Un reactor de piscina , [1] también llamado reactor de piscina abierta , es un tipo de reactor nuclear que tiene un núcleo (compuesto 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 contra la radiación. La capa de agua situada directamente encima del núcleo del reactor protege la radiación de forma tan completa que los operadores pueden trabajar encima del reactor de forma segura. 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 raras ocasiones, para procesar calor, pero no para generar electricidad.
Las piscinas abiertas tienen una altura de 6 ma 9 m (20' a 30') y un diámetro de 1,8 ma 3,6 m (6' a 12'). Algunas piscinas, como la del reactor MAPLE canadiense , son rectangulares en lugar de cilíndricas y a menudo contienen hasta 416.000 litros (110.000 galones) de agua. La mayoría de las piscinas están construidas sobre el nivel del suelo, pero algunas están total o parcialmente bajo tierra. Existen tipos de agua ordinaria (ligera) y agua pesada , así como los llamados diseños de "tanque en piscina" que utilizan moderación de agua pesada en un tanque pequeño 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 caer a la piscina, lo que contribuye aún más a la apariencia de un entorno similar a una piscina.
Normalmente, el reactor se carga con combustible de uranio poco enriquecido (UPE), que consta de menos del 20 % de U-235 aleado con una matriz como aluminio o circonio . El uranio altamente enriquecido (UME) fue el combustible elegido porque tenía una vida útil más larga, pero 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 entre un 8,5% y un 45% de uranio . Se pueden agregar bloques o placas de berilio y grafito al núcleo a medida que reflectores de neutrones y varillas absorbentes de neutrones perforan el núcleo para controlarlo. General Atomics de La Jolla, CA, 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 ya sea por 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 adyacentes al núcleo están situadas varias estaciones para sujetar los objetos a irradiar. Las muestras pueden bajarse al núcleo desde arriba o entregarse neumáticamente a través de tubos horizontales desde fuera del tanque al nivel del núcleo. También se pueden instalar tubos horizontales evacuados o llenos de helio para dirigir un haz de neutrones a objetivos situados a cierta distancia de la sala del reactor.
La mayoría de los reactores de investigación son del tipo piscina. Suelen ser diseños de bajo consumo y bajo mantenimiento. Por ejemplo, SLOWPOKE de AECL tiene licencia para funcionar sin supervisión durante un máximo de 18 horas. La terapia de captura de neutrones con boro es otro uso médico.