Un reactor de piscina , [1] también llamado reactor de piscina abierta , es un tipo de reactor nuclear que tiene un núcleo (formado por los elementos combustibles y las barras de control ) sumergido en una piscina abierta generalmente de agua. [2]
El agua actúa como moderador de neutrones , agente refrigerante y escudo de radiación. La capa de agua directamente sobre el núcleo del reactor protege de la radiación de manera tan completa que los operadores pueden trabajar sobre el reactor con seguridad. Este diseño tiene dos ventajas principales: el reactor es fácilmente accesible y todo el sistema de refrigeración primario, es decir , el agua de la piscina, está bajo presión normal. Esto evita las altas temperaturas y las grandes presiones de las centrales nucleares . Los reactores de piscina se utilizan como fuente de neutrones y para entrenamiento, y en casos excepcionales para procesar calor pero no para generación eléctrica.
Las piscinas abiertas tienen una altura que va de los 6 a los 9 metros (20 a 30 pies) y un diámetro que va de los 1,8 a los 3,6 metros (6 a 12 pies). Algunas piscinas, como la del reactor canadiense MAPLE , son rectangulares en lugar de cilíndricas y suelen contener hasta 416.000 litros (110.000 galones) de agua. La mayoría de las piscinas se construyen por encima del nivel del suelo, pero algunas están total o parcialmente bajo tierra. Existen tipos de piscinas que utilizan únicamente agua normal (ligera) y agua pesada, así como los denominados diseños de "tanque en piscina" que utilizan agua pesada en un pequeño tanque situado en una piscina de agua ligera más grande para enfriar. A veces se colocan salvavidas alrededor de las instalaciones para rescatar al personal que pueda caerse a la piscina, lo que contribuye a que parezca un entorno similar a una piscina.
Normalmente, el reactor se carga con combustible de uranio poco enriquecido (LEU) que consiste en menos del 20% de U-235 aleado con una matriz como aluminio o circonio . El uranio altamente enriquecido (HEU) era el combustible de elección, ya que tenía una vida útil más larga, pero estos se han eliminado en gran medida de los reactores no militares para evitar problemas de proliferación . Sin embargo, lo más frecuente es que se utilice un enriquecimiento del 19,75%, justo por debajo del nivel del 20% que lo haría altamente enriquecido. Los elementos combustibles pueden ser placas o barras con un 8,5% a un 45% de uranio . Se pueden agregar bloques o placas de berilio y grafito al núcleo a medida que los reflectores de neutrones y las barras absorbentes de neutrones perforan el núcleo para su control. General Atomics de La Jolla, California, fabrica elementos combustibles para reactores TRIGA en Francia para la mayoría de estos tipos de reactores en todo el mundo. El enfriamiento del núcleo se logra mediante convección inducida por el núcleo caliente o, en reactores más grandes, mediante flujo de refrigerante forzado e intercambiadores de calor .
Dentro del núcleo o directamente junto a él se encuentran varias estaciones para alojar los elementos que se van a irradiar. Las muestras se pueden introducir en el núcleo desde arriba o se pueden introducir neumáticamente a través de tubos horizontales desde el exterior del tanque, a nivel del núcleo. También se pueden instalar tubos horizontales vacíos o llenos de helio para dirigir un haz de neutrones hacia objetivos situados a cierta distancia de la sala del reactor.
La mayoría de los reactores de investigación son del tipo de piscina. Suelen ser diseños de bajo consumo y bajo mantenimiento. Por ejemplo, el SLOWPOKE de AECL tiene licencia para funcionar sin supervisión durante hasta 18 horas. La terapia de captura de neutrones con boro es otro uso médico.