El apagado es el estado de un reactor nuclear cuando la reacción de fisión se ralentiza significativamente o se detiene por completo. Los diferentes diseños de reactores nucleares tienen diferentes definiciones de lo que significa "apagado", pero normalmente significa que el reactor no produce una cantidad mensurable de electricidad o calor y se encuentra en una condición estable con muy baja reactividad .
El margen de parada de los reactores nucleares (es decir, cuando se considera que el reactor está en un estado de parada seguro) suele definirse en términos de reactividad o de dólares . Para la reactividad, esto se calcula en unidades de delta-k/k, donde k es igual a la criticidad del reactor (esencialmente, qué tan rápida y controlada es la reacción de fisión nuclear). A veces también se mide en dólares, donde un dólar equivale a un reactor en criticidad inmediata ; esto luego se puede usar para calcular el cambio en la reactividad requerido para apagar o poner en marcha el reactor. [1]
El margen de parada para cada reactor puede referirse al margen por el cual un reactor es subcrítico con todas sus barras de control insertadas, o como el margen por el cual el reactor se apagaría en caso de una SCRAM . Este margen debe considerarse cuidadosamente para cada reactor y diseño de reactor, para garantizar que se mantenga dentro de las especificaciones y limitaciones técnicas del reactor. [2]
Un reactor puede "apagarse" involuntariamente si tiene un exceso de venenos de neutrones en la vasija del reactor. Los venenos de neutrones son subproductos químicos de la reacción nuclear que absorben neutrones , lo que reduce la reactividad en el reactor y potencialmente detiene la reacción si se permite que se acumulen suficientes venenos. [3]
Un ejemplo de esto sería el desastre de Chernobyl en 1986, cuando el reactor número 4 sufrió un grave envenenamiento por xenón-135 , que empujó al reactor a una condición inestable que luego provocó el accidente. [4] Si bien el envenenamiento por neutrones no se considera una parada en sí mismo, a menudo requiere que el reactor se apague mientras los venenos se eliminan del sistema, ya que pueden desestabilizar el reactor y hacer que se comporte de manera impredecible.
Ciertos reactores, como el diseño del reactor CANDU (donde se le llama EPIS, o Sistema de Inyección de Veneno de Emergencia), emplean este fenómeno como parte de su procedimiento SCRAM. Cuando se produce una SCRAM, se inyectan venenos de neutrones en el reactor para reducir inmediatamente la reactividad del reactor, al mismo tiempo o ligeramente antes de otros mecanismos de parada, como las barras de control. [5]
La diferencia entre un apagado normal (en caliente) y un apagado en frío es esencialmente que, en el segundo, el combustible se ha enfriado total o casi completamente. [6] En una parada típica, aún se requieren niveles regulares de refrigerante y el combustible permanece razonablemente caliente mientras continúa reaccionando. En una parada en frío, el sistema de refrigeración normalmente se baja para bombear agua a presión atmosférica y la vasija del reactor permanece por debajo de 93 °C (200 °F). Esta temperatura es tan baja que el agua de refrigeración en un reactor de agua ligera no hierve ni se vaporiza, incluso si la presión en el circuito de refrigeración cae por completo. [6] Sin embargo, tras una fusión del núcleo no es posible una parada en frío , ya que se destruye la estructura de las barras de combustible y del circuito de refrigeración y los residuos reaccionan de forma incontrolada, incluso si la presión y la temperatura cumplen las condiciones para una parada en frío, a al menos temporalmente. [7]
Una parada en frío se emplea generalmente cuando los operadores necesitan acceder a la vasija del reactor para mantenimiento, reabastecimiento de combustible o cuando el reactor ha sufrido daños de algún tipo que requieren reparaciones. Cuando un reactor está en parada en frío, el combustible y las barras de control se pueden retirar e intercambiar de forma segura, y se puede realizar el mantenimiento. Sin embargo, una vez que un reactor ha entrado en parada en frío, se necesita más tiempo y energía para reiniciar la reacción en cadena que si hubiera estado en parada en caliente. [8] [9]