¿Por qué las plantas de energía nuclear del Reino Unido son reactores refrigerados por gas?

Nota: Soy un joven azotador de 30 años, así que lo siguiente es más una representación de mis aprendizajes / lecturas históricas que cualquier relato de primera mano. Hay un cierto nivel de conjeturas que llenan los vacíos aquí, pero espero que todavía dé una idea de las cosas. No lo he escrito para ser, ni se debe interpretar como divisivo de ninguna manera. Tengo un gran respeto por la ingeniería detrás del programa nuclear del Reino Unido.

Como todas las cosas, los ingenieros en el Reino Unido tenían objetivos ligeramente diferentes al desarrollar reactores que en los Estados Unidos (o en Rusia, Francia, India, Canadá o Brasil). Una respuesta profunda podría, por supuesto, profundizar en muchas de estas diferencias. Sin embargo, creo que es casi tan informativo dar solo un par de ejemplos y dejar que su mente avance desde allí.

Los primeros reactores en el Reino Unido se desarrollaron teniendo en cuenta la producción de plutonio. Los reactores de gas CO2 fueron particularmente adecuados para esto. Además, no requerían enriquecimiento de uranio, que es un problema particularmente oneroso. Dada la falta de comunicación entre Estados Unidos y el Reino Unido desde el principio, hicieron lo que tenía sentido en ese momento. Por supuesto, estos primeros reactores de armas generaron claramente calor residual y, por lo tanto, esto también se utilizó rápidamente para servir a un propósito civil. A medida que la idea de plantas de energía nuclear puramente comerciales se hizo más probable, naturalmente comenzaron con lo que ya tenían. Mientras tanto, Estados Unidos ya había desarrollado PWR para fines navales y BWR para el poder civil.

Al principio, no había evidentemente razones convincentes para que el Reino Unido desarrollara las capacidades de enriquecimiento y fabricación pesada (creo que no tenían la capacidad de forjar recipientes de reactor de tamaños comerciales suficientes … al igual que los EE. UU. Hoy en día) un PWR Como tal, se construyó un reactor comercial moderado con grafito enfriado con CO2.

Con el paso del tiempo, las unidades MAGNOX funcionaron bastante bien, pero sabían que podían mejorar con su mejor conocimiento. El reactor avanzado refrigerado por gas se desarrolló y los prototipos se iniciaron a principios de los años 60. Estas plantas se comercializaron desde el principio como las plantas más económicas que existían. Habían ganado internamente contra reactores de gas de alta temperatura, CANDU y todos los diseños de agua ligera. Desafortunadamente (y esto es principalmente de memoria), se encontraron con problemas de rendimiento con su revestimiento de combustible elegido. Ninguna cantidad de arreglos pareció aliviar esto, por lo que tuvieron que pasar a un revestimiento menos amigable (neutrónicamente hablando) e introducir un enriquecimiento leve. Este cambio perjudicó significativamente la economía de la planta, ya que eliminó muchas de las ventajas del diseño de gas. Además, la potencia de bombeo del CO2 terminó siendo tan alta que gran parte de la ventaja de la eficiencia se fue al conducir los circuladores de gas. Por último, debido a la baja densidad de potencia (excelente para la seguridad, pero desastrosa para el costo), la salida de potencia máxima de un núcleo dado fue algo limitada, lo que lesionó en economías de escala. Los AGR parecen ser grandes plantas operativas, pero he oído que se llaman las plantas nucleares más complicadas y caras jamás construidas. Como nunca he trabajado en ellos, creo que son una curiosidad interesante. Me encantaría hacer una gira.

¿Por qué las plantas de energía nuclear del Reino Unido son reactores refrigerados por gas?

El Reino Unido tomó la ruta del reactor refrigerado por gas en la década de 1950. La primera generación de reactores fueron las plantas Magnox, que actualmente están siendo clausuradas. Las 7 plantas de reactor avanzado refrigerado por gas (AGR) todavía están en funcionamiento y fueron la segunda generación.

Creo que las razones clave para seguir esta ruta fueron:

  • El Reino Unido quería desarrollar tecnología independiente y no confiar en la tecnología de reactores estadounidenses.
  • Los reactores refrigerados por gas tienen mayor eficiencia térmica que los PWR o BWR.
  • Falta de capacidad en el Reino Unido para forjar los recipientes a presión del reactor necesarios para PWR o BWR.
  • Los reactores refrigerados por gas (al menos inicialmente) podrían usar uranio con un enriquecimiento menor que el requerido para otros diseños de reactores. El enriquecimiento de combustible es costoso y requiere instalaciones dedicadas. Sin embargo, los AGR requieren enriquecimiento de combustible.
  • Los reactores refrigerados por gas también tienen ventajas de seguridad con respecto a los reactores refrigerados por agua (menor densidad de potencia en el núcleo y escenarios menos accidentales de pérdida de refrigerante (LOCA)).

En retrospectiva, los AGR no fueron la mejor opción después de que el resto del mundo siguiera la ruta PWR / BWR, dejando al Reino Unido con diseños de reactores únicos. El núcleo de grafito también experimenta problemas de envejecimiento que no se entendían en ese momento.

Sin embargo, los AGR se están desempeñando fuertemente actualmente, en sus años crepusculares. Uno acaba de establecer el récord mundial para la operación continua de un reactor comercial, y esto pronto se romperá con otro AGR.