El agua del circuito de refrigerante primario en PWR y BWR entra en contacto con el núcleo del reactor y se vuelve algo radiactivo por varias razones.
Por lo general, en condiciones normales de funcionamiento, solo habría cantidades minúsculas de productos de fisión disueltos en el agua, incluso en el caso de que se haya dañado parte del revestimiento, ya que los gránulos de combustible no se dañan fácilmente. Así que esto no es un gran problema.
Pero el agua de enfriamiento está expuesta a fuertes flujos de neutrones y está en contacto con materiales que están expuestos a fuertes flujos de neutrones.
Además, el agua en sí es a veces boratada.
El agua puede activarse mediante reacciones (n, p) en el oxígeno, produciendo nitrógeno, o la absorción de neutrones en el oxígeno produciendo flúor por desintegración beta, el boro-10 puede producir tritio ([matemáticas] \ tau_ {1/2} \ sim 12 \, \ text {year} [/ math]) cuando es golpeado por neutrones, y también puede producir litio-7, que a su vez también puede producir tritio cuando es golpeado por neutrones. También se pueden producir pequeñas cantidades de tritio mediante la captura de neutrones en el deuterio, que constituye una pequeña fracción del hidrógeno en agua ligera.
Los metales en el núcleo del reactor, el recipiente a presión y las tuberías también pueden activarse con neutrones. Las pequeñas cantidades de material activado pueden disolverse a medida que el metal se corroe lentamente, o pueden suspenderse como partículas o coloides, en el refrigerante primario.
Estos contaminantes incluyen isótopos radiactivos de cobalto [matemáticas] ^ {58} \ text {Co}: \ tau_ {1/2} \ sim 70 \, \ text {day}, ^ {60} \ text {Co} [/ math ] [matemática]: \ tau_ {1/2} \ sim 5 \, \ text {año} [/ matemática], de hierro [matemática] ^ {59} \ text {Fe}: \ tau_ {1/2} \ sim 50 \, \ text {día}, ^ {55} \ text {Fe}: \ tau_ {1/2} \ sim 3 \, \ text {año} [/ math], y de manganeso [math] ^ { 56} \ text {Mn}: \ tau_ {1/2} \ sim 3 \, \ text {hora}, ^ {54} \ text {Mn}: \ tau_ {1/2} \ sim 300 \, \ text {día} [/ matemáticas].
No están presentes en niveles muy altos: están en partes por mil millones, lo que lleva a actividades del orden de cien mil a un millón de Bq por metro cúbico en el refrigerante, dependiendo de la especie.
Se intenta reducir esta radioactividad en la medida de lo posible y, por supuesto, minimizar la corrosión del recipiente del reactor y el material del circuito de refrigerante primario, por lo que la química del agua de refrigerante primario se controla y controla con mucho cuidado.
El agua de mar nunca se usaría para el refrigerante primario, excepto en una emergencia absoluta: no desea que grandes cantidades de Cl y Na y cantidades más pequeñas de otras impurezas estén presentes en el refrigerante primario, ya que sufrirán la activación de neutrones a medida que pasan el núcleo.
El agua de mar también es muy corrosiva. Especialmente si el oxígeno ingresa al sistema. No soy un ingeniero nuclear, pero sospecho que poner agua de mar a través de un núcleo de reactor de agua ligera probablemente lo arruinaría casi de inmediato.
Solo se usa agua muy pura para este propósito, no agua dulce común.
Los PWR difieren de los BWR en que en un BWR el agua refrigerante primaria impulsa la turbina de vapor, mientras que en los PWR el refrigerante primario intercambia calor con un circuito secundario de refrigerante de baja presión que luego impulsa la turbina de vapor.
En ambos casos, es necesario enfriar más el agua aguas abajo de las turbinas de vapor; esto se hace a través de intercambiadores de calor y nunca hay contacto directo del agua refrigerante primaria con ninguna de las aguas de enfriamiento secundarias o terciarias que van a ser liberado inmediatamente fuera de la planta.
El refrigerante primario se almacenaría en el sitio para esperar a que la radioactividad decaiga y / o sea tratado químicamente antes de ser liberado.
