reactor de tercera generación

Los reactores de tercera generación (o reactores Gen III ) son una clase de reactores nucleares diseñados para suceder a los reactores de segunda generación , incorporando mejoras evolutivas en su diseño. Estas mejoras incluyen tecnología de combustible optimizada , mayor eficiencia térmica , sistemas de seguridad significativamente mejorados (incluida la seguridad nuclear pasiva ) y diseños estandarizados destinados a reducir los costos de mantenimiento y de capital. Son promovidos por el Foro Internacional de la Generación IV (GIF).

Los primeros reactores de tercera generación en entrar en funcionamiento fueron los reactores avanzados de agua en ebullición (ABWR) Kashiwazaki 6 y 7 en 1996 y 1997. Desde 2012, ambos se encuentran fuera de servicio debido a un entorno político menos permisivo tras el accidente nuclear de Fukushima . Debido al prolongado estancamiento en la construcción de nuevos reactores y a la continua (aunque decreciente) popularidad de los diseños de segunda/segunda generación en las nuevas construcciones, se han construido relativamente pocos reactores de tercera generación.

Los reactores Gen II, más antiguos, constituyen la gran mayoría de los reactores nucleares actuales. Los reactores Gen III son los denominados reactores avanzados de agua ligera (LWR). Los reactores Gen III+ se denominan "diseños evolutivos". Si bien la distinción entre reactores Gen II y III es arbitraria, pocos reactores Gen III habían alcanzado la fase comercial hasta 2022. El Foro Internacional de la Generación IV denomina a los reactores Gen IV "diseños revolucionarios". Se trata de conceptos para cuya realización no existían pronósticos concretos en el momento de su puesta en marcha. ^{[ 1 ]}

Las mejoras en la tecnología de reactores de tercera generación tienen como objetivo lograr una vida útil más prolongada (diseñados para 60 años de operación, extendible a más de 100 años antes de una revisión completa y el reemplazo del recipiente de presión del reactor ) en comparación con los reactores de segunda generación actualmente en uso (diseñados para 40 años de operación, extendible a más de 60 años antes de una revisión completa y el reemplazo del recipiente de presión). ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Las frecuencias de daño del núcleo para estos reactores están diseñadas para ser más bajas que para los reactores de Generación II: 60 eventos de daño del núcleo para el Reactor Europeo Presurizado (EPR) y 3 eventos de daño del núcleo para el Reactor Económico Simplificado de Agua en Ebullición (ESBWR) ^{[ 4 ]} por cada 100 millones de años de reactor son significativamente más bajos que los 1000 eventos de daño del núcleo por cada 100 millones de años de reactor para los reactores BWR/4 de Generación II. ^{[ 4 ]}

El reactor EPR de tercera generación también se diseñó para utilizar el uranio de forma más eficiente que los reactores de segunda generación anteriores, utilizando aproximadamente un 17 % menos por unidad de electricidad generada que estas tecnologías de reactores más antiguas. ^{[ 5 ]} Un análisis independiente realizado por el científico ambiental Barry Brook sobre la mayor eficiencia y, por lo tanto, las menores necesidades de materiales de los reactores de tercera generación, corrobora este hallazgo. ^{[ 6 ]}

Los reactores Gen III+ representan una evolución de los reactores Gen III, ofreciendo mejoras en seguridad. Los fabricantes comenzaron a desarrollar los sistemas Gen III+ en la década de 1990, basándose en la experiencia operativa de los reactores de agua ligera estadounidenses, japoneses y de Europa occidental .

La industria nuclear comenzó a promover un renacimiento nuclear, sugiriendo que los diseños de tercera generación (Gen III+) resolverían tres problemas clave: seguridad, costo y facilidad de construcción. Se pronosticaron costos de construcción de US$1000/kW, un nivel que haría que la energía nuclear fuera competitiva con el gas, y se esperaban tiempos de construcción de cuatro años o menos. Sin embargo, estas estimaciones resultaron ser demasiado optimistas.

Una mejora notable de los sistemas Gen III+ con respecto a los diseños de segunda generación es la incorporación, en algunos diseños, de características de seguridad pasiva que no requieren controles activos ni intervención del operador, sino que se basan en la gravedad o la convección natural para mitigar el impacto de eventos anormales.

Los reactores de Generación III+ incorporan características de seguridad adicionales para evitar el tipo de desastre sufrido en Fukushima en 2011. Los diseños de Generación III+, con seguridad pasiva, también conocida como refrigeración pasiva, no requieren ninguna acción continua del operador ni retroalimentación electrónica para apagar la planta de forma segura en caso de emergencia. Muchos de los reactores nucleares de Generación III+ cuentan con un colector de núcleo . Si el revestimiento del combustible, los sistemas de la vasija del reactor y las tuberías asociadas se funden, el corio caerá en un colector de núcleo que retiene el material fundido y tiene la capacidad de enfriarlo. Esto, a su vez, protege la barrera final: el edificio de contención . Por ejemplo, Rosatom instaló un colector de núcleo de 200 toneladas en el reactor VVER como el primer equipo de gran tamaño en el edificio del reactor de Rooppur 1 , describiéndolo como "un sistema de protección único". ^{[ 7 ] [ 8 ]} En 2017, Rosatom inició las operaciones comerciales del reactor VVER-1200 de la Unidad 1 de la NVNPP-2 en el centro de Rusia, lo que marcó la primera puesta en marcha completa en el mundo de un reactor de generación III+. ^{[ 9 ]}

Primeros reactores

Los primeros reactores de Generación III se construyeron en Japón, en forma de reactores avanzados de agua en ebullición . El 5 de agosto de 2016, un reactor VVER-1200 /392M de Generación III+ entró en funcionamiento (primera conexión a la red) en la Central Nuclear II de Novovoronezh en Rusia, ^{[ 10 ]} que fue el primer reactor operativo de Generación III+. ^{[ 11 ]}

Otros reactores de Generación III+ se encuentran en fase avanzada de construcción en Europa, China, India y Estados Unidos. Los siguientes reactores de Generación III+ en entrar en funcionamiento fueron un reactor AREVA EPR en la central nuclear de Taishan (primera conexión a la red el 29/06/2018) y un reactor Westinghouse AP1000 en la central nuclear de Sanmen (primera conexión a la red el 30/06/2018) en China. ^{[ 12 ]}

En Estados Unidos, los diseños de reactores son certificados por la Comisión Reguladora Nuclear (NRC). A partir de agosto de 2020 , la comisión ha aprobado siete nuevos diseños y está considerando un diseño más, así como la renovación de una certificación vencida. ^{[ 13 ]}

Los defensores de la energía nuclear, y algunos que históricamente han sido críticos, han reconocido que los reactores de tercera generación en su conjunto son más seguros que los reactores más antiguos.

Edwin Lyman , científico sénior de la Unión de Científicos Preocupados , ha cuestionado ciertas decisiones de diseño para ahorrar costes tomadas para dos reactores de Generación III, tanto el AP1000 como el ESBWR . Lyman, John Ma (ingeniero estructural sénior de la NRC) y Arnold Gundersen ( consultor antinuclear ) están preocupados por lo que perciben como debilidades en el recipiente de contención de acero y el edificio de protección de hormigón que rodea al AP1000, ya que su recipiente de contención no tiene márgenes de seguridad suficientes en caso de un impacto directo de un avión. ^{[ 14 ] [ 15 ]} Otros ingenieros no comparten estas preocupaciones y afirman que el edificio de contención es más que suficiente en cuanto a márgenes y factores de seguridad . ^{[ 15 ] [ 16 ]}

En 2008, la Unión de Científicos Preocupados se refirió al EPR como el único diseño de reactor nuevo en consideración en los Estados Unidos que "...parece tener el potencial de ser significativamente más seguro y resistente a los ataques que los reactores actuales". ^{[ 17 ] : 7}

También se han presentado problemas en la fabricación de las piezas de precisión necesarias para mantener el funcionamiento seguro de estos reactores, con sobrecostos, piezas rotas y tolerancias de acero extremadamente finas que causan problemas con los nuevos reactores en construcción en Francia en la central nuclear de Flamanville . ^{[ 18 ]}

• reactor de segunda generación
• reactor de cuarta generación
• Lista de tipos de reactores

• Base de conocimientos sobre reactores nucleares , OIEA
• Reactores nucleares avanzados. Archivado el 6 de febrero de 2010 en Wayback Machine , Asociación Nuclear Mundial , mayo de 2008.