Reactor de Pruebas Avanzado
Reactor nuclear de investigación del laboratorio Nacional de Idaho

Reactor nuclear de agua en ebullición

Reactor nuclear de agua en ebullición

Un reactor de agua en ebullición o BWR (del inglés boiling water reactor) es un tipo de reactor nuclear. Se trata del segundo tipo de reactor más utilizado en las centrales nucleares en el mundo. Aproximadamente el 22% de los reactores nucleares instalados en las diferentes plantas nucleoeléctricas utilizan el reactor de agua en ebullición.

La función principal de este tipo de reactores es su instalación en centrales eléctricas de poténcia para la generación de electricidad.

La característica más importante del reactor de agua en ebullición (BWR) es el hecho usar agua a presión como moderador los neutrones y como refrigerante del núcleo. A diferencia del reactor de agua a presión (PWR), no dispone de generador de vapor.

Al no tener que soportar presiones tan altas, este tipo de reactor no neceista una carcasa tan robusta.

Funcionamiento de un reactor de agua en ebullición (BWR)

El reactor de agua en ebullición utiliza un único circuito de refrigeración de agua ligera (se trata de agua corriente, en ingeniería nuclear del agua corriente se la denomina agua ligera). El agua ligera circula por el núcleo del reactor, entra en ebullición y una parte de ella se convierte en vapor.

El vapor generado en el núcleo del reactor sale por la parte superior y se dirige directamente a las turbinas. El vapor que sale del reactor es tratado por unos secadores de vapor y separadores de agua antes de entrar en las turbinas. Las turbinas serán las encargadas de hacer funcionar el generador eléctrico y generar electricidad.

Seguidamente, el vapor pasa por un condensador para convertirlo en agua líquida de nuevo y volver a empezar el ciclo.

Características del reactor de agua en ebullición (BWR)

Utiliza un solo circuito de refrigeración, de forma que el vapor que mueve la turbina está formado por agua que ha pasado por el interior del reactor Por este motivo el edificio de turbinas debe estar protegido para evitar emisiones radiactivas.

Por otra parte, la necesidad de más espacio para los secadores de vapor y separadores en la vasija del reactor obligan a que las barras de control entren por la parte inferior del reactor, por lo que se necesita energía auxiliar para subirlas y detener el reactor en caso de emergencia.

Rasgos distintivos del BWR

En las plantas de energía nuclear con reactores que no están en ebullición, la temperatura del agua en el circuito primario está por debajo del punto de ebullición. A temperaturas necesarias para obtener una eficiencia aceptable (por encima de 300°C), esto es posible solo a altas presiones, lo que requiere la creación de una carcasa de alta resistencia.

En el circuito secundario se produce vapor saturado a presión de 12 a 60 atm a temperaturas de hasta 330°C. En los reactores en ebullición, se produce una mezcla de vapor y agua en el núcleo. La presión del agua en el circuito primario es de aproximadamente 70 atm. A esta presión, el agua hierve en el volumen del núcleo a una temperatura de 280°C. Los reactores en ebullición tienen una serie de ventajas en comparación con las no calderas. En los reactores en ebullición, la carcasa funciona a una presión más baja, en el circuito de la centrqal nuclear no hay generador de vapor.

La peculiaridad de los reactores en ebullición es que no tienen control bórico, la compensación por los cambios lentos en la reactividad (por ejemplo, el quemado del combustible) se realiza solo mediante absorbentes intercasas hechos en forma de cruz. La regulación bórica no es factible debido a la buena solubilidad del boro en un par (la mayor parte se llevará a la turbina). El boro se inyecta solo en el momento de la sobrecarga de combustible para crear una profunda subcriticalidad .

En la mayoría de los reactores de ebullición, las barras de absorción del sistema de control y protección están ubicadas en la parte inferior. Por lo tanto, su eficiencia aumenta significativamente, ya que el máximo del flujo de neutrones térmicos se desplaza en reactores de este tipo en la parte inferior del núcleo. Tal esquema también es más conveniente durante las aceleraciones de combustible y libera la parte superior de los accionamientos de barras de control del reactor, permitiendo de este modo más conveniente disponer para la separación de vapor de agua.

Ventajas y desventajas del reactor nuclear de agua en ebullición

Ventajas de este tipo de reactor

El combustible nuclear utilizado por el reactor nuclear son óxidos de uranio enriquecido entre el 2% y el 4%.

El reactor de agua en ebullición no utiliza generadores de vapor ni compensadores de presión.

El primer circuito del reactor funciona a una presión de 70 atmósferas contra 160 atomósferas que utiliza el reactor nuclear de agua a presión (PWR)

Temperaturas de funcionamiento más bajas, incluso en las barras de combustible.

Debido al rechazo de la absorción de neutrones en el boro y a una moderación de los neutrones ligeramente más débil (debido al vapor), el tiempo de operación del plutonio en un reactor de este tipo será mayor que en el PWR y la proporción de uranio-238 utilizada también sera mayor.

Desventajas de este tipo de reactor

Imposibilidad de recargar combustible nuclear sin parar el reactor nuclear.

Gestión más complicada, la presencia de modos prohibidos en la capacidad de potencia / caudal del portador de calor, la necesidad de un mayor número de sensores de realimentación.

Se necesita una vasija de reactor de aproximadamente 2 veces más en volumen que la de un PWR de potencia comparable.

Aunque está diseñado para una menor presión, es más difícil de fabricar y transportar.

Contaminación de la turbina con productos de activación de agua: N-17 de vida corta y trazas de tritio. Esto complica bastante el trabajo de mantenimiento. Además, las trampas deben configurarse para extraer productos de corrosión radiactivos de los bucles de vapor.

Radiólisis cavitación y corrosión en las barras de combustible con la eliminación de la radiactividad en la turbina y el condensador, así como con la eliminación de hidrógeno y oxígeno a partir de AZ (real casos oxhídrico explosiones de gas al sistema de daños NPP Hamaoka-1 y Brunsbuttel NPP )

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Referencias

Última revisión: 17 de octubre de 2018