Dado que usted pregunta acerca de los reactores de agua ligera (LWR), ¿por qué no nos centramos en cómo funciona LWR en comparación con otros reactores nucleares?
El aspecto clave de LWR incluye PWR (el agua no hierve normalmente) y BWR (el agua hierve normalmente), en ambos casos se usa agua ligera como refrigerante y moderador.
La fisión nuclear produce neutrones. Los neutrones se producen a velocidades muy altas (también conocidos como neutrones rápidos, 1-20MeV), los neutrones colisionan con el agua, calientan el agua y enfrían los neutrones a la temperatura de funcionamiento normal del reactor (0.25eV).
La razón clave por la que se hace esto es que los neutrones rápidos tienen probabilidades de fisión bastante bajas, mientras que el neutrón térmico tiene probabilidades de fisión bastante altas para U235 (85%) y Pu239 (67%).
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Al mismo tiempo, los neutrones térmicos tienen probabilidades de fisión muy bajas para la mayoría del combustible nuclear, U238 y otros isótopos pares (Pu240, Pu242, Am242, Cu244). Y la probabilidad del 67% de Pu239 también es bastante baja.
Un reactor rápido, optimizado para funcionar con neutrones rápidos sin moderación requiere al menos 5 veces más combustible nuclear y un mayor nivel de enriquecimiento (15% en lugar de 5%). Al mismo tiempo, es capaz de fisión U238, Pu240, Pu242 directamente, y la fisión rápida tiende a producir más neutrones, tres, en lugar de la fisión térmica promedio que produce 2.2.
La otra ventaja significativa de un reactor rápido es que todo lo que puede fisionarse bien en todas las fisiones en un reactor rápido, y no se ve afectado tanto por los venenos de neutrones, esto hace que los reactores rápidos sean mucho mejores consumiendo combustible gastado LWR, consumiendo uranio empobrecido (como combustible de recuperación), que es una solución mucho más sostenible a largo plazo (LWR fisiona solo el 0.7% del combustible nuclear cargado por ciclo, mientras que un reactor rápido puede usar hasta un 10% por ciclo de carga).
Si bien hay alrededor de 300 reactores LWR operativos en el mundo, literalmente puede contar reactores rápidos en sus dedos. Rusia tiene los únicos reactores rápidos de gran tamaño y tamaño completo (un BN600 de 600MWe y un BN800 de 800MWe, que combinados son aproximadamente del tamaño de un BWR / PWR de tamaño completo típico con alrededor de 1300MWe)