Reactor avanzado limpio y respetuoso con el medio ambiente.

El reactor avanzado limpio y seguro para el medio ambiente (CAESAR) es un concepto de reactor nuclear creado por Claudio Filippone, exdirector del Centro de Conceptos Avanzados de Energía de la Universidad de Maryland, College Park, y director ejecutivo de HoloGens LLC . El elemento clave del concepto es el uso de vapor como moderador , lo que lo convierte en un tipo de reactor de agua de moderación reducida . Dado que la densidad del vapor se puede controlar con gran precisión, Filippone afirma que se puede utilizar para ajustar con precisión los flujos de neutrones y asegurar que estos se muevan con un perfil energético óptimo para dividir los núcleos de ²³⁸ ₉₂ U  , es decir, para provocar la fisión .

Parece existir cierta discrepancia entre el material de "descripción general para los medios" y los detalles técnicos:

• "Un conjunto que contiene únicamente U-238 (o uranio natural, o residuos nucleares) y que se ubica cerca de un reactor nuclear existente que actúa como "arrancador" de CAESAR."
  • Esto sugiere que el U-238 es la materia prima utilizada para generar el Pu-239 fisionable que se emplea en el núcleo, al igual que en cualquier reactor reproductor de neutrones rápidos. Sin embargo, la simulación neutrónica (y de quemado) CAESAR está muy lejos de alcanzar los estándares de otros reactores reproductores rápidos o de cumplir con los requisitos para 2024.

El diseño del reactor CAESAR aprovecha el hecho de que los productos de fisión y los isótopos hijos producidos mediante reacciones nucleares también se desintegran para producir neutrones retardados adicionales . Filippone afirma que, a diferencia de los reactores de fisión refrigerados por agua ligera, donde la fisión ocurre en ²³⁵ enriquecidoLas barras de combustible de uranio moderadas por refrigerante de agua líquidacrean en última instancia un perfil de flujo de neutrones térmicos maxwelliano , el perfil de energía de los neutrones retardados varía ampliamente. En un reactor convencional, teoriza, el moderador ralentiza estos neutrones de modo que no pueden contribuir al ²³⁸Reacción U ; ²³⁸El uranio tiene una sección transversal relativamente grande para neutrones a altas energías.

Filippone sostiene que cuando se utiliza vapor como moderador, la energía neutrónica promedio aumenta con respecto a la de un reactor moderado por agua líquida, de tal manera que los neutrones retardados persisten hasta que chocan con otro núcleo. Afirma que la economía neutrónica extremadamente alta resultante permitirá mantener una reacción autosostenible en barras de combustible de ²³⁸ puro .U , una vez que el reactor ha sido puesto en marcha con combustible enriquecido.

Sin embargo, los escépticos señalan que generalmente se cree que una reacción en cadena controlada y sostenida no es posible con ²³⁸Desde la década de 1930, los físicos han utilizado la fórmula de seis factores y su derivada, la fórmula de cuatro factores, para calcular el comportamiento de las reacciones nucleares en cadena dentro de una masa de material fisionable. ^{[ 1 ]} Según estos cálculos, incluso una masa infinitamente grande de U-238 puro (o incluso uranio natural) es incapaz de mantener una reacción en cadena solo con su propia producción de neutrones, por lo que se requiere acoplar el núcleo de espectro rápido refrigerado por gas con una sección externa moderada de neutrones lentos, o bien, se requiere algún nivel de enriquecimiento fisionable. ^{[ 2 ]} Puede sufrir fisión cuando es impactado por un neutrón energético con más de 1 MeV de energía cinética . Pero los neutrones de alta energía producidos por ^{el 238} La fisión de U (después de perder rápidamente energía por dispersión inelástica) no es, por sí misma, suficiente para inducir suficientes fisiones sucesivas en ^238.U para crear un sistema crítico (uno en el que el número de neutrones creados por fisión es igual al número absorbido). En cambio, bombardear ²³⁸El U con neutrones por debajo del  umbral de fisión de 1 MeV hace que los absorba sin fisionarse (convirtiéndose en ²³⁹U ) y decaimiento por emisión beta a ²³⁹Pu (que en sí mismo es fisionable ). ^{[ 3 ]} La energía de los neutrones retardados es tan baja que la contribución a ²³⁸La fisión del U es casi 0,0000, lo que requiere algún material fisionable para mantener el reactor de forma segura bajo criticidad inmediata : (por ejemplo, ²³⁵U en uranio natural y preferiblemente también algún moderador, posiblemente fuera del núcleo extra rápido). La relación máxima de ²³⁸La fisión del uranio está limitada por la física de neutrones a menos del 100%, pero a más del 40%, lo que permite que incluso una tasa de conversión relativamente baja de 0,6 genere su propio combustible (sin enriquecimiento de uranio ni producción de plutonio en otros lugares). Una tasa de conversión de 0,6 es alcanzable en la práctica (de hecho, se logra incluso con diseños de reactores de agua ligera que desperdician muchos neutrones en boro, para el cual existen mejores alternativas).

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• El proyecto del reactor avanzado limpio y respetuoso con el medio ambiente (CAESAR)
• ¡Salve, César! (Artículo de The Economist)
• "Aprovechamiento de los residuos nucleares": Artículo de Popular Mechanics de 1998 que describe un diseño de reactor relacionado (NPTRE) propuesto por el Dr. Filippone.
• ¿Un segundo César que cambiará el curso de la historia? Artículo del boletín informativo de la Universidad de Maryland.