Wikipedia

Saltreaktor

En saltreaktor (på engelsk molten salt reactor eller MSR ) er en type fissionsreaktor, hvori reaktoren nedkøles med smeltet salt. Kun to saltreaktorer har nogensinde været i drift, begge amerikanske forskningsreaktorer bygget på Oak Ridge National Laboratory: I 1950'erne gennemførte amerikanerne Aircraft Reactor Experiment, hvor man søgte at bygge en reaktor, som kunne bruges som flymotor, mens deres Molten-Salt Reactor Experiment fra 1960'erne havde til formål at udvikle et atomkraftværk, som brugte thorium som brændsel i en formeringsreaktor. Nyere forskning i fjerdegenerations-reaktordesign har øget interessen for teknologien, og flere lande har iværksat saltreaktorprojekter. I september 2021 var Kina på nippet til at starte sin TMSR-LF1 thorium MSR. [1][2]

Eksempel på opbygning af saltreaktor.

Saltreaktorer anses for sikrere end konventionelle reaktorer, fordi de arbejder med brændstof, der allerede er i smeltet tilstand, så at brændstofblandingen i en nødsituation kan drænes væk fra kernen og ned i beholdere, hvor den vil størkne. Dette forhindrer ukontrolleret kernenedsmeltning og tilhørende brinteksplosioner, der er en risiko i konventionelle fastbrændsels-reaktorer, og som lå bag Fukushima-atomkatastrofen.[2] En saltreaktor arbejder ved eller tæt på atmosfærisk tryk, i stedet for de 75-150 gange atmosfærisk tryk, som kræves i en typisk letvandsreaktor (LWR), hvilket mindsker behovet for denne reaktortypes store, dyre trykbeholdere. En anden fordel ved MSR'er er, at de gasformige fissionsprodukter, xenon og krypton, ikke opløses i brændselssaltet,[a] men frigives som bobler,[b] så man undgår gradvist at øge trykket inde i brændselsstavene, som det sker i konventionelle reaktorer med fast brændsel. MSR'er kan også optankes, mens de er i drift, mens konventionelle reaktorer skal lukkes ned for påfyldning af ny brændsel.

En yderligere nøgleegenskab ved saltreaktorer er deres driftstemperatur på omkring 700 °C, som er betydeligt højere end traditionelle LWR'er, der arbejder ved omkring 300 °C. Dette fører til større effektivitet i elproduktionen, mulighed for netlagerfaciliteter, økonomisk brintproduktion og i nogle tilfælde mulighed for udnyttelse af procesvarme. Man må i design af saltreaktorer håndtere udfordringer med korrosivitet og skiftende kemisk sammensætning af det varme salt, når det transmuteres af neutronerne i reaktorkernen.

Saltreaktorer indebærer således en række fordele i forhold til konventionelle atomkraftværker.

Verden rundt redigér

I en række lande, heriblandt Danmark, arbejdes der i årene omkring 2020 med udvikling af saltreaktorer.

Kina redigér

Kina har i årene 2011-2021 brugt omkring 3 milliarder yuan (500 millioner USD) på et thorium-forskningsprojekt.[6] [2] En 100 MW prototype fastbrændselreaktor (TMSR-SF), baseret på pebble bed teknologi, var tiltænkt at være klar i 2024. En 10 MW pilotreaktor og en større prototype med flydende brændstof (TMSR-LF) var planlagt til henholdsvis 2024 og 2035.[7] [8] Kineserne fremskyndede imidlertid arbejdet, og planlagde inden 2020 at færdiggøre to underjordiske 12 MW reaktorer ved Wuwei forskningscentret, [9] idet man startede med en 2 MW TMSR-LF1 prototype.[10] Projektet søgte også at afprøve nye korrosionsbestandige materialer.[9] I 2017 udviklede Shanghai Institute of Applied Physics en NiMo-SiC-legering til brug i saltreaktorer.[11] [12]

I september 2021 påbegyndte prototypen i Wuwei strømproduktion fra thorium[13] og leverer energi til omkring 1.000 hjem.[14] Det er verdens første nukleare saltreaktor, efter 1960'ernes amerikanske Oak Ridge-projekt. Efterfølgeren på 100 MW forventes at være 3 meter høj og 2,5 meter bred[15] og i stand til at levere energi til 100.000 hjem.[16]

Yderligere arbejde med kommercielle reaktorer skal være færdig i 2030.[17] Den kinesiske regering planlægger at bygge sådanne reaktorer i øde egne i det vestlige Kina, samt i op til 30 andre lande, der er med i Kinas One Belt, One Road-initiativ.[16]

I 2022 fik Shanghai Institute of Applied Physics (SINAP) godkendelse af ministeriet for økologi og miljø til at idriftsætte en eksperimentel thorium-drevet saltreaktor.[18]

Danmark redigér

Copenhagen Atomics er en dansk saltteknologivirksomhed, der udvikler saltreaktorer, der kan massefremstilles. Reaktortypen Copenhagen Atomics Waste Burner er en enkeltvæske, tungtvandsmodereret, fluoridbaseret, termisk spektrum og autonomt styret saltreaktor, som er designet til at kunne rummes i en 40-fods container. Tungtvandsmoderatoren er termisk isoleret fra saltet og drænes løbende og afkøles til under 50 °C . En smeltet lithium-7 deuteroxid (7LiOD) moderatorversion er også ved at blive undersøgt. Reaktoren udnytter thorium-brændselskredsløbet ved at bruge separeret plutonium fra brugt atombrændsel til den første generation af reaktorer, for senere at overgå til en thorium-formeringsreaktor. [19] Copenhagen Atomics udvikler og afprøver ventiler, pumper, varmevekslere, målesystemer, saltkemi og rensningssystemer, samt styresystemer og software til smeltet saltteknologi.

Seaborg Technologies arbejder med at udvikle kernen til en kompakt saltreaktor (CMSR). CMSR er en højtemperatur, enkeltsalt, termisk MSR designet til at anvende kommercielt tilgængeligt lavberiget uran. CMSR-designet er modulopbygget og bruger en proprietær NaOH-moderator.[20] Reaktorkernen anslås at skulle udskiftes hvert tolvte år. Under drift vil brændslet ikke blive udskiftet og vil brænde i hele reaktorens levetid. Den første version af Seaborg-kernen skal kunne producere 250 MW th effekt og 100 MW e effekt. Som kraftværk vil CMSR være i stand til at levere el, rent vand og varme og køling til omkring 200.000 husstande.[21]

Noter redigér

  1. ^ "Fission products (except Xe and Kr) and nuclear materials are highly soluble in the salt and will remain in the salt under both operating and expected accident conditions. The fission products that are not soluble (e.g. Xe, Kr) are continuously removed from the molten fuel salt, solidified, packaged, and placed in passively cooled storage vaults".—Dr. Charles W. Forsberg.[3]:4
  2. ^ The TMSR-500, a Liquid fluoride thorium reactor operates at a pressure of 3 atmospheres and temperatures of 550° to 700° Celsius. In this design, the gaseous fission byproducts Xe and Kr are separated by Helium sparge into holding tanks, where their radioactivity has decayed, after about a week.[4] The Helium is recycled.[5]

Referencer redigér

  1. ^ Molten Salt Reactors. WNA, update May 2021
  2. ^ a b c Smriti Mallapaty (9. september 2021). "China prepares to test thorium-fuelled nuclear reactor". Nature. 597 (7876): 311-312. Bibcode:2021Natur.597..311M. doi:10.1038/d41586-021-02459-w. PMID 34504330. S2CID 237471852. Hentet 10. september 2021. Molten-salt reactors are considered to be relatively safe because the fuel is already dissolved in liquid and they operate at lower pressures than do conventional nuclear reactors, which reduces the risk of explosive meltdowns.
  3. ^ Dr. Charles W. Forsberg (26 September 2002) Molten Salt Reactors (MSRs) Arkiveret 4. marts 2023 hos Wayback Machine 10pp. File: GenIV.MSR.ANES.2002.rev1
  4. ^ ThorCon.com (2022) Safety
  5. ^ "The He, Xe, and Kr gas mixture then flows from the Can through two hold-up tanks and a charcoal delay line in the secondary heat exchanger cell. The gas flow continues to a cryogenic gas processing system to separate the gasses, storing stable Xe and radioactive Kr-85 in gas bottles and returning He for reuse as a sweep gas". —(22 Jun 2020) Status Report to IAEA – ThorCon (Thorcon US, Inc.) USA/Indonesia 2020/06/22 §2.2 Reactor core and fuel
  6. ^ Evans-Pritchard, Ambrose (6 January 2013) China blazes trail for 'clean' nuclear power from thorium The Daily Telegraph, UK. Accessed 18 March 2013
  7. ^ Clark, Duncan (16. februar 2011). "China enters race to develop nuclear energy from thorium". The Guardian.
  8. ^ Halper, Mark. "China eyes thorium MSRs for industrial heat, hydrogen; revises timeline". Weinberg Next Nuclear. The Alvin Weinberg Foundation. Hentet 9. juni 2016.
  9. ^ a b Chen, Stephen (5. december 2017). "China Hopes Cold War Nuclear Energy Tech Will Power Warships, Drones". South China Morning Post. Hentet 4. maj 2018.
  10. ^ Tennenbaum, Jonathan (2020-02-04). "Molten salt and traveling wave nuclear reactors". Asia Times (amerikansk engelsk). Hentet 2020-09-30.
  11. ^ "Research clarifies origin of superior properties of new materials for next-generation molten salt reactors - ANSTO". ansto.gov.au.
  12. ^ "Molten salt reactor research develops class of alloys". world-nuclear-news.org. World Nuclear News.
  13. ^ Lavars, Nick (20. juli 2021). "China adding finishing touches to world-first thorium nuclear reactor". New Atlas.
  14. ^ "Why China is developing a game-changing thorium-fuelled nuclear reactor". France 24. 12. september 2021.
  15. ^ Wang, Brian. "China's Molten Salt Nuclear Reactors | NextBigFuture.com" (amerikansk engelsk). Hentet 2021-08-24.{{cite web}}: CS1-vedligeholdelse: url-status (link)
  16. ^ a b "China is gearing up to activate the world's first 'clean' commercial nuclear reactor". Live Science. 23. juli 2021.
  17. ^ "China unveils design for first waterless nuclear reactor". South China Morning Post (engelsk). 2021-07-19. Hentet 2021-09-02.
  18. ^ Wang, Brian (2022-08-24). "China's 2 Megawatt Molten-salt Thorium Nuclear Reactor Has Start up Approval | NextBigFuture.com" (amerikansk engelsk). Hentet 2022-08-25.
  19. ^ "Advances in Small Modular Reactor Technology Developments" (PDF). International Atomic Energy Agency (IAEA). Hentet 22. december 2019.
  20. ^ "Seaborg Making nuclear sustainable" (PDF). Dual Ports. 2019.
  21. ^ "Seaborg: Rethinking Nuclear". Seaborg. Arkiveret fra originalen 17. oktober 2021. Hentet 28. juni 2021.
Hentet fra "https://da.wikipedia.org/w/index.php?title=Saltreaktor&oldid=11704720"