En un reactor nuclear PWR típico, ¿el refrigerante entra en contacto directo con las pastillas de combustible U-235 o solo con el revestimiento?

RE: En un reactor nuclear PWR típico, ¿el refrigerante entra en contacto directo con las pastillas de combustible U-235 o solo con el revestimiento?

El agua de enfriamiento solo contacta el revestimiento en un PWR.

Debe tener en cuenta que los gránulos de combustible no permanecen por mucho tiempo. No solo están sujetos a tensiones térmicas severas que pueden agrietarlos, sino que también hay productos de fisión gaseosa que se crean o liberan dentro de los gránulos que quieren romperlos. Y, francamente, los dos átomos de producto de fisión por cada uranio dividido simplemente ocupan más espacio y, por lo tanto, también quieren romper los gránulos. Esta es una de las principales razones por las que el combustible del reactor de energía nuclear convencional tiene que ser reemplazado cada 18 meses más o menos.

El ítem “b” a continuación es una fotografía de la pastilla de combustible nuclear gastado y el revestimiento cortado. Puede ver que “no es exactamente lo mismo” que lo que entró al reactor cuando era nuevo.

Solo en un accidente.

El combustible nuclear siempre debe estar rodeado por su revestimiento de pasador de combustible.

Las barras de combustible encapsulan aún más los pasadores de combustible y aún no entran en contacto con el refrigerante.

Esencialmente, hay 3 capas de materiales sólidos entre el refrigerante y el combustible.

La tubería por donde fluye el refrigerante.

Las barras de combustible / conjuntos de combustible.

El revestimiento de alfiler.

Esas tres capas deben mantener excelentes niveles de contacto para realizar el mayor calentamiento posible, la energía nuclear que termina calentando directamente los productos de fisión debe realizarse de esta manera.

Hay otra parte de la energía nuclear que termina como energía cinética de neutrones, que típicamente es absorbida por el refrigerante a medida que el moderador reduce la velocidad de los neutrones (que generalmente también es el refrigerante).

Finalmente, hay rayos gamma y algunas beta que conducen el revestimiento del combustible y van a depositar su energía en muchos lugares del reactor (incluido el moderador / refrigerante / y las estructuras metálicas en general).

En el primer reactor en el que trabajé, KORI Unidad 1, el refrigerante entró en contacto con los gránulos de combustible U02; esto no fue algo bueno.

Si hay un agujero lo suficientemente grande en la varilla de combustible, el agua puede entrar en contacto con la pastilla de combustible de cerámica. Esto generalmente hace bastante calor y puede romperse al poner una cierta cantidad de uranio en el refrigerante, un verdadero dolor de cabeza para que la planta limpie y mantenga la dosis más baja posible para los trabajadores.

A menos que algo salga muy mal, el revestimiento mantiene todos los gránulos y los fragmentos de fisión lejos del agua. Esto es incluso cierto en sistemas que no usan gránulos de cerámica y en su lugar usan barras de combustible de metal en el revestimiento para evitar que el uranio y el plutonio entren en contacto directamente con el refrigerante.