Los reactores nucleares se pueden clasificar de varias formas diferentes: por el tipo de reacción nuclear, el material moderador utilizado, el refrigerante utilizado, la generación del reactor, la fase de combustible, el tipo de combustible y el uso. Contando los reactores de investigación, existen miles en todo el mundo, que se dividen en muchas categorías diferentes. En este artículo, repasaré los esquemas de clasificación de los reactores nucleares uno a la vez.
En este artículo solo estamos analizando reactores nucleares de fisión, es decir, reactores que rompen núcleos, en lugar de reactores de fusión, que los fusionan. Los reactores de fusión siguen siendo una tecnología altamente experimental en las primeras etapas de desarrollo, mientras que los reactores de fisión se han utilizado durante más de 60 años.
El tipo de reacción nuclear generalmente se refiere a si el reactor nuclear utiliza neutrones lentos (térmicos) o neutrones rápidos. La mayoría de los reactores que emplean neutrones rápidos entran en la categoría de reactores reproductores rápidos, mientras que la mayoría de los que utilizan neutrones lentos se denominan reactores térmicos. Los reactores térmicos son los más baratos y comunes, principalmente porque pueden utilizar uranio natural no enriquecido. Los neutrones en los reactores térmicos se denominan «lentos» porque el reactor utiliza un material moderador para desacelerar los neutrones de su velocidad natural cuando son expulsados de núcleos atómicos rotos, que es bastante rápido, más cercano a la velocidad y el calor del medio de combustible circundante. . Los reactores de neutrones rápidos son más caros y requieren que el combustible se enriquezca más, lo que los hace menos populares. Por otro lado, generan más combustible del que consumen, lo que las hace atractivas a largo plazo.
El material moderador es el segundo esquema de clasificación de los reactores nucleares. Como se indicó anteriormente, solo los reactores nucleares térmicos usan moderadores, por lo que esto solo los cubre. El grafito, el agua pesada y el agua normal se utilizan como moderadores. Los reactores de grafito y agua pesada son más populares porque estos materiales moderadores termalizan mejor los neutrones, lo que garantiza que se pueda utilizar uranio natural y no se necesite enriquecimiento.
El siguiente esquema de clasificación se basa en la generación. Los reactores de la generación I fueron los primeros reactores prototipo, típicamente únicos en su clase. Los reactores de segunda generación se fabricaron para uso comercial y se basaron en diseños estándar. Estos se empezaron a utilizar durante los años 50. Los reactores de generación III son más modernos y se empezaron a utilizar a finales de los 90. Son más ligeros y eficientes que la generación anterior. Los reactores de última generación, la Generación IV, se encuentran actualmente en la etapa de investigación y no se espera que se implementen hasta finales de la década de 2020 o principios de la de 2030. Estos reactores serán muy económicos y producirán un mínimo de residuos.
Otro tipo de clasificación es la fase combustible: líquido, sólido o gaseoso. Sólido es el más típico. Junto con la fase viene el tipo de combustible: uranio o torio. Estos son los únicos dos elementos listos para reactores disponibles en cantidades sustanciales en la Tierra.
La última clasificación se basa en el uso: para centrales eléctricas, propulsión, producción de combustible nuclear (reactores reproductores) o reactores de investigación. Los generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) a veces también se incorporan a los reactores nucleares, aunque son algo diferentes. Los RTG generan energía a partir de la desintegración de un isótopo radiactivo.
Y eso es. Hay formas más específicas de caracterizar los reactores nucleares y numerosos diseños en diversas etapas de desarrollo, pero la cantidad de material escrito sobre los tipos de reactores nucleares probablemente podría llenar una pequeña biblioteca.