¿Qué son los reactores nucleares?

de número atómico igual a 92 compuesto
por 3 isótopos que son: el
0.7205%, el
238
235
U con el
U con el 99.2739% y el
234
U
gaseosa y la centrifugación gaseosa. La primera está basada en que las moléculas
¿Qué son los reactores nucleares?
ligeras atraviesan más rápidamente una membrana porosa. Si se repite esta
operación varias veces se logra enriquecer paulatinamente el gas con la molécula
235
con el 0.0056%. Este uranio no es
ligera ( U) hasta el nivel deseado. En la centrifugación gaseosa se pone a girar un
adecuado para su uso en reactores
cilindro lleno de hexafloruro de uranio. Por la fuerza centrífuga, las moléculas
enfriados y moderados con agua natural
pesadas (238U) se van a la periferia, mientras que las moléculas ligeras (235U) tienden
debido a que este líquido, aunque absorbe
a desplazarse hacia el eje. El gas que queda al centro del cilindro estará
pocos neutrones, impide que la reacción de
ligeramente enriquecido en 235U. Al igual que en el caso anterior, debe repetirse la
fisión en cadena se mantenga auto-
acción varias veces para lograr el nivel de enriquecimiento que se requiera.
La fisión nuclear del 235U ha hecho posible la existencia de los reactores nucleares.
neutrones se escapen del sistema y que
Un reactor nuclear es una instalación en la cual se puede iniciar y controlar una
otros sean absorbidos por núcleos que no
serie de fisiones nucleares auto-sostenidas. Estos dispositivos son utilizados como
se fisionan (a estos núcleos se les llama
herramientas de investigación, como sistemas para producir isótopos radiactivos y
venenos porque tienden a “matar” la
también como fuentes de energía. Estos últimos son comúnmente conocidos como
reacción, absorbiendo neutrones).
reactores de potencia.
En un reactor nuclear la reacción en
sostenida. Para utilizar uranio natural en
Si todos los neutrones emitidos en las fisiones produjeran nuevas fisiones, es
cadena se mantiene a un nivel casi
un reactor se requiere un moderador que
evidente que la reacción iría creciendo en forma descontrolada. A manera de
constante, y que por su diseño y calidad de
ilustración, esto es lo que ocurre en la bomba atómica, en la cual la reacción no se
su combustible no pueden explotar como
controla y en unos instantes se libera una cantidad increíble de energía. Este
bombas atómicas.
Uranio natural
absorba menos neutrones, como el agua
pesada y el grafito. Por esta razón se han
Uranio enriquecido
UF6
ideado varios métodos para incrementar el
incremento es muy rápido y produce una explosión extraordinariamente violenta y
porcentaje de 235U, el isótopo idóneo para la
energética, característica de tales artefactos. Afortunadamente, es posible controlar
Uranio empobrecido
(colas)
fisión, tal manera que se puedan fabricar
con él combustibles para reactores
enfriados y moderados con agua natural. El
porcentaje de
235
U en el combustible
fisión produzca otra fisión, y esto, a su vez, se logra dejando que cierta cantidad de
235
U
238
U
Membrana
Porosa
Factor de multiplicación y reactividad
nuclear recibe el nombre de
enriquecimiento, término que se utiliza
sólo en los casos en que el porcentaje de
Enriquecimiento por difusión gaseosa
235
U es mayor al natural.
El enriquecimiento del uranio es un
Salida del UF6 enriquecido
proceso complejo y son pocos los países
que tienen la capacidad técnica para
llevarlo a cabo. El uranio natural se extrae
la reacción, haciendo que, en promedio, sólo uno de los neutrones emitidos en cada
Salida de “colas”
Entrada del UF6
del yacimiento en forma de óxido de uranio
(U3O8), luego se procesa para convertirlo en
el gas hexafloruro de uranio (UF6). Para esta
después de que el proceso ocurre. El resto
de la energía proviene del decaimiento
radiactivo de los productos de fisión,
número de neutrones en una generación (cada ciclo de la reacción en cadena)
vez que se han frenado y comienzan a
dividido entre el número de neutrones en la generación inmediata anterior.
decaer. El decaimiento radiactivo continúa
Claramente, si k = 1, la reacción será estable; o sea que el número de neutrones ni
aun cuando la reacción en cadena se ha
crece ni disminuye. Si k < 1, la reacción está disminuyendo, pues en cada generación
detenido, por lo que el diseño de un reactor
hay menos neutrones; y si k > 1, la reacción está creciendo.
debe tener en cuenta esta energía para
Un reactor nuclear es un aparato en el cual se controla a voluntad una reacción de
poder manejarla adecuadamente.
fisión en cadena. Cuando un reactor tiene k = 1, o sea que la reacción se mantiene
Generalmente los elementos combustibles
estable, se dice que el reactor está crítico; cuando k < 1 nos referimos a un estado
tienen una reactividad mayor que cero, y a
subcrítico y cuando k > 1, decimos que es supercrítico.
esta cantidad se le llama exceso de
reactividad. Si el reactor consistiera
únicamente de elementos combustibles
sería supercrítico, pero ahí es donde entran
purificando la solución con solventes
en función las llamadas barras de control,
químicos. El UF6 se enriquece con el 235U.
enriquecer el uranio son la difusión
forma de calor en un tiempo muy corto,
nombre que reciben los fragmentos una
uranio en ácido nítrico, filtrando y
Dos técnicas que se han utilizado para
fisión (aproximadamente 85%) se libera en
Es muy conveniente definir el término llamado factor de multiplicación k, esto es, el
Otro término muy usado en teoría de reactores es la reactividad (r), definida como:
conversión se disuelve el concentrado de
La mayor parte de la energía liberada en la
Enriquecimiento por centrifugación gaseosa
De esta expresión se puede deducir que cuando un reactor está crítico (o sea que k =
que tienen una reactividad negativa. Estas
1) la reactividad es cero. En un reactor subcrítico (o sea k < 1), la reactividad es
barras de control se introducen al núcleo lo
negativa y en uno en estado supercrítico, la reactividad es positiva.
necesario para que el valor neto de
reactividad sea cero, es decir, que el reactor
6
instituto nacional de investigaciones nucleares
Contacto Nuclear
7
sea crítico. Si se quiere apagar el reactor, se
sistema de enfriamiento extremadamente sofisticado para remover el calor de
introducen más las barras de control, con lo
manera inmediata y confiable, ya que de no hacerlo así el calor se acumularía
cual la reactividad llega a ser negativa y el
rápidamente en el combustible y lo fundiría.
reactor -siendo subcrítico- comienza a
apagarse.
El hecho de que inicialmente el reactor
tenga un exceso de reactividad, tiene el
objeto de ir compensando la reactividad
negativa que se crea en todos los reactores
a causa de ciertos fenómenos como la
acumulación de venenos derivados de los
productos de la fisión, los aumentos de
temperatura del núcleo, así como la
pérdida de reactividad positiva provocada
por el consumo de combustible.
Consumo
Blindaje de un reactor
Vasija del reactor
Turbina
Un reactor nuclear en operación es una fuente muy intensa de radiación ionizante:
Generador
la fisión y el decaimiento radiactivo producen principalmente neutrones y radiación
gamma, que son radiaciones altamente penetrantes. Por lo tanto, un reactor debe
Barras de
Control
contar con blindajes a su alrededor, es decir, barreras especiales para atenuar estas
radiaciones y así proteger al personal. En reactores de investigación de tipo piscina,
Red eléctrica
Condensador
el núcleo del reactor se sumerge en el agua de un tanque grande y profundo. En
otro tipo de reactores, el blindaje consiste en una estructura masiva de concreto a
su alrededor. En su composición, el blindaje puede contener metales pesados como el plomo o el acero- para mayor efectividad en la atenuación de la radiación
Generación de electricidad en un reactor nuclear de potencia de la Central Laguna Verde
gamma; el concreto puede ser adicionado también con agregados pesados para el
mismo propósito.
mecánico. A esta categoría pertenecen la mayoría de los reactores que existen en la
Remoción de calor en un reactor
actualidad y que se utilizan en la generación comercial de electricidad. En los
La mayor parte de la energía liberada en la
reactores de investigación se aprovechan las radiaciones producidas como una
fisión se deposita en el combustible y se
herramienta para investigar. Adicionalmente, en muchos países se utilizan los
convierte rápidamente en calor, por lo que
reactores para impulsar submarinos y naves de superficie.
se requiere de un refrigerante para
una turbina de vapor.
En el reactor de agua en ebullición, al agua
que pasa a través del núcleo se le permite
hervir a una presión intermedia de tal
manera que el vapor proveniente del
removerlo. El refrigerante más común es el
A continuación se mencionan brevemente algunas características de los tipos de
reactor se usa directamente en el ciclo de
agua, aunque se puede utilizar otro fluido.
reactores nucleares
potencia. Los dos reactores de la Central
Tanto en los reactores de potencia, como en
Reactores de potencia
los experimentales se han utilizado
Laguna Verde (CLV) son de tipo BWR y en
ellos el calor generado en el núcleo de los
diferentes fluidos como agua pesada
Reactores de agua ligera. Este tipo de reactores se utiliza fundamentalmente como
reactores se utiliza para producir el vapor
(óxido de deuterio), aire, dióxido de
una fuente de calor muy intensa para producir otro tipo de energía útil. Existen
de agua que mueve las turbinas que, a su
carbono, helio, sodio líquido, aleaciones
varios tipos de reactores de potencia, siendo los más utilizados los llamados
vez, mueven los generadores de energía
sodio-potasio, sales fundidas e
reactores de agua ligera, nombre que reciben por ser enfriados y moderados con
eléctrica. El funcionamiento de la CLV se
este fluido. Estos reactores se clasifican, a su vez, en dos tipos: a) el reactor de agua
esquematiza en la figura de arriba. Los dos
presurizada (PWR, por sus siglas en inglés) y b) el reactor de agua en ebullición
reactores de la CLV están en operación
Tipos de reactores nucleares
(BWR).
desde 1990 y 1995, respectivamente, y cada
Aunque existen varios criterios, la principal clasificación de los reactores nucleares
En el reactor de agua presurizada, el agua a alta temperatura y alta presión recibe y
se da de acuerdo con su finalidad, dividiéndolos en reactores de potencia y
remueve el calor del núcleo; luego se pasa a través de un generador de vapor
reactores de investigación. Los reactores de potencia producen energía en forma
donde el calor se transfiere a un circuito de refrigeración secundario en el que el
Reactores de alta temperatura enfriados
útil, convirtiendo el calor generado en el núcleo en alguna forma de trabajo
agua se sobrecalienta y hierve. El vapor generado sirve como fluido de trabajo en
con gas (HTGR). En este caso, el
hidrocarburos. Es importante señalar que
algunos reactores de investigación que son
operados a muy baja potencia no
necesitan un sistema de enfriamiento
esmerado, pues en estas unidades el calor
generado se remueve por conducción y
convección al ambiente. Por su parte, los
reactores de alta potencia deben tener un
8
Los reactores tipo BWR de la Central Laguna Verde cuentan con dos contenedores:
Uno primario (la vasija del reactor) y uno secundario (concreto)
instituto nacional de investigaciones nucleares
Contacto Nuclear
uno de ellos genera 674.5 megawatts
eléctricos.
9
sea crítico. Si se quiere apagar el reactor, se
sistema de enfriamiento extremadamente sofisticado para remover el calor de
introducen más las barras de control, con lo
manera inmediata y confiable, ya que de no hacerlo así el calor se acumularía
cual la reactividad llega a ser negativa y el
rápidamente en el combustible y lo fundiría.
reactor -siendo subcrítico- comienza a
apagarse.
El hecho de que inicialmente el reactor
tenga un exceso de reactividad, tiene el
objeto de ir compensando la reactividad
negativa que se crea en todos los reactores
a causa de ciertos fenómenos como la
acumulación de venenos derivados de los
productos de la fisión, los aumentos de
temperatura del núcleo, así como la
pérdida de reactividad positiva provocada
por el consumo de combustible.
Consumo
Blindaje de un reactor
Vasija del reactor
Turbina
Un reactor nuclear en operación es una fuente muy intensa de radiación ionizante:
Generador
la fisión y el decaimiento radiactivo producen principalmente neutrones y radiación
gamma, que son radiaciones altamente penetrantes. Por lo tanto, un reactor debe
Barras de
Control
contar con blindajes a su alrededor, es decir, barreras especiales para atenuar estas
radiaciones y así proteger al personal. En reactores de investigación de tipo piscina,
Red eléctrica
Condensador
el núcleo del reactor se sumerge en el agua de un tanque grande y profundo. En
otro tipo de reactores, el blindaje consiste en una estructura masiva de concreto a
su alrededor. En su composición, el blindaje puede contener metales pesados como el plomo o el acero- para mayor efectividad en la atenuación de la radiación
Generación de electricidad en un reactor nuclear de potencia de la Central Laguna Verde
gamma; el concreto puede ser adicionado también con agregados pesados para el
mismo propósito.
mecánico. A esta categoría pertenecen la mayoría de los reactores que existen en la
Remoción de calor en un reactor
actualidad y que se utilizan en la generación comercial de electricidad. En los
La mayor parte de la energía liberada en la
reactores de investigación se aprovechan las radiaciones producidas como una
fisión se deposita en el combustible y se
herramienta para investigar. Adicionalmente, en muchos países se utilizan los
convierte rápidamente en calor, por lo que
reactores para impulsar submarinos y naves de superficie.
se requiere de un refrigerante para
una turbina de vapor.
En el reactor de agua en ebullición, al agua
que pasa a través del núcleo se le permite
hervir a una presión intermedia de tal
manera que el vapor proveniente del
removerlo. El refrigerante más común es el
A continuación se mencionan brevemente algunas características de los tipos de
reactor se usa directamente en el ciclo de
agua, aunque se puede utilizar otro fluido.
reactores nucleares
potencia. Los dos reactores de la Central
Tanto en los reactores de potencia, como en
Reactores de potencia
los experimentales se han utilizado
Laguna Verde (CLV) son de tipo BWR y en
ellos el calor generado en el núcleo de los
diferentes fluidos como agua pesada
Reactores de agua ligera. Este tipo de reactores se utiliza fundamentalmente como
reactores se utiliza para producir el vapor
(óxido de deuterio), aire, dióxido de
una fuente de calor muy intensa para producir otro tipo de energía útil. Existen
de agua que mueve las turbinas que, a su
carbono, helio, sodio líquido, aleaciones
varios tipos de reactores de potencia, siendo los más utilizados los llamados
vez, mueven los generadores de energía
sodio-potasio, sales fundidas e
reactores de agua ligera, nombre que reciben por ser enfriados y moderados con
eléctrica. El funcionamiento de la CLV se
este fluido. Estos reactores se clasifican, a su vez, en dos tipos: a) el reactor de agua
esquematiza en la figura de arriba. Los dos
presurizada (PWR, por sus siglas en inglés) y b) el reactor de agua en ebullición
reactores de la CLV están en operación
Tipos de reactores nucleares
(BWR).
desde 1990 y 1995, respectivamente, y cada
Aunque existen varios criterios, la principal clasificación de los reactores nucleares
En el reactor de agua presurizada, el agua a alta temperatura y alta presión recibe y
se da de acuerdo con su finalidad, dividiéndolos en reactores de potencia y
remueve el calor del núcleo; luego se pasa a través de un generador de vapor
reactores de investigación. Los reactores de potencia producen energía en forma
donde el calor se transfiere a un circuito de refrigeración secundario en el que el
Reactores de alta temperatura enfriados
útil, convirtiendo el calor generado en el núcleo en alguna forma de trabajo
agua se sobrecalienta y hierve. El vapor generado sirve como fluido de trabajo en
con gas (HTGR). En este caso, el
hidrocarburos. Es importante señalar que
algunos reactores de investigación que son
operados a muy baja potencia no
necesitan un sistema de enfriamiento
esmerado, pues en estas unidades el calor
generado se remueve por conducción y
convección al ambiente. Por su parte, los
reactores de alta potencia deben tener un
8
Los reactores tipo BWR de la Central Laguna Verde cuentan con dos contenedores:
Uno primario (la vasija del reactor) y uno secundario (concreto)
instituto nacional de investigaciones nucleares
Contacto Nuclear
uno de ellos genera 674.5 megawatts
eléctricos.
9
combustible es una mezcla de grafito y
nuclear no requiere aire para su operación. Por tanto, este tipo de naves puede
bombear agua a través del núcleo, sino
uranio, lo que permite su operación a muy
permanecer bajo el agua de manera indefinida, mientras que las de diesel deben
que ésta circula por convección natural,
alta temperatura, gracias a que la
emerger periódicamente para abastecerse de aire. La propulsión nuclear también le
aunque sí es necesario un intercambiador
temperatura de sublimación del grafito es
da a la navegación en superficie una ventaja estratégica, porque elimina su
de calor externo a la piscina, donde se
extremadamente alta y el helio que se
dependencia de reabastecimiento de combustible como es el caso de buques-
enfríe el agua caliente. A potencias
utiliza como refrigerante es químicamente
tanque. El diseño de los reactores nucleares de estos navíos es confidencial y sólo
mayores de 2 MW se requiere enfriar el
inerte.
se conocen detalles generales.
núcleo por convección forzada. La mayoría
Reactores de agua pesada. En este tipo de
Reactores de investigación
reactor, del que el CANDU es el más
Reactor HTGR
de estos reactores utilizan el agua de la
piscina como reflector, aunque algunos
El propósito principal de los
tienen bloques sólidos alrededor del
reactores de investigación es
núcleo que sirven como reflector interno.
proporcionar una fuente muy
Estos bloques de grafito o de berilio
intensa de neutrones para
metálico producen un aumento de
Reactores de metal líquido. Son reactores
investigación y otros
neutrones térmicos a corta distancia del
que operan con un flujo de neutrones
propósitos. Sus haces de
núcleo, lo que representa una gran ventaja
conocido, utiliza uranio natural como
combustible y se modera y enfría con agua
pesada.
rápidos y tienen la capacidad de producir
cuando se extraen haces térmicos de
neutrones pueden tener
Bomba de
Reactor
HTGR
agua natural
material físil como nuevo combustible. Se
enfrían con sodio líquido.
características diferentes
Reactor de investigación en el
Instituto de Isótopos, Budapest, Hungría
utilizan para irradiar materiales.
dependiendo de su utilización. Estos
dispositivos son más pequeños y simples que los reactores de potencia y operan a
Existe una gran variedad de reactores de
temperaturas más bajas. No obstante, el combustible que utilizan requiere un
este tipo que han sido operados de manera
mayor enriquecimiento del uranio-235, en la mayoría de los casos del 20%, aunque
experimental. Algunos ejemplos incluyen a
los reactores enfriados y moderados con
algunos utilizan hasta un 93%. Tienen una alta densidad de potencia en el núcleo,
Reactor CANDU
por lo que necesitan ser enfriados y requieren de un moderador para mejorar la
líquido orgánico, los reactores moderados
neutrones o cuando estos neutrones se
Reactores TRIGA. Son una variedad de
reactores de investigación ampliamente
utilizada. Es un reactor de piscina enfriado
por agua, aunque en vez de tener placas,
fisión. Debido a que su misión principal es la producción de neutrones, la mayoría
con grafito y reactores de agua pesada en
necesita un reflector para reducir la pérdida de neutrones del núcleo.
vasijas a presión.
La variedad de reactores de investigación supera a los de potencia. Los más
Reactores de propulsión
comunes son:
Reactores de placas enfriados con
agua. Este tipo es el más común entre
los reactores de investigación. Operan
Submarino nuclear
en un rango amplio de potencia, que
En la navegación marítima, la aplicación
va desde algunos kilowatts hasta
más importante de la energía nuclear es la
Reactor de placas enfriado con agua
cientos de megawatts; utilizan
propulsión de submarinos y naves de
ensambles de placas con uranio
superficie. A diferencia de los sistemas que
enriquecido y se enfrían con agua. Entre estos reactores es común el diseño de
utilizan combustibles fósiles, un submarino
10
Reactor de metal líquido
instituto nacional de investigaciones nucleares
piscina, en los que el núcleo se posiciona en la parte baja de un tanque grande y
Reactor TRIGA
profundo, lleno de agua. Los reactores que operan a bajas potencias no requieren
Contacto Nuclear
11
combustible es una mezcla de grafito y
nuclear no requiere aire para su operación. Por tanto, este tipo de naves puede
bombear agua a través del núcleo, sino
uranio, lo que permite su operación a muy
permanecer bajo el agua de manera indefinida, mientras que las de diesel deben
que ésta circula por convección natural,
alta temperatura, gracias a que la
emerger periódicamente para abastecerse de aire. La propulsión nuclear también le
aunque sí es necesario un intercambiador
temperatura de sublimación del grafito es
da a la navegación en superficie una ventaja estratégica, porque elimina su
de calor externo a la piscina, donde se
extremadamente alta y el helio que se
dependencia de reabastecimiento de combustible como es el caso de buques-
enfríe el agua caliente. A potencias
utiliza como refrigerante es químicamente
tanque. El diseño de los reactores nucleares de estos navíos es confidencial y sólo
mayores de 2 MW se requiere enfriar el
inerte.
se conocen detalles generales.
núcleo por convección forzada. La mayoría
Reactores de agua pesada. En este tipo de
Reactores de investigación
reactor, del que el CANDU es el más
Reactor HTGR
de estos reactores utilizan el agua de la
piscina como reflector, aunque algunos
El propósito principal de los
tienen bloques sólidos alrededor del
reactores de investigación es
núcleo que sirven como reflector interno.
proporcionar una fuente muy
Estos bloques de grafito o de berilio
intensa de neutrones para
metálico producen un aumento de
Reactores de metal líquido. Son reactores
investigación y otros
neutrones térmicos a corta distancia del
que operan con un flujo de neutrones
propósitos. Sus haces de
núcleo, lo que representa una gran ventaja
conocido, utiliza uranio natural como
combustible y se modera y enfría con agua
pesada.
rápidos y tienen la capacidad de producir
cuando se extraen haces térmicos de
neutrones pueden tener
Bomba de
Reactor
HTGR
agua natural
material físil como nuevo combustible. Se
enfrían con sodio líquido.
características diferentes
Reactor de investigación en el
Instituto de Isótopos, Budapest, Hungría
utilizan para irradiar materiales.
dependiendo de su utilización. Estos
dispositivos son más pequeños y simples que los reactores de potencia y operan a
Existe una gran variedad de reactores de
temperaturas más bajas. No obstante, el combustible que utilizan requiere un
este tipo que han sido operados de manera
mayor enriquecimiento del uranio-235, en la mayoría de los casos del 20%, aunque
experimental. Algunos ejemplos incluyen a
los reactores enfriados y moderados con
algunos utilizan hasta un 93%. Tienen una alta densidad de potencia en el núcleo,
Reactor CANDU
por lo que necesitan ser enfriados y requieren de un moderador para mejorar la
líquido orgánico, los reactores moderados
neutrones o cuando estos neutrones se
Reactores TRIGA. Son una variedad de
reactores de investigación ampliamente
utilizada. Es un reactor de piscina enfriado
por agua, aunque en vez de tener placas,
fisión. Debido a que su misión principal es la producción de neutrones, la mayoría
con grafito y reactores de agua pesada en
necesita un reflector para reducir la pérdida de neutrones del núcleo.
vasijas a presión.
La variedad de reactores de investigación supera a los de potencia. Los más
Reactores de propulsión
comunes son:
Reactores de placas enfriados con
agua. Este tipo es el más común entre
los reactores de investigación. Operan
Submarino nuclear
en un rango amplio de potencia, que
En la navegación marítima, la aplicación
va desde algunos kilowatts hasta
más importante de la energía nuclear es la
Reactor de placas enfriado con agua
cientos de megawatts; utilizan
propulsión de submarinos y naves de
ensambles de placas con uranio
superficie. A diferencia de los sistemas que
enriquecido y se enfrían con agua. Entre estos reactores es común el diseño de
utilizan combustibles fósiles, un submarino
10
Reactor de metal líquido
instituto nacional de investigaciones nucleares
piscina, en los que el núcleo se posiciona en la parte baja de un tanque grande y
Reactor TRIGA
profundo, lleno de agua. Los reactores que operan a bajas potencias no requieren
Contacto Nuclear
11
su combustible consiste en barras
cilíndricas de una mezcla de uranio e
hidruro de circonio con encamisados de
aluminio o acero inoxidable. Una de sus
ventajas fundamentales es que el
combustible tiene un coeficiente de
reactividad negativo, lo que le permite
volverse altamente supercrítico por un
instante y elevar su potencia rápidamente.
Después de esto y por el rápido aumento de
la temperatura del combustible, se apaga
automáticamente. El pulso de potencia
resultante, muy útil en experimentos de
comportamiento dinámico, no representa
ningún problema ya que el paro
automático se da muy rápidamente y la
energía liberada es proporcional al pico de
Medición de flujo en ductos
Aplicaciones de los reactores de investigación
inelástica.
Pruebas de materiales
Punto de
inyección
Las aplicaciones de los reactores de investigación se pueden agrupar en cuatro
amplias categorías: desarrollo de recursos humanos; irradiación de muestras;
Estación de
detección 1
trabajos con haces de neutrones; y prueba de materiales.
Estación de
detección 2
Adicionalmente se puede mencionar la
prueba de materiales y de nuevos
combustibles, aunque para este tipo de
Desarrollo de recursos humanos
pruebas se necesitan reactores de muy alto
En este rubro encontramos actividades como: capacitación y entrenamiento de
flujo de neutrones e instalaciones muy
Distancia
personal, visitas por parte de estudiantes, docentes, profesionistas y del público en
especializadas.
general, difusión de la energía nuclear y de sus aplicaciones, lo que contribuye a
Reactores de investigación en
lograr su mejor comprensión y aceptación y prácticas en el reactor que favorecen la
formación de estudiantes de Protección Radiológica, Física de Reactores, Materiales
to
Pulso inyectado
y Biología, entre otras carreras y cursos.
Pulso estación 1
Tiempo
td
América Latina
Pulso estación 2
Argentina, Brasil, Chile, México y Perú
Procesos de irradiación de muestras
llama radioisótopos. Los radioisótopos tienen propiedades que los hacen útiles
Como se ha mencionado, durante la fisión nuclear se liberan neutrones y aunque
para la investigación y para las aplicaciones, de las cuales a continuación, se
una fracción de éstos produce más fisiones, son absorbidos por otros materiales,
mencionan algunas:
como lo son las muestras que se desea estudiar. Es importante mencionar que
i
cuentan con reactores de investigación
tipo piscina con potencia mínima de 1 MW.
En 2005, con el apoyo técnico del ININ,
Colombia puso en operación un reactor
Producción de materiales radiactivos para medicina (diagnóstico y
con una potencia de 30 KW. Las
tratamiento de pacientes con medicina nuclear); aplicaciones industriales
aplicaciones de estos reactores son muy
tanque está ubicado bajo tierra), los Mark II
(mediciones de espesores en papel, láminas metálicas, carpeta asfáltica,
variadas y, de acuerdo con las necesidades
(tanque elevado con tubos de haces) y
humedad en cemento o pulpa de papel; control del nivel de llenado de
regionales, tienen impacto en áreas como
Mark III (piscina también elevada y con
envases líquidos, por ejemplo, refrescos); como trazadores (localización de
medio ambiente, agricultura, industria,
tubos de haces, dentro de una piscina
fugas de gas natural, ubicación de obstrucciones o fugas en tuberías,
hidrología, minería, investigación científica
medición de flujos en líquidos y gases, medición de procesos en refinerías,
y desarrollo tecnológico, y docencia y
medición de procesos de separación química).
formación de recursos humanos. No
potencia y a la duración del pulso. Entre los
modelos de los TRIGA están el Mark I (cuyo
alargada y con núcleo móvil).
muchos materiales se vuelven radiactivos cuando absorben neutrones y se les
Medición
de nivel
Otros reactores de investigación. Existe una
gran variedad de reactores de
Medición de peso
i
neutrónica).
investigación, por lo que es difícil
clasificarlos. Los ha habido homogéneos
i
(núcleos con combustibles en solución),
rápidos, moderados con grafito, con agua
han adaptado para utilizar el combustible
gastado de reactores de potencia
experimentales. El diseño ha respondido a
especiales de investigación.
12
Gammagrafía
Medición de espesor
instituto nacional de investigaciones nucleares
obstante, la principal orientación de los
isótopos radiactivos producidos en los
reactores de investigación en América
Transmutación de materiales, tales como dopado de silicio para su uso en
Latina es el tratamiento y diagnóstico de
componentes electrónicos.
padecimientos por medio de medicina
Trabajos con haces de neutrones
pesada o con berilio, también los que se
una gran variedad de demandas
Análisis de muestras induciéndoles radiactividad (análisis por activación
nuclear. Estas aplicaciones comprenden
diagnóstico
por
imágenes,
Los haces de neutrones provenientes del reactor se pueden utilizar para obtener
radioinmunoanálisis (RIA), tratamiento de
imágenes por medio de radiografías con neutrones o tomografías con neutrones;
tumores, tratamientos paliativos del dolor
(por ejemplo, para verificar la integridad de componentes de aeronaves). Los haces
en enfermos con metástasis ósea,
pueden también utilizarse con fines de investigación, por ejemplo, para difracción
radiosinovectomía, braquiterapia, y terapia
de neutrones para el estudio de la estructura y dinámica de los materiales a nivel
en cáncer tiroideo y enfermedad de
atómico; estudio de la materia condensada; y estudios de dispersión elástica e
Basedow.
Contacto Nuclear
13
su combustible consiste en barras
cilíndricas de una mezcla de uranio e
hidruro de circonio con encamisados de
aluminio o acero inoxidable. Una de sus
ventajas fundamentales es que el
combustible tiene un coeficiente de
reactividad negativo, lo que le permite
volverse altamente supercrítico por un
instante y elevar su potencia rápidamente.
Después de esto y por el rápido aumento de
la temperatura del combustible, se apaga
automáticamente. El pulso de potencia
resultante, muy útil en experimentos de
comportamiento dinámico, no representa
ningún problema ya que el paro
automático se da muy rápidamente y la
energía liberada es proporcional al pico de
Medición de flujo en ductos
Aplicaciones de los reactores de investigación
inelástica.
Pruebas de materiales
Punto de
inyección
Las aplicaciones de los reactores de investigación se pueden agrupar en cuatro
amplias categorías: desarrollo de recursos humanos; irradiación de muestras;
Estación de
detección 1
trabajos con haces de neutrones; y prueba de materiales.
Estación de
detección 2
Adicionalmente se puede mencionar la
prueba de materiales y de nuevos
combustibles, aunque para este tipo de
Desarrollo de recursos humanos
pruebas se necesitan reactores de muy alto
En este rubro encontramos actividades como: capacitación y entrenamiento de
flujo de neutrones e instalaciones muy
Distancia
personal, visitas por parte de estudiantes, docentes, profesionistas y del público en
especializadas.
general, difusión de la energía nuclear y de sus aplicaciones, lo que contribuye a
Reactores de investigación en
lograr su mejor comprensión y aceptación y prácticas en el reactor que favorecen la
formación de estudiantes de Protección Radiológica, Física de Reactores, Materiales
to
Pulso inyectado
y Biología, entre otras carreras y cursos.
Pulso estación 1
Tiempo
td
América Latina
Pulso estación 2
Argentina, Brasil, Chile, México y Perú
Procesos de irradiación de muestras
llama radioisótopos. Los radioisótopos tienen propiedades que los hacen útiles
Como se ha mencionado, durante la fisión nuclear se liberan neutrones y aunque
para la investigación y para las aplicaciones, de las cuales a continuación, se
una fracción de éstos produce más fisiones, son absorbidos por otros materiales,
mencionan algunas:
como lo son las muestras que se desea estudiar. Es importante mencionar que
i
cuentan con reactores de investigación
tipo piscina con potencia mínima de 1 MW.
En 2005, con el apoyo técnico del ININ,
Colombia puso en operación un reactor
Producción de materiales radiactivos para medicina (diagnóstico y
con una potencia de 30 KW. Las
tratamiento de pacientes con medicina nuclear); aplicaciones industriales
aplicaciones de estos reactores son muy
tanque está ubicado bajo tierra), los Mark II
(mediciones de espesores en papel, láminas metálicas, carpeta asfáltica,
variadas y, de acuerdo con las necesidades
(tanque elevado con tubos de haces) y
humedad en cemento o pulpa de papel; control del nivel de llenado de
regionales, tienen impacto en áreas como
Mark III (piscina también elevada y con
envases líquidos, por ejemplo, refrescos); como trazadores (localización de
medio ambiente, agricultura, industria,
tubos de haces, dentro de una piscina
fugas de gas natural, ubicación de obstrucciones o fugas en tuberías,
hidrología, minería, investigación científica
medición de flujos en líquidos y gases, medición de procesos en refinerías,
y desarrollo tecnológico, y docencia y
medición de procesos de separación química).
formación de recursos humanos. No
potencia y a la duración del pulso. Entre los
modelos de los TRIGA están el Mark I (cuyo
alargada y con núcleo móvil).
muchos materiales se vuelven radiactivos cuando absorben neutrones y se les
Medición
de nivel
Otros reactores de investigación. Existe una
gran variedad de reactores de
Medición de peso
i
neutrónica).
investigación, por lo que es difícil
clasificarlos. Los ha habido homogéneos
i
(núcleos con combustibles en solución),
rápidos, moderados con grafito, con agua
han adaptado para utilizar el combustible
gastado de reactores de potencia
experimentales. El diseño ha respondido a
especiales de investigación.
12
Gammagrafía
Medición de espesor
instituto nacional de investigaciones nucleares
obstante, la principal orientación de los
isótopos radiactivos producidos en los
reactores de investigación en América
Transmutación de materiales, tales como dopado de silicio para su uso en
Latina es el tratamiento y diagnóstico de
componentes electrónicos.
padecimientos por medio de medicina
Trabajos con haces de neutrones
pesada o con berilio, también los que se
una gran variedad de demandas
Análisis de muestras induciéndoles radiactividad (análisis por activación
nuclear. Estas aplicaciones comprenden
diagnóstico
por
imágenes,
Los haces de neutrones provenientes del reactor se pueden utilizar para obtener
radioinmunoanálisis (RIA), tratamiento de
imágenes por medio de radiografías con neutrones o tomografías con neutrones;
tumores, tratamientos paliativos del dolor
(por ejemplo, para verificar la integridad de componentes de aeronaves). Los haces
en enfermos con metástasis ósea,
pueden también utilizarse con fines de investigación, por ejemplo, para difracción
radiosinovectomía, braquiterapia, y terapia
de neutrones para el estudio de la estructura y dinámica de los materiales a nivel
en cáncer tiroideo y enfermedad de
atómico; estudio de la materia condensada; y estudios de dispersión elástica e
Basedow.
Contacto Nuclear
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