Análisis neutrónico de una configuración ADS con combustible nuclear embebido en metal líquido

Sánchez Guerrero, Helena (2019). Análisis neutrónico de una configuración ADS con combustible nuclear embebido en metal líquido. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Análisis neutrónico de una configuración ADS con combustible nuclear embebido en metal líquido
Author/s:
  • Sánchez Guerrero, Helena
Contributor/s:
  • Abánades Velasco, Alberto
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Date: February 2019
Subjects:
Freetext Keywords: ADS, espalación, transmutación, actínidos, subcrítico, MCNPX
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Ingeniería Energética
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

La energía nuclear de fisión se presenta en la actualidad como una valiosa alternativa a los combustibles convencionales para afrontar el aumento progresivo de demanda de energía en el mundo. Las centrales nucleares tienen ventajas privilegiadas: tienen factores de carga que ascienden hasta un 90%, hay abundantes reservas y recursos del combustible que emplean, las centrales actuales tienen una alta potencia media, en torno a 1000 MeV, etc. Aunque parece una solución competitiva y viable para abastecer de energía al planeta, esta energía cuenta con algunos inconvenientes, entre los cuales se encuentran los residuos radiactivos que se generan tras la fisión. Algunos de estos desechos, tienen una vida radiactiva de miles de años, teniendo que ser aislados de la población para garantizar su seguridad. Actualmente existen tecnologías para almacenar estos residuos de alta actividad, pero ante el futuro incremento masivo de la demanda energética, la solución del almacenamiento no es lo suficientemente sostenible. Los reactores del futuro buscan emplear un ciclo cerrado del combustible, es decir, reahbilitar el combustible quemado para su uso en otros reactores. Entre las aplicaciones de este ciclo cerrado, está la transmutación de los actínidos minoritarios presentes en los residuos del combustible nuclear, los cuales representan los elementos con vida media más larga y, por tanto, los que más tiempo de confinamiento necesitarían para dejar de ser peligrosos. Algunos de estos elementos son: Am, Np, Cu, etc. El proceso de transmutación consiste en “reducir” los actínidos minoritarios a productos con menor vida media, es decir, radiactivos durante un inferior periodo de tiempo. Para que se produzca esto, se somete a fisión a los núcleos de estos elementos. Este proceso se lleva a cabo en reactores cuyo combustible está compuesto por elementos fisionables, como el uranio o el plutonio, incluyéndose pequeñas cantidades de estos actínidos distribuidos en el núcleo del reactor. Para facilitar la fisión cabe preguntarse qué reactor es más adecuado. El estudio y ensayo de la transmutación de actínidos actualmente se lleva a cabo en reactores rápidos subcríticos. ¿Por qué escoger este tipo de reactor? La relación de la sección eficaz de fisión con respecto a la de captura neutrónica de los elementos de interés muestra valores elevados ante neutrones rápidos, es decir, si se emplearan neutrones térmicos, aunque la sección eficaz de fisión de los elementos sea elevada, la de captura es aún mayor. Por el contrario, empleando neutrones rápidos, la probabilidad de que estos produzcan fisión es superior a la probabilidad de que sean capturados por el núcleo de un actínido. Por otro lado, la transmutación en sistemas críticos presenta problemas de control, siendo mucho más seguro un reactor que trabaje en un sistema subcrítico. Los sistemas subcríticos se caracterizan porque requieren una fuente externa que genere neutrones para mantener las reacciones de fisión. Al contrario que los reactores críticos, los cuales generan neutrones suficientes en la fisión para poder autosostener las reacciones, los subcríticos dependen de esa fuente para funcionar. Los reactores ADS, “Acceleration Driven Systems” o “Sistemas acelerados conducidos”, son una solución viable para llevar a cabo la transmutación de actínidos. Estos se caracterizan por ser rápidos, subcríticos y por emplear un acelerador de partículas para generar los neutrones.

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Item ID: 54158
DC Identifier: http://oa.upm.es/54158/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:54158
Deposited by: Biblioteca ETSI Industriales
Deposited on: 04 Mar 2019 06:46
Last Modified: 01 May 2019 22:30
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