alt=Núcleo del Reactor de Investigación y Producción RA-3 (CNEA)|miniaturadeimagen|Plano cenital del núcleo del Reactor de Investigación y Producción RA-3 (CNEA, Argentina)Los reactores de investigación son instalaciones de fisión basadas en reactores nucleares que sirven principalmente como fuente de neutrones. También se les llama reactores sin potencia, a diferencia de los reactores que se utilizan para la producción de electricidad, la generación de calor o la propulsión marina.
Propósito Los neutrones producidos por un reactor de investigación se utilizan para ensayos de dispersión de neutrones; pruebas no destructivas; análisis y ensayo de materiales; producción de radioisótopos; y educación y divulgación pública. Aquellas instalaciones que producen radioisótopos para uso médico o industrial a veces se denominan reactores de isótopos. Los reactores que están optimizados para experimentos de haces en línea compiten con las instalaciones de generación de neutrones por espalación.
Aspectos técnicos Los reactores de investigación son más simples que los reactores de potencia y funcionan a temperaturas más bajas. Necesitan mucho menos combustible y se acumulan muchos menos productos de la fisión nuclear a medida que se utiliza el combustible. Por otro lado, su combustible requiere más uranio altamente enriquecido, por lo general hasta un 20% de U-235,Alrwashdeh, Mohammad, and Saeed A. Alameri. "Reactor Monte Carlo (RMC) model validation and verification in compare with MCNP for plate-type reactor." AIP Advances 9, no. 7 (2019): 075112. https://doi.org/10.1063/1.5115807 aunque algunos modelos requieren hasta el 93% de U-235. Si bien el enriquecimiento al 20% generalmente no se considera utilizable en armas nucleares, el 93% se conoce comúnmente como de "grado de armamento". También tienen una densidad de potencia muy alta en el núcleo, lo que requiere características de diseño especiales. Al igual que los reactores de potencia, el núcleo necesita enfriamiento, típicamente por convección natural o forzado con agua, y se requiere un material moderador para disminuir la velocidad de los neutrones y mejorar la fisión. Como la producción de neutrones es su función principal, la mayoría de los reactores de investigación emplean reflectores para reducir la pérdida de neutrones del núcleo.
Conversión a funcionamiento con uranio poco enriquecido El Organismo Internacional de la Energía Atómica y el Departamento de Energía de los Estados Unidos iniciaron un programa en 1978 para desarrollar medios para convertir los reactores de investigación que utilizaban uranio altamente enriquecido (UAE) para que pudieran usar uranio poco enriquecido (UPE), en apoyo de su política de no proliferación de armas nucleares. Para entonces, Estados Unidos había suministrado reactores de investigación con uranio altamente enriquecido a 41 países como parte de su programa Átomos para la Paz. En 2004, el Departamento de Energía de Estados Unidos amplió su programa de Aceptación del combustible nuclear gastado en reactores de investigación en el extranjero hasta 2019.
En 2016, un informe de las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina concluyó que la conversión de todos los reactores de investigación al uso de uranio poco enriquecido no se puede completar hasta 2035 como muy pronto. En parte, esto se debe a que el desarrollo de combustible poco enriquecido fiable para reactores de investigación con alto flujo de neutrones, que no sea susceptible a fallos por inflamación, ha sido más lento de lo esperado. En el año 2020 todavía quedaban 72 reactores de investigación de uranio altamente enriquecido.
Diseñadores y constructores
Si bien en las décadas de 1950, 1960 y 1970 había varias empresas especializadas en el diseño y construcción de reactores de investigación, la actividad de este mercado se enfrió posteriormente, y muchas compañías abandonaron esta actividad.
El mercado se ha consolidado hoy en unas pocas empresas que concentran los proyectos clave a nivel mundial.
La licitación internacional más reciente (1999) para un reactor de investigación fue la organizada por la Australian Nuclear Science and Technology Organisation para el diseño, construcción y puesta en servicio del reactor OPAL. Fueron precalificadas cuatro empresas: Atomic Energy of Canada Limited (AECL), INVAP, Siemens AG y Technicatom. El proyecto fue adjudicado a INVAP, que construyó el reactor. En los últimos años, AECL se retiró de este mercado y las actividades de Siemens y Technicatom se fusionaron en la compañía Areva.
Clases de reactores de investigación Reactor acuoso homogéneo Reactor clase Argonaut Clase DIDO, seis reactores de alto flujo en todo el mundo TRIGA, una clase de gran éxito con más de 50 instalaciones en todo el mundo Clase del reactor SLOWPOKE, desarrollada por AECL, Canadá Clase del reactor OPAL, desarrollada por INVAP, Argentina Reactor de fuente de neutrones en miniatura, basado en el diseño SLOWPOKE, desarrollado por AECL, actualmente exportado por China Aerojet General Nucleonics, Modelos 201. Desarrollado por Aerojet General en Estados Unidos. En la década de 2020 había tres de estos reactores en funcionamiento: en la Universidad Estatal de Idaho, en la Universidad de Nuevo México y en la Universidad de Texas A&M.
Centros de investigación
Puede encontrarse una lista completa en el artículo Anexo:Reactores de investigación nuclear. Centros de investigación que operan un reactor: Nombre del reactorPaísCiudadInstituciónNivel de potenciaFecha de puesta en servicioReactor BR2BélgicaMolCentro Belga de Investigaciones Nucleares SCK•CEN100 MWReactor de investigación de BudapestHungríaBudapestCentro de Investigación Energética de la Academia de Ciencias de Hungría5 MW1959Reactor de formación de la Universidad Tecnológica de BudapestHungríaBudapestUniversidad de Tecnología y Economía de Budapest100 kW1969Reactor ILL High-FluxFranciaGrenobleInstituto Laue-Langevin63 MWRA-6ArgentinaSan Carlos de BarilocheInstituto Balseiro / Centro Atómico Bariloche1 MW1982Reactor ZED-2 CanadáDeep River (Ontario)Laboratorios de Chalk River de la compañía Atomic Energy of Canada Limited200 W1960Reactor nuclear McMaster CanadáHamilton (Ontario)Universidad McMaster5 MW1959Reactor universal de investigación nacionalCanadáDeep River (Ontario)Laboratorios de Chalk River de la compañía Atomic Energy of Canada Limited135 MW1957Reactores nucleares de PettenPaíses BajosPettenGrupo Neerlandés de Investigación y Consultoría Nuclear, EU Joint Research Centre30 kW and 60MW1960ORPHEEFranciaSaclayLaboratorio Léon Brillouin14 MW1980FRM IIAlemaniaGarching bei MünchenUniversidad Técnica de Múnich20 MW2004HORPaíses BajosDelftReactor del Instituto de Delft, Universidad Técnica de Delft2 MWBER IIAlemaniaBerlínHelmholtz-Zentrum de Berlín10 MWMainzAlemaniaMagunciaInstituto de Química de la Universidad de Mainz100 kWTRIGA Mark IIAustriaVienaInstituto Atómico de la Universidad Técnica de Viena250 kW1962IRT-2000BulgariaSofíaCentro de investigación de la Academia de Ciencias de Bulgaria2 MWReactor OPALAustraliaLucas HeightsAustralian Nuclear Science and Technology Organisation20 MW2006IEA-R1BrasilSão PauloInstituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares3.5 MW1957IRT-2000RusiaMoscúInstituto de Ingeniería Física de Moscú2.5 MW1967SAFARI-1SudáfricaPelindabaCorporación Sudafricana de Energía Nuclear20 MW1965Reactor de Aplicación Avanzada de Neutrones de Alto FlujoCorea del SurDaejeonInstituto de Investigación de la Energía Atómica de Corea30 MW1995LVR-15República ChecaŘežInstituto de Investigaciones Nucleares10 MW1995Programa de reactores de la Universidad Estatal de Carolina del NorteEstados UnidosRaleighUniversidad Estatal de Carolina del Norte1 MW1953Reactor de Isótopos de Alto FlujoEstados UnidosOak Ridge (Tennessee)Laboratorio Nacional Oak RidgeReactor de Pruebas AvanzadoEstados UnidosIdahoLaboratorio Nacional de Idaho250 MWCentro de reactores de investigación de la Universidad de MissouriEstados UnidosColumbia (Misuri)Universidad de Misuri10 MW1966Maryland University Training ReactorEstados UnidosCollege Park (Maryland)Universidad de Maryland250 kW1970Reactor de la Universidad Estatal de WashingtonEstados UnidosPullman (Washington)Universidad Estatal de Washington1 MWCROCUSSuizaLausanaEscuela Politécnica Federal de LausanaReactor MariaPoloniaŚwierk-OtwockCentro Nacional de Investigación Nuclear30 MW1974TRIGA Mark IEstados UnidosIrvine (California)Universidad de California en IrvineReactor de formación e investigación TRIGA Mark-II de la ITUTurquíaEstambulUniversidad Politécnica de EstambulETRR-1EgiptoInshasCentro de Investigación Nuclear2 MW1961ETRR-2EgiptoInshasCentro de Investigación Nuclear22 MW1997Reactor de Investigación-1 de GhanaGhanaAcraInstituto Nacional de Investigación Nuclear de la Comisión de Energía Atómica de Ghana30 kW
Reactores de investigación fuera de servicio: Nombre del reactorPaísCiudadInstituciónNivel de potenciaFecha de puesta en servicioFecha de cancelaciónDesclasificadoASTRAAustriaSeibersdorfInstituto Austriaco de Tecnología10 MW19601999CONSORTReino UnidoAscotImperial College London100 kWReactor JASONReino UnidoGreenwichReal Colegio Naval10 kW19621996MOATAAustraliaLucas HeightsComisión Australiana de la Energía Atómica100 kW19611995Reactor australiano de alto flujoAustraliaLucas HeightsComisión Australiana de la Energía Atómica19582007HTGR (Pin-in-Block Design)Reino Unido Winfrith, Dorset Organismo Internacional de la Energía Atómica20MWt19641976Julio de 2005DIDOReino UnidoHarwellEstablecimiento de investigación de energía atómica1990Nuclear Power DemonstratorCanadáDeep River (Ontario)Planta de Rolphton de la compañía Atomic Energy of Canada Limited (AECL)20 MW19611987NRXCanadáDeep River (Ontario)Laboratorios de Chalk River de la compañía Atomic Energy of Canada Limited19521992Reactor PLUTOReino UnidoHarwellEstablecimiento de Investigación de la Energía Atómica26 MW19571990Reactor PTRCanadáDeep River (Ontario)Laboratorios de Chalk River de la compañía Atomic Energy of Canada Limited10 kW19571990Reactor WR-1CanadáPinawa (Manitoba)Laboratorios Whiteshell de la compañía Atomic Energy of Canada Limited60 MW19651985Reactor ZEEPCanadáDeep River (Ontario)Laboratorios de Chalk River de la compañía Atomic Energy of Canada Limited19451973More Hall AnnexEstados UnidosSeattleUniversidad de Washington100 kW19611988Reactor EwaPoloniaŚwierk-OtwockInstituto de la Energía Nuclear POLATOM10 MW19581995FiR 1FinlandiaEspooUniversidad Politécnica de Helsinki,posteriormente Centro de Investigación Técnica VTT de Finlandia250 kW19622015RV-1VenezuelaCaracasInstituto Venezolano de Investigaciones Científicas3 MW19601994
Referencias
Bibliografía Documento informativo de la WNA n.º 61: Reactores de investigación No proliferación nuclear: el DOE necesita tomar medidas para reducir aún más el uso de uranio utilizable para armas en reactores de investigación civiles, GAO, julio de 2004, GAO- 04-807
Enlaces externos Lista de búsqueda de reactores de investigación nuclear del mundo de la OIEA La Organización Nacional de Reactores de Prueba, Investigación y Capacitación, Inc. NMI3 - Iniciativa de infraestructura integrada del 7PM de la UE para dispersión de neutrones y espectroscopía de muones
Categoría:Reactores nucleares Categoría:Reactores nucleares de investigación Categoría:Neutrón