¿Se puede contener la fusión de un reactor nuclear con plomo fundido?

Si el plomo puede absorber o bloquear la radiación, ¿sería posible bombear plomo fundido al núcleo de un reactor que se está derritiendo, para que finalmente se enfríe y contenga la radiación?

¿Hay algo que se pueda verter en el núcleo que detenga la reacción (extremadamente rápida) Y que no se combine con el material radiactivo y se evapore a la atmósfera, causando así una nube radiactiva?

¿Podría el plomo detener los neutrones?
Los neutrones están protegidos por paredes de ladrillos de cera tradicionalmente hoy en día uno usaría polietileno, tal vez.
Si el plomo es la sustancia correcta o no es una pregunta interesante, pero observo que cualquier solución que requiera bombas, que seguramente pueden fallar, es riesgosa. Es prudente suponer que cualquier desastre que haya causado el derrumbe en primer lugar también ha dañado cualquier sistema complejo para mitigar el problema.

Respuestas (12)

Esto garantizaría un colapso.

Están tratando de sacar calor del núcleo porque ---pensaron que la reacción en cadena de la fisión ha sido suprimida--- varios hijos de fisión inestables continúan decayendo. Agregar plomo caliente agregaría calor al sistema y no detendría este comportamiento. Desastre total.

--

Si el núcleo se descompone, probablemente terminará en un montón caliente (termodinámica y radiológicamente) en el fondo del recipiente de contención principal. Presumiblemente, lo dejas allí para que se enfríe un poco, vierten mucho concreto y publican carteles de "Mantener alejado".

No es necesario usar nada como plomo costoso, ya que solo desea acumular suficiente masa para suprimir el flujo primario. La tierra serviría, pero el concreto hará que sea difícil para la gente estúpida cavar en la pila.

Sería útil agregar un poco de boro a la mezcla porque, de lo contrario, los neutrones llegan a todas partes. Pequeños bastardos furtivos que son.

Sí, garantizaría un derretimiento, pero la pregunta es si el derretimiento podría estar contenido bajo algunas toneladas de plomo y, por lo tanto, no sería peligroso. El plomo también es un buen conductor de calor y absorbente de radiación.
No entiendo el "esto garantizaría una fusión": se han construido reactores enfriados por plomo ( en.wikipedia.org/wiki/Lead-cooled_fast_reactor ). Pero claramente el agua es mejor por varias razones ahora.
el plomo solo impide la radiación ionizante. No absorbe neutrones. Entonces, la fisión continuaría, por lo tanto, continuará la generación de calor, que debe eliminarse para evitar la fusión. Por cierto, los reactores actuales de cuarta generación (en investigación) planean usar una mezcla fundida de plomo y bismuto como refrigerante.

Mmm, veamos. El punto de fusión del plomo es bastante bajo, 327,46 °C y es un buen absorbente de radiactividad.

Creo que el problema con los reactores no es el calor per se, sino la exposición de las barras de combustible al aire sin enfriamiento debido a que el vapor que escapa no se repone con agua de enfriamiento. El vapor restante, etc., puede hacer estallar el contenedor grueso y el material radiactivo se dispersará a cierta distancia mientras que las barras de combustible se derretirán. Espero que el diseño sea tal que incluso en fusión, las barras de combustible y las barras de control fundidas serán subcríticas.

El problema con la sugerencia es que, cuando tienen problemas para verter agua de mar fría, ¿cómo podrán verter plomo líquido caliente? ¡No es que el reactor sea una olla cuya tapa se puede salir!

Una mejor pregunta/sugerencia sería, dado que el plomo tiene un punto de fusión tan bajo y la temperatura de funcionamiento de un reactor de agua hirviendo es de 250 °C, ¿por qué no instalan una especie de revestimiento para ser utilizado pasivamente en tales emergencias: el interior capa de algo que puede derretirse cuando las temperaturas superan los 500°C, y luego el plomo se derrite e inunda el sistema antes de que las barras de combustible queden expuestas, cubriéndolas. La respuesta es similar a por qué no estaban vertiendo agua de mar en todos los reactores desde el primer minuto: economía, tratando de salvar los reactores para la producción posterior.

Ciertamente compraré que no pueden agregar plomo a un reactor ya construido, a menos que puedan aprovechar las líneas de reposición de agua de mar existentes, y es poco probable que los componentes en esa tubería soporten el calor. Pero estaba pensando en algo parecido a lo que sugeriste... El plomo tiene un punto de fusión bajo y un buen poder de detención de la radiación. ¿Sería posible introducir lechada de plomo o usar agua para transportar guijarros de plomo al núcleo? Parece que el plomo en realidad extraería calor del núcleo, ya que se derrite.
@JeffG, si lee la respuesta de @Georg, verá que una vez que las temperaturas hayan subido como lo hicieron en este momento, el plomo sería inútil, porque ya no sería líquido, al igual que el agua, habría que considerar vapor de plomo que no es un buen escape para el medio ambiente. Un ingeniero nuclear tendría que responder si podría usarse como un sistema de precaución, antes de que las temperaturas se disparen. Pero como en todos los proyectos de la industria, hay un análisis de costo beneficio, y el hecho de que el plomo destruiría completamente el reactor estaría en contra de usarlo. Los costos están en miles de millones de dólares.
En el lado positivo, bombear toneladas de vapor de plomo al medio ambiente significa que las personas no tendrían que preocuparse por los efectos en la salud de ningún radionúclido.

Los rayos gamma no son una preocupación en absoluto, solo manténgase a 1000 m del reactor, y ningún rayo gamma lo alcanzará desde allí. Así que no hay razón para bloquear los rayos gamma. (Otros tipos de radiación no pueden viajar ni siquiera 100 m en el aire).

El problema es la liberación de miradas y partículas radiactivas, que vuelan y terminan en algún lugar del cuerpo humano. Es por eso que lo único que podemos hacer ahora es tratar de aislar completamente el reactor del medio ambiente usando algo de concreto.

+1 de todos modos para los rayos gamma frente a las partículas radiactivas, incluso si no estoy completamente de acuerdo con "lo único que podríamos hacer ahora". La razón por la que intentan enfriar el núcleo es para evitar una explosión de la estructura de confinamiento, y la construcción de una estructura de hormigón alrededor de los reactores parece aún más difícil que enfriarlos...

Uno de los problemas es que el plomo no absorbe los neutrones, los refleja . Eso se ha utilizado para reducir el tamaño crítico , es decir, favorecer la reacción nuclear enviando el neutrón de vuelta al material fisionable. Y, de hecho, el primer accidente de criticidad mortal fue causado por un deflector de neutrones similar. Esto no es algo que alguien quiera en un reactor nuclear.

El agua es mucho mejor y actualmente se usa en la planta de energía de Fukushima porque:

  • es mucho más fácil de manipular y de conseguir en grandes cantidades que cualquier otra cosa;
  • es un buen refrigerante, con alto calor latente de vaporización ;
  • es un buen disolvente y puedes disolver venenos de neutrones en él, como el ácido bórico , que absorbe los neutrones;
  • no es toxico

El plomo, el agua de mar o cualquier cosa con un bajo punto de ebullición a bajas presiones sería una pérdida de tiempo en una situación real de fusión del núcleo nuclear. Posiblemente se podría bombear arena al reactor. Con suerte, la arena, probablemente derretida por las altas temperaturas alrededor de la piscina de varillas del reactor derretidas, podría diluir la piscina lo suficiente como para detener finalmente la reacción nuclear. Ciertamente, parece que la comunidad nuclear no ha pensado completamente en el peor de los casos nucleares; de lo contrario no estaríamos teniendo esta discusión. Que lío eh?

La temperatura relevante no es el punto de ebullición, sino la capacidad calorífica de vaporización, que es alta para el agua. Cuando hierve 1 kg de agua, se extraen 2 MJ de calor del reactor. Es por eso que las autoridades japonesas intentan llevar la mayor cantidad de agua posible al reactor de Fukushima. No es inútil. Es que no han conseguido poner suficiente agua por ahora.

La pregunta es si esta cosa puede ser enterrada. Sí, y eso tendrá que suceder, y cuanto antes mejor. El complejo de 4 reactores es lo que en los militares se llama un cluster f**k --- una pérdida total y un desastre. Gorbachov, en la ola de la fusión de Chernobyl, ordenó a los militares que volaran helicópteros y militares que murieron de enfermedad por radiación, al reactor y enterraran la cosa en sales de boro moderadoras de neutrones, arena y concreto. La situación actual es una situación de Chernobyl en cámara lenta, y la "opción de Chernobyl" parece ser la mejor opción para detener este desastre en desarrollo.

Por supuesto, el plomo fundido no es una idea particularmente buena. Los radionúclidos se disolverían en el plomo líquido y el plomo líquido caliente sería una fuente de incendios. Verter plomo fundido empeoraría la situación.

El calor de vaporización no es una temperatura, sino una capacidad para retener calor (cuyas unidades son btu/lb, o algún equivalente) que está a la temperatura de ebullición (vaporización) de una sustancia. Sí, el agua tiene uno de los calores de vaporización más altos de cualquier sustancia, los reactores de Fukushima aún no se han derretido, por lo que tiene sentido ponerles mucha agua ahora mismo para enfriarlos y evitar que se escapen. fusión de un reactor. Mi sugerencia trata de un caso hipotético, en el que digamos que no se puso suficiente agua en un reactor, no se pudo quitar suficiente calor, y el núcleo en realidad se derritió en una piscina de desagradable líquido fundido radiactivo. (Ore para que eso no suceda realmente). Mi idea era tomar algo como sílice líquida (arena) que pudiera diluir una masa tan líquida como para detener la generación de calor y las reacciones nucleares. El agua no podía hacer eso. Una vez que la basura fundida se diluya y ya no produzca tanto calor y radiactividad, se la enterraría en más arena y cemento. Lo que también me pregunto es si alguien en la comunidad nuclear realmente ha pensado en el peor de los casos hasta ahora, y qué planes existen para lidiar con una fusión desbocada total.

El sistema de contención GE Mark V utilizado en Fukushima tiene una base de diseño que exige que el recipiente de contención de hormigón resista una fusión completa. Esto es típico de los reactores en los Estados Unidos. Hay muchas penetraciones en el recipiente y algunas de ellas pueden tener fugas, pero eso no significa necesariamente que el recipiente se haya roto.

Los reactores de lecho de guijarros se pueden apagar por completo y no fundirse. Los próximos reactores en los EE. UU. también podrán perder todo el flujo de refrigerante y no fundirse.

Un problema que parece haberse pasado por alto es la masa atómica del plomo. El plomo, aunque más pesado que todos los elementos no radiactivos, es más liviano que todos los elementos radiactivos. El resultado de inyectar plomo fundido en un núcleo fundido sería una capa de plomo fundido flotando sobre el combustible fundido.

Además, según la integridad estructural del recipiente a presión y la cantidad de plomo que se agregue, el peso adicional podría romper el recipiente.

Masa molecular densidad o miscibilidad.
Además, el tritio ciertamente es más ligero que el plomo. (Los elementos no son radiactivos; los isótopos sí).

Contención del derretimiento: parece que una opción sería boro mezclado con cemento húmedo húmedo bombeado a través de una tubería larga y flexible con un lavado de agua para mantenerlo en movimiento y una bomba reemplazable y lejos del derretimiento lejos de verse afectado. Olvídese de la recuperación (contención). Apile alto y grueso sobre la parte superior. Cava profundo debajo y haz lo mismo. Entierralo.

Los dedos se pueden sumergir en plomo fundido a 500 grados centígrados y más sin lastimarse ni siquiera de manera trivial. Además, el plomo fundido contiene explosiones de uranio. Después de verter plomo fundido, use lentes comunes [bmuy grandes] para concentrarse en los reactores que enviarán neutrinos y que a su vez destruirán todo el uranio y lo convertirán en una especie de aleación inofensiva y se mantendrá fundido debido al calor del sol.

No. una fusión de uranio se hundiría en plomo debido a la mayor densidad del uranio. ese es todo el problema. realmente no hay nada que pueda detenerlo una vez que se pone en marcha. lo único en ese punto es la dispersión del combustible para bajar la densidad de neutrones térmicos que está causando el calor. esto sucederá cuando una cantidad suficiente de la roca de abajo se mezcle con el uranio. si hay suficiente base de plomo, puede detenerlo. se derretirá una vez que comience este problema.