Desarrollan en Rusia un reactor híbrido más seguro y económico

Un grupo de científicos rusos ha creado y probado el componente termonuclear de un reactor híbrido. Este aparato no tiene análogos y combina la fiabilidad de los reactores de fisión conocidos, con la economía y la seguridad medioambiental de la energía termonuclear.

Como explican los autores del estudio, los sistemas de reactores híbridos, o de fusión-fisión, comprenden una fuente de neutrones termonucleares y una zona activa donde se fisionan los núcleos pesados. El combustible es una mezcla de torio y plutonio de uso militar.

El torio no es una fuente de energía por sí mismo pero produce uranio-233, cuya acumulación en el núcleo aumenta la duración del ciclo del combustible. La sustitución del uranio-238 utilizado en los reactores de fisión convencionales por torio permite reducir drásticamente la cantidad de residuos radiactivos, destacan los científicos.

A diferencia de los reactores de fisión, que se controlan mediante absorbedores de neutrones, el estado del combustible en la zona activa de un sistema híbrido se regula, por el contrario, añadiendo neutrones procedentes de la fuente termonuclear. En el proyecto de los científicos de la Universidad Politécnica Nacional de Tomsk (Rusia), se usa una trampa magnética gasodinámica en la que el deuterio y el tritio se mantienen en un estado de plasma de alta temperatura.

"La diferencia clave del sistema híbrido es que el material nuclear no se encuentra en un estado estrictamente crítico, como en un reactor tradicional, sino en un estado cercano a la criticidad, lo que excluye la posibilidad de desarrollar una reacción en cadena incontrolada", explicó el profesor del Departamento del Ciclo del Combustible Nuclear de la Universidad Politécnica Nacional de Tomsk Serguéi Bedenko, que lideró el estudio.

Los resultados de su trabajo se publicaron en la revista Nuclear Engineering and Technology.

La energía liberada durante la fisión es eliminada por el refrigerante de helio. Calentado a unos 730 grados centígrados, el helio puede utilizarse para producir no solo electricidad, sino también hidrógeno mediante la conversión del metano en vapor, si la turbina de gas y el generador eléctrico están conectados.

El reactor híbrido que se está desarrollando será bastante compacto, con capacidad de entre 60 y 100 megavatios y podrá trabajar con una sola carga de combustible durante más de ocho años. Según los científicos, puede utilizarse en regiones de difícil acceso y producir electricidad, calor y combustible de hidrógeno ecológico.

"En el transcurso de nuestra investigación, hemos determinado los parámetros óptimos de una fuente de neutrones termonucleares para mantener continuamente la zona activa del sistema híbrido en un estado casi crítico controlado, así como hemos estudiado el efecto de la onda de fisión nuclear que surge después de un solo pulso de combustión termonuclear", reveló Serguéi Bedenko.

El concepto de un reactor híbrido de torio fue propuesto en el 2019 por un equipo de científicos de la Universidad Politécnica de Tomsk, Centro Nuclear Federal Ruso - Instituto Zababajin de Investigación de Física Técnica de Rusia y el Instituto Budker de Física Nuclear de la rama siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia.