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Nuevo banco de pruebas somete sellos de sal fundida a 2.300 horas
Ingenieros de la Universidad de Michigan hicieron funcionar un sello de eje comercial durante 2.300 horas en condiciones de reactor de sal fundida tras un periodo de asentamiento de 10 días.
Imagen: TechXplore
Un sello de eje disponible comercialmente ha registrado ahora alrededor de 2.300 horas bajo condiciones de reactor de sal fundida en una prueba del Departamento de Ingeniería de la Universidad de Michigan, y los investigadores informan una corrosión o degradación mínimas tras un periodo inicial de asentamiento de 10 días.
El trabajo, publicado en la revista Progress in Nuclear Energy, se centra en un componente pequeño pero crítico: el sello alrededor de un eje de bomba giratorio que debe mantener los vapores corrosivos de la sal y los gases radiactivos contenidos dentro del reactor. Según Xiaodong Sun, profesor de ingeniería nuclear y ciencias radiológicas en U-M y autor de correspondencia del estudio, bombas y sellos fiables son esenciales si los reactores de sal fundida van a desplegarse de forma segura y práctica.
“El rendimiento fiable de bombas y sellos es esencial para el despliegue seguro y práctico de las tecnologías de reactores de sal fundida. Este estudio proporciona datos experimentales valiosos bajo condiciones de operación realistas y ayuda a cerrar una brecha de conocimiento importante para el diseño de reactores futuros.”
Resultados de las pruebas del sello de eje
Para realizar los experimentos, el equipo construyó una Instalación de Ensayo de Sellos de Eje personalizada con dos tanques de acero inoxidable conectados por tuberías. El montaje utilizó 32 kg de sal FLiNaK —una mezcla de fluoruro de litio, fluoruro de sodio y fluoruro de potasio— y expuso el sello a vapor de sal a temperaturas de hasta 550°C (1,022°F) y velocidades de eje de hasta 1,500 RPM.
El resultado principal fue que la holgura radial —la distancia entre el eje y el sello circundante— fue lo que más importó. La velocidad y la temperatura tuvieron un efecto limitado en el rendimiento, mientras que la elección del gas de cobertura fue más determinante. Entre los gases probados, el argón superó al nitrógeno y al helio, manteniendo una presión de tanque más alta con la misma tasa de flujo de gas.
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Los investigadores dijeron que la fase inicial de asentamiento del sello fue importante: la fricción entre el eje giratorio y el casquillo de grafito del sello creó una pequeña brecha que cambió la presión interna antes de que el sistema se estabilizara en operación continua.
“Estos resultados ayudan a convertir un componente de bomba poco estudiado en un problema de ingeniería medible y proporcionan orientación para el diseño futuro de sellos, su optimización y su escalado para reactores de sal fundida y otros sistemas energéticos avanzados.”
Por qué los reactores de sal fundida necesitan mejores sellos
Los reactores de sal fundida usan sales como NaCl y NaF calentadas hasta convertirse en líquido. Dado que estas sales tienen puntos de ebullición muy altos —1,413°C (2,575°F) para NaCl y 1,704°C (3,099°F) para NaF— pueden operar a temperaturas más elevadas y a presiones mucho más bajas que los reactores convencionales de agua ligera, mejorando la eficiencia térmica y reduciendo el riesgo de accidentes impulsados por la presión.
Pero la química es dura. Las sales fundidas pueden ser altamente corrosivas y pueden generar gases radiactivos y tóxicos, incluido el fluoruro de hidrógeno. Por ello, los reactores emplean un gas inerte de cobertura o gas de manta sobre la sal para expulsar el oxígeno y la humedad y dirigir los gases peligrosos hacia sistemas de tratamiento. Eso convierte al rendimiento del sello en un asunto central de seguridad, no solo en un detalle de mantenimiento.
Los experimentos de larga duración con sales fundidas a esta escala aún son poco comunes en las universidades, dijeron los investigadores. Los hallazgos podrían ayudar a orientar los diseños futuros de sellos de eje para reactores avanzados, incluido un reactor refrigerado por sal fundida que se está construyendo en Oak Ridge, Tennessee, en abril de 2026.
“El éxito de la Instalación de Ensayo de Sellos de Eje demuestra que equipos académicos enfocados pueden afrontar barreras de ingeniería prácticas que son críticas para el desarrollo de reactores de sal fundida y otras tecnologías de sal fundida de alta temperatura.”
El artículo es: Shuai Che et al., Evaluación experimental de un sello de eje de alta temperatura bajo condiciones de operación de reactores de sal fundida, Progress in Nuclear Energy (2026). DOI: 10.1016/j.pnucene.2026.106447.
Frontier Editor
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vía TechXplore
