Las barras de control son un importante sistema de seguridad de los reactores nucleares. Su pronta acción y pronta respuesta del reactor es indispensable. Las barras de control se utilizan para mantener el estado deseado de reacciones de fisión dentro de un reactor nuclear (es decir, estado subcrítico, estado crítico, cambios de potencia). Constituyen un componente clave de un sistema de parada de emergencia (SCRAM) .
Las barras de control son barras, placas o tubos que contienen un material absorbente de neutrones (material con una sección transversal de alta absorción para los neutrones térmicos) como boro , hafnio, cadmio , etc., que se utilizan para controlar la potencia de un reactor nuclear. Al absorber neutrones, una barra de control evita que los neutrones provoquen más fisiones.
Las barras de control generalmente constituyen conjuntos de barras de control de grupo ( PWR ) y se insertan en dedales guía dentro de un conjunto de combustible nuclear . El material absorbente (por ejemplo, gránulos de carburo de boro o aleación de Ag-In-Cd) está protegido por un revestimiento generalmente de acero inoxidable.
No obstante, el punto de fusión de la aleación Ag-In-Cd (~ 790°C), la temperatura eutéctica del carburo de boro (B4C) y Fe (~ 1150°C) y la temperatura eutéctica de Fe y Zr (~ 950°C) son inferiores a la temperatura (≳1 200) a la que la vaina de combustible de aleación de Zr comienza a oxidarse intensamente en condiciones de accidente grave. En consecuencia, es posible que las barras de control se fundan y colapsen antes de que el núcleo del reactor se dañe significativamente en el caso de accidentes graves.
Las siguientes características inherentes se requieren en barras de control tolerantes a accidentes:
- El valor de la reactividad del ATCR debería ser comparable o superar al del CR convencional.
- Los materiales absorbentes de neutrones utilizados en ATCR deben tener un punto de fusión suficientemente alto y una temperatura eutéctica alta con revestimiento para evitar la rotura de los CR antes de una falla extensa de la barra de combustible en un accidente severo, evitando así la recriticidad incontrolable incluso si se inyecta agua sin borar para enfriamiento de emergencia. del núcleo.
La idea principal es reemplazar los materiales absorbentes de neutrones convencionales con materiales cerámicos adecuados que satisfagan los requisitos anteriores. El candidato de un nuevo material absorbente para ATC incluye gadolinia (Gd2O3), samaria (Sm2O3), europia (Eu2O3), disprosia (Dy2O3), hafnia (HfO2). El punto de fusión de estos materiales y la temperatura de licuefacción con Fe son más altos que la temperatura de oxidación rápida de la aleación de circonio.
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