¿Cuál es la diferencia entre un reactor reproductor rápido y un reactor de agua pesada?

Answer 1

Esto es casi una comparación de manzanas y naranjas.

Un Fast Breeder Reactor es un reactor que utiliza neutrones rápidos (de alta energía) para fisión de su combustible y para convertir algunos materiales no fisibles en el combustible en materiales fisibles (estos se conocen como materiales fértiles). Esto requiere una conservación de neutrones muy cuidadosa ya que no puede permitirse desperdiciar ninguno. Debido a que muchos neutrones se pierden durante la termalización y por captura cuando son térmicos, no desea que los neutrones se desaceleren. (Los neutrones térmicos están en equilibrio térmico con su entorno). Esto se hace evitando cualquier moderador, manteniendo así los neutrones a alta energía, por ejemplo, rápido. El sodio líquido (o algún otro metal) se usa para enfriar ya que los átomos pesados ​​son moderadores pobres.

Tradicionalmente, el combustible es uranio, con el U-235 fisionándose y el U-238 absorbiendo un neutrón y siendo convertido en Pu-239 para ser el nuevo material fisible. Diseñado adecuadamente, se convierte más U-238 en Pu-239 que se consume U-235. Así, el reactor produce más material fisionable del que consume.

Un reactor de agua pesada es simplemente un reactor que utiliza agua pesada (deuterio) como moderador. El agua pesada es un moderador mucho mejor que el agua ligera, principalmente porque no absorbe muchos neutrones (el deuterio ya tiene un neutrón adicional, por lo que no absorbe fácilmente otro). Una característica de un reactor moderado con agua pesada es que puede usar uranio natural como combustible, ya que pierde pocos neutrones para capturar en el moderador. El uranio natural con solo 0.72% de U-235 sostendrá una reacción en cadena. Los reactores CANDU funcionan de esta manera.

Por definición, un reactor de agua pesada no es un reactor rápido. El agua pesada es un moderador, por lo que solo se usa en reactores térmicos.

Es posible diseñar un reactor de agua ligera que también sea un reproductor. Esta es una de las formas en que se prevé un ciclo de combustible de torio.

Answer 2

El agua pesada mejora la eficiencia del combustible en comparación con un reactor refrigerado por agua normal.

D2O tiene una pequeña posibilidad de comerse un neutrón.

H2O tiene una probabilidad mucho mayor de comerse un neutrón.

Comiendo = desperdiciando neutrones.

Esto hace que algunos PHWR alcancen una relación de conversión del 80%, mientras que LWR logra una relación de conversión del 50-60%.

Los criadores, por definición, alcanzan> 100% de relación de conversión. Pero esto requiere combustibles de mayor enriquecimiento, mayor masa de combustible nuclear y un diseño que no modere los neutrones, lo que impide el uso de agua ligera o pesada en el reactor.

La desventaja de PHWR es que el agua pesada es costosa, lo que aumenta los costos de inicio y las horas extras, el inventario de agua pesada debe completarse.