seguridad intrínseca”, garantizada por las propias leyes de
el doctor Edward Teller, quien encabezó a
la naturaleza. De esta forma, la integridad del reactor estaría asegurada incluso si
un equipo de científicos establecido en la
intencionalmente se desactivaran los mecanismos de ingeniería de seguridad y se
llamada “Pequeña Escuela Roja”, en San
removieran rápidamente las barras de control, que contienen los absorbedores de
Diego en el verano de 1956 (Freeman
neutrones que detienen la operación de un reactor nuclear.
Dyson, Little Red Schoolhouse, en
“Disturbing the Universe”, Basic Books,
1979.). El objetivo de este distinguido grupo
era diseñar un reactor tan seguro que, aun
arrancando desde la condición de
“apagado” y retirando instantáneamente
todas sus barras de control, alcanzara un
nivel de operación estable sin que se
llegara a fundir alguno de sus elementos
combustibles. En otras palabras, no era
suficiente contar con “ingeniería de
seguridad”, es decir, la prevención de
accidentes catastróficos mediante la
Para enfrentarse a este reto, el primer paso hacia el diseño de un reactor
intrínsecamente seguro consistió en aplicar el “principio del neutrón tibio".
Generalmente en un reactor enfriado por agua, el retiro abrupto de sus barras de
control conduce a un incremento muy rápido de su potencia, que tiene como
nuclear único, a base de hidruro de circonio y uranio (UZrH), cuyo empleo se
después regresar, en unas milésimas de
prolongó hasta los años 80 con el diseño y desarrollo de nuevos combustibles
segundo y sin ninguna intervención
resistentes a la proliferación, a base de uranio de bajo enriquecimiento, para uso
externa, a niveles de potencia seguros,
bajo condiciones de potencia más elevadas en los nuevos reactores de
debido al efecto de los neutrones “térmicos”
investigación TRIGA. Este diseño de combustible garantiza el máximo grado de
antes mencionados. Este prototipo de
seguridad contra accidentes nucleares, independientemente del nivel de potencia.
reactor TRIGA representó un hito en la
Aún cuando se han presentado casos aislados de accidentes relacionados con la
historia de la energía nuclear por ser
seguridad en reactores de investigación, tales incidentes nunca han ocurrido ni
pionero en el empleo de características
podrán ocurrir jamás en un reactor TRIGA, cuyo funcionamiento se basa en los
intrínsecamente seguras y funcionó
principios físicos simples del combustible UZrH.
satisfactoriamente hasta 1997, cuando fue
Las ventajas probadas del combustible TRIGA respecto a otros combustibles
utilizados en reactores de investigación, incluyen:
consecuencia que se fundan los combustibles y que se liberen los productos de
fisión contenidos en los mismos. Esto se debe a que, debido a su interacción con el
i
permanecen "fríos", es decir, energéticamente capaces de inducir nuevas fisiones
en los átomos de uranio. En consecuencia, la temperatura del combustible se
incrementa rápidamente hasta que finalmente se funde. El TRIGA, sin embargo, no
de los neutrones se debe al hidrógeno mezclado con su combustible. Por lo tanto, al
i
aumentar la temperatura del combustible por la remoción súbita de las barras de
control, los neutrones, dentro de la barra de combustible que contiene hidrógeno, se
vuelven energéticamente más “térmicos”, con respecto a los neutrones “fríos” del
seguridad. En otras palabras, las mismas barras de combustible actúan como un
regulador automático de la potencia, apagando el reactor sin la intervención de
sistemas de seguridad.
El UZrH es químicamente estable. Aún estando a 1,200°C, puede ser
enfriado en agua súbitamente y en forma segura, mientras que en el
aluminio del combustible tipo placa a 650°C ocurren reacciones
exotérmicas metal-agua, destructivas e inseguras.
La resistencia a altas temperaturas y la ductilidad del acero inoxidable o la
Aleación 800 de la camisa del combustible garantizan la integridad del
encamisado a temperaturas tan altas como 950°C. En el combustible tipo
placa, la camisa de aluminio se funde y falla a aproximadamente 650°C.
i
La capacidad de retención de los productos radiactivos de fisión del
material de los combustibles de UZrH es considerablemente superior a la
del combustible tipo placa encamisado en aluminio. Mientras que este
último se funde a aproximadamente 650 °C, liberando casi todos los
productos del inventario de productos volátiles de fisión del combustible, a
la misma temperatura el UZrH conserva más del 99% de dichos productos
de fisión, incluso si todo el encamisado fuera retirado.
epitérmicos) producen menos fisiones en el mismo, escapando al agua que lo
cuestión de milésimas de segundo, más rápido que con cualquier dispositivo de
El principio de “neutrones térmicos” utilizado en el combustible de UZrH da
al reactor un “coeficiente inmediato de reactividad por temperatura
negativo”, contra un coeficiente retardado para otros tipos de reactores de
investigación que utilizan combustible tipo placa con encamisado de
aluminio. Esto permite a los reactores TRIGA resistir de forma segura
situaciones que destruirían por completo el núcleo de los reactores con
combustible tipo placa.
i
exterior de la barra. Estos neutrones dentro del combustible (conocidos como
rodea. El resultado final es que el reactor reduce automáticamente su potencia en
antigüedad. La operación pulsada en
reactores con combustible a base de UZrH,
demostrada por primera vez en este
agua que rodea el combustible, los neutrones de las reacciones de fisión
es un reactor ordinario de agua ligera, ya que en él la mayor parte de la moderación
cerrado definitivamente debido a su
prototipo de General Atomics, es ahora una
característica estándar en muchos diseños
de reactor TRIGA. Existen incluso diseños
especiales que en forma rutinaria alcanzan
niveles de potencia de 22,000 MW, usados
para poner a prueba la seguridad de
combustibles para reactores nucleares de
potencia.
En la década de los cincuenta, General Atomics lideró la fabricación de barras de
El doctor Edward Teller condujo al grupo de
investigadores que concibieron el reactor TRIGA
14
combustible con contenido de hidrógeno. Mediante el uso de una aleación de
El primer reactor TRIGA autorizado para operar fue el TRIGA Mark I, el cual obtuvo el
uranio y metal de circonio, los expertos metalurgistas de la compañía
3 de mayo de 1958 una licencia para operar originalmente a una potencia de 10
perfeccionaron el proceso de fabricación de barras de combustible con altas
kilowatts, que pronto se elevó a 250 kilowatts. Este pequeño reactor, gracias a sus
concentraciones de hidrógeno. La aleación resultó tan fuerte y resistente a la
características de seguridad intrínsecas, podía también ser "pulsado"
corrosión como el acero inoxidable. Así, General Atomics desarrolló un combustible
instantáneamente a niveles de potencia superiores a 1,000 megawatts para
instituto nacional de investigaciones nucleares
Contacto Nuclear
La Pequeña Escuela Roja, en San Diego,
California, donde se diseñó el reactor TRIGA
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Historia del TRIGA: en busca del reactor más seguro del mundo
La idea de diseñar y construir el reactor
instalación de sistemas diseñados para el control y la seguridad, sino que el reto era
más seguro del mundo fue concebida por
diseñar un reactor con “seguridad intrínseca”, garantizada por las propias leyes de
el doctor Edward Teller, quien encabezó a
la naturaleza. De esta forma, la integridad del reactor estaría asegurada incluso si
un equipo de científicos establecido en la
intencionalmente se desactivaran los mecanismos de ingeniería de seguridad y se
llamada “Pequeña Escuela Roja”, en San
removieran rápidamente las barras de control, que contienen los absorbedores de
Diego en el verano de 1956 (Freeman
neutrones que detienen la operación de un reactor nuclear.
Dyson, Little Red Schoolhouse, en
“Disturbing the Universe”, Basic Books,
1979.). El objetivo de este distinguido grupo
era diseñar un reactor tan seguro que, aun
arrancando desde la condición de
“apagado” y retirando instantáneamente
todas sus barras de control, alcanzara un
nivel de operación estable sin que se
llegara a fundir alguno de sus elementos
combustibles. En otras palabras, no era
suficiente contar con “ingeniería de
seguridad”, es decir, la prevención de
accidentes catastróficos mediante la
Para enfrentarse a este reto, el primer paso hacia el diseño de un reactor
intrínsecamente seguro consistió en aplicar el “principio del neutrón tibio".
Generalmente en un reactor enfriado por agua, el retiro abrupto de sus barras de
control conduce a un incremento muy rápido de su potencia, que tiene como
nuclear único, a base de hidruro de circonio y uranio (UZrH), cuyo empleo se
después regresar, en unas milésimas de
prolongó hasta los años 80 con el diseño y desarrollo de nuevos combustibles
segundo y sin ninguna intervención
resistentes a la proliferación, a base de uranio de bajo enriquecimiento, para uso
externa, a niveles de potencia seguros,
bajo condiciones de potencia más elevadas en los nuevos reactores de
debido al efecto de los neutrones “térmicos”
investigación TRIGA. Este diseño de combustible garantiza el máximo grado de
antes mencionados. Este prototipo de
seguridad contra accidentes nucleares, independientemente del nivel de potencia.
reactor TRIGA representó un hito en la
Aún cuando se han presentado casos aislados de accidentes relacionados con la
historia de la energía nuclear por ser
seguridad en reactores de investigación, tales incidentes nunca han ocurrido ni
pionero en el empleo de características
podrán ocurrir jamás en un reactor TRIGA, cuyo funcionamiento se basa en los
intrínsecamente seguras y funcionó
principios físicos simples del combustible UZrH.
satisfactoriamente hasta 1997, cuando fue
Las ventajas probadas del combustible TRIGA respecto a otros combustibles
utilizados en reactores de investigación, incluyen:
consecuencia que se fundan los combustibles y que se liberen los productos de
fisión contenidos en los mismos. Esto se debe a que, debido a su interacción con el
i
permanecen "fríos", es decir, energéticamente capaces de inducir nuevas fisiones
en los átomos de uranio. En consecuencia, la temperatura del combustible se
incrementa rápidamente hasta que finalmente se funde. El TRIGA, sin embargo, no
de los neutrones se debe al hidrógeno mezclado con su combustible. Por lo tanto, al
i
aumentar la temperatura del combustible por la remoción súbita de las barras de
control, los neutrones, dentro de la barra de combustible que contiene hidrógeno, se
vuelven energéticamente más “térmicos”, con respecto a los neutrones “fríos” del
seguridad. En otras palabras, las mismas barras de combustible actúan como un
regulador automático de la potencia, apagando el reactor sin la intervención de
sistemas de seguridad.
El UZrH es químicamente estable. Aún estando a 1,200°C, puede ser
enfriado en agua súbitamente y en forma segura, mientras que en el
aluminio del combustible tipo placa a 650°C ocurren reacciones
exotérmicas metal-agua, destructivas e inseguras.
La resistencia a altas temperaturas y la ductilidad del acero inoxidable o la
Aleación 800 de la camisa del combustible garantizan la integridad del
encamisado a temperaturas tan altas como 950°C. En el combustible tipo
placa, la camisa de aluminio se funde y falla a aproximadamente 650°C.
i
La capacidad de retención de los productos radiactivos de fisión del
material de los combustibles de UZrH es considerablemente superior a la
del combustible tipo placa encamisado en aluminio. Mientras que este
último se funde a aproximadamente 650 °C, liberando casi todos los
productos del inventario de productos volátiles de fisión del combustible, a
la misma temperatura el UZrH conserva más del 99% de dichos productos
de fisión, incluso si todo el encamisado fuera retirado.
epitérmicos) producen menos fisiones en el mismo, escapando al agua que lo
cuestión de milésimas de segundo, más rápido que con cualquier dispositivo de
El principio de “neutrones térmicos” utilizado en el combustible de UZrH da
al reactor un “coeficiente inmediato de reactividad por temperatura
negativo”, contra un coeficiente retardado para otros tipos de reactores de
investigación que utilizan combustible tipo placa con encamisado de
aluminio. Esto permite a los reactores TRIGA resistir de forma segura
situaciones que destruirían por completo el núcleo de los reactores con
combustible tipo placa.
i
exterior de la barra. Estos neutrones dentro del combustible (conocidos como
rodea. El resultado final es que el reactor reduce automáticamente su potencia en
antigüedad. La operación pulsada en
reactores con combustible a base de UZrH,
demostrada por primera vez en este
agua que rodea el combustible, los neutrones de las reacciones de fisión
es un reactor ordinario de agua ligera, ya que en él la mayor parte de la moderación
cerrado definitivamente debido a su
prototipo de General Atomics, es ahora una
característica estándar en muchos diseños
de reactor TRIGA. Existen incluso diseños
especiales que en forma rutinaria alcanzan
niveles de potencia de 22,000 MW, usados
para poner a prueba la seguridad de
combustibles para reactores nucleares de
potencia.
En la década de los cincuenta, General Atomics lideró la fabricación de barras de
El doctor Edward Teller condujo al grupo de
investigadores que concibieron el reactor TRIGA
14
combustible con contenido de hidrógeno. Mediante el uso de una aleación de
El primer reactor TRIGA autorizado para operar fue el TRIGA Mark I, el cual obtuvo el
uranio y metal de circonio, los expertos metalurgistas de la compañía
3 de mayo de 1958 una licencia para operar originalmente a una potencia de 10
perfeccionaron el proceso de fabricación de barras de combustible con altas
kilowatts, que pronto se elevó a 250 kilowatts. Este pequeño reactor, gracias a sus
concentraciones de hidrógeno. La aleación resultó tan fuerte y resistente a la
características de seguridad intrínsecas, podía también ser "pulsado"
corrosión como el acero inoxidable. Así, General Atomics desarrolló un combustible
instantáneamente a niveles de potencia superiores a 1,000 megawatts para
instituto nacional de investigaciones nucleares
Contacto Nuclear
La Pequeña Escuela Roja, en San Diego,
California, donde se diseñó el reactor TRIGA
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