Si un reactor reproductor rápido produce más combustible del que utiliza, ¿no viola la ley de conservación de la energía?

Answer 1

En un reactor reproductor, el combustible se genera al convertir los núcleos no fisionables pesados ​​(que ya están presentes) en núcleos fisionables al agregarle neutrones y hacerlo más inestable, listo para dividirse si se empuja un poco más usando más neutrones.

La reacción de reproducción más común es la del plutonio-239 del uranio-238 no fisionable. El término “criador rápido” se refiere a los tipos de configuraciones que realmente pueden producir más combustible fisionable que el que usan, como el Reactor de criador rápido de metal líquido. Este escenario es posible porque el uranio-238 no fisionable (pero fértil) es 140 veces más abundante que el U-235 fisionable y se puede convertir eficientemente en Pu-239 por los neutrones de una reacción en cadena de fisión. Así que no estamos generando exactamente más masa de combustible. El neutrón extra que hace que el U-238 sea fisionable en realidad proviene de la división del U-235 en Rb-90 y Cs-143 acompañado de la conversión de algo de masa en energía. Si sumamos la masa total de U-238 y U-235 antes de la reacción y la comparamos con los productos finales después de agotar el Pu-239 generado (Xe-134 y Zr-103) y el Rb-90 y Cs generados. 143, no terminamos con más masa (más cantidad de protones, electrones y neutrones) de lo que comenzamos al principio. El U-238 ya estaba presente. Acabamos de agregar un Neutron extra del U-235 y lo convertimos en Pu-239. Una vez que este Pu-239 se haya agotado y convertido a Xe-134 y Zr-103, no nos quedará más material fisionable. Estaremos sin combustible.

De manera similar, el torio-232 fértil se puede convertir en un uranio-233 fisionable.

Así que este no es un suministro inagotable de combustible. Todavía es mucho ya que tenemos un montón de U-238 no fisionable por ahí. A nuestra tasa actual de consumo de energía, los reactores reproductores pueden utilizarse para extender el suministro de energía nuclear por otros 30 mil años. Si usamos torio (tenemos aproximadamente 6,355,000 toneladas de torio), esto puede agregar otros 40 mil años a la tasa actual de consumo de energía en el mejor de los casos.

Aquí hay una buena lectura sobre este tema:

¿Es posible la energía nuclear infinita mediante el uso de reactores reproductores? ¿Cómo funcionan exactamente?

Answer 2

El reactor reproductor rápido no produce más combustible del que se proporciona inicialmente. Así que no se viola el principio de conservación de la energía. Los reactores reproductores rápidos están diseñados para crear o generar nuevo material fisible , al mismo tiempo que producen energía eléctrica útil. Tenga en cuenta que solo genera más material fisible que el que no consume el combustible total, es decir, (combustible activo + combustible fértil).

La mayoría produce plutonio a partir del U-238. La región central activa está rodeada por un manto de U-238 fértil . Esta región de la cubierta captura los neutrones que, de lo contrario, se perderían por fugas, produciendo así un material fisionable adicional.

Los FBR tienen una alta economía de neutrones. Esto significa que cuando un neutrón se absorbe en combustible, produce neutrones en “n”, el número depende del tipo de combustible utilizado.