¿Cuánto uranio necesitas para un reactor nuclear?

Answer 1

Un reactor acuoso homogéneo que usa U235 puro y agua pesada podría volverse “crítico” con un par de cientos de gramos, por lo que técnicamente es la cantidad.
La mayoría de los reactores de potencia reales tienen mucha menos moderación y muchos más materiales absorbentes en el flujo de neutrones. Los primeros PWR de menor potencia usaban un par de toneladas de uranio; los diseños modernos requieren más de 100 toneladas de combustible de uranio en el núcleo (fuente: El ciclo del combustible nuclear: análisis y gestión, 2a edición). Esta cantidad de combustible es necesaria para permitir que el núcleo mantenga la criticidad a medida que el proceso de fisión convierte el combustible en un absorbedor de neutrones, a una velocidad de aproximadamente 1,2 gramos por megavatio-día o potencia producida. Como puede ver, una planta de energía como la planta de Calloway cerca de mí, que genera 3500 MW de calor y funciona durante 18 meses (540 días) quemará unas 2.3 toneladas de fisible durante ese período. Inicialmente se habrá cargado con aproximadamente 4 toneladas de fisible en las ~ 100 toneladas de uranio.

Answer 2

Depende de la cantidad de energía que desea producir, el enriquecimiento del combustible de uranio y la cantidad de tiempo que desea pasar entre los reabastecimientos (más precisamente, la cantidad de energía que desea producir entre reabastecimientos).

• Más potencia requiere más uranio
• Mayor enriquecimiento requiere menos uranio
• Mayor intervalo de reabastecimiento de combustible significa más uranio

Entonces, si tiene un reactor pequeño que no funciona con mucha frecuencia y está utilizando uranio altamente enriquecido, es posible que tenga un núcleo de reactor con solo 50 kg de uranio. Por otro lado, una planta de energía comercial (producción de alta potencia, uranio poco enriquecido, repostar anualmente más o menos) tendrá muchas toneladas de combustible.

Un ingeniero nuclear me dijo anecdóticamente (como en, no tengo ninguna razón para desconfiar de la persona que me lo dijo, pero no lo vi ni lo leí yo mismo) que había un núcleo de reactor en funcionamiento que podría caber en un gran lata de café Los sistemas de apoyo eran considerablemente más grandes, pero la región alimentada era pequeña.

Answer 3

Por lo que leí aquí [1]

Un reactor de 1000 MWe requiere alrededor de 27 toneladas de combustible fresco enriquecido por año.

y

Para un reactor con una potencia de 1000 megavatios (MWe), el núcleo contendría alrededor de 75 toneladas de uranio poco enriquecido.

Notas al pie

[1] Descripción del ciclo del combustible nuclear