El reactor avanzado limpio y ambientalmente seguro (CAESAR) es un concepto de reactor nuclear creado por Claudio Filippone, director del Centro de conceptos avanzados de energía de la Universidad de Maryland, College Park y jefe del proyecto CAESAR en curso. El elemento clave del concepto es el uso de vapor como moderador , lo que lo convierte en un tipo de reactor de agua de moderación reducida . Debido a que la densidad del vapor se puede controlar con mucha precisión, Filippone afirma que se puede utilizar para ajustar con precisión los flujos de neutrones para garantizar que los neutrones se muevan con un perfil de energía óptimo para dividirse.238
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núcleos – en otras palabras, causan fisión .
Parece haber cierta discrepancia entre el material de "descripción general de los medios" y los detalles técnicos:
El diseño del reactor CAESAR aprovecha el hecho de que los productos de fisión y los isótopos hijos producidos a través de reacciones nucleares también se desintegran para producir neutrones retardados adicionales . Filippone afirma que, a diferencia de los reactores de fisión ligeros refrigerados por agua, donde la fisión se produce en agua enriquecida, 235
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Las barras de combustible moderadas por refrigerante de agua líquida finalmente crean un perfil de flujo de neutrones térmicos maxwelliano , el perfil de energía de neutrones de los neutrones retardados varía ampliamente. En un reactor convencional, teoriza, el moderador ralentiza estos neutrones para que no puedan contribuir a la238
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reacción;238
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Tiene una sección transversal comparativamente grande para neutrones a altas energías.
Filippone sostiene que cuando se utiliza vapor como moderador, la energía neutrónica media aumenta con respecto a la de un reactor moderado por agua líquida, de modo que los neutrones retardados persisten hasta que chocan con otro núcleo. La economía de neutrones extremadamente alta resultante , afirma, permitirá mantener una reacción autosostenible en barras de combustible de puro238
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, una vez que el reactor haya sido puesto en marcha con combustible enriquecido.
Los escépticos [ ¿quiénes? ]
, sin embargo, señalan que en general se cree que no es posible una reacción en cadena controlada y sostenida con238
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. A partir de la década de 1930, los físicos han utilizado la fórmula de seis factores y su derivada, la fórmula de cuatro factores, para calcular el comportamiento de las reacciones nucleares en cadena dentro de una masa de material fisible. [1] Según estos cálculos, incluso una masa infinitamente grande de U-238 puro (o incluso uranio natural) es incapaz de sostener una reacción en cadena solo con su propia producción de neutrones, por lo que se requiere acoplar el núcleo de espectro rápido enfriado por gas con una sección externa moderada de neutrones lentos, o alternativamente se requiere algún nivel de enriquecimiento fisible. [2] Puede sufrir fisión cuando impacta un neutrón energético con más de 1 MeV de energía cinética . Pero los neutrones de alta energía producidos por238
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La fisión (después de perder rápidamente energía por dispersión inelástica) no son, por sí mismas, suficientes para inducir suficientes fisiones sucesivas en238
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para crear un sistema crítico (uno en el que el número de neutrones creados por fisión sea igual al número absorbido). En lugar de eso, bombardear238
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con neutrones por debajo del umbral de fisión de 1 MeV hace que los absorba sin fisionarse (convirtiéndose239
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) y se desintegra por emisión beta a239
Pu
(que es en sí mismo fisible ). [3] La energía de los neutrones retardados es tan baja que su contribución a238
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La fisión es casi 0,0000, lo que requiere algo de material fisionable para mantener el reactor de forma segura bajo una criticidad inmediata : (por ejemplo235
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en uranio natural y preferiblemente también algún moderador, posiblemente fuera del núcleo extrarrápido). La relación máxima de238
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La fisión está limitada por la física de los neutrones a menos del 100%, pero a más del 40%, lo que permite que incluso una tasa de conversión relativamente baja de 0,6 genere su propio combustible (sin enriquecer uranio o producir Pu en otro lugar). La tasa de conversión de 0,6 es alcanzable en la práctica (de hecho, se logra incluso con diseños de reactores de agua ligera que desperdician muchos neutrones en boro, que tiene mejores alternativas).