Mỹ đang phát triển một lò phản ứng chạy bằng chất thải hạt nhân
Các sự kiện diễn ra ở Fukushima năm 2011 đã buộc nhiều người phải xem xét lại thái độ của họ đối với năng lượng hạt nhân. Sau vụ tai nạn tại nhà máy điện hạt nhân ở Nhật Bản, làn sóng đóng cửa nhà máy điện hạt nhân tràn ra khắp thế giới, một số quốc gia quyết định từ bỏ hoàn toàn nguyên tử hòa bình. Đồng thời, một số công ty đã nhanh chóng tìm ra vòng bi của họ và tiếp tục quảng bá các hình thức sản xuất năng lượng hạt nhân an toàn hơn ra thị trường. Một công ty như vậy đã có thể đảm bảo nguồn vốn để biến các kế hoạch thành hiện thực. Công ty Mỹ "Transatomic Power" đã trở thành chủ sở hữu của hai triệu đô la nhận được từ Quỹ Người sáng lập. Số tiền này nên được sử dụng để xây dựng một lò phản ứng muối nóng chảy có thể được "nuôi" bằng chất thải hạt nhân.
Transatomic Power có quan hệ chặt chẽ với Viện Công nghệ Massachusetts (MIT). Công ty hiện đang tập trung vào việc sản xuất năng lượng hạt nhân hiệu quả hơn, tập trung vào các đơn vị nhỏ hơn nhưng hiệu quả cao có thể được xây dựng nhà máy và sau đó đưa đến địa điểm lắp ráp. Các chuyên gia của công ty đã cố gắng tạo ra một hệ thống có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu khác nhau, bao gồm cả các vật liệu được coi là phế phẩm trong điện hạt nhân truyền thống.
Chúng ta đang nói về các lò phản ứng phân rã muối, hấp dẫn ở chỗ chúng thực tế miễn nhiễm với các vụ tan chảy lõi, giống như lò xảy ra tại nhà máy điện hạt nhân Nhật Bản ở Fukushima. Trong các lò phản ứng như vậy, một hỗn hợp muối với nhiên liệu hạt nhân được sử dụng, điều này có thể làm chậm đáng kể quá trình của chuỗi phản ứng diễn ra trong lò phản ứng. Tại thời điểm nhiệt độ trong lõi tăng lên, muối nở ra và dẫn đến giảm tốc độ tách lớp. Vì điểm nóng chảy của muối cao hơn nhiệt độ của lõi, ngay cả trong trường hợp khẩn cấp mà không ai có thể thực hiện bất kỳ biện pháp khẩn cấp nào, phản ứng sẽ dần tự chết. Công nghệ này đã được đề xuất trước đây, nhưng Transatomic Power cho biết họ đã cải tiến nó bằng cách cải thiện hình dạng bên trong của lò phản ứng hạt nhân. Chính những thay đổi này đã giúp chúng ta có thể sử dụng chất thải hạt nhân hoặc uranium với mức độ làm giàu chỉ 1,8% làm nhiên liệu.
Những phát triển mới của Transatomic Power chủ yếu là thú vị vì chúng không thể được sử dụng để tạo vũ khí vật liệu phóng xạ. Hiện tại, các lò phản ứng của công ty có thể sản xuất 500 MW điện - một phần nhỏ so với công suất được tạo ra bởi các nhà máy điện hạt nhân tiêu chuẩn - nhưng chúng nhỏ hơn đáng kể và chỉ tạo ra một phần nhỏ chất thải so với các nhà máy lớn. Hai triệu đô la phát triển của công ty sẽ cho phép nó xác minh lò phản ứng mà công ty đã xây dựng. Bước tiếp theo sẽ là xây dựng phiên bản hoàn thiện của nhà máy điện hạt nhân. Theo dự kiến, mẫu đầu tiên của một nhà ga như vậy sẽ có giá 1,7 tỷ USD. Đồng thời, việc sản xuất thương mại các lò phản ứng này có thể được đưa vào hoạt động sớm nhất vào năm 2020. Việc khởi động sản xuất các lò phản ứng này sẽ là một bước tiến lớn của toàn bộ ngành công nghiệp hạt nhân.
Lò phản ứng muối nóng chảy
Lò phản ứng muối nóng chảy (lò phản ứng muối lỏng - ZhSR hoặc MSR, Molten Salt Reactor) là một trong những loại lò phản ứng phân hạch hạt nhân trong đó hỗn hợp đặc biệt của muối nóng chảy đóng vai trò là chất làm mát chính, có thể hoạt động ở nhiệt độ rất cao. nhiệt độ, giữ ở áp suất thấp này. Điều này làm giảm ứng suất cơ học bên trong lò phản ứng và tăng mức độ an toàn của nó. Nhiên liệu hạt nhân lỏng cũng là một chất làm mát, giúp đơn giản hóa thiết kế của lò phản ứng, cân bằng việc đốt cháy nhiên liệu và có thể thay thế nhiên liệu mà không cần tắt lò phản ứng.
Lò phản ứng MSR hoạt động ở nhiệt độ khá cao: 600–700 ° C, nhiệt độ này vẫn không vượt quá nhiệt độ sôi của muối tan. Vì lý do này, áp suất trong lò phản ứng hạt nhân được duy trì cao hơn một chút - 1 kg / cm2, điều này cho phép lò phản ứng hoạt động mà không cần một bình nặng và đắt tiền. Một lợi thế quan trọng khác là lõi nhỏ của lò phản ứng, do đó có nghĩa là sử dụng ít vật liệu che chắn hơn. Một trong những loại chất lỏng được sử dụng trong đó là chất lỏng dựa trên thori-232 florua và uranium-233. Các vectơ dựa trên chu trình thori hoặc uranium.
Đồng thời, trong nhiều thiết kế lò phản ứng, nhiên liệu hạt nhân được hòa tan trong florua nóng chảy của chất làm mát - trong muối tetraflorua. Berili và liti cũng được thêm vào đun chảy. Mức tiêu thụ nhiên liệu hạt nhân được ước tính vào khoảng 1 tấn thori trên 1000 MW năng lượng được sản xuất. Đồng thời, hiệu trưởng chỉ thải ra khoảng một tấn chất thải có tính phóng xạ cao mỗi năm. Trong số tấn này, 83% sẽ ổn định sau 10 năm, và 17% còn lại cần được chôn trong thời gian dài (300-500 năm). Đồng thời, lò phản ứng chỉ tạo ra 30 gam plutonium, đó là lý do tại sao lò phản ứng muối nóng chảy không thể được sử dụng để sản xuất plutonium cấp vũ khí. Hiện tại, trữ lượng thori đã được chứng minh của thế giới là 2,23 triệu tấn, và trữ lượng ước tính của trữ lượng chưa được phát hiện ước tính là 2,13 triệu tấn khác.
Cần lưu ý rằng ngày nay kỹ thuật MSR vẫn chưa được hiểu rõ ngay cả trong các kỹ sư trong ngành công nghiệp hạt nhân. Trong đó lịch sử của những lò phản ứng như vậy có từ cuối những năm 40 của thế kỷ trước. Cho đến cuối những năm 1960, những nỗ lực vẫn tiếp tục để điều chỉnh các lò phản ứng này, có tính đến kích thước nhỏ gọn của chúng, làm nguồn năng lượng cho máy bay. Lò phản ứng hoạt động đầu tiên đã sẵn sàng vào năm 1954, và họ thậm chí còn trang bị cho máy bay ném bom B-36 một lò phản ứng như vậy. Tuy nhiên, tên lửa đạn đạo xuyên lục địa và sự phát triển của công nghệ tên lửa nói chung đã đặt dấu chấm hết cho những chiếc máy bay có thể ở trên không trong nhiều tuần mà không cần tiếp nhiên liệu.
Nguyên nhân chính khiến các lò phản ứng MSR không phổ biến rộng rãi (mặc dù có lượng nguyên liệu thô khổng lồ và lượng chất thải nhỏ) là do thorium không phải là nguyên liệu thô để sản xuất vũ khí hạt nhân. Ngay từ những năm 1950 và 60, mối quan tâm đến việc phát triển các nhà máy điện hạt nhân sử dụng thorium bắt đầu giảm nhiệt. Nguyên nhân của việc này là do chiến tranh lạnh bùng nổ. Vào thời điểm đó, megaton quan trọng hơn nhiều megawatt. Bây giờ điều ngược lại là đúng: megawatt được tạo ra từ megaton. Khoảng một phần ba nhiên liệu hạt nhân đến từ các loại vũ khí hạt nhân đã giảm thiểu và lỗi thời - uranium và plutonium cấp vũ khí.
Nguồn thông tin:
http://gearmix.ru/archives/14092
http://www.atomic-energy.ru/video/28796
https://ru.wikipedia.org
Transatomic Power có quan hệ chặt chẽ với Viện Công nghệ Massachusetts (MIT). Công ty hiện đang tập trung vào việc sản xuất năng lượng hạt nhân hiệu quả hơn, tập trung vào các đơn vị nhỏ hơn nhưng hiệu quả cao có thể được xây dựng nhà máy và sau đó đưa đến địa điểm lắp ráp. Các chuyên gia của công ty đã cố gắng tạo ra một hệ thống có thể sử dụng nhiều loại nhiên liệu khác nhau, bao gồm cả các vật liệu được coi là phế phẩm trong điện hạt nhân truyền thống.
Chúng ta đang nói về các lò phản ứng phân rã muối, hấp dẫn ở chỗ chúng thực tế miễn nhiễm với các vụ tan chảy lõi, giống như lò xảy ra tại nhà máy điện hạt nhân Nhật Bản ở Fukushima. Trong các lò phản ứng như vậy, một hỗn hợp muối với nhiên liệu hạt nhân được sử dụng, điều này có thể làm chậm đáng kể quá trình của chuỗi phản ứng diễn ra trong lò phản ứng. Tại thời điểm nhiệt độ trong lõi tăng lên, muối nở ra và dẫn đến giảm tốc độ tách lớp. Vì điểm nóng chảy của muối cao hơn nhiệt độ của lõi, ngay cả trong trường hợp khẩn cấp mà không ai có thể thực hiện bất kỳ biện pháp khẩn cấp nào, phản ứng sẽ dần tự chết. Công nghệ này đã được đề xuất trước đây, nhưng Transatomic Power cho biết họ đã cải tiến nó bằng cách cải thiện hình dạng bên trong của lò phản ứng hạt nhân. Chính những thay đổi này đã giúp chúng ta có thể sử dụng chất thải hạt nhân hoặc uranium với mức độ làm giàu chỉ 1,8% làm nhiên liệu.
Những phát triển mới của Transatomic Power chủ yếu là thú vị vì chúng không thể được sử dụng để tạo vũ khí vật liệu phóng xạ. Hiện tại, các lò phản ứng của công ty có thể sản xuất 500 MW điện - một phần nhỏ so với công suất được tạo ra bởi các nhà máy điện hạt nhân tiêu chuẩn - nhưng chúng nhỏ hơn đáng kể và chỉ tạo ra một phần nhỏ chất thải so với các nhà máy lớn. Hai triệu đô la phát triển của công ty sẽ cho phép nó xác minh lò phản ứng mà công ty đã xây dựng. Bước tiếp theo sẽ là xây dựng phiên bản hoàn thiện của nhà máy điện hạt nhân. Theo dự kiến, mẫu đầu tiên của một nhà ga như vậy sẽ có giá 1,7 tỷ USD. Đồng thời, việc sản xuất thương mại các lò phản ứng này có thể được đưa vào hoạt động sớm nhất vào năm 2020. Việc khởi động sản xuất các lò phản ứng này sẽ là một bước tiến lớn của toàn bộ ngành công nghiệp hạt nhân.
Lò phản ứng muối nóng chảy
Lò phản ứng muối nóng chảy (lò phản ứng muối lỏng - ZhSR hoặc MSR, Molten Salt Reactor) là một trong những loại lò phản ứng phân hạch hạt nhân trong đó hỗn hợp đặc biệt của muối nóng chảy đóng vai trò là chất làm mát chính, có thể hoạt động ở nhiệt độ rất cao. nhiệt độ, giữ ở áp suất thấp này. Điều này làm giảm ứng suất cơ học bên trong lò phản ứng và tăng mức độ an toàn của nó. Nhiên liệu hạt nhân lỏng cũng là một chất làm mát, giúp đơn giản hóa thiết kế của lò phản ứng, cân bằng việc đốt cháy nhiên liệu và có thể thay thế nhiên liệu mà không cần tắt lò phản ứng.
Lò phản ứng MSR hoạt động ở nhiệt độ khá cao: 600–700 ° C, nhiệt độ này vẫn không vượt quá nhiệt độ sôi của muối tan. Vì lý do này, áp suất trong lò phản ứng hạt nhân được duy trì cao hơn một chút - 1 kg / cm2, điều này cho phép lò phản ứng hoạt động mà không cần một bình nặng và đắt tiền. Một lợi thế quan trọng khác là lõi nhỏ của lò phản ứng, do đó có nghĩa là sử dụng ít vật liệu che chắn hơn. Một trong những loại chất lỏng được sử dụng trong đó là chất lỏng dựa trên thori-232 florua và uranium-233. Các vectơ dựa trên chu trình thori hoặc uranium.
Đồng thời, trong nhiều thiết kế lò phản ứng, nhiên liệu hạt nhân được hòa tan trong florua nóng chảy của chất làm mát - trong muối tetraflorua. Berili và liti cũng được thêm vào đun chảy. Mức tiêu thụ nhiên liệu hạt nhân được ước tính vào khoảng 1 tấn thori trên 1000 MW năng lượng được sản xuất. Đồng thời, hiệu trưởng chỉ thải ra khoảng một tấn chất thải có tính phóng xạ cao mỗi năm. Trong số tấn này, 83% sẽ ổn định sau 10 năm, và 17% còn lại cần được chôn trong thời gian dài (300-500 năm). Đồng thời, lò phản ứng chỉ tạo ra 30 gam plutonium, đó là lý do tại sao lò phản ứng muối nóng chảy không thể được sử dụng để sản xuất plutonium cấp vũ khí. Hiện tại, trữ lượng thori đã được chứng minh của thế giới là 2,23 triệu tấn, và trữ lượng ước tính của trữ lượng chưa được phát hiện ước tính là 2,13 triệu tấn khác.
Cần lưu ý rằng ngày nay kỹ thuật MSR vẫn chưa được hiểu rõ ngay cả trong các kỹ sư trong ngành công nghiệp hạt nhân. Trong đó lịch sử của những lò phản ứng như vậy có từ cuối những năm 40 của thế kỷ trước. Cho đến cuối những năm 1960, những nỗ lực vẫn tiếp tục để điều chỉnh các lò phản ứng này, có tính đến kích thước nhỏ gọn của chúng, làm nguồn năng lượng cho máy bay. Lò phản ứng hoạt động đầu tiên đã sẵn sàng vào năm 1954, và họ thậm chí còn trang bị cho máy bay ném bom B-36 một lò phản ứng như vậy. Tuy nhiên, tên lửa đạn đạo xuyên lục địa và sự phát triển của công nghệ tên lửa nói chung đã đặt dấu chấm hết cho những chiếc máy bay có thể ở trên không trong nhiều tuần mà không cần tiếp nhiên liệu.
Nguyên nhân chính khiến các lò phản ứng MSR không phổ biến rộng rãi (mặc dù có lượng nguyên liệu thô khổng lồ và lượng chất thải nhỏ) là do thorium không phải là nguyên liệu thô để sản xuất vũ khí hạt nhân. Ngay từ những năm 1950 và 60, mối quan tâm đến việc phát triển các nhà máy điện hạt nhân sử dụng thorium bắt đầu giảm nhiệt. Nguyên nhân của việc này là do chiến tranh lạnh bùng nổ. Vào thời điểm đó, megaton quan trọng hơn nhiều megawatt. Bây giờ điều ngược lại là đúng: megawatt được tạo ra từ megaton. Khoảng một phần ba nhiên liệu hạt nhân đến từ các loại vũ khí hạt nhân đã giảm thiểu và lỗi thời - uranium và plutonium cấp vũ khí.
Nguồn thông tin:
http://gearmix.ru/archives/14092
http://www.atomic-energy.ru/video/28796
https://ru.wikipedia.org
tin tức