Reaktory ze stopioną solą (MSR) mogą odgrywać kluczową rolę w przyszłych systemach energii jądrowej, oferując znaczne korzyści w zakresie bezpieczeństwa i wydajności. Zaawansowane badania, rozwój technologii i licencjonowanie w kilku krajach mogą potencjalnie umożliwić wdrożenie tej innowacyjnej technologii w najbliższym czasie.

MAEA, która wspiera rozwój i wdrażanie technologii energii jądrowej, zorganizuje webinar w dniu 27 sierpnia na temat reaktorów ze stopioną solą: przełom w przemyśle jądrowym. MSR i ich wyjątkowe zalety w rozwiązywaniu problemów związanych z transformacją czystej energii zostaną również omówione na dorocznym Forum Naukowym MAEA w dniach 22-23 września, podczas 64.konferencji ogólnej MAEA.

MSR działają na tej samej podstawowej zasadzie, co obecne reaktory jądrowe—kontrolowane rozszczepienie w celu produkcji pary, która napędza turbiny wytwarzające energię elektryczną. Ale mają one zasadniczą różnicę: stopione sole odgrywają kluczową rolę w rdzeniu reaktora, w tym jako chłodziwo zamiast wody, Jak używa większość obecnie działających reaktorów. A zamiast prętów paliwowych, większość projektów MSR obejmuje paliwo jądrowe rozpuszczone w chłodziwie.

funkcje te zapewniają korzyści, w tym znacznie zwiększoną wydajność, śledzenie obciążenia i zdolność do pracy w wysokich temperaturach, co sprawia, że nadają się do zastosowań nieelektrycznych wymagających dużego wkładu ciepła.

„Zwiększona wydajność i Charakterystyka bezpieczeństwa biernego są kluczowe dla zapewnienia trwałości energii jądrowej, a MSR pasują do normy w obu obszarach”, powiedział Gerardo Martinez-Guridi, inżynier jądrowy MAEA. „Wiele MSR wykorzystujących paliwo ciekłe może automatycznie wyłączyć się, jeśli ich temperatura stanie się zbyt wysoka, ponieważ są one zaprojektowane tak, aby szybko zmniejszyć moc w przypadku, gdy zaczną wytwarzać zbyt dużo ciepła. Ta funkcja sprawia, że MSR idealnie nadaje się do zaspokajania dynamicznego zapotrzebowania na energię elektryczną, umożliwiając szybką regulację wydajności.- Niektóre MSR mogą być również wykorzystywane do spalania wypalonego paliwa jądrowego (SNF) z obecnych reaktorów energetycznych, zmniejszając ilość odpadów radioaktywnych, które muszą być przechowywane-dodał.

koncepcja MSR nie jest nowa. Oak Ridge National Laboratory (ORNL) w Stanach Zjednoczonych eksploatował eksperymentalny MSR 7,34 MW (th) w latach 1965-1969, w badaniu znanym jako Molten-Salt Reactor Experiment (MSRE). Pokazało to wykonalność reaktorów zasilanych cieczą chłodzonych stopionymi solami i pomogło zidentyfikować i Później rozwiązać problemy, takie jak potrzeba metod ekstrakcji chemicznej ciecz-ciecz do przetwarzania paliwa ze stopionej soli.

podczas gdy w kilku krajach w ciągu ostatnich kilku dekad kontynuowano prace nad MSR, wdrożenia komercyjne pozostawały poza zasięgiem. Wynika to z szeregu problemów, w tym wyzwań regulacyjnych, takich jak brak standardów licencjonowania MSR, a także trudności w łańcuchu dostaw w zaopatrzeniu w specjalistyczne komponenty.

obecnie kilka projektów MSR zbliża się do gotowości do wdrożenia w różnych krajach, w tym w USA i Kanadzie, a także w Chinach. Te ostatnie wykorzystują paliwo, które jest mieszaniną toru i uranu, w celu hodowli rozszczepialnego uranu-233 z toru w rdzeniu reaktora. Ten transmutowany uran-233 jest następnie spalany jako paliwo. Niektóre MSR mogą być zasilane plutonem klasy reaktora odzyskiwanym z zapasów SNF, co może znacznie zmniejszyć obciążenie związane z przechowywaniem SNF, z których część pozostaje radioaktywna przez tysiące lat.

Wsparcie MAEA

MAEA wspiera rozwój Mrs poprzez różnorodne inicjatywy wymiany wiedzy, w tym wirtualne spotkanie doradcze, które odbyło się w zeszłym miesiącu, z udziałem 21 ekspertów z 13 krajów. Pracowały one nad opracowaniem publikacji MAEA na temat statusu technologii MSR, w tym R&d działania i wyzwania związane z wdrażaniem, a także taksonomii klasyfikacji głównych rodzajów MSR. Publikacja ma ukazać się w 2021 roku. Obecnie 10 projektów MSR w kategorii małych reaktorów modułowych (SMR) znajduje się w publikacji MAEA, która zostanie opublikowana we wrześniu jako uzupełnienie bazy danych zaawansowanego systemu informacji o reaktorach (Aris) MAEA.

w nadchodzącym webinarium poświęconym MSR, będącym częścią serii webinarów poświęconych przełomom technologii jądrowej w XXI wieku, wezmą udział prelegenci z organizacji we Francji i Stanach Zjednoczonych zaangażowanych w rozwój tej technologii.

„działania na rzecz rozwoju MSR w USA obejmują szeroki zakres działań prywatnych i rządowych, począwszy od podstawowej nauki, rozwoju technologii i definicji ram regulacyjnych”, powiedział David Holcomb, wybitny członek personelu technicznego w ORNL, który uczestniczył w spotkaniu konsultacyjnym i będzie przemawiał podczas webinaru. „Działania te obejmują opracowanie narzędzi modelowania do śledzenia radionuklidów w instalacjach MSR oraz pomiar właściwości termofizycznych i termochemicznych soli paliwowych.”

amerykańska Komisja Regulacji Energetyki Jądrowej stara się opracować skuteczny proces licencjonowania MSR, a wielu amerykańskich deweloperów MSR z sektora prywatnego wyraziło zamiar wdrożenia MSR w ciągu następnej dekady, dodał.

we Francji trwają badania mające na celu potwierdzenie wykonalności koncepcji szybkiego MSR neutronowego, z potencjalnym wdrożeniem w ciągu najbliższych 10-20 lat, powiedziała Elsa Merle, profesor Francuskiego Instytutu Technologii w Grenoble i CNRS/IN2P3, który również wziął udział w spotkaniu konsultacyjnym i przemówi podczas webinaru.

„wykorzystanie mieszanki ciekłego paliwa/płynu chłodzącego w MSR pomaga utrzymać wewnętrzną stabilność rdzenia reaktora, co pozwala na łatwą obsługę przy zmniejszonej mocy, zapewniając jednocześnie utrzymanie bezpieczeństwa”, powiedział Merle. – Takie Reaktory mogą wspierać Bilansowanie sieci elektroenergetycznej, co jest niezbędne do wspierania rosnącego udziału energii ze źródeł odnawialnych. Mogą być również wykorzystywane do redukcji odpadów wytwarzanych przez obecnie działające Reaktory.&D. na dorocznym spotkaniu w lipcu MAEA i GIF wezwały do większych wysiłków na rzecz wsparcia wczesnego wdrażania innowacyjnych systemów reaktorów w celu przeciwdziałania zmianom klimatycznym.

MSR i inne zaawansowane i innowacyjne Reaktory zostaną zaprezentowane na przyszłym miesiącu Forum Naukowym, które skupi się na tym, w jaki sposób rozwiązania oparte na nauce w energetyce jądrowej mogą pomóc w przejściu na systemy czystej energii.