¿Causará una gran explosión el hundimiento de un reactor nuclear en el depósito de CO22_2 en Marte? [cerrado]

dentro del OC 2 depósito cerca del polo sur de Marte , según este artículo , se han encontrado 3 subunidades, una de las cuales tiene un CO superior 2 capa de unos 300 metros de espesor cubierta por una capa de hielo de agua con un espesor de hasta 20 metros (Figura 4) .

El reactor de fisión nuclear ruso OK-900A se ha utilizado para impulsar rompehielos. ¡Tiene una carga de combustible de aproximadamente 151 kg y una producción de energía de aproximadamente 171 megavatios con una producción de energía total de más de 2000 GWh!

Dejar caer un reactor similar sobre la capa de hielo de agua que cubre el CO 2 subunidad sublimaría el hielo de agua debajo del reactor y se hundiría hasta el CO 2 capa, dejando un agujero encima de ella.

Diagrama de fase de dióxido de carbono y agua.Diagrama de fase de dióxido de carbono y agua.

Mirando el CO 2 diagrama de fase anterior, el CO 2 el sólido calentado por el reactor se convertiría en gas, dejando el pozo arriba, y el reactor se hundiría relativamente rápido hasta el fondo del depósito, probablemente en cuestión de días.

¿Y qué pasaría después?

¿No se depositaría el gas de elevación y enfriamiento en la superficie interna cerca de la abertura, cerrando finalmente el eje?

Sentado en el fondo del depósito, el reactor sublimaría más y más CO sólido 2 , creando una gran sala a su alrededor, con una presión cada vez mayor en su interior. ¿No conduciría eso eventualmente a una gran explosión de gas presurizado?

Pero si el eje permaneciera abierto, ¿circulará lo suficiente el gas inicialmente muy frío para evitar que el reactor se sobrecaliente?

Los reactores nucleares industriales necesitan un fuerte enfriamiento, generalmente ocurre con agua. No está claro cómo pudo suceder en Marte. También son cosas muy sensibles y, contrariamente a la idea errónea común, los problemas hacen que se detengan y no exploten. La creencia popular es que los reactores nucleares pueden explotar fácilmente. El hecho es que pueden hundirse fácilmente, pero no pueden explotar (los viejos reactores tipo Chernobyl podrían explotar, pero fue difícil incluso en su caso).
@peterh ¿No podría un reactor de agua a presión ajustado detenerse en 70? 0 C y comienza de nuevo en 50 0 C por ejemplo?
Sería prácticamente inutilizable para la producción de energía, el máximo teórico de su efectividad sería ≈ 6%. Los reactores industriales utilizan agua a presión que hierve sólo a ≈ 300 ∘ C . Ese reactor sería esencialmente un reactor enfriado por aire con un círculo cebador de agua. Pero 0,02 atm de CO2 no es un buen refrigerante. Me sorprendería que su potencia máxima pudiera superar algunos kW.
@peterh La efectividad no será importante, se trata solo de la producción de calor. Inicialmente, el CO2 será de al menos menos 100 0 C al proceder del sólido y con sublimación rápida la presión podría aumentar considerablemente con circulación a alta velocidad. Creo que es una situación muy compleja de juzgar.

Respuestas (1)

OK-151 es un reactor de agua a presión . Este tiene un circuito primario de enfriamiento con agua a alta presión, este circuito debe ser enfriado en un intercambiador de calor por un circuito secundario. El OK-151 está diseñado para usarse en un barco, con un suministro constante de agua dulce para el circuito secundario.

En su situación, el agua y el CO 2 se evaporarían, por lo que no puede llenar el circuito secundario. Lo que suceda entonces depende de los detalles del diseño del reactor que no están presentes en el artículo de Wikipedia. El circuito primario se calentará hasta que se forme vapor, pero para entonces probablemente haya disparado las válvulas de alivio de presión y esté perdiendo refrigerante primario. Cuando el reactor hierve hasta secarse, la reacción se ha ralentizado, pero tal vez no lo suficiente como para evitar una fusión.

Entonces, no puede simplemente tomar un OK-151 y dejarlo caer. Tiene que modificarse con un circuito de enfriamiento primario que calienta la superficie exterior del módulo del reactor. Esa superficie tiene que ser bastante grande para alcanzar el equilibrio con ~300-500 MW de calor alimentándose.

a unos 100 metros por debajo de la superficie, la presión aumentaría de tal manera que el sólido calentado se convertiría en CO2 líquido.

¿De dónde sacas esa idea? El reactor no sellará el agujero que está derritiendo, el gas escapará por los lados del reactor.

¿No se depositaría el gas de elevación y enfriamiento en la superficie interna cerca de la abertura, cerrando finalmente el eje?

Es posible que obtenga algunos depósitos, pero no creo que el eje se cierre.

  1. La temperatura ambiente está alrededor de la temperatura donde el CO 2 se congela. Por lo tanto, solo necesita agregar un poco de calor para que el CO 2 se sublime. De hecho, una vez que se expone el CO 2 , probablemente comenzará a sublimarse por sí solo durante el día.

  2. El reactor produce tanto calor en un paquete pequeño que puede calentar fácilmente la columna de gas CO 2 hasta un punto en el que no puede volver a congelarse en el tiempo que tiene para subir a la superficie.

  3. El gas CO 2 escapará rápidamente: se expande enormemente durante la sublimación, por lo que obtendrá un chorro de gas a alta velocidad.

Gracias por la respuesta ! Calculo que a 100 metros bajo la superficie la presión será de unos 10 bar. Mirando el diagrama de fase de CO2 a esa presión, el sólido se convertiría primero en líquido, por lo que la pared del orificio sobre el reactor podría ser líquida, pero tiene razón, no sellará el orificio. Pero ¿y el moderador? en.wikipedia.org/wiki/Pressurized_water_reactor#Moderator ¿No evitará la pérdida de refrigerante?
10 bar a 100 m está bien, pero eso solo se aplica si hay una columna de agua líquida encima de ti. En Marte, cuando se descongela el agua, pasa directamente a la fase gaseosa porque la presión atmosférica es demasiado baja para que exista un líquido.
El refrigerante es el moderador, no puede evitar su propia pérdida.
No entiendo, en el "párrafo Moderador" no se dice nada sobre "pérdidas". El refrigerante ya se está moderando antes de que se produzcan pérdidas.
Esa es la pregunta (y una para la que no tengo una respuesta): ¿la moderación debida a las bolsas de vapor es suficiente para reducir la potencia de salida a un nivel seguro, cuando el circuito de refrigeración secundario está vacío?
De todos modos, se necesitará un circuito secundario para mover el reactor. El sistema de propulsión será un caso especial. ¿Conoce el peso y las dimensiones del OK-900A o del OK-151?
No sé sobre esos específicamente, pero los reactores navales de EE. UU. Pesan del orden de 1000 toneladas, incluidos todos sus accesorios.
Cambié un poco el texto para que quede más claro cómo se cerraría el eje. Eliminé la oración sobre el CO2 líquido porque eso ya no es importante. Si no desea cambiar su respuesta en consecuencia, puedo agregar eso nuevamente
He agregado una pregunta en el texto sobre el enfriamiento del reactor. Mirando el diagrama de fase, ¿el exterior del reactor llegaría a tener más de 50 0 C, porque para entonces la presión del gas sería de más de 60 bar ?
Los PWR funcionan a temperaturas mucho más altas (varios cientos de C).
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