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El MYRRHA ( Reactor Híbrido Multiusos para Aplicaciones de Alta Tecnología ) es un proyecto de diseño de un reactor nuclear acoplado a un acelerador de protones . Esto lo convierte en un sistema impulsado por acelerador (ADS). El MYRRHA será un reactor rápido refrigerado por plomo-bismuto con dos posibles configuraciones: subcrítica o crítica. [ 1 ]
El proyecto está gestionado por SCK CEN , el Centro Belga de Investigación Nuclear. Su diseño se adaptará en función de la experiencia adquirida en un primer proyecto de investigación con un pequeño acelerador de protones y un blanco eutéctico de plomo-bismuto : GUINEVERE. [ 2 ]
Se prevé que MYRRHA se construya en 2036, y se espera que una primera fase ( acelerador LINAC de 100 MeV ) se complete en 2026 si se demuestra con éxito. [ 3 ]
Concepto
En un reactor nuclear tradicional , el combustible nuclear se dispone de tal manera que los dos o tres neutrones liberados durante una fisión inducen la fisión de otro átomo del combustible. Esto se conoce como criticidad . Para mantener este equilibrio preciso, se utilizan diversos sistemas de control, como barras de control y absorbentes de neutrones . En la mayoría de estos diseños, una pérdida de control puede provocar una reacción descontrolada, calentando el combustible hasta fundirlo. Diversos sistemas de retroalimentación y controles activos evitan esto.
El concepto detrás de varios diseños de reactores avanzados es disponer el combustible de manera que siempre esté por debajo de la criticidad. En condiciones normales, esto provocaría que se "apagara" rápidamente a medida que disminuye el número de neutrones. Para producir energía, se necesita otra fuente de neutrones. En la mayoría de los diseños, esta se obtiene de un segundo reactor mucho más pequeño que funciona con un combustible rico en neutrones, como el uranio altamente enriquecido. Este es el fundamento del reactor reproductor rápido y diseños similares. Para que esto funcione, el reactor generalmente debe usar un refrigerante con una sección transversal de neutrones baja; el agua ralentizaría demasiado los neutrones . Los refrigerantes típicos para reactores rápidos son el sodio o el plomo-bismuto.
En el reactor impulsado por acelerador, estos neutrones adicionales son proporcionados por un acelerador de partículas . Este produce protones que se disparan contra un blanco, normalmente un metal pesado. La energía de los protones provoca la liberación de neutrones de los átomos del blanco, un proceso conocido como espalación neutrónica . Estos neutrones se introducen en el reactor, completando así la cantidad necesaria para que el reactor vuelva a alcanzar la criticidad. El diseño MYRRHA utiliza el combustible de refrigeración de plomo-bismuto como blanco, disparando los protones directamente al núcleo del reactor.
Componentes
MYRRHA es un proyecto actualmente en desarrollo de un reactor de investigación que busca demostrar la viabilidad de los conceptos de ADS y reactor rápido refrigerado por plomo , con diversas aplicaciones de investigación, desde la irradiación de combustible gastado hasta las pruebas de irradiación de materiales. [ 4 ] Se está desarrollando un acelerador lineal para proporcionar un haz de protones rápidos que impacta un blanco de espalación , produciendo neutrones. Estos neutrones son necesarios para mantener el reactor nuclear en funcionamiento cuando opera en modo subcrítico, pero para aumentar su versatilidad, el reactor también está diseñado para operar en modo crítico con zonas de neutrones rápidos y neutrones térmicos.
Acelerador
El acelerador acelerará protones a una energía de 600 MeV con una corriente de haz de hasta 4 mA. En modo subcrítico, si el acelerador se detiene, la potencia del reactor cae inmediatamente. Para evitar ciclos térmicos, el acelerador debe ser extremadamente fiable. MYRRHA tiene como objetivo no más de 10 interrupciones de más de tres segundos cada 100 días. [ 5 ] La primera etapa prototipo del acelerador se inició en 2020. [ 6 ]
El acelerador y los dos objetivos se llaman Minerva, y la construcción comenzó en 2024. [ 7 ]
ISOL@MYRRHA
La alta fiabilidad y la intensa corriente del haz requeridas para operar una máquina de este tipo hacen que el acelerador de protones sea potencialmente interesante para la separación de isótopos en línea . Por lo tanto, la Fase I del proyecto también incluye el diseño y el estudio de viabilidad de ISOL@MYRRHA para investigar isótopos exóticos. [ 8 ]
Objetivo de espalación
Los protones colisionan con un eutéctico líquido de plomo-bismuto . El alto número atómico del blanco produce una gran cantidad de neutrones por espalación . [ 9 ]
Reactor
El reactor de tipo piscina o de tipo bucle se enfriará mediante un eutéctico de plomo-bismuto. Separado en una zona de neutrones rápidos y una zona de neutrones térmicos, se prevé que el reactor utilice un óxido mixto de uranio y plutonio (con un 35 % en peso de PuO₂ ).2 ). [ 10 ]
Se prevén dos modos de funcionamiento: crítico y subcrítico.
En modo subcrítico, se prevé que el reactor funcione con una criticidad inferior a 0,95: en promedio, una reacción de fisión inducirá menos de una reacción de fisión adicional, el reactor no dispone de suficiente material fisionable para mantener una reacción en cadena por sí mismo y depende de los neutrones del blanco de espalación. Como medida de seguridad adicional, el reactor puede enfriarse pasivamente cuando se apaga el acelerador. [ 9 ]
Véase también
Referencias
- ↑ Mueller, Alex C. (2013). "Transmutación de residuos nucleares y el futuro demostrador MYRRHA" . Journal of Physics: Conference Series . 420 (1) 012059. arXiv : 1210.4297 . Bibcode : 2013JPhCS.420a2059M . doi : 10.1088/1742-6596/420/1/012059 .
- ↑ "El sistema híbrido reactor-acelerador supera con éxito las pruebas" . 12 de enero de 2012.
- ↑ "Planes de Myrrha" . Archivado del original el 17 de abril de 2019. Consultado el 17 de abril de 2019 .
- ↑ "Sitio web del OIEA, "MYRRHA, una instalación de investigación de irradiación innovadora y única"" (PDF) .
- ↑ "Resumen del informe final - MAX (Experimento acelerador MYRRHA, programa de investigación y desarrollo)" .
- ↑ "Protones de Myrrha acelerados por primera vez" . 20 de julio de 2020. Consultado el 14 de junio de 2021 .
- ↑ "Comienzan las obras de la primera fase de Myrrha" . Noticias Nucleares Mundiales. 28 de junio de 2024.
- ↑ "ISOL@MYRRHA: Física fundamental en MYRRHA" . Consultado el 14 de junio de 2021 .
- 1 2 "Reactor MYRRHA" . Archivado del original el 10 de junio de 2021. Recuperado el 14 de junio de 2021 .
- ↑ "MYRRHA: Un sistema acelerador multipropósito para investigación y desarrollo" (PDF) . Consultado el 14 de junio de 2021 .
Enlaces externos
- Sitio web oficial de MYRRHA
- Sitio web oficial de Isol@MYRRHA
- Sitio web oficial de SCK CEN
- reactores rápidos de metal líquido
- Fuentes de neutrones
- reactores nucleares
- reactores de investigación nuclear
- Tecnología nuclear
- Recipientes a presión
