Combustible nuclear de mezcla de óxidos

Pastillas (pellets) de combustible nuclear para un reactor de agua ligera.

El MOX, abreviatura de Mixed Oxide (Mezcla de Óxidos) es un tipo de combustible utilizado en los reactores nucleares de fisión compuesto por una mezcla de óxido de uranio natural, uranio reprocesado o uranio empobrecido, y óxido de plutonio. La proporción de plutonio en este combustible varía de un 3% a un 10%. Este combustible se comporta de una forma similar a la del uranio de bajo enriquecimiento para el que se diseñaron la mayoría de los reactores nucleares de agua ligera ( LWR).

Uno de los atractivos del MOX es que puede utilizarse para eliminar parte del plutonio de grado militar, eliminando un problema de almacenamiento y contribuyendo a la no proliferación.

Introducción

En todos los núcleos de reactores nucleares basados en el uranio, se produce la fisión de isótopos como el 235 U, y la formación de otros isótopos más pesados debido a la captura neutrónica, principalmente en el 238U. La mayor parte de la masa del combustible en un reactor es 238U, que puede llegar a convertirse en 239 Pu y por capturas neutrónicas sucesivas en 240Pu, 241Pu y 242Pu, así como en otros transuránidos o actínidos. También se forman cantidades más pequeñas de 236U y 238Pu proveniente de la activación del 235U. El 239Pu es físil como el 235U.

Generalmente, cuando las recargas de combustible se producen cada 3 años aproximadamente, la mayoría del 239Pu se consume en el reactor, ya que se comporta como el 235U y sus fisiones liberan una cantidad equivalente de energía. Cuanto más alto sea el quemado ( burn-up), menos plutonio queda en el combustible gastado, pero un valor típico de plutonio en el combustible gastado es de un 1%,[2] Con reciclados posteriores decrece el porcentaje de plutonio físil en la mezcla, incrementándose el porcentaje de plutonio total.

Antes del uso de combustible MOX se necesita un re-licenciamiento de los reactores nucleares que existen. Normalmente sólo se cambia a MOX de la tercera parte a la mitad del combustible recargado. El uso de este combustible varía las características de operación del reactor, y la planta se debe adaptar ligeramente para poder utilizarlo. Entre otras cosas se necesitan más barras de control. Para poder utilizar más del 50% del combustible MOX se necesita realizar cambios importantes en el reactor. La Estación de Generación Nuclear de Palo Verde cercana a Phoenix ( Arizona) se diseñó para que fuera compatible con un uso de combustible MOX al 100%, aunque siempre se ha usado con uranio poco enriquecido.

Los reactores CANDU podrían utilizarse con núcleos de MOX al 100%. La Atomic Energy of Canada Limited (AECL) informó al comité sobre el plutonio de la Academia de Ciencias americana, de que poseían una amplia experiencia en pruebas utilizando combustible MOX con contenidos de un 0.5 a un 3% de plutonio. Según AECL los reactores CANDU pueden utilizar núcleos con un 100% de MOX sin modificaciones en su diseño.

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