1- ¿Que es el Agua Pesada?
Se denomina agua pesada (D2O) al óxido de deuterio.
El deuterio está presente en la naturaleza en una relación de 1 cada 7000 partes de hidrógeno. El deuterio se encuentra en la misma proporción en todos los compuestos hidrogenados.
El agua pesada y el agua natural tienen idénticas propiedades químicas pero difieren en sus propiedades físicas.
Las principales propiedades físicas del agua pesada y la comparación de ésta con el agua común se observan en la siguiente tabla.
2- ¿Qué materias primas se utilizan para la elaboración de agua pesada?
Teóricamente se puede utilizar cualquier compuesto que tenga hidrógeno, pero dada la baja concentración natural de deuterio a escala industrial deben procesarse grandes volúmenes de materia prima para obtener una producción razonable, por lo cual las materias primas más usadas son el agua y el gas natural.
Los principales métodos llevados a escala industrial son:
- INTERCAMBIO QUÍMICO
- DESTILACIÓN
- ELECTRÓLISIS.
INTERCAMBIO QUÍMICO: se denomina también intercambio isotópico. Se ponen en contacto dos fases, una líquida y otra gaseosa, constituida cada una de ellas por un compuesto hidrogenado diferente (la fase gaseosa puede ser directamente hidrógeno).
Según las condiciones de presión y temperatura, se obtiene una acumulación preferencial del deuterio en una de las fases (generalmente la fase líquida), debido a que se produce un intercambio entre hidrógeno - deuterio entre las distintas fases.
Los sistemas pueden ser hidrógeno/agua, hidrógeno/amoníaco, sulfuro de hidrógeno/agua, hidrógeno/metilamina. La PIAP (fábrica argentina de agua pesada) utiliza el método de intercambio hidrógeno/amoníaco teniendo como fuente de deuterio el agua natural proveniente del río.
DESTILACIÓN: Estos métodos se basan en las pequeñas diferencias de la presión de vapor entre las especies deuteradas e hidrogenadas (agua, amoníaco e hidrógeno). Se utilizan para concentrar agua pesada a partir de agua previamente enriquecida por otros métodos hasta valores del 10%.
ELECTRÓLISIS: Se realiza por descomposición del agua por medio de una corriente eléctrica. Este método tiene altos costos de operación y requiere de la asociación de una planta que produzca hidrógeno para otros usos. La primera planta productora de agua pesada (Noruega) utilizó este método.
El agua pesada se utiliza como moderador y refrigerante en los reactores nucleares que utilizan uranio natural como combustible.
Dado que el agua pesada tiene una capacidad de absorber 40 veces menos neutrones que el agua común, se utiliza como moderador de los reactores alimentados con uranio natural, ya que el número de neutrones en estos reactores es escaso.
Su función como moderador es disminuir la energía de los neutrones desprendidos en la reacción de fisión de los núcleos de uranio de manera de lograr que los neutrones tengan la velocidad apropiada para el choque efectivo con otros núcleos del combustible y así mantener una reacción en cadena controlada.
5- ¿Cómo influye la calidad del agua pesada en el comportamiento de un reactor?
Los valores típicos de concentración del agua producida por la PIAP (ENSI) están por encima de 99,9% molar. La especificación de concentración aceptada internacionalmente como "grado reactor" es 99,75% molar. Esta calidad superior incide tanto en el circuito primario como en el moderador, aunque en este último la influencia es 50 veces mayor.
Como consecuencia de lo anterior, en la etapa inicial de operación, cada 0,1% molar de aumento de la riqueza isotópica en el moderador representa una disminución del 5% en el consumo de combustible, lo cual implica una disminución del 5% en los costos operativos para la recarga de combustible.
6- ¿El agua pesada fabricada en la PIAP es radiactiva?
No. El agua pesada de la PIAP se obtiene como resultado de un proceso puramente químico; por lo tanto, se denomina agua pesada virgen, es decir que no tiene contacto con sustancias radiactivas antes de ingresar a un reactor nuclear.
7- ¿El agua pesada es contaminante para la vida del planeta?
El agua pesada virgen no es contaminante y tampoco lo es el proceso a través del cual se logra obtenerla.
8- Vida útil del agua pesada
El agua pesada en un reactor de uranio natural es considerada un bien de capital, ya que en ocasión de la puesta en marcha de la central nuclear se realiza la carga inicial y dura toda la vida operativa del reactor.
La necesidad anual de agua pesada en las centrales nucleares se estima en el orden del 1% del inventario inicial. Estas demandas obedecen a pequeñas reposiciones técnicas que se producen por las tareas de mantenimiento y operación normal.
Tomado de la empresa ENSI de Argentina.
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