Los reactores de Generación III , o reactores Gen III , son una clase de reactores nucleares diseñados para suceder a los reactores de Generación II , que incorporan mejoras evolutivas en el diseño. Estas incluyen una tecnología de combustible mejorada , una mayor eficiencia térmica , sistemas de seguridad significativamente mejorados (incluida la seguridad nuclear pasiva ) y diseños estandarizados destinados a reducir los costos de mantenimiento y capital. Son promovidos por el Foro Internacional de Generación IV (GIF).
Los primeros reactores de Generación III que entraron en funcionamiento fueron los reactores avanzados de agua en ebullición (ABWR) Kashiwazaki 6 y 7 en 1996 y 1997. Desde 2012, ambos han estado cerrados debido a un entorno político menos permisivo a raíz del accidente nuclear de Fukushima . Debido al prolongado período de estancamiento en la construcción de nuevos reactores y la continua (aunque decreciente) popularidad de los diseños de Generación II/II+ en las nuevas construcciones, se han construido relativamente pocos reactores de tercera generación.
Los reactores Gen II más antiguos comprenden la gran mayoría de los reactores nucleares actuales. Los reactores Gen III son los llamados reactores avanzados de agua ligera (LWR). Los reactores Gen III+ se etiquetan como "diseños evolutivos". Aunque la distinción entre reactores Gen II y III es arbitraria, pocos reactores Gen III han llegado a la etapa comercial a fecha de 2022. El Foro Internacional de Generación IV llama a los reactores Gen IV "diseños revolucionarios". Se trata de conceptos para los que no existían pronósticos concretos de realización en ese momento. [1]
Las mejoras en la tecnología de los reactores de tercera generación tienen como objetivo lograr una vida útil más larga (diseñada para 60 años de funcionamiento, ampliable a más de 100 años de funcionamiento antes de una revisión completa y el reemplazo del recipiente de presión del reactor ) en comparación con los reactores de segunda generación que se utilizan actualmente (diseñados para 40 años de funcionamiento, ampliable a más de 60 años de funcionamiento antes de una revisión completa y el reemplazo del recipiente de presión). [2] [3]
Las frecuencias de daño al núcleo de estos reactores están diseñadas para ser más bajas que las de los reactores de Generación II: 60 eventos de daño al núcleo para el Reactor Presurizado Europeo (EPR) y 3 eventos de daño al núcleo para el Reactor de Agua Ebullición Simplificado Económico (ESBWR) [4] por cada 100 millones de reactores-año son significativamente más bajas que los 1.000 eventos de daño al núcleo por cada 100 millones de reactores-año para los reactores BWR/4 de Generación II. [4]
El reactor EPR de tercera generación también fue diseñado para utilizar el uranio de manera más eficiente que los reactores de Generación II más antiguos, utilizando aproximadamente un 17% menos por unidad de electricidad generada que estas tecnologías de reactores más antiguas. [5] Un análisis independiente realizado por el científico ambiental Barry Brook sobre la mayor eficiencia y, por lo tanto, las menores necesidades de materiales de los reactores de Generación III, corrobora este hallazgo. [6]
Los diseños de reactores Gen III+ son un desarrollo evolutivo de los reactores Gen III, que ofrecen mejoras en la seguridad con respecto a los diseños de reactores Gen III. Los fabricantes comenzaron a desarrollar sistemas Gen III+ en la década de 1990 basándose en la experiencia operativa de los reactores de agua ligera estadounidenses, japoneses y de Europa occidental . [ cita requerida ]
La industria nuclear comenzó a promover un renacimiento nuclear sugiriendo que los diseños Gen III+ deberían resolver tres problemas clave: seguridad, costo y viabilidad de construcción. Se pronosticaron costos de construcción de US$1.000/kW, un nivel que haría que la energía nuclear fuera competitiva con el gas, y se esperaban tiempos de construcción de cuatro años o menos. Sin embargo, estas estimaciones resultaron demasiado optimistas. [ cita requerida ]
Una mejora notable de los sistemas Gen III+ con respecto a los diseños de segunda generación es la incorporación en algunos diseños de características de seguridad pasiva que no requieren controles activos ni intervención del operador, sino que dependen de la gravedad o la convección natural para mitigar el impacto de eventos anormales. [ cita requerida ]
Los reactores de Generación III+ incorporan características de seguridad adicionales para evitar el tipo de desastre sufrido en Fukushima en 2011. Los diseños de Generación III+, seguridad pasiva, también conocida como enfriamiento pasivo, no requieren una acción sostenida del operador o retroalimentación electrónica para apagar la planta de manera segura en caso de una emergencia. Muchos de los reactores nucleares de Generación III+ tienen un colector de núcleo . Si el revestimiento de combustible y los sistemas de la vasija del reactor y las tuberías asociadas se funden, el corium caerá en un colector de núcleo que contiene el material fundido y tiene la capacidad de enfriarlo. Esto, a su vez, protege la barrera final, el edificio de contención . Como ejemplo, Rosatom instaló un colector de núcleo de 200 toneladas en el reactor VVER como la primera gran pieza de equipo en el edificio del reactor de Rooppur 1 , describiéndolo como "un sistema de protección único". [7] [8] En 2017, Rosatom inició las operaciones comerciales del reactor VVER-1200 de la Unidad 1 de la NVNPP-2 en Rusia central, lo que marca la primera puesta en marcha completa del mundo de un reactor de generación III+. [9]
Los primeros reactores de Generación III se construyeron en Japón, en forma de reactores avanzados de agua en ebullición . El 5 de agosto de 2016, un reactor de Generación III+ VVER-1200 /392M entró en funcionamiento (primera conexión a la red) en la Central Nuclear Novovoronezh II en Rusia [10] , que fue el primer reactor de Generación III+ en funcionamiento. [11]
Varios otros reactores de Generación III+ se encuentran en la última etapa de construcción en Europa, China, India y Estados Unidos. Los siguientes reactores de Generación III+ que entraron en funcionamiento fueron un reactor AREVA EPR en la central nuclear de Taishan (primera conexión a la red el 29 de junio de 2018) y un reactor Westinghouse AP1000 en la central nuclear de Sanmen (primera conexión a la red el 30 de junio de 2018) en China. [12]
En Estados Unidos, los diseños de reactores están certificados por la Comisión Reguladora Nuclear (NRC). A agosto de 2020 [actualizar], la comisión había aprobado siete nuevos diseños y estaba considerando un diseño más, así como la renovación de una certificación vencida. [13]
Los defensores de la energía nuclear y algunos que históricamente han sido críticos han reconocido que los reactores de tercera generación en su conjunto son más seguros que los reactores más antiguos. [ cita requerida ]
Edwin Lyman , un científico de alto nivel de la Union of Concerned Scientists , ha cuestionado las opciones de diseño específicas para ahorrar costos que se tomaron para dos reactores de Generación III, tanto el AP1000 como el ESBWR . Lyman, John Ma (un ingeniero estructural de alto nivel de la NRC) y Arnold Gundersen (un consultor antinuclear ) están preocupados por lo que perciben como debilidades en el recipiente de contención de acero y el edificio de protección de hormigón alrededor del AP1000, ya que su recipiente de contención no tiene márgenes de seguridad suficientes en caso de un impacto directo de un avión. [14] [15] Otros ingenieros no están de acuerdo con estas preocupaciones y afirman que el edificio de contención es más que suficiente en márgenes de seguridad y factores de seguridad . [15] [16]
En 2008, la Unión de Científicos Preocupados se refirió al EPR como el único nuevo diseño de reactor bajo consideración en los Estados Unidos que "... parece tener el potencial de ser significativamente más seguro y más protegido contra ataques que los reactores actuales". [17] : 7
También ha habido problemas en la fabricación de las piezas de precisión necesarias para mantener el funcionamiento seguro de estos reactores, con sobrecostos, piezas rotas y tolerancias de acero extremadamente finas que causaron problemas con los nuevos reactores en construcción en Francia en la planta de energía nuclear de Flamanville . [18]
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