reactor dragón

Dragon fue un reactor experimental de alta temperatura refrigerado por gas ubicado en Winfrith , Dorset , Inglaterra, operado por la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA). Su propósito era probar combustible y materiales para el programa europeo de reactores de alta temperatura, que exploraba el uso de combustible triestructural-isotrópico (TRISO) y refrigeración por gas para futuros diseños de reactores de alta eficiencia. El proyecto fue construido y gestionado como un proyecto internacional de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) y la Agencia de Energía Nuclear (NEU) . En total, 13 países participaron en su diseño y operación durante la vida útil del proyecto.

Originalmente concebido como un pequeño reactor de investigación, durante la fase de diseño se amplió su tamaño. La elección del helio como refrigerante se realizó tras un largo debate en el seno de la UKAEA entre los defensores del helio y el dióxido de carbono , decantándose finalmente el helio. La colocación de la primera piedra tuvo lugar en 1960. Estuvo en funcionamiento desde 1965 hasta 1976, ^{[ 1 ]} y se considera, en general, un reactor de gran éxito. ^{[ 2 ]}

Tras la construcción de Dragon, se realizaron trabajos similares en Estados Unidos, que culminaron en la mucho mayor central nuclear de Fort Saint Vrain . Esta última sufrió diversos problemas de corrosión y el cliente se mostró insatisfecho con el diseño. Los contratos para modelos similares que se estaban firmando en Estados Unidos fueron cancelados, y aunque Dragon no presentó ninguno de estos problemas, tampoco se recibieron pedidos en Europa. Para entonces, el mercado ya se había estandarizado en gran medida con el reactor de agua a presión (PWR) para la gran expansión que tuvo lugar durante las décadas de 1970 y 1980, y se tomó la decisión de cerrar Dragon.

A partir de 2023Dragon está siendo desmantelado.

Durante la década de 1950, el concepto de combustible triestructural-isotrópico (TRISO) se convirtió en un área de gran interés. En este concepto, el combustible nuclear se encapsula en un material cerámico capaz de soportar temperaturas extremadamente altas. Esto garantiza que el combustible permanezca encapsulado incluso si el reactor se ve comprometido. Esto también permite que el reactor opere a temperaturas más elevadas, lo que resulta en una mayor eficiencia. ^{[ 3 ]}

Si bien el conjunto TRISO proporciona el combustible, un reactor también requiere un moderador de neutrones y un fluido refrigerante para disipar la energía en forma de calor. Es aquí donde los diseños de reactores TRISO pueden diferir significativamente. En el caso de Dragon, el combustible se producía en pequeñas pastillas esféricas que luego se prensaban en bloques más grandes que contenían el moderador de grafito , el cual se formaba en largas varillas hexagonales. Los bloques resultantes se colocaban en ubicaciones fijas dentro del reactor. Este diseño se conoce como diseño prismático. Mientras que el reactor Dragon exploraba el diseño prismático, Alemania Occidental desarrolló un concepto alternativo conocido como reactor de lecho de guijarros , donde los elementos combustibles se mueven alrededor del reactor. ^{[ 4 ]}

La elección del gas refrigerante para el diseño fue muy controvertida dentro de la comunidad científica del Reino Unido. CA Rennie favorecía el uso de helio, ya que reduciría los problemas de corrosión y tenía la ventaja añadida de poseer una sección transversal nuclear muy baja , lo que mejoraba la economía neutrónica y significaba que el gas no se volvería altamente radiactivo con el tiempo. En aquel momento, el helio solo estaba disponible en las cantidades requeridas en Estados Unidos, que lo clasificaba como material estratégico y controlaba cuidadosamente sus ventas internacionales. Los Laboratorios Nucleares Risley , que desarrollaban el Reactor Avanzado Refrigerado por Gas (AGR) refrigerado por dióxido de carbono (CO₂ ₎ , argumentaron que el suministro sería un problema grave, mientras que el CO₂ _, a pesar de sus posibles inconvenientes técnicos, era fácilmente accesible. El equipo de la OEEC que supervisaba el proyecto admitió que el problema del helio «ponía en duda la viabilidad de emplearlo en un programa energético de gran envergadura». ^{[ 5 ]}

A mediados de la década de 1960, las preocupaciones sobre la disponibilidad de helio se habían disipado en gran medida, y en 1967 se consideraba un problema menor. Para entonces, la principal preocupación era construir un sistema de refrigeración lo suficientemente hermético para contener el gas y, al mismo tiempo, lo suficientemente económico. La UKAEA, en particular, ya había puesto en marcha el programa AGR y estaba observando los problemas de corrosión debidos al CO₂ _, y expresó su preocupación de que el helio pudiera no ser tan inerte como sugerían sus defensores. ^{[ 5 ]}

El diseño TRISO nunca se comercializó a gran escala. Los diseños alemanes sufrieron varios problemas, y aunque Dragon operó con éxito durante muchos años, el decreciente interés en diseños alternativos provocó su cierre sin que se construyera una variante comercial de mayor tamaño. A partir de 2019Estos conceptos se han utilizado en varios reactores de investigación adicionales, incluidos Peach Bottom , AVR , HTTR y HTR-10 , así como en reactores comerciales de pequeña escala, Fort St. Vrain y THTR-300 . El HTR-PM en China está en construcción, con una unidad en la bahía de Shidao conectada a la red en diciembre de 2021. ^{[ 4 ]}

El Centro de Energía Atómica de Winfrith se construyó para la construcción y operación de reactores nucleares experimentales y de investigación. El reactor Dragon utilizaba helio como refrigerante y grafito como moderador de neutrones . El combustible se formaba en pequeñas pastillas esféricas que luego se recubrían con cerámica. Estas se mezclaban con el grafito y se prensaban para formar bloques de diversas formas y tamaños. La criticidad solo es posible cuando los bloques se colocan juntos en ciertas configuraciones dentro de un reflector de neutrones , lo que permite almacenar combustible adicional en un área de preparación y cargarlo sobre la marcha. Se utilizó helio debido a su baja sección transversal nuclear , que resultaba en una mayor economía de neutrones , así como a su inercia química, que le permitía operar a temperaturas más altas sin temor a erosionar los materiales del reactor. Las temperaturas más altas también permiten una operación más eficiente de la turbina de vapor y lo hacen más adecuado para su uso directo como calor de proceso . En caso de un fallo de energía, la convección natural del helio proporcionaba refrigeración de emergencia. ^{[ 6 ]} El combustible utilizado en el reactor eran partículas recubiertas, que consistían en micropellets de un material fisionable (como U235) rodeados por una capa exterior de cerámica. ^{[ 7 ]} Inicialmente, la mayor parte del combustible era uranio altamente enriquecido (alrededor del 93 % de uranio-235 ), aunque posteriormente se utilizó combustible con un enriquecimiento menor (alrededor del 20 %). ^{[ 8 ] [ 9 ]} El reactor se asemejaba a una enorme botella, con el área más grande en la parte inferior que contenía el combustible activo dentro del reflector, y el área más pequeña en la parte superior que contenía elementos de combustible adicionales para la recarga. ^{[ 10 ]}

El emplazamiento de Winfrith abarcaba 129,4 hectáreas (320 acres) de brezales en la zona rural del sur de Dorset, y allí se ubicaban nueve reactores experimentales diferentes. ^{[ 6 ]}

De los nueve reactores, solo el Reactor Dragón y el Reactor de Agua Pesada Generador de Vapor permanecen en funcionamiento, y se encuentran en proceso de desmantelamiento. Durante el desmantelamiento, los recipientes de los reactores se colocarán en depósitos seguros, otras estructuras se desmantelarán y almacenarán, los residuos restantes se enviarán a los sitios de almacenamiento designados y el suelo se retirará según sea necesario a un Repositorio de Residuos de Bajo Nivel adecuado . Finalmente, el sitio será desclasificado como sitio con licencia nuclear, ajardinado y devuelto a su uso normal. ^{[ 6 ]} El desmantelamiento del sitio está siendo gestionado por NRS (Nuclear Restoration Services) en nombre de la NDA (Nuclear Decommissioning Authority), y la fase final de desmantelamiento se ha aplazado durante al menos veinte años. ^{[ 10 ]}