El reactor modular de lecho de guijarros ( PBMR ) es un diseño particular de reactor de lecho de guijarros desarrollado por la empresa sudafricana PBMR (Pty) Ltd desde 1994 hasta 2009. [1] Las instalaciones de PBMR incluyen turbinas de gas y laboratorios de transferencia de calor en el campus de Potchefstroom de North- West University , y en Pelindaba , un banco de pruebas de helio de alta presión y temperatura, así como un prototipo de planta de fabricación de combustible. [2] El reactor de prueba previsto en la central nuclear de Koeberg no se construyó.
El PBMR se caracteriza por características de seguridad inherentes, lo que significa que ningún error humano o falla del equipo puede causar un accidente que pueda dañar al público. [3]
El calor del PBMR se puede utilizar para una variedad de aplicaciones de procesos industriales, incluido el vapor de proceso para aplicaciones de cogeneración, recuperación de arenas bituminosas in situ, aplicaciones de etanol, refinerías y aplicaciones petroquímicas. [4] El calor a alta temperatura también se puede utilizar para reformar el metano y producir gas de síntesis (donde el gas de síntesis se puede utilizar como materia prima para producir hidrógeno, amoníaco y metanol); y producir hidrógeno y oxígeno mediante la descomposición termoquímica del agua.
El PBMR es modular en el sentido de que solo se diseñarán unidades de tamaño pequeño a mediano. Se construirán centrales eléctricas más grandes combinando muchos de estos módulos. En 2008, 400 MWt se perfilaba como un tamaño de módulo óptimo, considerablemente mayor que el tamaño del concepto original. [ cita necesaria ]
El PBMR es alimentado y moderado por esferas de combustible de grafito, cada una de las cuales contiene partículas de combustible de óxido de uranio poco enriquecido recubiertas con TRISO . Hay 15.000 partículas de combustible por esfera de combustible del tamaño de una bola de billar . "Cada piedra combustible contiene 9 g de uranio, y esto tiene suficiente capacidad de generación para sustentar a una familia de cuatro personas durante un año. Se necesitarán cinco toneladas de carbón y hasta 23.000 m 3 de agua para generar la energía de una piedra". [5]
El concepto se basa en el reactor AVR y THTR de Alemania, pero modificado para impulsar una turbina de gas de ciclo cerrado Brayton . [6] El diseño del núcleo es anular con una columna central a modo de reflector de neutrones . [5]
Desde su creación en 1994, Pebble Bed Modular Reactor (Pty) Ltd creció hasta convertirse en uno de los equipos de diseño de reactores nucleares más grandes del mundo. [7] Además del equipo central de unas 700 personas de la oficina central de PBMR en Centurion, cerca de Pretoria, en el proyecto participaron más de 600 personas de universidades, empresas privadas e institutos de investigación. [8]
En 2006, el Departamento de Energía de Estados Unidos adjudicó al consorcio PBMR el contrato principal para la primera fase de su proyecto de Planta Nuclear de Nueva Generación (NGNP). [ cita necesaria ] El alcance de la primera fase de este contrato, que ahora se ha completado [ cita necesaria ] , era la ingeniería preconceptual de una planta de cogeneración nuclear para la producción de electricidad e hidrógeno. Próximamente se emitirán solicitudes de propuestas para la segunda fase del proyecto NGNP, a las que el consorcio PBMR responderá en los próximos meses de 2009.
En 2009, PBMR (Pty) anunció que estaba considerando emplear la tecnología para aplicaciones de calor de proceso, [3] y algunos contratos de reactores de lecho de guijarros se habían suspendido para evitar gastos innecesarios [9].
En febrero de 2010, el gobierno de Sudáfrica anunció que había dejado de financiar el desarrollo del reactor modular de lecho de guijarros y PBMR (Pty) declaró que estaba considerando recortes de personal del 75%. [10] La decisión se tomó porque no se encontró ningún cliente o inversor para PBMR. Los problemas técnicos no resueltos, el aumento sustancial de los costes y un informe de 2008 del Forschungszentrum Jülich sobre problemas importantes en el funcionamiento del reactor alemán de lecho de guijarros AVR [11] habían desanimado a los inversores potenciales. [12] Los bancos internacionales se negaron a apoyar el proyecto PBMR mediante préstamos. El director general de PBMR dimitió el 8 de marzo de 2010.
En mayo de 2010, Westinghouse se retiró del consorcio PBMR, lo que provocó el fin de la participación sudafricana en NGNP. [12]
El 25 de mayo de 2010, la empresa anunció al personal que tiene la intención de implementar una estrategia de "Cuidado y Mantenimiento". Esto implica la reducción de personal a 9. El propósito declarado de la estructura propuesta es; preservar PBMR como entidad legal, preservar y optimizar la propiedad intelectual, preservar la licencia HTR, preservar los activos y solicitar nuevos inversores. La estrategia supone que mantener a 9 empleados a medio plazo dejará fondos suficientes para llevar a PBMR hasta marzo de 2013. Los empleados restantes trabajarán hasta finales de octubre de 2010. Se prevé cierta financiación para el desmantelamiento de los laboratorios de fabricación de combustible de PBMR en 2011.
En septiembre de 2010, el gobierno sudafricano anunció que en el futuro el programa nuclear sudafricano se concentraría en reactores convencionales de agua ligera . [12]
El proyecto NGNP continuará con HTGR con elementos combustibles prismáticos, no con guijarros como en PBMR, como se anunció en febrero de 2012.
En el proyecto PBMR se habían invertido 9.244 millones de rands (1.300 millones de dólares EE.UU.). Más del 80% provino del gobierno sudafricano, con cantidades menores de Eskom (8,8%), Westinghouse (4,9%), Industrial Development Corporation (4,9%) y Exelon (1,1%). [8]
Aproximadamente una docena de empleados de PBMR se unieron posteriormente a X-energy, entre ellos: [13]
Otros empleados se unieron a Ultra Safe Nuclear Corporation. [13]
Una empresa sudafricana con sede en Pretoria creó una variante del reactor PBMR. Las diferencias entre los dos reactores son que el reactor Stratek HTMR-100 funciona a una temperatura más baja (de 940 °C a 750 °C), el reactor HTMR-100 dirige el calor al agua para crear vapor además de estar enfriado con helio. El reactor HTMR-100 también es más pequeño, con una potencia de 35 MWe. [17]