¿Cómo es útil tener un reactor de alta temperatura?

Answer 1

Si un reactor nuclear de fisión se diseñara para operar a temperaturas cercanas a los 1000 ° C, métodos más eficientes para generar electricidad, como una turbina de gas de ciclo cerrado, Wikipedia estaría disponible.

Un reactor de alta temperatura sería más fácil de enfriar. Eso parece contrario a la intuición, pero la diferencia de temperatura entre la fuente y el sumidero es la clave de la eficiencia. El enfriamiento por aire sería práctico, pasivo y económico.

Un reactor de alta temperatura sería útil para el uso directo del calor en procesos industriales, reemplazando directamente algunos usos de los combustibles fósiles.

El límite superior de la temperatura a la que se puede operar un reactor está directamente relacionado con los materiales disponibles para los recipientes del reactor y las tuberías y el líquido refrigerante primario. Se han utilizado sales fundidas y metales en algunos diseños de reactores. Las sales fundidas son particularmente interesantes ya que el combustible puede disolverse en la sal fundida. El concepto fue probado hace décadas en el Experimento del Reactor de Sal Fundida en Oak Ridge, TN. Después de que el reactor funcionó durante aproximadamente 4 años, el proyecto se detuvo por razones políticas.

Las posibilidades son enormes si solo diseñamos reactores para usar un mejor fluido de trabajo y enfriamiento que el agua. El agua era una buena idea para los submarinos, por eso el Almirante Rickover la eligió. El error fundamental, bueno uno de ellos de todos modos, fue no tener el coraje de diseñar y usar reactores optimizados para la producción de energía en tierra.

Answer 2

Todos los reactores nucleares producen energía generando vapor a alta presión, que luego se utiliza para impulsar una turbina de vapor conectada a un generador eléctrico.

La eficiencia de cualquier motor térmico, incluida una turbina de vapor, es directamente proporcional a la diferencia entre la temperatura del “depósito caliente” (el reactor, que calienta el vapor) y la temperatura del “depósito frío” (el entorno circundante). en el que se descarga el calor después de que el vapor sale de la turbina).

Por lo tanto, si el reactor puede calentar vapor a una temperatura más alta, el factor de conversión entre la salida de energía del reactor y la salida de energía del generador será mayor. Si tiene dos reactores que producen la misma salida total de energía térmica, pero uno opera a una temperatura más alta, ese generará más electricidad.

Answer 3

Las reacciones que ocurren dentro de un reactor están modeladas por alguna ecuación cinética. Tomando una cinética de primer orden:

ra = kCa, donde

• ra es la tasa de consumo del reactivo A
• k constante cinética
• Concentración de Ca de A

La constante cinética tiene una fuerte dependencia de la temperatura, descrita por una ecuación de Arrhenius, k = A * exp (-Ea / RT), donde

• A es el factor preexponencial
• Ea energía de activación
• R constante de gas perfecta
• T temperatura en Kelvin

Como puede ver, cuanto mayor es la temperatura, mayor es k y, por lo tanto, la velocidad de la reacción aumenta con la temperatura.