Un reactor de piscina (también reactor tipo piscina ) [1] es un tipo de reactor nuclear en el que el núcleo (compuesto por elementos combustibles y barras de control ) se sumerge en una piscina abierta, normalmente con agua, que actúa como moderador. [2]
El agua actúa como moderador de neutrones , refrigerante y escudo de radiación. La capa de agua directamente sobre el núcleo del reactor protege la radiación con tanta fuerza que los operadores pueden trabajar con seguridad directamente sobre el reactor. Este diseño tiene dos ventajas principales: el reactor es de fácil acceso y todo el sistema de enfriamiento primario, es decir, el agua de la piscina, está a presión normal. Esto evita las altas temperaturas y altas presiones que se encuentran en la mayoría de las plantas de energía nuclear . Los reactores de piscina se utilizan como fuente de neutrones y para entrenamiento y, en casos excepcionales, para generar calor, pero no para generar electricidad.
La piscina al aire libre tiene una profundidad de 6 a 9 m y un diámetro de 1,8 a 3,6 m Algunas piscinas, como las del reactor canadiense MAPLE , son rectangulares y contienen hasta 416 toneladas de agua. La mayoría de las piscinas están elevadas sobre el nivel del suelo, pero algunas están total o parcialmente bajo tierra. Hay reactores de agua simple (ligera) y de agua pesada , así como los llamados diseños de "tanque en piscina", que usan agua pesada para la moderación en un tanque pequeño ubicado en una gran piscina de agua simple. A veces se colocan ayudas de supervivencia alrededor de la instalación para el personal que pueda caerse a la piscina, lo que mejora aún más la impresión de una piscina.
Por lo general, el reactor se carga con combustible de uranio poco enriquecido (LEU), con no más del 20% de uranio-235 , dopado con una matriz como aluminio o circonio . Se prefiere el uranio altamente enriquecido (HEU) porque tiene una vida útil más larga, pero no se ha utilizado en reactores no militares para evitar problemas de proliferación . El enriquecimiento más utilizado es el 19,75 %, justo por debajo del nivel del 20 % considerado el nivel mínimo para el uranio altamente enriquecido. Los elementos combustibles pueden ser placas o varillas con un contenido de uranio del 8,5% al 45%. Se pueden agregar bloques o placas de berilio y grafito al núcleo como reflectores de neutrones y varillas absorbentes que penetran en el núcleo para controlar la potencia del reactor. General Atomics en La Jolla ( San Diego , California ) fabrica elementos combustibles para reactores TRIGA en Francia para la mayoría de estos tipos de reactores en todo el mundo. El enfriamiento del núcleo se realiza por convección , creada por el núcleo caliente, o en reactores más grandes por flujo forzado de refrigerante e intercambiadores de calor .
Los compartimentos para la ubicación de los artículos a irradiar están ubicados dentro del núcleo o muy cerca del núcleo. Las muestras pueden bajarse al núcleo desde arriba o entregarse neumáticamente a través de tuberías horizontales fuera del tanque. También se pueden instalar tubos horizontales vacíos o llenos de helio para dirigir el haz de neutrones a objetivos ubicados a cierta distancia de la sala del reactor.
La mayoría de los reactores de investigación son del tipo piscina. Estos tienden a ser diseños de baja potencia y bajo mantenimiento. Por ejemplo, el SLOWPOKE de AECL tiene licencia para operar sin supervisión hasta las 6 p. m . La terapia de captura de neutrones es otra aplicación médica.