El apagado es el estado en el que se encuentra un reactor nuclear cuando la reacción de fisión se ralentiza considerablemente o se detiene por completo. Los distintos diseños de reactores nucleares tienen distintas 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 una reactividad muy baja .
El margen de parada de los reactores nucleares (es decir, cuando se considera que el reactor está en un estado de parada seguro) se define generalmente en términos de reactividad o 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 es igual a un reactor en criticidad inmediata , esto puede usarse entonces para calcular el cambio en la reactividad necesario para apagar o poner en marcha el reactor. [1]
El margen de parada de cada reactor puede referirse al margen por el cual un reactor es subcrítico con todas sus barras de control insertadas, o al margen por el cual el reactor se pararía en caso de una falla de control . Este margen debe considerarse cuidadosamente para cada reactor y diseño de reactor, para asegurar que se mantenga dentro de las especificaciones técnicas y limitaciones del reactor. [2]
Un reactor puede "apagarse" involuntariamente si hay un exceso de venenos neutrónicos en su recipiente. Los venenos neutrónicos son subproductos químicos de la reacción nuclear que absorben neutrones , lo que reduce la reactividad en el reactor y puede detener la reacción si se permite que se acumulen suficientes venenos. [3]
Un ejemplo de esto sería el desastre de Chernóbil en 1986, cuando el reactor número 4 sufrió un grave envenenamiento por xenón-135 , que empujó al reactor a una condición inestable que más tarde causó el accidente. [4] Si bien el envenenamiento por neutrones no se considera un apagado en sí mismo, a menudo requiere que el reactor se apague mientras se eliminan los venenos del sistema, ya que pueden desestabilizar el reactor y hacer que se comporte de manera impredecible.
Algunos reactores, como el diseño del reactor CANDU (donde se lo denomina EPIS, o Emergency Poison Injection System), emplean este fenómeno como parte de su procedimiento SCRAM. Cuando se produce un SCRAM, se inyectan venenos neutrónicos en el reactor para reducir inmediatamente la reactividad del reactor, al mismo tiempo o un poco antes de que se produzcan otros mecanismos de apagado, como las barras de control. [5]
La diferencia entre una parada normal (en caliente) y una parada en frío es esencialmente que el combustible se ha enfriado completamente o casi completamente. [6] En una parada típica, todavía 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 reduce para bombear agua a presión atmosférica, y el recipiente del reactor permanece por debajo de los 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 completamente. [6] Sin embargo, no es posible una parada en frío después de una fusión del núcleo , ya que la estructura de las barras de combustible y el circuito de refrigerante se destruyen y los residuos reaccionan de manera descontrolada, incluso si la presión y la temperatura cumplen las condiciones para la parada en frío, al menos temporalmente. [7]
Generalmente, se utiliza una parada en frío cuando los operadores necesitan acceder al recipiente del reactor para realizar tareas de mantenimiento, reponer combustible o cuando el reactor ha sufrido algún daño que requiere reparaciones. Cuando un reactor se encuentra en parada en frío, el combustible y las barras de control se pueden retirar y cambiar de forma segura, y se puede realizar el mantenimiento. Sin embargo, una vez que un reactor ha entrado en parada en frío, se requiere más tiempo y energía para reiniciar la reacción en cadena que si hubiera estado en parada en caliente. [8] [9]