Reactor dragón

Reactor dragón
Modelo en corte del reactor Dragon
Institución Operadora	Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido
Ubicación	Winfrith , Dorset , Inglaterra
Coordenadas	50°41′02″N 2°16′10″O / 50.6840, -2.2694
Tipo	Reactor de gas de alta temperatura
Primera criticidad	1965
Fecha de cierre	1976

Dragon era un reactor experimental de alta temperatura refrigerado por gas que se encontraba en Winfrith , Dorset ( Inglaterra), y que operaba la Autoridad de Energía Atómica del Reino Unido (UKAEA). Su finalidad era probar combustible y materiales para el programa de reactores europeos de alta temperatura, que estaba explorando el uso de refrigeración de combustible y gas triestructural-isotrópica (TRISO) para futuros diseños de reactores de alta eficiencia. El proyecto se construyó y gestionó como un proyecto internacional de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos / Agencia de Energía Nuclear . En total, 13 países participaron en su diseño y operación durante la vida útil del proyecto.

Originalmente concebido como un pequeño reactor de investigación, durante la fase de diseño fue creciendo. La elección del refrigerante de helio se hizo después de un largo debate dentro de la UKAEA entre los defensores del helio y el dióxido de carbono , y finalmente se optó por el helio. La primera piedra se puso en funcionamiento en 1960. Funcionó de 1965 a 1976, ^[1] y en general se considera que es un gran éxito. ^[2]

La construcción de Dragon fue seguida por trabajos similares en los EE. UU., que finalmente condujeron a la planta de energía nuclear de Fort Saint Vrain , mucho más grande . Esta sufrió una serie de problemas debido a la corrosión y el cliente se desilusionó con el diseño. Los contratos para modelos similares que se estaban firmando en los EE. UU. se cancelaron y, aunque Dragon no sufrió ninguno de estos problemas, tampoco hubo pedidos en Europa. En ese momento, el mercado se había estandarizado en gran medida en el reactor de agua a presión (PWR) para la gran construcción que se realizó durante los años 70 y 80, y se tomó la decisión de cerrar Dragon.

A partir de 2023 ^[actualizar], Dragon será desmantelado.

Durante la década de 1950, el concepto de combustible triestructural-isotrópico (TRISO) se convirtió en un área de gran interés. En este concepto, el combustible nuclear se encapsula en un material cerámico que es capaz de soportar temperaturas extremadamente altas. Esto garantiza que el combustible permanezca encapsulado incluso si el propio reactor se ve afectado. Esto también permite que el reactor funcione a temperaturas más altas, lo que da como resultado una mayor eficiencia. ^[3]

Aunque el conjunto TRISO proporciona el combustible, un reactor también requiere un moderador de neutrones y un fluido refrigerante para eliminar el calor y extraer su energía. Es aquí donde los diseños de reactores TRISO pueden diferir significativamente. En el caso de Dragon, el combustible se produjo en pequeñas bolitas esféricas y luego se presionó en bloques más grandes que contenían el moderador de grafito formado en barras hexagonales largas. Los bloques resultantes se colocaron luego en ubicaciones fijas en el reactor. Esto se conoce como el diseño "prismático". Mientras que el reactor Dragon exploró el diseño prismático, Alemania Occidental desarrolló un concepto alternativo conocido como reactor de lecho de guijarros , donde los elementos de combustible se mueven alrededor del reactor. ^[4]

La elección del gas refrigerante para el diseño fue muy controvertida en el establishment del Reino Unido. CA Rennie estaba a favor del uso de helio, ya que reduciría los problemas de corrosión y tenía la ventaja añadida de tener una sección transversal nuclear muy baja , lo que mejoraba la economía de neutrones y significaba que el gas no se volvería altamente radiactivo con el tiempo. En ese momento, el helio estaba disponible en las cantidades requeridas sólo en los EE. UU., que lo clasificaron como un material estratégico y controlaron cuidadosamente sus ventas internacionales. Risley Nuclear Laboratories, que estaba desarrollando el reactor avanzado refrigerado por gas (AGR) refrigerado por dióxido de carbono (CO2) , argumentó que el suministro sería un problema grave, mientras que el CO2, a pesar de los inconvenientes técnicos, estaba trivialmente disponible. El equipo de la OEEC que supervisaba el proyecto admitió que el problema del helio "pone en duda la viabilidad de emplearlo en un programa de energía extensivo". ^[5]

A mediados de los años 1960, las preocupaciones sobre la disponibilidad de helio habían desaparecido en gran medida y en 1967 se consideraba que ya no era un problema. En ese momento, la principal preocupación era construir un sistema de refrigeración que fuera lo suficientemente hermético como para contener el gas y que, al mismo tiempo, fuera lo suficientemente económico como para construirlo. La UKAEA, en particular, ya había seguido adelante con el programa AGR y estaba tomando nota de los problemas de corrosión debido al CO2, y expresó su preocupación por la posibilidad de que el helio no fuera tan inerte como sugerían los promotores. ^[5]

El diseño TRISO nunca se comercializó ampliamente. Los diseños alemanes sufrieron una serie de problemas y, aunque Dragon funcionó con éxito durante muchos años, el interés cada vez menor en diseños alternativos llevó a su cierre sin que se construyera una variante comercial más grande. A partir de 2019 ^[actualizar], estos conceptos se han utilizado en varios reactores de investigación adicionales, incluidos Peach Bottom , AVR , HTTR y HTR-10 , así como en reactores comerciales de pequeña escala, Fort St. Vrain y THTR-300 . El HTR-PM en China está en construcción, con una unidad en Shidao Bay conectada a la red a partir de diciembre de 2021. ^[4]

El Atomic Energy Establishment en Winfrith fue construido para la construcción y operación de reactores nucleares experimentales y de investigación. Dragon utilizó gas helio como refrigerante y grafito como moderador de neutrones . El combustible se formó en pequeñas bolitas esféricas y luego se recubrió con cerámica. Luego, estas se mezclaron con el grafito y se presionaron para formar bloques de varias formas y tamaños. La criticidad solo es posible cuando los bloques se colocan juntos en ciertas configuraciones dentro de un reflector de neutrones , lo que permite mantener combustible adicional en un área lista y cargarlo sobre la marcha. Se utilizó helio debido a su baja sección transversal nuclear , que condujo a una mayor economía de neutrones , así como a su inercia química, lo que le permitió operar a temperaturas más altas sin temor a erosionar los materiales del reactor. Las temperaturas más altas también permiten un funcionamiento más eficiente de la turbina de vapor y la hacen más adecuada para su uso directo como calor de proceso . En el caso de un corte de energía, la convección natural del helio proporcionó enfriamiento de emergencia. ^[6] El combustible utilizado en el reactor eran partículas recubiertas, que consistían en micropellets de un material fisionable (como el U235) rodeados por una capa exterior de cerámica. ^[7] Inicialmente, la mayor parte del combustible era uranio altamente enriquecido (aproximadamente el 93% de uranio-235 ), aunque más tarde se utilizó más combustible de menor enriquecimiento (aproximadamente el 20%). ^{[8] [9]} El reactor se parecía a una enorme botella, con el área más grande en la parte inferior que contenía el combustible activo dentro del reflector, y el área más pequeña en la parte superior que contenía elementos de combustible adicionales para recargar. ^[10]

El sitio de Winfrith se extendió a lo largo de 129,4 hectáreas (320 acres) de brezales en la zona rural del sur de Dorset, y allí se ubicaron nueve reactores experimentales diferentes. ^[6]

De los nueve reactores, sólo quedan el reactor Dragon y el reactor de agua pesada generador de vapor , y están en proceso de desmantelamiento. Durante el desmantelamiento, las vasijas del reactor se colocarán en almacenes seguros para reactores, se desmontarán y almacenarán otras estructuras, los residuos restantes se enviarán a sitios de almacenamiento asignados y se retirará el suelo según sea necesario para un depósito de residuos de baja actividad adecuado . Finalmente, el sitio se desclasificará como sitio con licencia nuclear, se ajardinará y se devolverá a su uso normal. ^[6] El contrato para el desmantelamiento del sitio se ha adjudicado a Costain Nuclear , y la fase final de desmantelamiento se ha aplazado durante veinte años. ^[10]

• Simon, Rainer (agosto de 2005). El circuito primario del experimento del reactor de alta temperatura Dragon (PDF) . 18.ª Conferencia internacional sobre mecánica estructural en tecnología de reactores. Pekín.
• Shaw, EN (1983). El experimento de energía nuclear en Europa: historia del Proyecto Dragón de la OCDE. Pergamon.