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Articulo de referencia

Reactor modular de lecho de guijarros

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El reactor modular de lecho de guijarros ( PBMR ) es un diseño particular de reactor de lecho de guijarros desarrollado por la empresa sudafricana PBMR (Pty) Ltd desde 1993 [ 1 ] hasta 2009. [ 2 ] Las instalaciones del PBMR incluyen laboratorios de turbinas de gas y transferencia de calor en el campus de Potchefstroom de la Universidad del Noroeste y en Pelindaba , un banco de pruebas de helio a alta presión y temperatura, así como una planta prototipo de fabricación de combustible. [ 3 ] Un reactor de prueba planificado en la central nuclear de Koeberg no se construyó.

Diseño de reactores

El PBMR se caracteriza por características de seguridad inherentes, lo que significa que ningún error humano o falla del equipo puede causar un accidente que perjudique al público. [ 4 ]

El calor del PBMR se puede utilizar para diversas aplicaciones de procesos industriales, incluyendo vapor de proceso para aplicaciones de cogeneración, recuperación in situ de arenas bituminosas , aplicaciones de etanol, refinerías y aplicaciones petroquímicas. [ 5 ] El calor a alta temperatura también se puede utilizar para reformar metano y producir gas de síntesis (donde el gas de síntesis se puede utilizar como materia prima para producir hidrógeno, amoníaco y metanol); y para producir hidrógeno y oxígeno mediante la descomposición termoquímica del agua.

El sistema PBMR es modular , ya que solo se diseñarán unidades de tamaño pequeño a mediano. Las centrales eléctricas de mayor tamaño se construirán combinando muchos de estos módulos. En 2008, 400 MWt se perfilaba como el tamaño óptimo para los módulos, considerablemente mayor que el tamaño del concepto original.

El PBMR se alimenta y modera mediante esferas de combustible de grafito, cada una con partículas de óxido de uranio de bajo enriquecimiento recubiertas con TRISO . Cada esfera contiene 15 000 partículas de combustible del tamaño de una bola de billar . «Cada esfera contiene 9 g de uranio, lo que proporciona suficiente capacidad de generación para abastecer a una familia de cuatro personas durante un año. Se requieren cinco toneladas de carbón y hasta 23 000 m³ de agua para generar la energía de una sola esfera». [ 6 ]

El concepto se basa en el reactor AVR y el THTR de Alemania, pero modificado para accionar una turbina de gas Brayton de ciclo cerrado . [ 7 ] El diseño del núcleo es anular con una columna central como reflector de neutrones . [ 6 ]

Historia

PMBR Pty se constituyó en 1993 y en 1995 recibió el apoyo del gobierno sudafricano. Entre 1999 y 2004, el proyecto desarrolló más de 100 patentes. [ 1 ]

En 2006, el Departamento de Energía de Estados Unidos adjudicó al consorcio PBMR el contrato principal para la primera fase de su proyecto de Central Nuclear de Nueva Generación (NGNP). El alcance de esta primera fase, ya finalizada , consistió en la ingeniería preconceptual de una central nuclear de cogeneración para la producción de electricidad e hidrógeno. Próximamente se publicarán las solicitudes de propuestas para la segunda fase del proyecto NGNP, a las que el consorcio PBMR responderá en los próximos meses de 2009.

En 2009, PBMR (Pty) anunció que estaba considerando emplear la tecnología para aplicaciones de calor de proceso, [ 4 ] y algunos contratos de reactores de lecho de guijarros se habían suspendido para evitar gastos innecesarios [ 8 ].

Disminución gradual en 2010

En febrero de 2010, el gobierno de Sudáfrica anunció que había dejado de financiar el desarrollo del reactor modular de lecho de guijarros, y PBMR (Pty) declaró que estaba considerando recortes de personal del 75%. [ 9 ] La decisión se tomó porque no se encontró ningún cliente ni inversor para PBMR, y el gobierno declaró que se necesitaría una inversión adicional de 30 mil millones de rands (4 mil millones de dólares estadounidenses). [ 10 ] Los problemas técnicos sin resolver, un aumento sustancial de los costos y un informe de 2008 del Forschungszentrum Jülich sobre problemas importantes en la operación del reactor alemán de lecho de guijarros AVR [ 11 ] habían desalentado a los posibles inversores. [ 12 ] Los bancos internacionales se negaron a apoyar el proyecto PBMR con préstamos. El director ejecutivo de PBMR renunció el 8 de marzo de 2010.

En mayo de 2010, Westinghouse se retiró del consorcio PBMR, lo que puso fin a la participación de Sudáfrica en NGNP. [ 12 ]

En septiembre de 2010, el gobierno sudafricano anunció que en el futuro, el programa nuclear sudafricano se concentrará en reactores convencionales de agua ligera . [ 12 ]

El proyecto NGNP continuará utilizando reactores HTGR con elementos combustibles prismáticos, y no con guijarros como en el PBMR, tal como se anunció en febrero de 2012.

Se habían invertido 9.244 millones de rands (1.300 millones de dólares estadounidenses) en el proyecto PBMR. Más del 80% provino del gobierno sudafricano, con cantidades menores de Eskom (8,8%), Westinghouse (4,9%), Industrial Development Corporation (4,9%) y Exelon (1,1%). [ 1 ]

Legado

Aproximadamente una docena de empleados de PBMR se unieron más tarde a la empresa estadounidense X-energy , que está desarrollando un reactor similar: un reactor de alta temperatura refrigerado por gas que utilizaría combustible TRISO . [ 10 ]

Estrategia Global

Una empresa sudafricana con sede en Pretoria diseñó una variante del reactor PBMR denominada HTMR-100. [ 13 ] Funciona a una temperatura más baja (750 °C en lugar de 940 °C) para reducir costos y dirige el refrigerante primario de helio a través de un generador de vapor para utilizar turbinas de vapor estándar para la generación de electricidad. [ 13 ] El reactor HTMR-100 también sería más pequeño, con una potencia de salida de 35 MWe. [ 13 ]

Referencias

  1. 1 2 3 4 "Reflexiones posteriores sobre el reactor de lecho de guijarros de Sudáfrica" . Ingeniería Nuclear Internacional. 2 de abril de 2017. Consultado el 6 de abril de 2017 .
  2. ↑ http://www.world-nuclear-news.org/NN-PBMR_postponed-1109092.html Noticias nucleares mundiales, 11 de septiembre de 2009
  3. ↑ "Sudáfrica busca reactivar el proyecto PBMR" . Ingeniería Nuclear Internacional . Medios Progresistas Internacionales. 10 de febrero de 2020. Consultado el 18 de mayo de 2021 .
  4. 1 2 Steve Thomas (1 de abril de 2009). "PBMR: ¿caliente o no?" . Ingeniería Nuclear Internacional. Archivado del original el 13 de junio de 2011.
  5. ↑ "Aplicaciones de calor de proceso" . PBMR Ltd. Archivado del original el 16 de febrero de 2012.
  6. 1 2 Esmarie Swanepoel (10 de agosto de 2007). "Combustible para el pensamiento: el combustible PBMR se prepara para la producción a fin de año" . Engineering News. Archivado del original el 19 de febrero de 2012. Recuperado el 15 de mayo de 2009 .
  7. ↑ Reunión del Comité Técnico del OIEA sobre "Sistemas de conversión de energía de turbinas de gas para reactores HTGR modulares" , celebrada del 14 al 16 de noviembre de 2000 en Palo Alto, California. Organismo Internacional de Energía Atómica , Viena (Austria). Grupo de Trabajo Técnico sobre Reactores Refrigerados por Gas. IAEA-TECDOC—1238, págs. 102-113.
  8. ↑ PBMR (1 de abril de 2009). "Perspectiva de PBMR (Pty)" . Ingeniería Nuclear Internacional. Archivado del original el 13 de junio de 2011.
  9. ↑ "PBMR enfrenta recortes masivos" . Noticias nucleares mundiales. 18 de febrero de 2010. Archivado del original el 23 de agosto de 2010. Consultado el 16 de marzo de 2010 .
  10. 1 2 Ferreira, Tom (15 de junio de 2022). "¿Qué pasó con el PBMR?" . Modern Power Systems . Archivado del original el 25 de junio de 2022.
  11. ↑ "Una reevaluación de seguridad del funcionamiento del reactor de lecho de guijarros AVR y sus consecuencias para futuros conceptos de HTR (copia archivada)" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 11 de enero de 2012. Recuperado el 15 de junio de 2015 .
  12. 1 2 3 Barbara Hogan (16 de septiembre de 2010). «Discurso de la Ministra de Empresas Públicas, Barbara Hogan, ante la Asamblea Nacional, sobre el reactor modular de lecho de guijarros» . Información del Gobierno de Sudáfrica. Archivado del original el 21 de septiembre de 2013.
  13. 1 2 3 "El equipo HTMR-100 apunta a un SMR de lecho de guijarros en Sudáfrica : New Nuclear - World Nuclear News" . www.world-nuclear-news.org . Consultado el 24 de junio de 2023 . 
  • PBMR (Pty) Ltd
  • Informe especial publicado por Pebble Bed Modular Reactor (Pty) Ltd de Sudáfrica sobre la Conferencia de Reactores de Alta Temperatura (HTR) que tuvo lugar del 28 de septiembre al 1 de octubre de 2008 en Washington D.C.
  • Actas HTR 2004
  • Resumen del diseño de PBMR para el futuro , que describe el desarrollo de PBMR entre 1994 y 2002.