El reactor nuclear de sales fundidas ( RSF ; en inglés : fundido salt reactor , MSR) es un concepto de reactor nuclear en el que el combustible nuclear se encuentra en forma líquida, disuelto en sal fundida ( 600-900 ° C ) cumpliendo tanto la función de refrigerante y de barrera de contención. El reactor puede moderarse con grafito ( neutrones térmicos ) o sin moderador ( neutrones rápidos ).
El concepto se estudió en el laboratorio durante la década de 1960 y luego se abandonó en la década de 1970 por falta de financiación y a pesar de los resultados convincentes. A partir de la década de 2000, se volvió a evaluar y luego se seleccionó en el marco del Foro Internacional Generación IV . En 2011 fue objeto de investigación con miras a su despliegue como reactor de cuarta generación con, sin embargo, una fecha de industrialización proyectada posterior a algunos de los otros conceptos estudiados. Muchos diseños de centrales nucleares se basan en este tipo de reactor, pero se han construido pocos prototipos y ninguno ha estado en servicio desde el cierre del reactor experimental de sal fundida en 1969. China está financiando con ayuda de los Estados Unidos una ambiciosa investigación programa para desarrollar esta técnica a escala industrial. Por su parte, la Unión Europea ha puesto en marcha el proyecto SAMOFAR ( Safety Assessment of the Molten Salt Fast Reactor ).
Los reactores de sales fundidas se basan en el uso de una sal fundida , por ejemplo, fluoruro de litio (LiF) y fluoruro de berilio (BeF 2), que sirve tanto como refrigerante, como moderador y como primera barrera de contención. El reactor adopta la forma de un recipiente metálico que contiene la sal a alta temperatura (600 a 900 ° C ) pero a presión ambiente. La reacción nuclear se desencadena por la concentración de material fisionable en el reactor o por el paso a través de un bloque moderador de grafito.
El combustible fisible puede ser uranio 235 , plutonio o uranio 233 , resultante de la conversión de torio . Un reactor de sal fundida puede asegurar por sí mismo su reproducción utilizando una manta fértil que contiene el isótopo fértil que se va a irradiar. Químicamente, los compuestos sales de cloruros también pueden ser utilizados, pero de cloro tiene la gran desventaja de producir por la activación de neutrones de cloro 36 por un período de 301.000 años, lo que es un residuos de larga duración , mientras que el flúor no tiene este inconveniente.
Hay dos familias principales de reactores de sales fundidas.
Este diseño emplea un núcleo compuesto de un material moderador , generalmente grafito , perforado con varios canales por los que circula la sal combustible de los fluoruros. El grafito se elige principalmente por su baja absorción de neutrones, su resistencia a las altas temperaturas y su capacidad para resistir la corrosión salina sin requerir vainas que deteriorarían el equilibrio neutrónico del reactor.
Un reactor de sales fundidas en espectro térmico combinado con un ciclo de combustible de torio permite la reproducción si su diseño minimiza las fugas de neutrones y las capturas de neutrones parásitos en los elementos que componen la sal (limitando así las posibles composiciones), los productos de fisión y el protactinio 233 . Sin embargo, esto requiere tratar la sal combustible muy rápidamente para extraer los productos de fisión y el protactinio 233 de ella si el objetivo es maximizar la tasa de reproducción. Esta última opción representa entonces un riesgo sustancial de proliferación nuclear .
Una de las principales ventajas de los reactores de sales fundidas en el espectro térmico es el muy bajo inventario fisible específico alcanzable (hasta 1 kg / MWe , casi tres veces menos que un reactor de agua a presión en el ciclo del uranio). Las otras ventajas incluyen una dinámica de núcleo más lenta debido a su espectro térmico, un bajo riesgo de criticidad accidental debido a la necesidad de un moderador para hacer que el sistema sea crítico y retroalimentación de la experiencia existente.
Las desventajas incluyen un coeficiente de contrarreactividad moderador potencialmente positivo en ciertas configuraciones, los grandes volúmenes de grafito irradiado y contaminado al final de la vida del reactor y la corta vida del grafito bajo la fuerte irradiación de neutrones que sufre en el corazón.
El programa estadounidense llevado a cabo en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge hasta mediados de la década de 1970 desarrolló tales conceptos de reactores, incluidas dos versiones del MSBR (en inglés : Molten Salt Breeder Reactor ), una que confina el torio fértil en una manta para maximizar la reproducción y la otra mezclar torio con sal combustible para simplificar el diseño del reactor.
Los reactores de sales fundidas también se pueden diseñar como reactores de neutrones rápidos , los elementos salinos que no tienen un fuerte poder moderador y el moderador pueden omitirse. En este caso, se pueden usar tanto las sales de fluoruro como las sales de cloruro, volviéndose tolerable la sección transversal de la absorción de cloro en el espectro de neutrones rápidos. Las secciones transversales más pequeñas en el espectro rápido también abren la posibilidad de diseñar un reactor de sal fundida como un reactor homogéneo enfriado externamente, en el que el núcleo consiste en un solo volumen lleno solo con sal combustible (de ahí el término "homogéneo") que se hace circular fuera del núcleo para pasar a través de intercambiadores de calor , ya sea como un reactor refrigerado internamente en el que el intercambio de calor tiene lugar en el núcleo y en el que la sal combustible se retiene en tubos que se enfría haciendo circular otro refrigerante (por ejemplo, otra sal ), que luego se parece más a un reactor de combustible sólido. También se ha estudiado en el pasado el enfriamiento interno por contacto directo en el que un fluido inmiscible en la sal combustible se calienta por contacto directo con el mismo, pero presenta dificultades técnicas particulares como la necesidad de separar el refrigerante de la sal. Sal o la tendencia del refrigerante para disolver ciertos productos de fisión y, por lo tanto, contaminarse.
Los reactores de sales fundidas de espectro rápido se benefician de las ventajas de los reactores de neutrones rápidos como la posibilidad de utilizar determinados residuos nucleares como combustible de partida ( transuránicos , es decir plutonio , curio , neptunio y americio ), reduciendo la peligrosidad de los residuos nucleares existentes mediante la transmutación. eso . En comparación con los reactores de espectro térmico, el equilibrio de neutrones se ve menos afectado por la presencia de productos de fisión y, por lo tanto, la sal puede reprocesarse a una velocidad mucho más lenta.
La referencia moderna es un reactor de enfriamiento indirecto homogéneo resultante de la investigación en el LPSC de Grenoble ( CNRS ) llamado MSFR (en inglés : Molten Salt Fast Reactor ), así como un concepto ruso anexo llamado MOSART ( Molten Salt Actinide Recycler and Transmuter ) destinado a a la transmutación de elementos transuránicos. La potencia del reactor está controlada por la expansión de la sal: desde la etapa de diseño del reactor, la velocidad máxima se define por la concentración de material fisible y el volumen del reactor. Bajo el efecto de la temperatura, la expansión de la sal reduce la probabilidad de fisión y ralentiza el reactor hasta el punto de equilibrio. El concepto combina el reactor con una planta de procesamiento de combustible gastado , responsable de separar los productos de fisión a medida que se producen en el reactor. El caudal de reprocesamiento es más o menos rápido según la configuración del reactor, los reactores de neutrones rápidos permiten reducir la tasa de capturas estériles y por tanto de reprocesamiento, del orden de 40 L por día para el combustible y 40 L por día. día por manto fértil.
La investigación sobre reactores de sales fundidas ha comenzado en los Estados Unidos con el proyecto Aircraft Reactor Experiment (ARE) de propulsión nuclear , investigación que estudia la viabilidad de los reactores de aeronaves. Este proyecto tenía como objetivo un reactor de 2,5 MWth con alta densidad de potencia para poder ser utilizado como motor en un bombardero nuclear. El proyecto dio lugar a varios reactores experimentales, uno de los cuales fue un reactor de sal fundida de NaF-ZrF 4-UF 4(53-41-6 % en moles ). Moderado de óxido de berilio (BeO), enfriamiento secundario fue proporcionado por el sodio líquido y la temperatura de corazón era 860 ° C . Operó durante 221 horas en 1954.
En la década de 1960, la investigación sobre reactores de sales fundidas fue dirigida principalmente por el Laboratorio Nacional de Oak Ridge , y gran parte del trabajo condujo al " Reactor experimental en sales fundidas " ( Experimento del reactor de sales fundidas , SERM). El SERM fue un reactor de prueba de 7,4 MW térmico, para simular el neutrón (en neutrones epitermales) del corazón de un reactor reproductor a torio intrínsecamente seguro. El MSRE fue crítico en 1965 y funcionó durante cuatro años. Su combustible era sal LiF-BeF 2-ZrF 4-UF 4(65-30-5-0.1), era grafito pirolítico moderado y su refrigerante secundario era FLiBe (2LiF-BeF 2). Llegó a 650 ° C y funcionó durante cuatro años con un factor de carga del 85%, una cifra excepcional para un prototipo de reactor nuclear. Se realizaron pruebas con uranio 235 , uranio 233 y combustible de plutonio mezclado con uranio 233 . Este prototipo permitió validar notablemente la resistencia a la corrosión de la aleación Hastelloy -N (70% Ni 16% Mo 7% Cr 5% Fe).
Combustible líquido 233 UF 4que ha sido ensayado ha demostrado la viabilidad y el carácter altamente atractivo de un ciclo de combustible nuclear a base de torio, que minimiza los residuos, teniendo la mayoría de los residuos radiactivos producidos una vida media inferior a cincuenta años. Por otro lado, la temperatura de funcionamiento del reactor a alrededor de 650 ° C. permite una buena eficiencia térmica de los sistemas de conversión de energía suministrados, por ejemplo turbinas de gas .
Esta investigación condujo en el período 1970-1976 a un diseño de MSR que utilizaría la sal LiF BeF 2 .-ThF 4-UF 4(72-16-12-0.4) como combustible, moderado por grafito reemplazado cada cuatro años y usando NaF-NaBF 4como refrigerante secundario, con una temperatura de corazón de 705 ° C . Este proyecto no tuvo éxito, se prefirieron los reactores rápidos refrigerados por sodio .
A partir de la década del 2000, el concepto de reactores de sales fundidas fue nuevamente evaluado, luego mantenido en el marco del Foro Internacional Generación IV, del cual constituye una de las vías de investigación.
Esta técnica tiene diferencias significativas con otras industrias nucleares . A priori , reduce las críticas al sector nuclear , es decir, seguridad, costes, residuos y escasas reservas de combustible. Sin embargo, estos puntos deberán ser confirmados por los proyectos actuales para especificar y justificar la viabilidad comercial de este tipo de reactor.
Debido a su seguridad que requiere poco equipo adicional, la baja necesidad de construcción pesada (sin contención gruesa, sin sala de tinas de alta presión, combustible económico que no requiere un proceso de fabricación), la construcción y operación de un reactor de sal fundida podría ser muy ventajoso desde el punto de vista económico. A finales de 2011, Flibe Energy -empresa creada con el objetivo de explotar esta tecnología- afirma que este tipo de reactor tiene potencial para producir electricidad más barata que la producida por carbón mineral y estima el coste de la electricidad. A partir de un torio RSF a $ 30 por MWh.
Los reactores de sales fundidas cumplen con todos los requisitos de seguridad del foro Generación IV . Según Victor Ignatiev, físico del Instituto Kurchatov en Moscú , "El reactor de sal fundida de torio cumple todos los requisitos para las garantías de seguridad" . Ningún otro concepto de reactor probado garantiza un nivel de seguridad tan alto. Los riesgos de accidentes se reducen considerablemente, al igual que las consecuencias. La seguridad de los reactores se basa en las leyes de la física (gravedad, conducción térmica) y ya no en equipos susceptibles de ser destruidos o averiados.
Los accidentes fuera de control con explosión de vapor como en Chernobyl son imposibles en un reactor de sal fundida. El diseño del reactor evita el descontrol asegurando un coeficiente de vacío negativo. La ausencia de agua a presión elimina el riesgo de explosión de gas de vapor e hidrógeno. También se elimina el problema de la variación de la reactividad debido al efecto moderador del agua.
Los núcleos se pueden drenar en minutos en caso de accidente. Un tapón de sal se mantiene congelado permanentemente por una fuente fría; en el caso de una falla de la planta, el calor de la sal circundante la derrite, la sal luego fluye por gravedad a un tanque diseñado para permitir el apagado en frío por convección térmica. Un accidente del combustible derritiéndose como Fukushima o en Three Mile Island se vuelve imposible. Este sistema también permite reiniciar el reactor una vez reparado el resto de la planta.
Las sales de flúor son química y mecánicamente estables a pesar de la alta temperatura y la intensa radiactividad. El flúor combina iones con prácticamente todos los productos de fisión (todos excepto el criptón). El tritio , el bromo , el yodo , el cloro , el astato , el radón , el criptón , el xenón , el argón , el helio , el carbono , el azufre , el selenio , el telurio y el polonio forman productos volátiles en condiciones no demasiado elevadas. sales fundidas oxidantes. Se pueden retirar para mantenerlos en un lugar seguro, lo que prácticamente evita cualquier dispersión de contaminación incluso si se rompe la contención. El reprocesamiento en línea permite eliminar permanentemente estos residuos, el combustible permanece relativamente limpio. Incluso en caso de accidente, la dispersión en la biosfera es poco probable. Las sales reaccionan muy poco con el aire y se disuelven muy poco en agua , no hay riesgo de incendio incontrolable como con un reactor de sodio. La barrera de contención formada por la sal no se ve afectada por una posible avería del resto de la planta. Incluso en el caso de destrucción deliberada del buque (bombardeo, ataque), las consecuencias radiológicas siguen siendo muy limitadas y sin comparación con un ataque del mismo tipo en un reactor de combustible sólido.
No hay vapor a alta presión en el núcleo, sino sales fundidas a baja presión. Se eliminan los riesgos de explosiones de vapor y el reactor ya no necesita un recipiente resistente a presiones del orden de 70 a 150 bares, como en el caso de los reactores de agua a presión. En cambio, un recipiente de baja presión es suficiente para contener las sales fundidas. Para resistir el calor y la corrosión, el metal del tanque es una aleación exótica a base de níquel ( Hastelloy N) . (Contrariamente a la creencia popular, no es la sal fundida a alta temperatura lo que es corrosivo, sino ciertos productos de fisión como el telurio y el selenio que se depositan en las paredes metálicas del circuito primario del RSF y provocan la fragilización de los límites de los granos. ) Las cantidades de aleaciones necesarias para la construcción del reactor se reducen correspondientemente, la construcción es más sencilla y el coste más bajo.
El RSF es el único sistema que utiliza de manera eficiente el ciclo del combustible nuclear a base de torio. Este combustible está disponible en cantidades 500 veces mayores que el uranio 235 de las reservas convencionales. Las reservas estimadas de torio son suficientes para asegurar la totalidad de las necesidades energéticas de la humanidad con un nivel de consumo comparable al de Estados Unidos durante al menos 500 años . 500 t de torio bastarían para abastecer a EE. UU. Durante un año. Existen depósitos en la Luna, detectados por el Lunar Prospector . Estas reservas solo se descubrieron después de realizar prospecciones que no apuntaban explícitamente al torio sino a tierras raras en las que el torio es un residuo de extracción.
Los RSFs espectro rápidas también son muy eficientes en el uso de plutonio y podrían funcionar como un U238 / P239 criador . En este caso, las reservas suman miles de años solo con las existencias de uranio empobrecido acumuladas durante los últimos 50 años. Al movilizar reservas no convencionales (uranio marino), las reservas tienen varios millones de años (cuatro mil millones de años de reactor).
Combustibles de torio y uranioLos reactores de sales fundidas son iso o incluso reproductores. La capa fértil contiene torio 232 o uranio 238. Bajo el efecto de las capturas de neutrones liberadas por fisiones en el núcleo del reactor, estos isótopos se convierten respectivamente en uranio 233 y plutonio 239, isótopos fisionables.
Cuando el torio 232 captura un neutrón, se convierte en torio 233 ( 233 Th), que rápidamente se descompone en protactinio ( 233 Pa). 233 Pa a su vez se desintegra en uranio 233 ( 233 U). El uranio 233 es el isótopo más radiactivo del uranio (actividad específica de 3,56 × 10 8 Bq / g , pero no sale del reactor. Este uranio 233 , que no existe en la naturaleza, es un excelente isótopo fisible . Es el combustible nuclear explotado principalmente por este ciclo Cuando 233 U es bombardeado por neutrones térmicos, la fisión ocurre el 92% de las veces.
Un átomo de uranio 233 también puede absorber el neutrón (con una probabilidad de aproximadamente 1/7 o menos) para producir uranio 234 (la mitad de radiactivo). Este producto de activación generalmente absorberá otro neutrón para convertirse en uranio 235 fisionable, que se fisiona en condiciones similares al uranio 233 y, por lo tanto, contribuye al funcionamiento del reactor como combustible nuclear.
El uranio 235 también puede (con una probabilidad de aproximadamente 1/6) convertirse en uranio 236 (vida media de 23 millones de años), que circulará con el resto del uranio y eventualmente absorberá un neutrón adicional, transformándolo en uranio 237. (vida media de 6,75 días ) y luego en neptunio 237 (vida media de 2,2 millones de años). A partir de ahí, las absorciones adicionales pueden conducir a diferentes isótopos de plutonio y actínidos secundarios. Sin embargo, en la medida en que el reprocesamiento se puede realizar en línea y donde toda la producción de actínidos pasa por la etapa intermedia del uranio 235, la producción de estos actínidos superiores está mucho mejor controlada que en el caso del uranio, donde el plutonio es inevitablemente producido por uranio 238:
Solo si el plutonio también se deja en el flujo del reactor, continuará absorbiendo los neutrones (sección transversal del orden de 300 graneros), creando sucesivamente todos los isótopos del plutonio entre 238 y 242 (según la mismas reacciones que las encontradas en el proceso de uranio-plutonio, que pasa directamente de U238 a Pu239). En esta progresión, como en las vías del uranio o plutonio, la mayoría de los átomos aún desaparecerán durante las etapas fisionables, plutonio 239 y plutonio 241. Pero el resto terminará con una probabilidad aún menor como isótopos de una serie de actínidos menores , americio. y curio .
Por tanto, el ciclo del combustible de torio combina las ventajas de la seguridad intrínseca del reactor, una fuente de combustible abundante a largo plazo y la ausencia de costosas instalaciones de enriquecimiento isotópico de combustible nuclear.
Sin embargo, dado que el torio natural no es naturalmente fisionable sino fértil , la primera puesta en marcha de un reactor de tipo RSF requerirá una cantidad significativa de uranio 233 (un isótopo no natural de uranio producido por otros reactores nucleares).
Escenarios de transiciónPara iniciar un RSF de torio, se necesitan de 1,2 t (neutrones lentos) a 6 t de uranio 233 (neutrones rápidos). Es posible producir este combustible en un reactor convencional, pero también utilizar residuos nucleares (transuranio), plutonio 239 o uranio 235 para poner en marcha el reactor.
Por lo tanto, un escenario de transición de la flota de reactores nucleares de agua ligera a una flota de reactores reproductores de torio / uranio 233 RSF (reactores nucleares de sales fundidas) consistiría en quemar el plutonio PWR existente en una matriz de torio (combustible "TOX") de manera que crear una reserva de uranio 233 para la puesta en marcha de RSF. Este escenario permitiría una producción masiva de U233 sin grandes inversiones en nuevos reactores y reduciría rápidamente las existencias de plutonio. A cambio, las primeras RSF de neutrones rápidos que se construirían recibirían actínidos y transuranos del sector del uranio, lo que reduciría la “limpieza” de su sal.
Aplicación a la flota de reactores de agua a presión en Francia : La flota nuclear francesa es suficiente para poner en marcha uno o dos RSF al año, la transición tardaría dos décadas. Los reactores serían reproductores, del orden del 2 al 10% según el diseño. La producción de electricidad nuclear podría crecer entonces a un ritmo comparable al aumento de la demanda de electricidad en Francia.También sería posible apostar por una flota nuclear mixta. Para evitar introducir productos del sector del uranio en los RSF, es posible producir U233 en reactores de neutrones rápidos (colocándolos en la capa fértil en lugar de U238) y así comenzar RSF “limpios”. Este posible escenario de transición implica la construcción de una flota de reactores reproductores y permitiría producir unos 200 kg de uranio-233 por año y por reactor. Este parque de criadores tendría una misión triple: producir U233, producir electricidad e incinerar residuos del sector PWR. Por tanto, serán necesarios de seis a veintiséis años de funcionamiento para poner en marcha un RSF, para una transición en veinte años sería necesario construir entre 30 y 80 reactores de neutrones rápidos según el tipo de RSF a suministrar. Las dificultades encontradas con los prototipos de sodio RNR hacen improbable este escenario, lo que necesariamente implica un despliegue masivo de esta tecnología tan delicada.
La forma de sal fundida se presta bien al procesamiento en línea o al procesamiento por etapas. No es necesario apagar el reactor para extraer los productos de fisión. El uso del ciclo del torio produce solo el 0,1% de los desechos altamente radiactivos con una vida media larga producidos por un reactor de agua ligera (la línea de todos los reactores modernos en los Estados Unidos o Francia).
Más del 80% de los productos de fisión de un RSF de torio son estables en diez años, y el restante menos del 20% son realmente Radiactivos durante sólo unos 300 años , lo que simplifica considerablemente el problema de la eliminación geológica. Y permite el almacenamiento en el sitio debe considerarse hasta la neutralización.
Otra ventaja de los RSF es su capacidad para hacer frente a los desechos nucleares más peligrosos. La introducción de desechos nucleares en RSF de neutrones rápidos permite incinerar el 90% de los transuránicos y el 85% de los actínidos en 50 años . Una flota de RSF de neutrones rápidos podría eliminar una gran parte de los desechos nucleares más problemáticos, al tiempo que reduciría la carga de U233 necesaria para poner en marcha los reactores y mejoraría la tasa de reproducción (duplicando el tiempo de la flota dividido por dos durante los primeros 20 años). La desventaja de esta estrategia es que las RSF que han recibido este desperdicio nunca estarán tan "limpias" como las que comenzaron solo en U233.
La potencia de los reactores nucleares de agua ligera o pesada es muy difícil De modular. El efecto moderador del agua reduce el rango de funcionamiento: la ralentización del flujo puede hacer que el reactor se detenga o, por el contrario, se escape (por ejemplo , RBMK de diseño soviético). Este problema se suprime en un RSF.
Otra limitación al pilotaje de reactores de combustible sólido es el envenenamiento del reactor con xenón 135 . De hecho, este gas que absorbe neutrones puede provocar inestabilidades de potencia (oscilaciones de xenón); se acumula durante los descensos y las secuencias de apagado y, más allá de un cierto umbral, puede hacer imposible el reinicio, siendo necesarios apagados de varias horas para su eliminación por desintegración radiactiva. En un RSF, se puede extraer fácilmente, por ejemplo, en una bomba de circulación. Por lo tanto, es más fácil reiniciar el reactor, así como mantener un funcionamiento estable en régimen, sin el uso de barras de control que generalmente se usan para compensar el efecto de las pérdidas de neutrones debido al envenenamiento por xenón 135 .
La estabilidad del agua a alta temperatura reduce la utilidad de la retroalimentación térmica, es difícil superar los 400 ° C en un reactor de agua. Un reactor de sal fundida es una fuente caliente a alta temperatura, lo que permite aprovechar al máximo la retroalimentación térmica. Estos elementos sugieren que el rango de modulación de potencia será mayor que para un reactor de combustible sólido, la construcción del prototipo debe permitir verificar el rango de operación real.
Los reactores de sales fundidas operan a temperaturas mucho más altas que los de agua ligera, en el rango de 650 ° C en diseños conservadores, hasta 950 ° C en reactores de muy alta temperatura (reemplazando el molibdeno con tungsteno en la aleación del recipiente, lo que resulta en un Ni -Aleación W-Cr). Por tanto, son muy eficaces para el ciclo de Brayton . La alta temperatura de funcionamiento elimina la necesidad de una fuente fría distinta del aire ambiente: es posible diseñar un reactor acoplado a una turbina de ciclo Brayton abierto (similar a un motor de avión) con una eficiencia del 40%. Esta capacidad permitiría desplegar centrales eléctricas en cualquier lugar y sin consumir agua. Esta mejor eficiencia de conversión de energía térmica en electricidad, en comparación con la de las centrales eléctricas actuales , es uno de los objetivos de los reactores de IV Generación .
Las altas temperaturas podrían utilizarse para producir combustible sintético para el transporte, la agricultura y la industria.
El reprocesamiento continuo permite que un reactor de sales fundidas utilice más del 99% de su combustible nuclear, lo que lo hace mucho más eficiente que lo que se obtiene mediante otros procesos. A modo de comparación, los reactores de agua ligera solo consumen alrededor del 2% de su combustible en el ciclo abierto. Incluso un reactor de neutrones rápidos tipo Superphénix no puede utilizar realmente más del 50% de su combustible nuclear; Dado que los productos de fisión no pueden extraerse de forma continua, el combustible demasiado rico en desechos debe sustituirse por combustible nuevo.
Un reactor de sal fundida puede funcionar tanto en tamaños pequeños como grandes, de modo que un sitio de producción podría tener fácilmente varios reactores pequeños (por ejemplo, 100 MWe ), lo que, por ejemplo, es adecuado para países con redes eléctricas débiles.
Alvin Weinberg del Laboratorio Nacional de Oak Ridge descubrió que una pequeña instalación química auxiliar puede proporcionar el reprocesamiento necesario para un reactor grande de 1 GW : toda la sal debe reprocesarse, pero solo cada diez días. En el diseño de neutrones rápidos, los riesgos de que las capturas estériles sean menores, el reprocesamiento cada seis meses es suficiente. Por tanto, el saldo de residuos de un reactor de este tipo es mucho menos pesado que el de un reactor de agua ligera convencional, que transfiere núcleos enteros a plantas de reciclaje. Además, todo permanece en el sitio de la planta, excepto el combustible y los residuos.
El proceso de reprocesamiento utilizado es el siguiente:
Las cantidades involucradas rondan los 800 kg de residuos al año y para un reactor con una potencia de un gigavatio, lo que implica una cantidad bastante pequeña de equipos. Las sales transuránicas de larga duración se pueden separar o reinyectar en el reactor y servir como combustible.
La etapa 1 se ha probado en el reactor Oak Ridge , las etapas 2 y 3 se están estudiando en Francia ( LPSC Grenoble), en Rusia y en el Instituto de Elementos Transuránicos (en) (UE).
A pesar de todas las ventajas potenciales y probadas de los reactores nucleares de sales fundidas, quedan por aclarar algunos elementos teóricos, experimentales, regulatorios o de viabilidad para pasar a escala industrial:
Se están llevando a cabo varios proyectos para desarrollar reactores de sales fundidas. Si bien no existen barreras técnicas importantes para esto, y el prototipo de Oak Ridge funcionó notablemente bien, ningún prototipo puede actuar como semilla para una implementación a gran escala.
En la producción de energía, las sales fundidas de nitrato de sodio y potasio se utilizan como fluido caloportador para plantas de energía solar concentradora.