Análisis del control neutrónico en un reactor nuclear por desplazamiento espectral con diferentes mezclas de moderadores

Abstract

Una energía electronuclear razonablemente barata exige un tiempo de permanencia del combustible en el reactor suficientemente largo antes de proceder a la recarga; y esto exige que la carga del combustible nuevo tenga una cantidad de U235, en exceso sobre lo estrictamente necesario para mantener la reacción de fisión en cadena. Por supuesto, esto a su vez requiere la "eliminación" de los correspondientes neutrones producidos por exceso; lo que se consigue con absorbentes parásitos introducidos a voluntad en el núcleo del reactor. Este es un hecho lamentable, si se tiene en cuenta que gran parte de las dificultades para conseguir una reacción de fisión en cadena automantenida, reside en el hecho de que el número promedio de neutrones producidos en cada fisión del U235 es sólo aproximadamente 2,5. En este trabajo se analiza un procedimiento para soslayar lo absurdo de la situación mencionada, no por un absorbente como el tradicionalmente utilizado en los reactores (boro, cadmio, etc..), con lo que el neutrón se pierde para siempre, sino por el propio U238. De esta manera se consigue igualmente el efecto de control y, además, el neutrón absorbido produce, según el esquema de reacciones nucleares anteriormente expuesto, nuevo material fisionable algún tiempo después, eliminándose así la necesidad de incorporar al principio de la carga unas existencias exageradas de combustible para conseguir largos plazos de funcionamiento sin recarga y, por lo tanto, altos grados de quemado. El procedimiento para conseguir la absorción a voluntad de neutrones en el U238, consiste en hacer variar las propiedades de moderador; de modo tal que los neutrones en proceso de moderación permanezcan más o menos tiempo en la zona de resonancias (=6eV - 1KeV) donde la sección eficaz de absorción es tremendamente elevada frente a la de fisión de U235. La variación de las propiedades moderadoras se consigue mediante la mezcla