Un combustible nuclear más seguro y eficaz
La investigación de los científicos de la Universidad Purdue se centra en desarrollar combustibles nucleares que sean mejores en conducir el calor que los combustibles nucleares convencionales. El combustible nuclear actual suele estar hecho de un material llamado dióxido de uranio, con un pequeño porcentaje de un isótopo del uranio, llamado uranio-235, que es esencial para inducir las reacciones de fisión nuclear dentro de los reactores.
Un problema importante con los combustibles de óxido es que no conducen bien el calor, limitando la potencia y causando que los pellets o pastillas de combustible se rajen y degraden prematuramente, haciendo necesario su reemplazo antes de que el combustible se haya usado por completo.
Los investigadores de la Purdue, liderados por Alvin A. Solomon, un profesor de ingeniería nuclear, han desarrollado un proceso para mezclar el óxido de uranio con un material llamado óxido de berilio. Los pellets del óxido de uranio se mezclan con los del óxido de berilio, que conduce el calor mucho más fácilmente que el dióxido de uranio.
Este "esqueleto" de óxido de berilio habilita al combustible nuclear para conducir el calor por lo menos un 50 por ciento mejor que los combustibles convencionales.
El óxido de berilio cumple una función similar a la de un tubo de conducción de calor que lo succiona y emite hacia fuera, al ayudar a enfriar más eficazmente la pella de combustible.
Un modelo matemático desarrollado por Shripad Revankar (profesor de ingeniería nuclear) y Ryan Latta (estudiante graduado) ha demostrado ser capaz de predecir con precisión el comportamiento del combustible experimental, y se usará en trabajos futuros para continuar perfeccionando el combustible.
Los pellets de combustible nuclear están contenidos dentro de cilindros en los reactores de fisión. Los pellets están dentro de un tubo metálico, o "blindaje," que impide el escape del material radiactivo.
Debido a que el óxido de uranio no conduce bien el calor, durante el funcionamiento de un reactor hay una gran diferencia de temperatura entre el centro de los pellets y su superficie, causando que los núcleos de los pellets se pongan muy calientes. Se debe reducir el calor constantemente mediante un sistema de refrigeración del reactor, porque el sobrecalentamiento podría causar que se fundiesen los cilindros de combustible, desencadenándose un accidente nuclear catastrófico, la tan temida fusión del núcleo del reactor, con la consiguiente liberación de radiación.
Agregando esta fase de alta conductividad térmica de óxido de berilio, el comportamiento del combustible mejora, especialmente durante una avería crítica, porque este combustible se calienta menos que el combustible actual, lo que disminuye la posibilidad de una catástrofe por fusión del núcleo del reactor.
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