Pastillas de combustible nuclear
Contenidos
Desarrollo y diseño de elementos combustibles: experiencia en el diseño de productos y de métodos de códigos de cálculo para neutrónica, termohidráulica, termomecánica y mecánica, y bases de datos ampliadas.
Fabricación y comercialización de elementos combustibles: química de las reacciones y de los sólidos, pulvimetalurgia, ensamblaje, operaciones de soldadura, END, análisis de seguridad nuclear y de protección contra las radiaciones, programación, transferencia de tecnología.
Fabricación de elementos combustibles para reactores de investigación, incluida la producción de uranio metálico, así como un laboratorio de investigación y desarrollo y centro de prototipos, denominado CRIL (CERCA Research and Innovation Lab).
El circonio es un material clave en la producción de combustible nuclear. Este metal es especialmente resistente a la corrosión por el agua y el agua de mar. Gracias a sus características nucleares ideales (transparencia a los neutrones), se utiliza ampliamente para el revestimiento de los combustibles de todos los tipos de reactores de agua ligera.
Nuestros ingenieros y técnicos aportan sus conocimientos para diseñar y fabricar productos extremadamente técnicos y de alto rendimiento. Nos dedicamos a ofrecer una calidad ejemplar en el desarrollo de soluciones técnicas avanzadas para garantizar la satisfacción de nuestros clientes.
Pasador de combustible nuclear
El ciclo del combustible nuclear consta de dos fases: la primera, en la que se prepara el uranio para su uso en reactores nucleares, y la segunda, en la que se gestiona, prepara y elimina de forma segura el combustible nuclear gastado (o gastado, pero altamente radiactivo).
El uranio es el combustible más utilizado por las centrales nucleares para la fisión nuclear. Las centrales nucleares utilizan un determinado tipo de uranio -U-235- como combustible porque sus átomos se separan fácilmente. Aunque el uranio es unas 100 veces más común que la plata, el U-235 es relativamente raro, ya que representa poco más del 0,7% del uranio natural. El concentrado de uranio se separa del mineral de uranio en molinos de uranio o de un lodo en instalaciones de lixiviación in situ. A continuación, se procesa en instalaciones de conversión y enriquecimiento, que aumentan el nivel de U-235 al 3%-5% para los reactores nucleares comerciales, y se convierte en pastillas de combustible para reactores y barras de combustible en plantas de fabricación de combustible para reactores.
El combustible nuclear se carga en los reactores y se utiliza hasta que los elementos combustibles se vuelven altamente radiactivos y deben retirarse para su almacenamiento temporal y posterior eliminación. El tratamiento químico del material combustible gastado para recuperar cualquier producto restante que pueda volver a fisionarse en un nuevo elemento combustible es técnicamente viable, pero no está permitido en Estados Unidos.
¿Cuánto dura el combustible nuclear?
Para que una central nuclear pueda utilizar uranio como combustible, el elemento debe someterse a un cuidadoso proceso de fabricación. Para convertirse en el combustible utilizado en los reactores nucleares, el uranio pasa por cinco etapas principales.
1. La extracción: Al igual que el petróleo y el carbón, la materia prima del combustible nuclear -el uranio- procede de debajo de la superficie de la Tierra. Hay ricos yacimientos de uranio en minas de casi 20 países de todo el mundo. Más de dos tercios del uranio extraído en el mundo proceden de Kazajstán, Canadá y Australia. El mineral de uranio se extrae durante el proceso de minería y se lleva a un molino.
2. 2. Molienda: En el molino, el uranio se separa de otras sustancias y se tritura hasta alcanzar el tamaño de la grava. A continuación, se utilizan productos químicos para disolver el uranio y convertirlo en una solución líquida. Una vez seca, esta solución forma un polvo de óxido de uranio llamado “torta amarilla”. La torta amarilla no puede utilizarse para generar electricidad. El estado de este material es similar al del petróleo recién extraído de la Tierra. La torta amarilla se envasa cuidadosamente en bidones y se envía a una instalación de conversión.
Ventajas del combustible nuclear
El combustible nuclear es el combustible que se utiliza en un reactor nuclear para mantener una reacción nuclear en cadena. Estos combustibles son fisibles, y los combustibles nucleares más comunes son los metales radiactivos uranio-235 y plutonio-239.[2] Todos los procesos implicados en la obtención, refinado y utilización de este combustible conforman un ciclo conocido como ciclo del combustible nuclear.
El uranio-235 se utiliza como combustible en diferentes concentraciones. Algunos reactores, como el reactor CANDU, pueden utilizar uranio natural con concentraciones de uranio-235 de sólo el 0,7%, mientras que otros reactores requieren que el uranio esté ligeramente enriquecido hasta niveles del 3% al 5%[3] El plutonio-239 se produce y se utiliza en reactores (en concreto, reactores reproductores rápidos) que contienen cantidades significativas de uranio-238. También puede reciclarse y utilizarse en reactores que contienen uranio-238. También puede reciclarse y utilizarse como combustible en reactores térmicos. Actualmente se está investigando cómo utilizar el torio-232 como combustible.
Las plantas de fabricación de combustible son instalaciones que convierten el uranio enriquecido en combustible para reactores nucleares. Para los reactores de agua ligera, el uranio se recibe de una planta de enriquecimiento en forma sólida. A continuación, se convierte en gas y se transforma químicamente en polvo de dióxido de uranio[4]. Este polvo se prensa en pastillas y se empaqueta en elementos combustibles. También puede crearse un combustible de óxido mixto cuando el polvo de uranio se empaqueta junto con óxido de plutonio. Los riesgos presentes en las instalaciones de fabricación de combustible -principalmente químicos y radiológicos- son similares a los de las plantas de enriquecimiento. Por lo general, estas instalaciones suponen un riesgo bajo para el público[4].