Reactor de fragmentos de fisión - Fission fragment reactor
Similar a cómo el cohete de fragmentos de fisión produce empuje, un reactor de fragmentos de fisión es un reactor nuclear que genera electricidad desacelerando un haz de iones de subproductos de fisión en lugar de utilizar reacciones nucleares para generar calor . Al hacerlo, evita el ciclo de Carnot y puede lograr eficiencias de hasta el 90% en lugar del 40-45% que se puede lograr con reactores térmicos eficientes impulsados por turbinas . El haz de iones del fragmento de fisión pasaría a través de un generador magnetohidrodinámico para producir electricidad.
Los diseños de reactores de fragmentos de fisión generalmente tienen varios componentes comunes. La cámara del reactor contiene un combustible nuclear de gran superficie para facilitar la emisión directa de fragmentos de fisión y ayudar a enfriar el combustible. Generalmente, si se utilizan combustibles sujetos a criticidad en lugar de aquellos que se descomponen naturalmente (como en una batería nuclear ), también suele intervenir un moderador . Un espejo magnético inducido por un campo magnético axial normalmente agrupa los fragmentos en un haz que luego se puede desacelerar para generar energía . La velocidad a la que se desaceleran las partículas depende de su energía; como consecuencia, el proceso de desaceleración también puede ayudar a proporcionar la separación isotópica como una etapa de reprocesamiento automático . Podría existir la posibilidad de que los desechos nucleares convencionales se procesen mediante el uso de reactores de fragmentos de fisión.
Un diseño anterior realizado por científicos del Laboratorio Nacional de Ingeniería de Idaho y el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore involucró el concepto de recubrir alambres de carbono finos con combustible fisionable. Si bien este tenía un área de superficie alta, resultó no ser suficiente para irradiar el calor absorbido durante las reacciones, por lo que su diseño se modificó para rotar cables largos a través del núcleo, dándoles tiempo para enfriarse.
Un diseño posterior de Rodney A. Clark y Robert B. Sheldon implica el uso de un plasma polvoriento de nanopartículas de combustible suspendidas electrostáticamente en el núcleo. Esto aumenta la superficie lo suficiente como para permitir un enfriamiento radiativo eficaz. Como las partículas se ionizan naturalmente a medida que se produce la fisión, la suspensión electrostática es un proceso simple.
Conversión de energía directa
A principios de la década de 2000, Sandia National Laboratories , Los Alamos National Laboratory , The University of Florida , Texas A&M University y General Atomics llevaron a cabo una investigación para utilizar la conversión directa para extraer energía de las reacciones de fisión. Esencialmente, intentar extraer energía del movimiento lineal de partículas cargadas que provienen de una reacción de fisión.