Les partícules TRISO no es poden fondre en un reactor i poden suportar temperatures extremes molt més enllà del llindar dels combustibles nuclears actuals.
Més de 70 projectes estan en marxa als Estats Units amb nous dissenys que s’espera que siguin més econòmics per construir i operar.
Alguns d’ells requeriran un nou combustible prou dur per manejar les temperatures de funcionament més altes d’aquests reactors avançats.
Què és el combustible TRISO?
TRISO significa combustible de partícules ISotròpices TRi-estructural.
Cada partícula TRISO està formada per un nucli d’urani, carboni i combustible d’oxigen. El nucli està encapsulat per tres capes de materials basats en carboni i ceràmica que impedeixen l’alliberament de productes de fissió radioactiva.
Les partícules són increïblement petites (sobre la mida d’una llavor de rosella) i molt robustes.
Es poden fabricar en pèl·lets cilíndrics o esferes de bola de billar anomenades “còdols” per al seu ús en gas d’alta temperatura o reactors refrigerats per sal fosa.
Els combustibles TRISO són estructuralment més resistents a la irradiació de neutrons, la corrosió, l’oxidació i les altes temperatures (els factors que més impacten en el rendiment del combustible) que els combustibles tradicionals dels reactors.
Cada partícula actua com el seu propi sistema de contenció gràcies a les seves capes triples recobertes. Això els permet retenir productes de fissió en totes les condicions del reactor.
En poques paraules, les partícules TRISO no es poden fondre en un reactor i poden suportar temperatures extremes que estan molt més enllà del llindar dels combustibles nuclears actuals.
El combustible per partícules TRISO és estructuralment més resistent a la irradiació de neutrons, la corrosió, l’oxidació i les altes temperatures que els combustibles tradicionals dels reactors.
Les partícules TRISO tenen un nucli de combustible format per una barreja d’urani i oxigen o oxicarbida d’urani que després es recobreix amb tres capes: (1) una capa interior de carboni pirolític d’alta resistència, (2) carbur de silici i (3) una capa externa de carboni pirolític.
Cada partícula actua com el seu propi sistema de contenció gràcies a les seves capes triples recobertes. Això els permet retenir productes de fissió en totes les condicions del reactor.
Les partícules TRISO es poden fabricar en pèl·lets cilíndrics per al seu ús en gasos d’alta temperatura o reactors refrigerats per sal fosa.
Les partícules TRISO també es poden fabricar en esferes de la mida d’una bola de billar anomenades “còdols” per al seu ús en gasos d’alta temperatura o reactors refrigerats per sal fosa.
Recerca robusta de combustible TRISO
El combustible TRISO es va desenvolupar per primera vegada als Estats Units i al Regne Unit en la dècada de 1960 amb combustible de diòxid d’urani. El 2002, el Departament d’Energia (DOE) es va centrar en millorar el combustible TRISO utilitzant nuclis de combustible d’oxícarbide d’urani i millorar el seu rendiment d’irradiació i mètodes de fabricació per desenvolupar reactors avançats de gasos d’alta temperatura.
El 2009, aquest combustible TRISO millorat va establir un rècord internacional en aconseguir un 19% de cremada màxima durant una prova de tres anys al Laboratori Nacional d’Idaho (INL). Això és gairebé el doble de la marca anterior marcada pels alemanys en la dècada de 1980 i és tres vegades la cremada que poden aconseguir els combustibles actuals d’aigua lleugera, demostrant la seva capacitat de llarga durada.
El combustible irradiat va ser exposat a més de 300 hores de proves a temperatures de fins a 1800° Celsius (més de 3.000° Fahrenheit).
Actualment s’estan duent a terme proves contínues de qualificació de combustible TRISO a l’INL. Amb el suport de DOE, l’Electric Power Research Institute va treballar amb INL i els grups d’interès de la indústria per presentar un informe tòpic de llicència a la Comissió Reguladora Nuclear dels Estats Units (NRC) per a la seva revisió oficial. Els futurs resultats de les proves s’enviaran a l’NRC per obtenir llicències de combustible TRISO i proveïdors de reactors.
Què és el següent?
Les proves de combustible TRISO estan guanyant molt d’interès per part de la comunitat de reactors avançats. Alguns proveïdors de reactors com X-energy i Kairos Power, juntament amb el Departament de Defensa, planegen utilitzar combustible TRISO per als seus dissenys, inclosos alguns petits conceptes modulars i micro-reactors.
DOE també dóna suport als esforços de X-energy per dissenyar i enviar una sol·licitud de llicència NRC per a una nova instal·lació de fabricació. El projecte finalment utilitzaria urani baix enriquit d’alt assaig per produir els pèl·lets i còdols de combustible TRISO per a futurs reactors de gas d’alta temperatura i sal fosa.
Més informació
La investigació de combustible TRISO es recolza a través del programa de Tecnologies Reactores Avançades (ART) de l’Oficina d’Energia Nuclear. ART patrocina esforços de col·laboració amb universitats i socis de la indústria per accelerar la recerca en diversos dissenys avançats de reactors. Font:energy.gov