La central nuclear de Shippingport fue (según la Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos ) la primera central eléctrica atómica a gran escala del mundo dedicada exclusivamente a usos en tiempos de paz. [notas 1] [notas 2] [2] Estaba situada cerca de la actual central nuclear de Beaver Valley en el río Ohio en el condado de Beaver, Pensilvania , Estados Unidos, a unas 25 millas (40 km) de Pittsburgh .
El reactor alcanzó su criticidad el 2 de diciembre de 1957 y, salvo paradas para tres cambios de núcleo, permaneció en funcionamiento hasta octubre de 1982. La primera energía eléctrica se produjo el 18 de diciembre de 1957, cuando los ingenieros sincronizaron la planta con la red de distribución de Duquesne Light Company. [3]
El primer núcleo utilizado en Shippingport procedía de un portaaviones nuclear cancelado [4] y utilizaba uranio altamente enriquecido (93% U-235 [5] [6] ) como combustible "semilla" rodeado por una "capa" de U-238 natural, en un diseño llamado semilla y manta; en el primer reactor, aproximadamente la mitad de la energía provenía de la semilla. [6] El primer reactor de núcleo de Shippingport resultó ser capaz de producir 60 MWe un mes después de su lanzamiento. [7] El segundo núcleo tenía un diseño similar, pero era más potente y tenía una semilla más grande. [6] La semilla altamente energética requería más ciclos de reabastecimiento que la manta en estos dos primeros núcleos. [6]
El tercer y último núcleo utilizado en Shippingport fue un reactor reproductor térmico experimental moderado por agua ligera . Mantuvo el mismo diseño de semilla y manta, pero la semilla ahora era de uranio-233 y la manta estaba hecha de torio . [8] Al ser un reactor reproductor, tenía la capacidad de transmutar torio relativamente barato en uranio-233 como parte de su ciclo de combustible. [9] La tasa de reproducción alcanzada por el tercer núcleo de Shippingport fue de 1,01. [8] Durante sus 25 años de vida, la planta de energía de Shippingport funcionó durante aproximadamente 80.324 horas, produciendo alrededor de 7.4 mil millones de kilovatios-hora de electricidad. [1]
Debido a estas peculiaridades, algunas fuentes no gubernamentales califican a Shippingport de " reactor PWR de demostración " y consideran que el "primer reactor PWR totalmente comercial" en los EE.UU. fue Yankee Rowe . [10] Las críticas se centran en el hecho de que la planta de Shippingport no había sido construida según especificaciones comerciales. En consecuencia, el coste de construcción por kilovatio en Shippingport era aproximadamente diez veces superior al de una planta de energía convencional. [7] [11]
En 1953, el presidente estadounidense Dwight D. Eisenhower pronunció su discurso Átomos para la paz ante las Naciones Unidas . La generación de energía nuclear comercial era la piedra angular de su plan. El almirante Rickover aceptó una propuesta de la Duquesne Light Company y comenzaron los planes para la central nuclear de Shippingport. [ cita requerida ]
El 6 de septiembre de 1954, Día del Trabajo, se inició la construcción de la central . El presidente Eisenhower inició a distancia la primera palada de tierra en la ceremonia. [3] El reactor alcanzó su primera criticidad a las 4:30 a. m. del 2 de diciembre de 1957. [3] Dieciséis días después, el 18 de diciembre, se generó la primera energía eléctrica y se alcanzó la potencia máxima el 23 de diciembre de 1957, [3] aunque la central permaneció en modo de prueba. Eisenhower inauguró la central atómica de Shippingport el 26 de mayo de 1958. La planta se construyó en 32 meses a un costo de 72,5 millones de dólares (equivalentes a 786.504.739 dólares en 2023). [2]
El tipo de reactor utilizado en Shippingport era una cuestión de conveniencia. La Comisión de Energía Atómica instó a la construcción de un reactor integrado en la red eléctrica. El único reactor adecuado disponible en ese momento era el que estaba destinado al portaaviones de propulsión nuclear deseado por la Marina, pero que Eisenhower acababa de vetar. [4]
Kenneth Nichols, de la AEC, dijo que "resultó obvio" que el reactor de agua presurizada Rickover-Westinghouse, destinado a un portaaviones, era "la mejor opción para un reactor que demostrara la producción de electricidad", ya que Rickover "tenía una organización en marcha y un proyecto de reactor en marcha que ahora no tenía un uso específico que lo justificara". Esto fue aceptado por Lewis Strauss y la Comisión en enero de 1954. La aceptación de Duquesne Light como socio de servicios públicos se anunció el 11 de marzo. La ceremonia de inauguración fue iniciada por Eisenhower desde Denver, donde estaba dando una charla sobre energía atómica el Día del Trabajo; Rickover se aseguró de que la excavadora no tripulada que empujaba la tierra no se hundiera y se detuviera haciendo que la hoja de la excavadora se desplazara a lo largo de dos rieles de ferrocarril enterrados bajo quince centímetros de tierra. [12]
El origen del proyecto explica por qué el reactor de Shippingport utilizó uranio enriquecido al 93%, a diferencia de los reactores de potencia comerciales posteriores que no superan el 5% de enriquecimiento. [5] Otras diferencias significativas con los reactores comerciales incluyen el uso de hafnio para sus barras de control , [13] aunque estas eran necesarias y se usaban solo en la semilla del reactor. [6] Shippingport fue creado y operado bajo los auspicios del almirante Hyman G. Rickover , cuya autoridad incluía un papel sustancial dentro de la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos (AEC). [ cita requerida ]
El reactor Shippingport fue diseñado para albergar diferentes núcleos durante su vida útil; se utilizaron tres. [ cita requerida ]
El primero, instalado en 1957, contenía 14,2 toneladas de uranio natural (la "manta") y 165 libras (75 kg) de uranio altamente enriquecido (93% U-235) (la "semilla"); a pesar de esta disparidad en masa, aproximadamente la mitad de la energía se generó en la semilla. [6] La semilla se agotó más rápido que la manta, y se repuso tres veces durante la vida útil del primer núcleo. [6] Siete años después (cuando funcionaba con su cuarta semilla), el primer núcleo fue retirado, después de haber producido 1.800 millones de kilovatios-hora de electricidad. [6]
El segundo núcleo tenía una capacidad de generación aumentada (más de cinco veces) e instrumentación para medir el rendimiento, pero por lo demás utilizaba el mismo diseño de semilla y manta. [6] Para el segundo núcleo, el volumen de semilla era el 21% del volumen total del núcleo. [6] Por lo tanto, el segundo núcleo requirió solo una recarga de semilla. [6] Comenzó a funcionar en 1965 y durante los siguientes nueve años generó casi 3.500 millones de kilovatios-hora de electricidad. [ cita requerida ] En 1974, el generador de turbina sufrió una falla mecánica, lo que provocó el cierre de la planta. [ cita requerida ]
El tercer y último núcleo fue un reactor de agua ligera que comenzó a funcionar en agosto de 1977 y, tras las pruebas, alcanzó su máxima potencia a finales de ese año. [3] Utilizaba pastillas de dióxido de torio y óxido de uranio-233 ; inicialmente, el contenido de U233 de las pastillas era del 5-6% en la región de la semilla, del 1,5-3% en la región de la manta y nada en la región del reflector. Funcionaba a 236 MWt, generando 60 MWe y, en última instancia, produjo más de 2.100 millones de kilovatios-hora de electricidad. Después de cinco años (29.000 horas efectivas a plena potencia) [14], se retiró el núcleo y se descubrió que contenía casi un 1,4% más de material fisionable que cuando se instaló, lo que demuestra que se había producido la reproducción. [9] [15]
El 1 de octubre de 1982, el reactor dejó de funcionar después de 25 años. [16] El desmantelamiento de la instalación comenzó en septiembre de 1985. [17] En diciembre de 1988, el conjunto de recipiente de presión del reactor/tanque de protección de neutrones de 956 toneladas (870 T) fue sacado del edificio de contención y cargado en un equipo de transporte terrestre en preparación para su retirada del sitio y envío a una instalación de entierro en el estado de Washington. [18] El sitio ha sido limpiado y liberado para uso sin restricciones. Si bien el reactor de Shippingport ha sido desmantelado, las unidades 1 y 2 de la central nuclear de Beaver Valley aún tienen licencia y están en funcionamiento en el sitio. [ cita requerida ]
Los defensores de la energía nuclear han utilizado la limpieza de Shippingport, que costó 98 millones de dólares (estimación de 1985), como ejemplo de un desmantelamiento exitoso de un reactor [ ¿quién? ] ; sin embargo, los críticos [ ¿quién? ] señalan que Shippingport era más pequeño que la mayoría de las plantas de energía nuclear comerciales , [17] la mayoría de los reactores en los Estados Unidos tienen alrededor de 1000 MWe, mientras que Shippingport tenía solo 60 MWe. Otros [ ¿quién? ] argumentan que fue un excelente caso de prueba para demostrar que un sitio de reactor podía desmantelarse de manera segura y liberar un sitio para uso sin restricciones. Shippingport, aunque algo más pequeño que un gran reactor comercial actual, era representativo, con cuatro generadores de vapor, presurizador y reactor. El reactor solo, cuando se embaló para su envío, pesaba más de 1000 toneladas (921 toneladas de peso del recipiente más el peso de un patín de envío de acero estructural) y se envió con éxito por vía fluvial para su entierro en la reserva de Hanford . [19] El recipiente del reactor de la planta de energía nuclear de Trojan (ubicada en Oregón) también fue enviado con éxito por vía fluvial al sitio de Hanford; un viaje mucho más corto que el del reactor de Shippingport. [ cita requerida ]
Después del desmantelamiento de Shippingport , otros tres grandes reactores comerciales han sido completamente destruidos: la central nuclear Yankee Rowe, que fue completamente desmantelada en 2007, y la Comisión Reguladora Nuclear de los Estados Unidos (NRC) notificó a Yankee en agosto que el antiguo emplazamiento de la planta había sido completamente desmantelado de acuerdo con los procedimientos y regulaciones de la NRC; [20] la central nuclear Yankee de Maine, que fue completamente desmantelada en 2005; [21] y la central nuclear Yankee de Connecticut . [22] Los tres emplazamientos de reactores comerciales anteriores han vuelto a su estado original y están abiertos a los visitantes. [ cita requerida ]
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