Reactor nuclear cu apă grea

Reactorul nuclear cu apă grea (abrevierea HWR , din engleza Heavy Water Reactor ) este un tip de reactor nuclear care folosește apa grea ca moderator de neutroni . Apa grea (D ₂ O) este pur și simplu apă care are deuteriu (al doilea izotop al hidrogenului cu neutron) în locul Unchiului Mare (primul izotop fără neutron, al treilea izotop al tritiului are 2 și este radioactiv), care este de fapt cel mai răspândit hidrogen.

Reactoarele nucleare cu apă grea sunt împărțite în:

PHWR (sub presiune), care sunt cele utilizate în prezent de Argentina , în multe centrale electrice din India și în lanțul de aprovizionare canadian CANDU .
HBWR (apă clocotită), mai ieftin de construit decât precedentele, au avut accidente, deoarece au un coeficient de putere pozitiv (o caracteristică comună reactorului RBMK de la Cernobîl ) care le face instabile:
- Gentilly , prototip de reactor al lanțului de aprovizionare CANDU -BWR, (moderator de apă grea și lichid de răcire natural), supus la întreruperi multiple și defecțiuni ale lanțului, până la un accident care a forțat închiderea sa definitivă în 1973 .
- CIRENE , reactor italian cu „ceață” experimental de apă grea, niciodată finalizat.

Caracteristici

Neutronii dintr-o reacție nucleară care utilizează uraniu trebuie să fie încetiniți („moderate”), astfel încât mai mulți atomi de uraniu sunt mai susceptibili să se despice și să elibereze o cascadă de mai mulți neutroni pentru a fisiona alți atomi. Apa Lumina poate fi folosită în acest scop, ca și în reactor nuclear cu apă ușoară , dar deoarece H ₂ O absoarbe neutroni pentru a deveni _D2O, numărul de neutroni capabili să inițiind reacții de fisiune scade și devine esențial pentru uraniu îmbogățesc pentru a ajunge la masă critică care permite reacția de fisiune nucleară controlată. Acest proces de îmbogățire (inerent reactoarelor cu apă ușoară) duce la problema unei posibile proliferări nucleare, deoarece un lanț de îmbogățire a uraniului poate genera doze de uraniu îmbogățit de până la 90% și poate face bomba nucleară accesibilă acestei națiuni utilizatori.

Susținătorii reactoarelor nucleare cu apă grea sugerează că, din moment ce acești reactori sunt alimentați cu uraniu nu se îmbogățește, există un risc mult mai redus de proliferare nucleară , deoarece odată ce o țară are acest tip de reactor și necesită doar uraniu cu aceeași concentrație de izotop găsită în natură. Din acest motiv, este ocolită supravegherea instituțiilor internaționale care monitorizează îmbogățirea uraniului. Cu toate acestea, rămâne posibilitatea de a controla o posibilă reprocesare a combustibilului uzat al reactoarelor HWR, care nu ar avea altă justificare decât extragerea unor cantități bune de plutoniu pentru utilizare de război (dacă se utilizează uraniu).

Deși îmbogățirea uraniului nu este esențială, reactoarele cu apă grea produc mai mult plutoniu (rezultat din absorbția neutronilor termici de către uraniu) și tritiu (rezultat din absorbția unui neutron de către deuteriu ) decât sunt produse în cantități mult mai mici în reactoarele de apă ușoară normale (cu excepția celor din grafit moderat și răcite cu apă).

Atât plutoniul, cât și tritiul sunt substanțe radioactive periculoase utilizate la producerea armelor nucleare avansate care utilizează fisiunea de implozie a plutoniului, fisiunea stimulată și bomba de neutroni , precum și în etapa primară a armelor termonucleare. Prin plasarea unei învelișuri exterioare de litiu care înconjoară reactorul nuclear, se poate obține litiu-7 care poate fi utilizat ca deuterid de litiu pentru etapa secundară a bombei termonucleare .

India , un utilizator major al reactoarelor cu apă grea, a produs plutoniul utilizat în Operațiunea Smiling Buddha (primul său test nuclear) prin extragerea acestuia din combustibilul uzat dintr-un reactor cu apă grea cunoscut sub numele de „ CIRUS ”.

Beneficii

Utilizarea uraniului neîmbogățit

Reactoarele cu apă grea pot utiliza uraniu natural sau uraniu slab îmbogățit (concentrație U-235 de 1-1,5%).

Utilizarea uraniului „uzat”

Utilizarea „ uraniului uzat” (amestecat cu plutoniu și alte deșeuri radioactive) din tijele de combustibil uzat din alte reactoare nucleare (fără reprocesare chimică, prin ciclul DUPIC ) a fost, de asemenea, testată în CANDU .