El reactor nuclear TOPAZ es un reactor nuclear ligero desarrollado para uso espacial a largo plazo por la Unión Soviética . Enfriado por metal líquido, utiliza un moderador de alta temperatura que contiene hidrógeno y combustible altamente enriquecido y produce electricidad mediante un convertidor termoiónico .
En las discusiones iniciales, no estaba claro que TOPAZ y los reactores YENISEI, algo similares, eran sistemas diferentes, y cuando la existencia de los dos reactores termoiónicos rusos se hizo generalmente conocida, el personal estadounidense comenzó a referirse a TOPAZ como TOPAZ-I y a YENISEI como TOPAZ-II. [1]
Los primeros reactores convertidores termoiónicos fueron discutidos por científicos del Laboratorio Científico de Los Álamos (LASL) en 1957. Tras la visita de científicos soviéticos a LASL en 1958, llevaron a cabo pruebas en sistemas TI en 1961, desarrollando inicialmente el reactor ENISY de celda única ( también conocido como TOPAZ-II). El Instituto Kurchatov de Energía Atómica y la Oficina Central de Construcción de Maquinaria llevaron a cabo trabajos para desarrollar el TOPAZ multicelular (también conocido como TOPAZ-I), acrónimo ruso de "Experimento termoiónico con conversión en zona activa". Se probó por primera vez en tierra en 1971, cuando se reconoció su existencia. [2] Fue bajo los auspicios de Krasnaya Zvezda . [3]
El primer reactor TOPAZ funcionó durante 1.300 horas (~54 días) y luego se apagó para un examen detallado. Era capaz de entregar 5 kW de potencia durante 3 a 5 años con 12 kg (26 lb) de combustible. La masa del reactor era de ~ 320 kg (710 lb).
TOPAZ voló por primera vez en 1987 en los satélites experimentales Plazma-A Kosmos 1818 y Kosmos 1867 , que estaban destinados a probar tanto el reactor TOPAZ como el motor eléctrico Plasma-2 SPT . Ambos reactores sufrieron daños en la década de 1990, lo que provocó una fuga de refrigerante radiactivo.
Un seguimiento propuesto, Plasma-2, debía estar equipado con un reactor mejorado. Un reactor funcionó durante 6 meses y el otro durante un año. El programa fue cancelado por Mikhail Gorbachev en 1988.
En el reactor TOPAZ-II o ENISY cada pin de combustible ( UO 2 enriquecido al 96% ) está envuelto en un emisor que a su vez está rodeado por un colector, y estos forman los 37 elementos combustibles que penetran en el moderador cilíndrico de hidruro de circonio (ZrH). Este, a su vez, está rodeado por un reflector de neutrones de berilio con 12 tambores de control giratorios. El refrigerante metálico líquido ( NaK ) rodea cada elemento combustible. La masa del reactor es ~ 1.061 kg (2.339 lb). [4]
En enero de 1991 se exhibió un modelo del TOPAZ-II en un simposio científico en Albuquerque , generando interés en EE.UU. por la posible compra del mismo y la Organización de Iniciativa de Defensa Estratégica dispuso la compra de dos reactores Topaz-2 a Rusia por un total de 13 millones de dólares, planeando utilizar los reactores para mejorar los modelos estadounidenses. Sin embargo, la Comisión Reguladora Nuclear dictaminó que la ley estadounidense prohibía la "exportación" de tal dispositivo a la Unión Soviética, a pesar de que era de fabricación soviética y sólo un modelo y no un reactor real. Pasó un mes antes de que la situación se resolviera mediante un nuevo fallo de la NRC y la modelo regresara a Rusia.
Luego, el Departamento de Estado de los Estados Unidos suspendió el acuerdo, que sólo se levantó cuando intervino el Secretario de Estado James Baker . Uno de los reactores iba a ser utilizado en una prueba de vuelo en 1995 para alimentar propulsores eléctricos experimentales, pero hubo objeciones de científicos preocupados por el posible impacto de la radiación emitida por el reactor en los instrumentos a bordo de satélites espaciales y protestas de los opositores a los aviones espaciales. armas y energía nuclear. Además, el Departamento de Energía tardó en otorgar la aprobación necesaria y en 1993 las restricciones presupuestarias obligaron a cancelar el programa. [5]
Seis reactores TOPAZ-II y su equipo de apoyo asociado fueron transportados por avión a los EE. UU., donde fueron sometidos a pruebas exhaustivas en tierra por ingenieros estadounidenses, británicos, franceses y rusos. El diseño único de los reactores permitió probarlos sin necesidad de alimentarlos. Aunque el programa de pruebas se consideró un éxito, no se llevaron a cabo planes para poner en funcionamiento ninguno de los reactores. [6]
El reactor TOPAZ es fabricado por el Instituto Estatal de Investigación, Asociación Científica Industrial (también conocida como Luch), operado por el Ministerio de Energía Atómica de Rusia . [7]