Reactor de prueba versátil

El Reactor de Prueba Versátil ( VTR ) fue un proyecto del Departamento de Energía de los Estados Unidos para construir un reactor de prueba de neutrones rápidos para 2026. La financiación del proyecto se canceló en 2022. ^{[ 1 ]}

Después de que la Instalación de Pruebas de Flujo Rápido y el Reactor Reproductor Experimental-II (EBR-II) fueron desmantelados en 1992 y 1994, respectivamente, Estados Unidos se quedó sin un reactor de neutrones rápidos en su flota. La investigación de neutrones rápidos se limitaba a unos pocos reactores restringidos ubicados en Rusia, incluido el BOR-60 . ^{[ 2 ]} Para abordar este problema, la Ley de Capacidades de Innovación de Energía Nuclear de 2017 incluyó una disposición que ordenaba al Departamento de Energía comenzar a planificar una fuente de energía de neutrones rápidos. ^{[ 3 ]} El Congreso incluyó $35 millones en 2018 y $65 millones en 2019 en el presupuesto para apoyar esto. En febrero de 2019, VTR superó la Decisión Crítica 0, demostrando una necesidad de misión que requería inversión, la primera de una serie de aprobaciones de proyectos. En ese momento, el Secretario de Energía Rick Perry anunció el inicio del Proyecto del Reactor de Prueba Versátil. ^{[ 4 ]} En noviembre de 2019, Battelle Energy Alliance , la organización que administra el Laboratorio Nacional de Idaho , anunció una Expresión de Interés (EOI) buscando un socio industrial para diseñar y construir el VTR. ^{[ 5 ]} En enero de 2020, se anunció una colaboración entre GE Vernova Hitachi Nuclear Energy (GVH) y TerraPower apoyada por Energy Northwest . ^{[ 6 ] [ 7 ]}

Los posibles emplazamientos para la construcción del VTR eran el Laboratorio Nacional de Oak Ridge y el Laboratorio Nacional de Idaho. ^{[ 8 ]}

La financiación del proyecto se canceló en 2022. ^{[ 1 ]}

Cuatro laboratorios nacionales —el Laboratorio Nacional de Idaho , el Laboratorio Nacional de Argonne , el Laboratorio Nacional de Los Alamos y el Laboratorio Nacional de Oak Ridge— trabajaron con universidades y la industria nuclear comercial para elaborar diseños conceptuales, estimaciones de costos y plazos, y brindar apoyo. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

El diseño propuesto más probable era un reactor de 300 megavatios refrigerado por sodio, basado en el reactor PRISM de GVH . El primer combustible propuesto sería una aleación de uranio, plutonio y circonio. Dicha aleación se había probado previamente en el reactor EBR-II. Se propuso que el combustible del reactor posterior consistiera en otras mezclas y diferentes enriquecimientos de uranio y plutonio, y que se pudieran haber utilizado otros metales de aleación en lugar de circonio. ^{[ 11 ]} No se planificaron instalaciones de generación de energía para el VTR. ^{[ 12 ]}

El informe del Comité Asesor de Energía Nuclear de la Oficina de Energía Nuclear del Departamento de Energía, titulado "Evaluación de misiones y requisitos para un nuevo reactor de prueba estadounidense", recomendó el desarrollo de una capacidad de prueba de neutrones rápidos a nivel nacional en Estados Unidos. Las consideraciones para dicha capacidad incluyeron: ^{[ 13 ]}

• Un entorno de irradiación neutrónica intensa con un espectro prototípico para determinar la tolerancia a la irradiación y la compatibilidad química con otros materiales del reactor, en particular con el refrigerante.
• Pruebas que proporcionan una comprensión fundamental del rendimiento de los materiales, la validación de modelos para un desarrollo futuro más rápido y la validación a escala de ingeniería del rendimiento de los materiales en apoyo de las gestiones de concesión de licencias.
• Una capacidad de prueba versátil para abordar diversas opciones tecnológicas, así como entornos de prueba sostenibles y adaptables.
• Irradiaciones focalizadas, ya sean de larga o corta duración, con dispositivos experimentales altamente instrumentados, y la posibilidad de realizar mediciones in situ y una rápida extracción de muestras.
• Un cronograma acelerado para recuperar y mantener el liderazgo tecnológico de EE. UU. y potenciar la competitividad de las empresas estadounidenses en los mercados de reactores avanzados. Esto se puede lograr mediante el uso de tecnologías consolidadas para el diseño de reactores (por ejemplo, refrigerante de sodio en un reactor rápido de tipo piscina alimentado con aleación metálica), al tiempo que se fomenta la experimentación innovadora.

Estas capacidades planificadas eran aproximadamente similares a las capacidades del reactor de prueba de neutrones rápidos refrigerado por sodio de 400 MWth, Fast Flux Test Facility , ubicado en el sitio de Hanford en el estado de Washington , que fue desmantelado en 1992.

Los requisitos preliminares que cumplían con estas consideraciones incluían:

• Proporcionar un flujo de neutrones máximo elevado (energía de neutrones superior a 0,1 MeV) con un espectro de energía de neutrones prototípico de reactor rápido; el flujo objetivo es de 4 × 10¹⁵ ^neutrones por centímetro cuadrado por segundo (neutrones/cm²·s) o superior.
• Proporcionar una alta tasa de dosis de neutrones para ensayos de materiales [cuantificada como desplazamientos por átomo]; el objetivo es de 30 desplazamientos por átomo por año o más.
• Proporcione una longitud de irradiación adecuada para las pruebas de combustible de reactores rápidos; el objetivo es de 0,6 a 1 metro.
• Proporcione un gran volumen de irradiación dentro de la región central; el objetivo es de 7 litros.
• Proporcionar capacidades de prueba innovadoras mediante la flexibilidad en la configuración de las pruebas y el entorno de prueba (refrigerantes) en circuitos cerrados.
• Proporcionar la capacidad de probar sensores e instrumentación avanzados para las posiciones principales y de prueba.
• Agilizar el ciclo de vida de los experimentos facilitando el acceso a las instalaciones de apoyo para la fabricación de experimentos y el examen posterior a la irradiación.
• Proporcionar gestión del ciclo de vida ( almacenamiento de combustible nuclear gastado en espera de su disposición final) para el combustible impulsor del reactor (combustible necesario para el funcionamiento del reactor) minimizando al mismo tiempo los costes y los retrasos en el cronograma.
• Poner las instalaciones a disposición para realizar pruebas lo antes posible, utilizando tecnologías probadas con un alto nivel de madurez tecnológica.

Edwin Lyman , científico sénior y director interino del Proyecto de Seguridad Nuclear de la organización sin fines de lucro Unión de Científicos Preocupados , cuestionó la necesidad de un reactor de neutrones rápidos, afirmando que las instalaciones existentes podrían utilizarse para producir neutrones rápidos. ^{[ 14 ]} «No hay nada bueno en estos reactores», dijo. «Creo que existe una predilección irracional por el plutonio en el Departamento [de Energía]». ^{[ 15 ]}

El diseño del reactor como generador produce más material fisionable en forma de plutonio, lo que genera temores de proliferación.