Seguimos de celebración por haber alcanzado los 10K y, dado que lo prometido es deuda, os presentamos un nuevo súper-hilo:
¿Qué son los combustibles resistentes a accidentes (#ATF)? ¿Qué ventajas ofrecen respecto al combustible convencional? ¿Qué diseños están desarrollo?
¿Qué son los combustibles resistentes a accidentes (#ATF)? ¿Qué ventajas ofrecen respecto al combustible convencional? ¿Qué diseños están desarrollo?
El combustible #nuclear de la mayoría de reactores en operación está formado por pastillas cilíndricas de UO2, con un grado de enriquecimiento en uranio-235 < 5%, alineadas dentro de tubos de aleación de circonio (Zircaloy). Estos tubos se conocen como vainas de combustible
Es también el resultado de un largo proceso de optimización (+40 años de investigación y desarrollo continuo!) destinado a mejorar su comportamiento y fiabilidad bajo las condiciones extremas del interior del reactor (temperatura, presión, irradiación, oxidación, etc.)
La búsqueda de la excelencia en el comportamiento del combustible también se extiende a condiciones de accidente. Aunque esta línea de investigación ha estado activa durante décadas, se ha visto reforzada a raíz del accidente de #Fukushima Daichii en 2011. Os contamos…👇
Si bien es cierto que el combustible actual cumple con todos los criterios de #seguridad y cuenta con un excelente historial de operación, todavía presenta margen de mejora en condiciones de accidente. Y os preguntaréis, ¿cuál es el problema?🤔
⚠️La oxidación de la vaina⚠️
⚠️La oxidación de la vaina⚠️
En condiciones normales de operación, la vaina está en contacto con el agua del circuito primario (a una temperatura alrededor de 300°C🌡️). La reacción de oxidación entre circonio y agua da lugar a la formación de:
1⃣Una capa de óxido sobre la superficie de la vaina
2⃣Hidrógeno
1⃣Una capa de óxido sobre la superficie de la vaina
2⃣Hidrógeno
En fases avanzadas de un accidente, las barras de combustible quedarían parcial o totalmente expuestas a vapor de agua, un pésimo conductor del calor. Sin refrigeración, estas ya no serían capaces de disipar la energía generada en su interior y su temperatura aumentaría ⤴️
Dado que la tasa de oxidación del circonio es muy sensible a la temperatura, la generación de hidrógeno se dispara en condiciones de accidente📈. El hidrógeno es un gas altamente inflamable a partir de ciertas concentraciones, de ahí las explosiones ocurridas en Fukushima Daichii
En este contexto, se lanzaron varios proyectos dedicados al desarrollo de los llamados #Accident-#Tolerant #Fuels (ATFs), recientemente rebautizados como Advanced Technological Fuels. En este primer hilo os contamos qué son y cómo se clasifican según su madurez tecnológica
Empecemos por el principio: ¿Qué es un ATF? Se denomina combustible ATF a un conjunto de pastilla y vaina capaz de:
1⃣ Mantener o mejorar el comportamiento del combustible en condiciones normales de operación
2⃣ Proporcionar una mejor respuesta en condiciones de accidente
1⃣ Mantener o mejorar el comportamiento del combustible en condiciones normales de operación
2⃣ Proporcionar una mejor respuesta en condiciones de accidente
¿Y cómo cuantificamos ‘una mejor respuesta en condiciones de accidente’? Mediante el tiempo de respuesta o coping time, es decir, el tiempo del que dispone el operador para adoptar medidas que garanticen la refrigeración del combustible, evitando así su degradación
WARNING⚠️¡Ambas condiciones se deben cumplir simultáneamente! Aunque un nuevo combustible ofrezca enormes ventajas en condiciones de accidente, nunca será considerado ATF si no es capaz de mejorar o mantener el comportamiento del UO2-Zircaloy en condiciones normales de operación
Los combustibles ATF se pueden clasificar en conceptos #evolutivos y conceptos #innovadores. Los evolutivos se basan en el uso de materiales ampliamente caracterizados, por lo que su implementación podría materializarse durante esta misma década
En cuanto a los diseños innovadores, estos introducen grandes cambios respecto al combustible convencional, tanto a nivel de materiales como de geometría. Por ese motivo, su licenciamiento e implementación requerirá más tiempo que en el caso de los diseños evolutivos
Sabemos que os morís de ganas de que os demos más detalles sobre ambos tipos de ATFs, pero como antes de la llegada de #Netflix, vais a tener que ser pacientes y esperar al próximo episodio. Cuántos más likes reciba este último tuit, antes lo sacaremos😉
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