RBMK para niños
RBMK es el nombre corto de "Reactor de Gran Potencia de Canales" en ruso. Es un tipo de reactor nuclear que fue construido solo en la Unión Soviética. Aunque algunos todavía funcionan, ya no se construyen más y hay presión para que los que quedan se cierren.
Los reactores RBMK fueron el resultado de un programa soviético para crear reactores que usaban agua para enfriarse y grafito para controlar la reacción. El primero de estos, llamado AM-1 ("Átomo Pacífico"), se diseñó para producir energía y funcionó de 1954 a 1959. Estos reactores podían producir materiales tanto para energía como para otros usos.
Si se usa agua común para enfriar y grafito para controlar la reacción, es posible usar uranio natural como combustible. Esto permite construir un reactor grande sin necesidad de procesos complejos como el enriquecimiento de uranio. Sin embargo, esta configuración también puede hacer que el reactor sea menos estable.
Contenido
¿Cómo funciona un reactor RBMK?
Un reactor RBMK tiene tubos largos y verticales (de unos 7 metros) que atraviesan un material de grafito que ayuda a controlar la reacción. El agua que enfría el reactor puede hervir dentro del núcleo a 290 °C, de forma similar a otros tipos de reactores. El combustible es uranio poco enriquecido en barras de 3.5 metros de largo.
Si el agua hierve demasiado, el enfriamiento disminuye y la absorción de partículas pequeñas (neutrones) también se reduce, lo que puede hacer que la reacción de fisión aumente sin control. Esto se conoce como un "coeficiente de burbuja positivo" y puede causar un problema de retroalimentación, como ocurrió en el accidente de Chernóbil, donde el reactor era de este tipo.
El agua común que se usa para enfriar el núcleo de un reactor absorbe algunos de los neutrones que se producen. Por eso, en los reactores que usan agua común, la cantidad de uranio-235 (el tipo de uranio que se divide para producir energía) en el combustible debe ser mayor de lo normal. Esto se logra mediante un proceso llamado enriquecimiento.
El núcleo de combustible de un reactor puede tener miles de elementos de combustible. Cada elemento está formado por barras selladas llenas de pequeñas bolitas de óxido de uranio. Estas bolitas producen calor a través de la reacción nuclear en cadena. Con el tiempo, la cantidad de uranio-235 disminuye y se forman otras sustancias que absorben neutrones, lo que ralentiza la producción de calor. Una ventaja del RBMK es que puede cambiar el combustible mientras sigue funcionando.
¿Qué es el coeficiente de burbuja positivo?
El agua común absorbe neutrones rápidamente. Si se retira agua del núcleo (por ejemplo, cuando hierve y se convierte en vapor), la velocidad de la reacción nuclear tiende a aumentar. En un reactor RBMK, el efecto del grafito es más importante que el del agua para controlar la reacción. Por eso, si el agua disminuye, la reacción se acelera. A esto se le llama "coeficiente de vacío positivo".
El RBMK también tiene un "coeficiente de potencia positivo", lo que significa que si la potencia del reactor aumenta, la velocidad de la reacción también tiende a aumentar aún más. Estos coeficientes positivos pueden hacer que el reactor sea difícil de controlar y no están permitidos en la mayoría de los diseños de reactores modernos. No se pudieron eliminar del RBMK cuando usaba uranio natural como combustible.
¿Cómo se protege un reactor RBMK?
El diseño del RBMK incluye varias capas de protección. Hay una estructura metálica sellada con gases especiales para evitar que el oxígeno entre en contacto con el grafito, que está muy caliente (cerca de 700 °C). También hay un escudo muy fuerte para absorber la radiación del núcleo del reactor. Este escudo incluye una base de hormigón, paredes de arena y hormigón, y una gran cúpula de hormigón en la parte superior. Gran parte de la maquinaria interna del reactor está sujeta a esta cúpula.
Al principio, el diseño del RBMK se centraba en prevenir y reducir los accidentes, pero no en contener accidentes muy graves. Sin embargo, después de un incidente en otra central nuclear (Three Mile Island), se añadió una estructura de contención parcial para emergencias. Los tubos debajo del reactor están sellados en cajas fuertes a prueba de fugas con mucha agua. Si hay una fuga, el material radiactivo es absorbido por el agua de estas cajas.
Los reactores RBMK se diseñaron para poder cambiar las barras de combustible sin apagar el reactor. Esto era útil para producir energía y otros materiales. Para lograr esto, se necesitan grandes grúas sobre el núcleo, lo que hace que el reactor RBMK sea muy alto (unos 70 metros). Esto hace que sea costoso y difícil construir una estructura de contención completa para la parte superior del reactor. Lamentablemente, en el accidente de Chernóbil, cuando la presión subió mucho, la cubierta superior se rompió, dañando todos estos tubos.
¿Qué mejoras se hicieron después del accidente de Chernóbil?
Después del accidente de Chernóbil, los reactores RBMK que quedaron se modificaron. Ahora usan menos elementos de combustible y un tipo de uranio más enriquecido (2.4%), lo que les permite funcionar de forma más segura, aunque esto va en contra del diseño original. También se mejoraron los sistemas de control.
Una mejora importante fue eliminar las puntas de grafito en las barras de control. Estas puntas causaban un aumento repentino de potencia cuando las barras se insertaban por primera vez. En el accidente de Chernóbil, se cree que este diseño contribuyó a la primera explosión cuando se intentó apagar el reactor. En condiciones normales y a alta potencia, el reactor podía soportarlo, pero ese día estaban haciendo una prueba a baja potencia. Un reactor RBMK se vuelve más inestable a baja potencia, y la inserción de todas las barras de control al mismo tiempo, junto con el efecto del grafito, fue una combinación muy peligrosa.
Cierre de centrales nucleares con reactores RBMK
De los más de 13 reactores RBMK construidos (más uno en construcción en Kursk), se han cerrado los cuatro reactores de la central nuclear de Chernóbil y los dos reactores de la Central Nuclear de Ignalina en Lituania, el último en 2010.
Galería de imágenes
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Central nuclear de Smolensk.
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La tapa de acero de un reactor RBMK en la Central Nuclear de Leningrado.
Véase también
En inglés: Nuclear reactor Facts for Kids
