El reactor modular de lecho de guijarros ( PBMR ) es un diseño particular de reactor de lecho de guijarros desarrollado por la empresa sudafricana PBMR (Pty) Ltd desde 1994 hasta 2009. [1] Las instalaciones del PBMR incluyen laboratorios de transferencia de calor y turbinas de gas en el campus de Potchefstroom de la Universidad del Noroeste , y en Pelindaba , una plataforma de prueba de helio de alta presión y temperatura, así como una planta prototipo de fabricación de combustible. [2] Un reactor de prueba planeado en la central nuclear de Koeberg no se construyó.
El PBMR se caracteriza por sus características de seguridad inherentes, lo que significa que ningún error humano o fallo del equipo puede provocar un accidente que pueda dañar al público. [3]
El calor del PBMR se puede utilizar para una variedad de aplicaciones de procesos industriales, incluido el vapor de proceso para aplicaciones de cogeneración, recuperación de arenas petrolíferas in situ, aplicaciones de etanol, refinería y aplicaciones petroquímicas. [4] El calor de alta temperatura también se puede utilizar para reformar metano para producir gas de síntesis (donde el gas de síntesis se puede utilizar como materia prima para producir hidrógeno, amoníaco y metanol); y para producir hidrógeno y oxígeno mediante la descomposición termoquímica del agua.
El PBMR es modular , ya que se diseñarán únicamente unidades de tamaño pequeño a mediano. Se construirán centrales eléctricas más grandes combinando muchos de estos módulos. En 2008, 400 MWt se perfilaban como el tamaño óptimo de módulo, considerablemente mayor que el tamaño del concepto original. [ cita requerida ]
El PBMR se alimenta y modera mediante esferas de combustible de grafito, cada una de las cuales contiene partículas de combustible de óxido de uranio poco enriquecido recubiertas de TRISO . Hay 15.000 partículas de combustible por esfera de combustible del tamaño de una bola de billar . "Cada esfera de combustible contiene 9 g de uranio, y esto tiene suficiente capacidad de generación para sustentar a una familia de cuatro personas durante un año. Se necesitarán cinco toneladas de carbón y hasta 23.000 m3 de agua para generar la energía de una sola esfera". [5]
El concepto se basa en el reactor AVR y THTR en Alemania, pero modificado para impulsar una turbina de gas de ciclo cerrado Brayton . [6] El diseño del núcleo es anular con una columna central como reflector de neutrones . [5]
Desde su creación en 1994, Pebble Bed Modular Reactor (Pty) Ltd se ha convertido en uno de los equipos de diseño de reactores nucleares más grandes del mundo. [7] Además del equipo central de unas 700 personas en la oficina central de PBMR en Centurion, cerca de Pretoria, más de 600 personas de universidades, empresas privadas e institutos de investigación participaron en el proyecto. [8]
En 2006, el Departamento de Energía de los Estados Unidos adjudicó al consorcio PBMR el contrato principal para la primera fase de su proyecto de Planta Nuclear de Nueva Generación (NGNP). [ cita requerida ] El alcance de la primera fase de este contrato, que ya se ha completado [ cita requerida ] , era la ingeniería preconceptual de una planta de cogeneración nuclear para la producción de electricidad e hidrógeno. Próximamente se emitirán solicitudes de propuestas para la segunda fase del proyecto NGNP, a las que el consorcio PBMR responderá en los próximos meses de 2009.
En 2009, PBMR (Pty) anunció que estaba considerando emplear la tecnología para aplicaciones de calor de proceso, [3] y algunos contratos de reactores de lecho de guijarros se habían suspendido para evitar gastos innecesarios [9].
En febrero de 2010, el gobierno de Sudáfrica anunció que había dejado de financiar el desarrollo del reactor modular de lecho de bolas, y PBMR (Pty) declaró que estaba considerando recortar el 75% de su personal. [10] La decisión se tomó porque no se encontró ningún cliente o inversor para PBMR. Los problemas técnicos no resueltos, un aumento sustancial de los costes y un informe de 2008 del Forschungszentrum Jülich sobre los principales problemas en el funcionamiento del reactor de lecho de bolas alemán AVR [11] habían desalentado a los posibles inversores. [12] Los bancos internacionales se negaron a apoyar el proyecto PBMR con préstamos. El director ejecutivo de PBMR dimitió el 8 de marzo de 2010.
En mayo de 2010, Westinghouse se retiró del consorcio PBMR, lo que provocó el fin de la participación de Sudáfrica en NGNP. [12]
El 25 de mayo de 2010, la empresa anunció a su personal que tiene la intención de implementar una estrategia de "cuidado y mantenimiento". Esto implica la reducción de la plantilla a 9. El objetivo declarado de la estructura propuesta es preservar PBMR como entidad legal, preservar y optimizar la propiedad intelectual, preservar la licencia de HTR, preservar los activos y captar nuevos inversores. La estrategia supone que mantener a 9 empleados a medio plazo dejará fondos suficientes para que PBMR siga en funciones hasta marzo de 2013. Los empleados restantes prestarán sus servicios hasta finales de octubre de 2010. Se prevé cierta financiación para el desmantelamiento de los laboratorios de fabricación de combustible de PBMR en 2011.
En septiembre de 2010, el gobierno sudafricano anunció que, en el futuro, el programa nuclear sudafricano se concentrará en reactores de agua ligera convencionales . [12]
El proyecto NGNP continuará con HTGR con elementos combustibles prismáticos, no con guijarros como en el PBMR, como se anunció en febrero de 2012.
Se habían invertido 9.244 millones de rands (1.300 millones de dólares) en el proyecto PBMR. Más del 80% provino del gobierno sudafricano, con cantidades menores de Eskom (8,8%), Westinghouse (4,9%), Industrial Development Corporation (4,9%) y Exelon (1,1%). [8]
Más tarde, una docena de empleados de PBMR se unieron a X-energy, entre ellos: [13]
Otros empleados se unieron a la Ultra Safe Nuclear Corporation. [13]
Una empresa sudafricana con sede en Pretoria creó una variante del reactor PBMR. Las diferencias entre ambos reactores son que el reactor Stratek HTMR-100 funciona a una temperatura más baja (de 940 °C a 750 °C), el reactor HTMR-100 dirige el calor hacia el agua para crear vapor, además de estar refrigerado con helio. El reactor HTMR-100 también es más pequeño, con una potencia de 35 MWe. [17]