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22.351 Análisis de sistemas del ciclo del combustible nuclear. Primavera 2003

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Material de clase

DÍA TEMAS
1, 2

INTRODUCCIÓN

  • Descripción de la materia y detalles administrativos.
  • Visión general del extremo frontal del ciclo del combustible mineral: enriquecimiento mineral y fabricación.
  • Influencia del tipo de reactor.
  • Material y balances de las UTS (unidades de trabajo de separación).
  • Extremo posterior: almacenamiento, transporte, depósito y reprocesamiento.
  • Cuestiones de actualidad: proliferación, quema de actínidos y emplazamiento del depósito.
3, 4

ASPECTOS BÁSICOS [ejemplo del PWR (reactor de agua a presión)]

  • Modelo de reactividad lineal de comportamiento del núcleo y estrategia de reabastecimiento de combustible.
  • Efectos neutrónicos de los constituyentes físiles y fértiles: U-235 /U-233/Pu-239; U-238, Th-232.
  • Efectos del espectro de neutrón.
  • Física de veneno quemable.
5, 6

CRITERIOS Y LIMITACIONES DEL DISEÑO DEL NÚCLEO

  • Accidentes y transitorios limitativos.
  • Control de reactividad y coeficientes de retroalimentación de reactividad [CRD (accionamiento de barras de control) y veneno soluble]. Resistencia del combustible y de la vaina.
  • Consideraciones termohidraúlicas (LEN, combustible).
7, 8

CICLO DEL COMBUSTIBLE Y ANÁLISIS ECONÓMICO OPERACIONAL

  • Modelo de coste general de la barra colectora.
  • Modelo de coste del ciclo del combustible.
  • Selección de la longitud del ciclo.
  • El PWR frente al BWR.
9, 10

CACTERÍSTICAS DE LA FÍSICA Y EL CICLO DEL COMBUSTIBLE Y LÍMITES DE OTROS REACTORES TÉRMICOS

  • Reactor CANDU.
  • Reactor HTGR.
11

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS, DE DISEÑO DEL NÚCLEO Y DEL CICLO DEL COMBUSTIBLE DE LOS SISTEMAS CON ESPECTRO RÁPIDO (â, Doppler, combustible e implicaciones)

  • Na enfriado.
  • Pb/Bi enfriado.
  • Gas enfriado.
12, 13

PROLIFERACIÓN Y CICLO DEL COMBUSTIBLE

  • Materiales de armamento.
  • Resistencia a la proliferación intrínseca.
  • Medidas de proliferación extrínseca.
  • Acuerdo internacional (tratados bilaterales: TNP, START).
  • Salvaguardias internacionales.
  • Ejemplos integrados de reactores y de ciclos del combustible.
14, 15 Primeras presentaciones del proyecto.
16, 17

ALMACENAMIENTO DE RESIDUOS DE ALTO NIVEL

  • Requisitos y conceptos mundiales del depósito geológico (Montaña Yucca).
  • Métrica de rendimiento.
  • Almacenamiento de elementos de paso único frente al almacenamiento por forma de los residuos reprocesados.
  • Almacenamiento temporal (límite térmico).
  • Otros conceptos: almacenamiento de residuos en el subfondo marino, agujeros de calibre profundo.
  • Almacenamiento de residuos de baja actividad (LLW).
18, 19

TRANSMUTACIÓN DE ACTÍNIDOS

  • Índices de peligrosidad frente al tiempo.
  • Conceptos de accionamiento por acelerador.
  • Quema de Plutonio y de actínidos menores de los reactores.
  • Economía del ciclo del combustible.
  • Transmutación de producto de fisión.
20

OPCIONES DE REPROCESAMIENTO

  • Proceso PUREX (extracción de plutonio y uranio) y separaciones húmedas.
  • PYROREPROCESSING (método de reprocesamiento de combustible nuclear).
  • AIROX - DUPIC.
21

RESIDUOS DE DEFENSA

  • Tipos de residuos.
  • Condiciones de almacenamiento.
  • Planes para la disposición: WIPP (planta piloto de aislamiento de residuos, en EE.UU) e YM.
22, 23

APLICACIONES ESPECIALES

  • Reciclaje de plutonio.
  • Quema de plutonio del excedente de armas.
  • Abastecimiento de combustible de torio: capa uniforme frente a capa seed/fértil.
  • Producción de titrio.
24, 25
(conferenciantes invitados)

CUESTIONES ACTUALES: CICLO EXTRA LARGO DEL COMBUSTIBLE PARA LOS REACTORES CERRADOS

  • Reactor IRIS.
  • Reproductor eléctrico, amplificador de energía.
  • Plantas de aceleración.
  • Cuestiones geopolíticas.
  • Gestión de materiales globales.
26, 27 Presentaciones finales de los trabajos de clase.

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