El Reactor integral rápido (IFR) (también conocido como Integral Fast Breeder Reactor.



Reactor de rápida alimentación



El reactor de rápida alimentación o, en inglés, fast breeder reactor (FBR) es un reactor de neutrones rápido diseñado para reproducir (breed) combustible produciendo más material fisible que el que consume. El FBR es uno de los tipos posibles de reactores “breeder”.



Con datos a 2006, todas las plantas FBR a gran escala han sido de metal líquido (LMFBR) refrigerados por líquido sodio, y han tenido uno de los dos diseños siguientes:



Tipo Loop, en el cual el refrigerante primario circula a través de intercambiadores de calor primario externos al tanque del reactor (pero dentro del escudo biológico) debido a la presencia de sodio-24 radioactivo en el refrigerante primario.

Tipo Pool, en el cual los intercambiadores de calor primario y circuladores están inmersos en el tanque del reactor.

También se han construido prototipos de FBR, refrigerados por otros metales líquidos tales como el mercurio, plomo y NaK, y una propuesta para un reactor de cuarta generación es de un FBR refrigerado por helio.



Los FBRs normalmente utilizan un combustible de óxido de mezcla de hasta un 20% de dióxido de plutonio (PuO2) y al menos un 80% de dióxido de uranio (UO2). El plutonio utilizado puede proceder del reprocesamiento civil o de fuentes de desmantelamiento de armas nucleares. Rodeando el núcleo del reactor hay una capa de tubos conteniendo uranio-238 no fisible, el cual al capturar neutrones rápidos de la reacción en el núcleo, se convierte parcialmente en plutonio 239 fisible (como lo hace parte del uranio en el núcleo), el cual, entonces, puede ser reprocesado para su uso como combustible nuclear. No hay ningún regulador como éste que pueda ralentizar los neutrones que escapan del núcleo. Los primeros FBRs utilizaban combustible metálico, bien fuera uranio altamente enriquecido o plutonio.



Los reactores rápidos habitualmente utilizan metal líquido como refrigerante primario, para refrigerar el núcleo y calentar el agua utilizada para generar electricidad mediante turbinas. El sodio es el refrigerante normal para grandes centrales, pero tanto el plomo como el NaK también se han utilizado con éxito en instalaciones más pequeñas. Algunos de los primeros FBRs utilizaban el mercurio. Una ventaja del mercurio y del NaK es que ambos son líquidos a temperatura ambiente, lo que es conveniente para instalaciones experimentales, pero menos importante para plantas piloto o a gran escala.



El sodio líquido que escapa del núcleo contiene sodio-24 radioactivo. Este es un isótopo de corta vida, pero su presencia requiere mantener todo el circuito de refrigeración primario dentro del escudo biológico.



El agua no puede utilizarse como refrigerador del primario ya que actuaría como regulador, no obstante un reactor “breeder” térmico regulado por agua pesada que utilice torio para producir uranio-233 es teóricamente posible.



El Reactor integral rápido (IFR) (también conocido como Integral Fast Breeder Reactor, a pesar de que el reactor original fue diseñado para no cultivar un excedente neto de material fisible) fue un diseño de reactor rápido de neutrones, diseñado específicamente para afrontar el vertido de residuos y los temas de plutonio.



Para solucionar el problema del vertido de residuos, los IFR tenían una unidad electrolítica de reprocesado de combustible in-situ que reciclaban el uranio y todos los transuránicos (no sólo el plutonio) vía electrogalvánica, dejando únicamente productos de fisión de corta vida en el residuo. Alguno de estos productos de fisión podían ser separados posteriormente para su aplicación en usos industriales o médicos y el resto era enviado a un repositorio de residuos (en el que no hubieran estado almacenados, ni en ningún lugar cercano, residuos que contuvieran transuránicos de larga vida). Se cree que no hubiera sido posible extraer combustible de este reactor para fabricar bombas, ya que varios de los transuránicos fisionan tan rápidamente que cualquier ensamblaje se hubiera fundido antes de que hubiera sido completado. El proyecto se canceló en 1994 por orden del entonces Secretario de Energía de los Estados Unidos Hazel O'Leary.