De VS ontwikkelt een reactor die draait op kernafval
De gebeurtenissen die in 2011 in Fukushima plaatsvonden, dwongen velen om hun houding ten opzichte van kernenergie te heroverwegen. Na het ongeval in een kerncentrale in Japan, een golf van sluitingen van kerncentrales die de wereld overspoelde, besloten sommige landen om het vreedzame atoom volledig te verlaten. Tegelijkertijd hebben sommige bedrijven snel hun weg gevonden en blijven ze veiligere vormen van kernenergie op de markt brengen. Eén zo'n bedrijf was in staat om financiering rond te krijgen om plannen te realiseren. Het Amerikaanse bedrijf "Transatomic Power" werd eigenaar van twee miljoen dollar ontvangen van het Founders Fund. Het geld moet worden gebruikt om een gesmoltenzoutreactor te bouwen die kan worden 'gevoed' met kernafval.
Transatomic Power heeft nauwe banden met het Massachusetts Institute of Technology (MIT). Het bedrijf richt zich nu op het efficiënter maken van kernenergie, gericht op kleinere maar zeer efficiënte eenheden die in de fabriek kunnen worden gebouwd en vervolgens op de assemblagelocatie kunnen worden afgeleverd. De specialisten van het bedrijf zijn er al in geslaagd een systeem te creëren dat in staat is om een verscheidenheid aan brandstoffen te gebruiken, waaronder materialen die worden erkend als afvalproducten in traditionele kernenergie.
We hebben het over zoutvervalreactoren, die aantrekkelijk zijn omdat ze praktisch immuun zijn voor kernsmeltingen, zoals die in de Japanse kerncentrale in Fukushima. In dergelijke reactoren wordt een mengsel van zouten met splijtstof gebruikt, waardoor het proces van de kettingreactie in de reactor aanzienlijk kan worden vertraagd. Op het moment dat de temperatuur in de kern stijgt, zet het zout uit en leidt dit tot een afname van de splitsingssnelheid. Omdat het smeltpunt van zout hoger is dan de temperatuur van de kern, zal de reactie ook in geval van nood, waarin niemand dringende maatregelen kan nemen, geleidelijk uitsterven. Deze technologie is al eerder voorgesteld, maar Transatomic Power zegt deze te hebben kunnen verbeteren door de interne geometrie van de kernreactor te verbeteren. Het zijn deze veranderingen die het mogelijk maken kernafval of uranium met een verrijkingsniveau van slechts 1,8% als brandstof te gebruiken.
De nieuwe ontwikkelingen van Transatomic Power zijn vooral interessant omdat ze niet kunnen worden gebruikt om te creëren wapens radioactieve materialen. Momenteel kunnen de reactoren van het bedrijf 500 MW vermogen produceren - een fractie van het vermogen dat wordt opgewekt door standaard kerncentrales - maar ze zijn aanzienlijk kleiner en genereren slechts een fractie van het afval in vergelijking met grote centrales. Met de twee miljoen ontwikkelingsdollars van het bedrijf kan het de reactor verifiëren die het heeft gebouwd. De volgende stap is de bouw van een afgewerkte versie van de kerncentrale. Zoals verwacht kost het eerste exemplaar van zo'n station 1,7 miljard dollar. Tegelijkertijd kan de commerciële productie van dergelijke reactoren al in 2020 worden gestart. De lancering van de productie van deze reactoren zou een grote stap voorwaarts zijn voor de hele nucleaire industrie.
Gesmolten zoutreactoren
Gesmolten zoutreactoren (vloeibaar-zoutreactoren - ZhSR of MSR, Molten Salt Reactor) zijn een van de soorten kernsplijtingsreactoren waarin een speciaal mengsel van gesmolten zouten de rol speelt van het hoofdkoelmiddel, dat in staat is om op zeer hoge temperaturen, bij deze lage druk. Dit vermindert de mechanische spanning in de reactor en verhoogt het veiligheidsniveau. Vloeibare splijtstof is ook een koelmiddel, wat het mogelijk maakt om het ontwerp van de reactor te vereenvoudigen, het opbranden van de brandstof gelijk te maken en het mogelijk te maken om de brandstof te vervangen zonder de reactor stil te leggen.
MSR-reactoren werken op een vrij hoge temperatuur: 600-700 °C, die nog steeds het kookpunt van de zoutsmelt niet overschrijdt. Om deze reden wordt de druk in een kernreactor iets hoger gehouden - 1 kg / cm2, waardoor de reactor het zonder een duur en zwaar vat kan doen. Een ander belangrijk voordeel is de kleine kern van de reactor, waardoor er minder afschermingsmaterialen worden gebruikt. Een van de soorten vloeistoffen die erin worden gebruikt, zijn vloeistoffen op basis van thorium-232 fluoride en uranium-233. Rectoren gebaseerd op de thorium- of uraniumcyclus.
Tegelijkertijd wordt in veel reactorontwerpen kernbrandstof opgelost in het gesmolten fluoride van het koelmiddel - in het tetrafluoridezout. Beryllium en lithium worden ook aan de smelt toegevoegd. Het brandstofverbruik van kernenergie wordt geschat op ongeveer 1 ton thorium per 1000 MW geproduceerde energie. Tegelijkertijd produceert de rector slechts ongeveer een ton hoogradioactief afval per jaar. Van deze ton zal 83% na 10 jaar stabiliseren en de resterende 17% zal voor een lange tijd (300-500 jaar) begraven moeten worden. Tegelijkertijd produceert de reactor slechts 30 gram plutonium. Daarom kunnen gesmoltenzoutreactoren niet worden gebruikt om plutonium van wapenkwaliteit te produceren. Momenteel zijn 's werelds bewezen reserves van thorium 2,23 miljoen ton, en het geschatte volume van onontdekte reserves wordt geschat op nog eens 2,13 miljoen ton.
Opgemerkt moet worden dat de MSR-techniek tegenwoordig nog niet zo goed is bestudeerd, zelfs niet onder ingenieurs in de nucleaire industrie. Waarin история van dergelijke reactoren dateert uit de late jaren 40 van de vorige eeuw. Tot het einde van de jaren zestig werden pogingen ondernomen om deze reactoren, rekening houdend met hun compacte afmetingen, aan te passen als energiebronnen voor vliegtuigen. De eerste werkende reactor was klaar in 1960 en ze slaagden er zelfs in om de B-1954 bommenwerper uit te rusten met zo'n reactor. Intercontinentale ballistische raketten en de ontwikkeling van rakettechnologie in het algemeen maakten echter een einde aan vliegtuigen die wekenlang in de lucht konden blijven zonder bij te tanken.
De belangrijkste reden waarom MSR-reactoren niet op grote schaal worden gebruikt (ondanks de enorme voorraden grondstoffen en de kleine hoeveelheid afval) is het feit dat thorium geen grondstof was voor de productie van kernwapens. Al in de jaren vijftig en zestig begon de belangstelling voor de ontwikkeling van kerncentrales die thorium zouden gebruiken af te koelen. De reden hiervoor was het uitbreken van de koude oorlog. Megaton was in die tijd veel belangrijker dan megawatt. Nu is het tegenovergestelde waar: megawatt wordt gemaakt van megaton. Ongeveer een derde van de nucleaire brandstof is afkomstig van gereduceerde en verouderde kernwapens - uranium en plutonium voor wapens.
Bronnen van informatie:
http://gearmix.ru/archives/14092
http://www.atomic-energy.ru/video/28796
https://ru.wikipedia.org
Transatomic Power heeft nauwe banden met het Massachusetts Institute of Technology (MIT). Het bedrijf richt zich nu op het efficiënter maken van kernenergie, gericht op kleinere maar zeer efficiënte eenheden die in de fabriek kunnen worden gebouwd en vervolgens op de assemblagelocatie kunnen worden afgeleverd. De specialisten van het bedrijf zijn er al in geslaagd een systeem te creëren dat in staat is om een verscheidenheid aan brandstoffen te gebruiken, waaronder materialen die worden erkend als afvalproducten in traditionele kernenergie.
We hebben het over zoutvervalreactoren, die aantrekkelijk zijn omdat ze praktisch immuun zijn voor kernsmeltingen, zoals die in de Japanse kerncentrale in Fukushima. In dergelijke reactoren wordt een mengsel van zouten met splijtstof gebruikt, waardoor het proces van de kettingreactie in de reactor aanzienlijk kan worden vertraagd. Op het moment dat de temperatuur in de kern stijgt, zet het zout uit en leidt dit tot een afname van de splitsingssnelheid. Omdat het smeltpunt van zout hoger is dan de temperatuur van de kern, zal de reactie ook in geval van nood, waarin niemand dringende maatregelen kan nemen, geleidelijk uitsterven. Deze technologie is al eerder voorgesteld, maar Transatomic Power zegt deze te hebben kunnen verbeteren door de interne geometrie van de kernreactor te verbeteren. Het zijn deze veranderingen die het mogelijk maken kernafval of uranium met een verrijkingsniveau van slechts 1,8% als brandstof te gebruiken.
De nieuwe ontwikkelingen van Transatomic Power zijn vooral interessant omdat ze niet kunnen worden gebruikt om te creëren wapens radioactieve materialen. Momenteel kunnen de reactoren van het bedrijf 500 MW vermogen produceren - een fractie van het vermogen dat wordt opgewekt door standaard kerncentrales - maar ze zijn aanzienlijk kleiner en genereren slechts een fractie van het afval in vergelijking met grote centrales. Met de twee miljoen ontwikkelingsdollars van het bedrijf kan het de reactor verifiëren die het heeft gebouwd. De volgende stap is de bouw van een afgewerkte versie van de kerncentrale. Zoals verwacht kost het eerste exemplaar van zo'n station 1,7 miljard dollar. Tegelijkertijd kan de commerciële productie van dergelijke reactoren al in 2020 worden gestart. De lancering van de productie van deze reactoren zou een grote stap voorwaarts zijn voor de hele nucleaire industrie.
Gesmolten zoutreactoren
Gesmolten zoutreactoren (vloeibaar-zoutreactoren - ZhSR of MSR, Molten Salt Reactor) zijn een van de soorten kernsplijtingsreactoren waarin een speciaal mengsel van gesmolten zouten de rol speelt van het hoofdkoelmiddel, dat in staat is om op zeer hoge temperaturen, bij deze lage druk. Dit vermindert de mechanische spanning in de reactor en verhoogt het veiligheidsniveau. Vloeibare splijtstof is ook een koelmiddel, wat het mogelijk maakt om het ontwerp van de reactor te vereenvoudigen, het opbranden van de brandstof gelijk te maken en het mogelijk te maken om de brandstof te vervangen zonder de reactor stil te leggen.
MSR-reactoren werken op een vrij hoge temperatuur: 600-700 °C, die nog steeds het kookpunt van de zoutsmelt niet overschrijdt. Om deze reden wordt de druk in een kernreactor iets hoger gehouden - 1 kg / cm2, waardoor de reactor het zonder een duur en zwaar vat kan doen. Een ander belangrijk voordeel is de kleine kern van de reactor, waardoor er minder afschermingsmaterialen worden gebruikt. Een van de soorten vloeistoffen die erin worden gebruikt, zijn vloeistoffen op basis van thorium-232 fluoride en uranium-233. Rectoren gebaseerd op de thorium- of uraniumcyclus.
Tegelijkertijd wordt in veel reactorontwerpen kernbrandstof opgelost in het gesmolten fluoride van het koelmiddel - in het tetrafluoridezout. Beryllium en lithium worden ook aan de smelt toegevoegd. Het brandstofverbruik van kernenergie wordt geschat op ongeveer 1 ton thorium per 1000 MW geproduceerde energie. Tegelijkertijd produceert de rector slechts ongeveer een ton hoogradioactief afval per jaar. Van deze ton zal 83% na 10 jaar stabiliseren en de resterende 17% zal voor een lange tijd (300-500 jaar) begraven moeten worden. Tegelijkertijd produceert de reactor slechts 30 gram plutonium. Daarom kunnen gesmoltenzoutreactoren niet worden gebruikt om plutonium van wapenkwaliteit te produceren. Momenteel zijn 's werelds bewezen reserves van thorium 2,23 miljoen ton, en het geschatte volume van onontdekte reserves wordt geschat op nog eens 2,13 miljoen ton.
Opgemerkt moet worden dat de MSR-techniek tegenwoordig nog niet zo goed is bestudeerd, zelfs niet onder ingenieurs in de nucleaire industrie. Waarin история van dergelijke reactoren dateert uit de late jaren 40 van de vorige eeuw. Tot het einde van de jaren zestig werden pogingen ondernomen om deze reactoren, rekening houdend met hun compacte afmetingen, aan te passen als energiebronnen voor vliegtuigen. De eerste werkende reactor was klaar in 1960 en ze slaagden er zelfs in om de B-1954 bommenwerper uit te rusten met zo'n reactor. Intercontinentale ballistische raketten en de ontwikkeling van rakettechnologie in het algemeen maakten echter een einde aan vliegtuigen die wekenlang in de lucht konden blijven zonder bij te tanken.
De belangrijkste reden waarom MSR-reactoren niet op grote schaal worden gebruikt (ondanks de enorme voorraden grondstoffen en de kleine hoeveelheid afval) is het feit dat thorium geen grondstof was voor de productie van kernwapens. Al in de jaren vijftig en zestig begon de belangstelling voor de ontwikkeling van kerncentrales die thorium zouden gebruiken af te koelen. De reden hiervoor was het uitbreken van de koude oorlog. Megaton was in die tijd veel belangrijker dan megawatt. Nu is het tegenovergestelde waar: megawatt wordt gemaakt van megaton. Ongeveer een derde van de nucleaire brandstof is afkomstig van gereduceerde en verouderde kernwapens - uranium en plutonium voor wapens.
Bronnen van informatie:
http://gearmix.ru/archives/14092
http://www.atomic-energy.ru/video/28796
https://ru.wikipedia.org
informatie