reactor de sales estables

El reactor de sales estables (SSR) es un diseño de reactor nuclear en desarrollo por Moltex Energy Canada Inc. ^{[ 1 ]} y su subsidiaria Moltex Energy USA LLC, con sede en Canadá , Estados Unidos y Reino Unido , así como MoltexFLEX Ltd. , con sede en el Reino Unido.

El diseño SSR que está desarrollando Moltex Energy Canada Inc. es el Reactor de Sal Estable - Incinerador de Residuos (SSR-W) , que incorpora elementos del reactor de sales fundidas y tiene como objetivo tener características de seguridad mejoradas ( intrínsecamente seguro ) y una economía más rentable ( LCOE de 45 USD/MWh o menos ) que los reactores de agua ligera tradicionales .

Los SSR se están diseñando para que no requieran costosas estructuras y componentes de contención para mitigar las fugas radiactivas en caso de accidente. El diseño evitaría la contaminación radiológica generalizada que se produjo en los accidentes de Chernóbil o Fukushima , ya que cualquier isótopo peligroso que pudiera dispersarse en el aire quedaría unido químicamente al refrigerante. ^{[ 2 ]} Además, el diseño modular permitiría la producción en fábrica de componentes y su transporte al sitio mediante transporte terrestre estándar, reduciendo costos y plazos de construcción.

El diseño del combustible es un híbrido entre los conjuntos de combustible de los reactores de agua ligera y los enfoques tradicionales de los reactores de sales fundidas, en los que el combustible se mezcla con el refrigerante. La mezcla de combustible de sal líquida se encuentra dentro de conjuntos de combustible muy similares a la tecnología actual de los reactores de agua ligera. Posteriormente, los conjuntos de combustible se sumergen en una piscina de refrigerante de sal líquida.

Moltex Energy Canada Inc. planea desplegar el SSR-W y la instalación de reciclaje de residuos asociada en Nuevo Brunswick, Canadá, en asociación con NB Power. ^{[ 3 ]} La empresa cuenta con el apoyo y la financiación del gobierno federal canadiense, ^{[ 4 ]} el gobierno de Nuevo Brunswick, ^{[ 5 ]} NB Power , Ontario Power Generation , ^{[ 6 ]} ARPA-E , ^{[ 7 ] [ 8 ]} IDOM , ^{[ 9 ]} SNC Lavalin . ^{[ 10 ]}

La unidad básica del núcleo del reactor es el conjunto de combustible. En el SSR-W, cada conjunto contiene cerca de 300 tubos de combustible de 10 mm de diámetro, llenos hasta una altura de 1,8 m con sal combustible. Los tubos tienen válvulas de escape de gas tipo campana de buceo en la parte superior para permitir la salida de los gases de fisión. Los conjuntos se cargan verticalmente en el núcleo, y los conjuntos nuevos entran a través de una esclusa de aire y se insertan en el núcleo mediante una máquina de carga de combustible.

Los reactores SSR están diseñados con características de seguridad intrínseca como primera línea de defensa. No se requiere operador ni sistema activo para mantener el reactor en un estado seguro y estable. A continuación, se detallan las principales características de seguridad intrínseca del reactor SSR.

La mayoría de los países que utilizan energía nuclear planean almacenar el combustible nuclear gastado a gran profundidad bajo tierra hasta que su radiactividad se reduzca a niveles similares a los del uranio natural. A medida que el reactor SSR-W consume residuos nucleares, estos países podrían utilizarlo para reducir el volumen de residuos que terminan almacenados a largo plazo.

Al operar en el espectro rápido, el reactor SSR-W es eficaz para transmutar actínidos de larga vida en isótopos más estables. Los reactores actuales, alimentados con combustible gastado reprocesado, requieren plutonio de muy alta pureza para formar una pastilla estable. El SSR-W puede contener cualquier nivel de contaminación por lantánidos y actínidos en su combustible, siempre que pueda alcanzar la criticidad. Este bajo nivel de pureza simplifica enormemente el método de reciclaje de los residuos existentes.

El método de reciclaje más consolidado se basa en el reprocesamiento pirometalúrgico . Un informe de 2016 de los Laboratorios Nucleares Canadienses sobre el reciclaje de combustible CANDU estima que el reprocesamiento pirometalúrgico costaría aproximadamente la mitad que el reprocesamiento convencional. El reprocesamiento pirometalúrgico para el reactor SSR-W utiliza solo un tercio de los pasos del reprocesamiento pirometalúrgico convencional, lo que lo hará aún más económico. Es potencialmente competitivo con el costo de fabricar combustible nuevo a partir de uranio extraído.

Los residuos del reactor SSR-W se presentarán en forma de sal sólida en tubos. Esta sal puede vitrificarse y almacenarse bajo tierra durante más de 100 000 años, como está previsto actualmente, o bien reciclarse. En este último caso, los productos de fisión se separarían y se almacenarían de forma segura a nivel del suelo durante los cientos de años necesarios para que su radiactividad disminuya hasta niveles similares a los del mineral de uranio. Los actínidos problemáticos de larga vida y el combustible restante se reintroducirían en el reactor, donde se quemarían y se transformarían en isótopos más estables.

El costo de capital del SSR-W fue estimado en $1950/kW USD por una empresa independiente de ingeniería nuclear del Reino Unido. ^{[ 13 ]} A modo de comparación, el costo de capital de una central eléctrica moderna de carbón pulverizado en los Estados Unidos es de $3250/kW y el costo de una central nuclear a gran escala es de $5500/kW. ^{[ 14 ]} Se esperan reducciones adicionales en este costo para la construcción modular en fábrica.

Este bajo costo de capital resulta en un costo nivelado de electricidad (LCOE) de $44,64/MWh USD con un potencial sustancial para reducciones adicionales, debido a la mayor simplicidad y seguridad intrínseca del SSR. ^{[ 15 ]}

Dado el carácter precomercial de la tecnología, las cifras de coste de capital y LCOE son estimaciones y pueden aumentar o disminuir durante la finalización de los procesos de desarrollo y concesión de licencias.

La Agencia Internacional de Energía prevé que la energía nuclear mantendrá un papel pequeño pero constante en el suministro energético mundial, con una oportunidad de mercado de 219 GWe hasta 2040. Gracias a la mejora de la rentabilidad del reactor SSR, Moltex Energy prevé que tiene el potencial de acceder a un mercado de más de 1300 GWe para 2040.

La patente fundamental sobre el uso de combustible de sales fundidas sin bombeo fue otorgada a Moltex Energy Ltd en 2014, ^{[ 16 ]} y desde entonces se han solicitado y otorgado otras patentes relacionadas con la implementación.

El SSR-W ha completado la revisión de la Fase 1 de la Revisión del Diseño del Proveedor ^{[ 17 ]} con la Comisión Canadiense de Seguridad Nuclear . Tanto el gobierno de EE. UU. ^{[ 18 ] [ 19 ]} como el de Canadá ^{[ 20 ] [ 21 ]} están apoyando el desarrollo de elementos de la tecnología SSR.

Además de la selección para el apoyo al desarrollo por parte de los gobiernos de EE. UU. y Canadá mencionada anteriormente, el SSR ha sido identificado como una tecnología SMR líder por un análisis de Tractebel de 2020, ^{[ 22 ]} y el SSR-W fue seleccionado como uno de los dos candidatos a SMR para su posterior desarrollo por NB Power, de un grupo de 90 candidatos. ^{[ 23 ]} También fue seleccionado como parte de la competencia de Reactor Modular Avanzado de Fase 1 del gobierno del Reino Unido, pero no fue seleccionado para la parte de la financiación de la Fase 2. ^{[ 24 ]}

Contenido multimedia relacionado con el reactor de sal estable en Wikimedia Commons.

• Introducción a la tecnología de reactores de sales estables (vídeo de YouTube)
• Reactores modulares de sales estables : una forma más sencilla de utilizar combustible de sales fundidas – Ian Scott, Moltex Energy