X-Energy está desarrollando un reactor de lecho de guijarros que dicen que no se puede derretir

Fuente: https://www.energy.gov

Más de 20 empresas estadounidenses están desarrollando diseños de reactores avanzados que aportarán mayor seguridad, eficiencia y economía a la industria de la energía nuclear.

Energía X, ubicado en las afueras de la capital de la nación en Rockville, Maryland, está trabajando en un reactor de lecho de guijarros refrigerado por gas de alta temperatura que, según la compañía, no se puede derretir.

El reactor Xe-100 de la compañía y el combustible de guijarros especializado a base de uranio podrían estar disponibles en el mercado a fines de la década de 2020.

Cómo funciona

El Xe-100 es un reactor modular avanzado con cada unidad diseñada para producir alrededor de 76 megavatios de energía eléctrica.

El núcleo del reactor está hecho de grafito y lleno de guijarros de combustible enriquecidos al 15,5%. Cada guijarro (aproximadamente del tamaño de una bola de billar) contiene miles de partículas de combustible de uranio triestructural isotrópico (TRISO) especialmente revestidas que son prácticamente indestructibles.

El revestimiento TRISO crea un sello hermético alrededor del núcleo de uranio. Esto ayuda a retener los productos de fisión y los gases que se producen durante las operaciones y permitiría que la planta se construyera a menos de 500 metros de las fábricas o áreas urbanas.

Los guijarros frescos se cargan en el reactor como una máquina de chicles y se bombea helio a través del lecho de guijarros para extraer el calor a un generador de vapor que produce electricidad. 

El reactor se reposta continuamente agregando guijarros frescos diariamente en la parte superior, ya que los más viejos se descargan desde la parte inferior del núcleo. Cada guijarro permanece en el núcleo durante un poco más de tres años y se hace circular a través del núcleo hasta seis veces para lograr un quemado completo. A continuación, el combustible gastado se coloca directamente en toneles secos y se almacena en el lugar, sin necesidad de un enfriamiento intermedio o activo.

Beneficios del Xe-100

El Xe-100 está diseñado para funcionar a altas temperaturas para producir electricidad de manera más eficiente. El gas helio de alta temperatura también se puede utilizar en procesos de uso intensivo de energía que actualmente dependen de combustibles fósiles, como la producción de hidrógeno y el refinado de petróleo.

Energía X

Este concepto de reactor también se puede diseñar para incorporar enfriamiento pasivo a través de conducción natural, radiación térmica y convección en el caso de una pérdida de refrigerante de helio, lo que significa que no tiene que depender de grandes fuentes de agua, bombas o sistemas de seguridad locales para prevenir Daños por combustible.

Otros beneficios:

• Capacidad de seguimiento de carga (del 100% al 40% de potencia en 20 minutos), lo que hace que la planta sea complementaria para mantener una carga estable en una red que incluye energías renovables.
• Suministro de combustible continuo y almacenamiento de combustible en el sitio, lo que brinda alta disponibilidad (93-95%) al tiempo que garantiza la resistencia de la planta
• Tiempo de construcción reducido (2,5 – 4 años para una planta de 300 MWe)
• Componentes principales producidos en fábrica, lo que permite un mejor control de calidad y reduce los costos unitarios.

¿Que sigue?

X-energy recibió $ 80 millones en fondos iniciales  para demostrar una planta de cuatro unidades y 320 MWe en los próximos 7 años a través del Programa de demostración de reactores avanzados del Departamento de Energía de EE. UU . 

La compañía tiene el objetivo de completar su diseño básico para 2021 y ha fabricado con éxito sus primeras piedras de combustible utilizando uranio natural en una instalación de combustible a escala piloto, en el lugar en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge .

Es la única empresa estadounidense que produce combustible TRISO de forma activa en la actualidad y recibió asistencia adicional del DOE para diseñar una instalación de fabricación de combustible “TRISO-X” a escala comercial y presentar una solicitud de licencia de la Comisión Reguladora Nuclear para la instalación a mediados de 2021.

La compañía planea completar la construcción de la instalación TRISO-X a mediados de la década de 2020. Dado que la partícula de uranio TRISO es la base para múltiples diseños de combustible de reactores avanzados, la instalación TRISO-X podría convertirse en un habilitador clave para el despliegue de la industria de reactores avanzados de EE. UU. Durante los próximos años.

DOE invirtió anteriormente más de $ 30 millones a través de dos acuerdos separados de costos compartidos para desarrollar aún más el diseño del Xe-100 y demostrar un proceso de producción para su combustible TRISO.