¿Existe algo así como un reactor nuclear ‘limpio’, que utiliza cada partícula de combustible atómico?

Answer 1

No. Hay dos problemas con su concepto de un reactor nuclear “limpio”. Pero primero algunos antecedentes.

Los reactores de fisión funcionan generando una reacción en cadena autosostenida donde la fisión produce neutrones que producen más fisión que produce más neutrones, etc. Estos neutrones no solo impactan en los núcleos fisionables (U235, U233, Pu239, etc.). También golpean la estructura del reactor (acero, etc.), así como otros materiales en el combustible (varios isótopos de uranio, neptunio, plutonio, americio, curio, productos de fisión, etc.). Además, cada fisión inherentemente genera típicamente dos productos de fisión; las partes en las que se rompió el núcleo fisible. Más del 99% del tiempo, estos productos de fisión son inestables y decaerán liberando radiación en un futuro cercano o lejano. Estas desintegraciones posteriores a la fisión liberan ~ 21% de toda la energía de la fisión.

Entonces,

1. la fisión genera productos de fisión radiactiva que tardan ~ 300 años en disminuir la actividad. No hay nada que se pueda hacer al respecto que no sea almacenar de forma segura los productos de fisión en un lugar donde la gente no los coma ni se pare cerca de ellos. OMI, esto es fácil de hacer.
2. La fisión genera neutrones que aumentan el número de masas de actínidos en el combustible. Muchos de estos isótopos de mayor masa son radiactivos y solo son ligeramente fisibles, por lo que tienden a acumularse en el combustible en lugar de quemarse. En algunos diseños de reactores rápidos, las energías de neutrones son lo suficientemente altas como para que estos isótopos se acumulen a un nivel limitado a medida que la velocidad de combustión se vuelve igual a la velocidad de producción. Pero pase lo que pase, habrá un inventario de estos materiales. Estos son problemáticos porque algunos de ellos tienen vidas medias largas (por ejemplo, 24,000 años) y porque algunos de ellos podrían en teoría ser separados y utilizados para hacer explosiones atómicas. OMI por estas razones, el mejor lugar para almacenar estos materiales es dentro de los reactores de neutrones rápidos, donde se quemarán para generar energía útil y estarán protegidos de usos nefastos por una radiactividad extremadamente alta.

Answer 2

Si te refieres a una conversión de masa pura → energía, no la hay. Si pudiéramos extraer y contener antimateria, sería teóricamente posible. Sin embargo, eso suena más que un poco difícil.

Algunos reactores de fusión tienen el potencial de tener fusión “aneutrónica”. Aka, no se generarían neutrones en la reacción. Como los productos de fusión en este caso no son radiactivos y la falta de neutrones elimina la activación (es decir, el neutrón es absorbido por un material y cambia el isótopo para convertirse en radiactivo) de los materiales estructurales del reactor, ciertamente pasaría la prueba de limpieza. Por supuesto, nadie ha demostrado una sobreunidad en estos dispositivos todavía, pero eso no significa que no sucederá.

Answer 3

“Lo perfecto es enemigo de lo bueno”. -Voltaire

Pide un reactor nuclear perfectamente limpio que utilice todo el combustible nuclear, sin darse cuenta de que un reactor nuclear normal es lo suficientemente bueno, ya que nos ha salvado de las 10 000 muertes por cada TWh que de lo contrario se generarían con combustibles fósiles.

Incluso consideras esta pregunta en primer lugar porque piensas que las plantas de combustibles fósiles son aborrecibles y malvadas, descuidando también considerar que nuestra población humana es actualmente de 7 mil millones, y no de 7 millones, precisamente porque la quema de combustibles fósiles nos ha sacado de la edad de piedra acurrucada alrededor de los incendios en medicina, transporte, refugio, especialización de recursos y la capacidad de controlar nuestro medio ambiente.

Es este mismo paradigma, que apunta solo a lo perfecto y descuida lo suficientemente bueno, lo que hará que se pierda los reactores nucleares gen IV que están a solo 15 años de la producción completa (China solo 5), son muchos pedidos de magnitud más seguros, producen pedidos de magnitud menos desperdicio, y por lo tanto, reduciría las tasas globales de mortalidad en otro orden de magnitud.

¿Existe tal cosa como un reactor nuclear “limpio”? Por supuesto. Todos los reactores nucleares están limpios, en virtud del hecho de que todos los residuos se gestionan adecuadamente. ¿Usan todo el combustible nuclear? Los de hoy no. Algunos de los que mañana lo hacen, otros no. A pesar de usar solo el 1% de su combustible, las plantas nucleares todavía usan solo alrededor de una millonésima parte del combustible requerido en las plantas de combustibles fósiles y mucho menos material por kWh durante su vida útil que cualquier otra fuente de energía, con la única excepción de la energía hidroeléctrica. A pesar de no ser perfecta, la energía nuclear es, de hecho, lo suficientemente buena.

Answer 4

Los desechos del reactor reproductor son principalmente productos de fisión, mientras que los desechos del reactor de agua ligera tienen una gran cantidad de transuranicos. Después de que el combustible nuclear gastado se haya eliminado de un reactor de agua ligera durante más de 100.000 años, estos transuránicos serían la principal fuente de radiactividad. Eliminarlos eliminaría gran parte de la radiactividad a largo plazo del combustible gastado.

…

Como resultado de esta rareza física, después de varios cientos de años en almacenamiento, la actividad de los desechos radiactivos de un Reactor Fast Breeder se reduciría rápidamente al nivel bajo de los productos de fisión de larga vida.

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Un reactor cuyo propósito principal es destruir los actínidos, en lugar de aumentar las reservas de combustible fisionable, a veces se conoce como un reactor de quemador .

Reactor de reproductores – Wikipedia

el ciclo de torio puede reciclar completamente los desechos de actínidos y solo emitir desechos de productos de fisión, y después de unos cientos de años, los desechos de un reactor de torio pueden ser menos tóxicos que el mineral de uranio que se hubiera utilizado para producir combustible de uranio poco enriquecido para una luz reactor de agua de la misma potencia.

Ciclo de combustible de torio – Wikipedia