Reactor de Fisión Nuclear

El Reactor de Fisión Nuclear es una simulación 3D en corte del núcleo de un reactor nuclear térmico. Nueve elementos de combustible de Uranio-235 se levantan dentro de un moderador de agua con brillo de Cherenkov mientras una araña de cuatro barras de control de Boro-10 desciende desde arriba. Los neutrones amarillos rápidos liberados por la fisión rebotan en el agua moderadora, se frenan hasta convertirse en neutrones térmicos cian e impactan en las barras de combustible de U-235 para dividir los núcleos en fragmentos hijos de Bario-141 y Criptón-92. Los estudiantes arrastran el conjunto de barras de control o ajustan el enriquecimiento de U-235 y la densidad del moderador para dirigir el reactor entre operación Subcrítica (k_eff menor que 1), Crítica (k_eff = 1.00) y Supercrítica (k_eff mayor que 1).

• Arrastra ligeramente hacia arriba el conjunto naranja de barras de control de boro para reducir la inserción por debajo del 45% y observa cómo k_eff sube por encima de 1.00 a medida que aumentan la población de neutrones y la potencia térmica.
• Pulsa el botón SCRAM para dejar caer las barras de control de boro al 100% de inserción y observa cómo la absorción de neutrones lleva al reactor a una parada subcrítica segura.
• Activa Mantener k_eff = 1.00, cambia el Enriquecimiento de U-235 o la Densidad del agua moderadora, y observa cómo las barras de control se reposicionan automáticamente para mantener una potencia crítica estable.
• Haz clic en cualquier barra de combustible verde de U-235 para lanzar una ráfaga inicial de neutrones y observa cómo se separan los núcleos hijos verdes de Ba-141 y rosas de Kr-92.
• Reduce la Densidad del agua moderadora al 40% y observa cómo cae k_eff incluso con las barras de control levantadas, lo que ilustra por qué los reactores de agua a presión no pueden sostener una reacción en cadena si el refrigerante se evapora.

1. 1Describir la fisión nuclear del Uranio-235 inducida por un neutrón térmico e identificar sus productos (núcleos hijos, neutrones rápidos y energía térmica).
2. 2Definir el factor efectivo de multiplicación de neutrones k_eff y distinguir los estados subcrítico, crítico y supercrítico del reactor.
3. 3Explicar las funciones diferenciadas del moderador de agua (frenar los neutrones rápidos) y de las barras de control de boro (absorber el exceso de neutrones).
4. 4Explicar por qué la pérdida de densidad del agua moderadora proporciona una característica de seguridad inherente de reactividad negativa en los reactores de agua ligera.

Preguntas frecuentes de los docentes