Kararlı Tuz Reaktörü (RSS) bir olduğu nükleer reaktör projesi İngiliz şirketi Moltex Enerji LLP tarafından geliştirilen,. Erimiş tuz reaktör teknolojisinde bir atılımı temsil ediyor ve daha güvenli ve daha ucuz olan nükleer enerjiyi tasarlamayı mümkün kılıyor.
Moltex Enerji tarafından yapılan çalışmalar ile reaktörler göstermektedir yakıt için tuz sıvıların daha yüksek güvenliğe sahip basınçlı su reaktörlerinin . Ayrıca, onları sabit bir durumda tutmak için pahalı muhafaza yapıları ve bileşenleri gerekli değildir. Çernobil kazasının gösterdiği gibi , insanlar ve çevre için en zehirli iki yan ürün gaz halindeki sezyum ve iyottur . Bu risk, katı yakıt kullanan reaktörlere özgüdür. Tersine , erimiş bir tuzda bu ürünler gaz formunda mevcut değildir. Bunlar, güvenlik riski oluşturmayan kararlı tuzlardır.
Moltex Energy , statik yakıt kavramının uygulanabilirliğini göstermek için hesaplamalı akışkanlar mekaniğini kullandı . Yakıt çubuklarındaki katı yakıt, mevcut teknolojiye çok benzeyen düzeneklerde erimiş tuz yakıtla değiştirilir. Sonuç, erimiş tuz yakıtının güvenlik avantajlarını eklerken mevcut nükleer filodan bileşenleri kullanan basit, düşük maliyetli bir reaktördür.
Reaktör çekirdeğinin temel birimi yakıt düzeneğidir . Her set, 1,6 metre yüksekliğe kadar yakıt tuzu ile doldurulmuş 1 mm sarmal tel bobinli yaklaşık 400 10 mm çapında yakıt tüpleri içerir . Tüpler, fisyon gazlarının kaçmasına izin vermek için "dalış çanları" ile tepeye yerleştirilmiştir .
Reaktör tasarımının alışılmadık bir özelliği, çekirdeğin dikdörtgen şeklinde olmasıdır. Nötron bakış açısından silindirik bir göbeğe kıyasla etkisiz olan bu tasarım, yine de yakıt düzeneklerinin hareketinin önemli ölçüde basitleştirilmesine ve gerekirse basitçe ilave modüller ekleyerek göbeğin uzatılmasına izin verir.
Tertibatlar, CANDU reaktörlerine yakıt doldurmaya benzer şekilde, zıt yönlerde yanal olarak giren yeni tertibatlar ile çekirdek boyunca yanal olarak hareket ettirilir . Her zaman soğutucu içinde kalarak, bir sonraki konuma taşımak için hafifçe kaldırılırlar.
Reaktör çekirdeği, her biri 375 MW'lık bir termal güce sahip olan ve 10 sıra 10 yakıt tertibatı, bir üst ve alt destek ızgarası, ısı eşanjörleri, pompalar, kontrol ve enstrümantasyon tertibatlarını içeren modüllerden oluşur. Bu modüllerden en az ikisi dikdörtgen bir reaktör tankında yan yana monte edilir. Kamyon ile teslim edilebilen bir tankta 1200 MWe reaktör mümkündür. Bu nedenle bu teknoloji, günümüz reaktörlerinden çok daha kompakttır.
Modüller (montajları olmadan) şantiyeye karayolu ile taşınabilen tek bileşenler olarak önceden monte edilmiş ve denetlenmiş olarak teslim edilir. Devreye alma sırasında inşaat mühendisliği aşaması tamamlandığında paslanmaz çelik tank içerisine monte edilirler .
Reaktörün üst kısmı, iki vinç sisteminden oluşan argonla doldurulmuş bir muhafaza kubbesinden , reaktör çekirdeğindeki yakıt gruplarını hareket ettirmek için tasarlanmış bir düşük yüklü cihaz ve kaldırmak ve kaldırmak için tasarlanmış bir yüksek yüklü cihazdan oluşur. soğutucunun içine koyun ve tüm modüllerin değiştirilmesine izin verin. Tüm reaktör bakımı uzaktan yapılır.
Kararlı Tuz Reaktörü (RSS), ilk savunma hattı olarak kendine özgü güvenlik mekanizmaları ile tasarlanmıştır . Reaktörü güvenli ve istikrarlı bir durumda tutmak için hiçbir aktif veya operatör sistemine gerek yoktur. RSS'nin temel güvenlik özellikleri aşağıda sunulmuştur.
RSS kendi kendini düzenler; bu nedenle mekanik kontrol gerekli değildir. Yüksek bir sıcaklık karşı reaktivite katsayısı ve yakıt çubuklarından sürekli olarak ısı çekebilme kabiliyetinin birleşimiyle mümkün kılınan her zaman sıfır fazla reaktivite vardır . Isı sistemden uzaklaştırıldığında sıcaklık düşer ve reaktivite artar. Reaktör ısındığında, reaktivite azalır: her zaman stabildir.
Doğru kimyaya sahip erimiş tuz yakıtının kullanılması, iyot ve sezyumun tehlikeli uçucu kaynak terimlerini ortadan kaldırır . Ciddi kaza senaryolarında atmosferdeki radyoaktif dumanların önlenmesi için çok katmanlı muhafaza gereksizdir .
Yüksek basınçlar bir reaktör içinde bir olan itici güç reaktörden radyoaktif malzemenin dağılma. Erimiş tuz yakıt ve soğutucunun kullanılması ve buhar üretim sisteminin ikincil bir soğutma döngüsü kullanılarak radyoaktif çekirdekten fiziksel olarak ayrılması, reaktörden gelen bu itici güçleri ortadan kaldırır. Yakıt tüplerinin içindeki yüksek basınçlar, fisyon gazlarının havalandırılmasıyla önlenir.
Bir PWR'deki Zirkonyum ve hızlı bir reaktördeki sodyum, potansiyel bir patlama ve ciddi yangın riski oluşturur. RSS'de kimyasal olarak reaktif malzeme yoktur.
Nükleer reaktörler kapatıldığında, gücün yaklaşık% 1'i üretilmeye devam ediyor. Geleneksel reaktörlerde, düşük sıcaklıklarından dolayı bu ısının pasif olarak uzaklaştırılması zordur. RSS, çok daha yüksek sıcaklıklarda çalışır, böylece bu ısı hızlı bir şekilde kalp dışına aktarılabilir. Bir RSS'nin kapatılması ve tüm aktif ısı giderme sistemlerinin arızalanması durumunda, kalan çekirdek gücü , sürekli olarak çalışan tankın etrafına yerleştirilmiş soğutma havası kanalları aracılığıyla dağıtılır. Ana mekanizma ısı transferi olan ışınımsal . Isı transferi sıcaklıkla birlikte gözle görülür şekilde artar: bu nedenle çalışma koşullarında ihmal edilebilir, ancak daha yüksek kaza sıcaklıklarında atık ısının uzaklaştırılması için yeterlidir. Bu işlem sırasında reaktör bileşenleri zarar görmez ve kurulum daha sonra yeniden başlatılabilir.
Yakıt üçte iki oluşur sodyum klorür (sofra tuzu) ve bir üçüncü plütonyum ve karışımı lantanid / aktinid trikloridlerden . İlk altı reaktörler için yakıt stokları gelmelidir plütonyum dioksit ile saf geleneksel işlenmesi nükleer yakıtın purex ile karıştırılmış triklorür arasında tükenmiş uranyum saftır. Mevcut reaktör filosundan yeniden işlenen nükleer atıklardan ek yakıt gelebilir .
Bir triklorür olarak, tükenmiş uranyum, karşılık gelen florür tuzlarından çok daha termodinamik olarak stabildir ve bu nedenle , yakıt tüpü üzerine bir kaplama olarak eklenen, kurban nükleer sınıf zirkonyum metal ile temas yoluyla güçlü bir indirgeyici durumda tutulabilir . . Bu nedenle yakıt tüpü, korozyon riski olmaksızın nükleer sertifikalı standart çelikten yapılabilir. Reaktör hızlı spektrumda çalıştığı için, tüpler çok yüksek bir nötron akışına maruz kalır ve tüpün ömrü boyunca 100-200 dpa olarak tahmin edilen yüksek düzeyde bir hasara (dpa) maruz kalır. Tüpler için PE16 gibi nötron hasarına oldukça toleranslı çelikler kullanılacaktır. HT9, NF616 ve 15-15Ti gibi hızlı nötron verileri içeren diğer çelikler için de bir değerlendirme yapılmaktadır.
Ortalama güç yoğunluğu , yakıt tuzu kaynama noktasının altında bir tuzunun sıcaklık çok cömert bir marj sağlar 150kW / l'dir. Önemli süreler boyunca bu seviyenin iki katındaki güç zirveleri, yakıt tüpü için güvenli çalışma koşullarını aşmaz.
Reaktör tankındaki soğutma tuzu, sodyum ve zirkonyum florürlerin bir karışımıdır . Zirkonyum nükleer sınıf değildir ve hala çekirdek reaktivitesi üzerinde minimum etki, soğutma tuzu için düşük maliyet ve çok etkili nötron koruması ile yaklaşık% 2 Hafniyum içerir . Bu soğutma tuzunun 1 metresi nötron akışını 4 derece azaltır. RSS'nin tüm bileşenleri bu soğutma sıvısı ile korunmaktadır.
Soğutucu da (çözünür 2 mol% ZRF oluşturmak üzere% 1 mol metal zirkonyum içeren 2 ). Bu, redoks potansiyelini standart çelikler için neredeyse aşındırıcı olmayan bir seviyeye düşürür . Reaktör tankı, destek yapıları ve ısı eşanjörleri bu nedenle standart 316L paslanmaz çelikten yapılabilir.
Soğutma tuzu, her modüldeki ısı eşanjörlerine bağlanan pompalar tarafından reaktör çekirdeği boyunca dolaştırılır. Akış hızları 1m / sn civarında mütevazıdır, bu nedenle pompalar için gereken güç düşüktür. Bir pompa arızası durumunda çalışmaya devam etmek için fazlalık vardır.
Çoğu nükleer ülke, radyoaktivitelerinin doğal radyoaktiviteye ulaşmasını beklerken, harcadıkları nükleer yakıtlarını yeraltında depolamayı tercih ediyor . Bir çöp yakma tesisi olarak RSS, bu atığı yönetmenin başka bir yolunu sağlayabilir.
Hızlı spektrumda çalışan RSS, uzun ömürlü aktinitleri daha kararlı izotoplara dönüştürmede etkilidir . Şu anda, yeniden işlenmiş yakıtla çalışan reaktörler, kararlı bir pelet yapmak için çok yüksek saflıkta plütonyum gerektiriyor. Kritikliğe ulaşabildiği sürece, RSS, yakıtında herhangi bir seviyede lantanit ve aktinit kontaminasyonu olabilir.
Pirolitik bir işleme dayalı olarak kullanılan yöntem iyi anlaşılmıştır. RSS için bir pirolitik işlem, geleneksel bir pirolitik işlemin adımlarının yalnızca üçte birini kullanır ve bu da onu daha da ucuz hale getirir. Kanada'daki ulusal laboratuvarların tahminlerine göre, geleneksel pirolitik arıtma, geleneksel yeniden işlemenin maliyetini yarı yarıya azaltacaktır.
RSS'den çıkan atık akışı, tüplerdeki katı tuz şeklindedir. Bu malzeme vitrifiye edilebilir ve mevcut stratejiye bağlı olarak 300.000 yıldan fazla yer altında saklanabilir veya yeniden işlenebilir. Bu durumda, fisyon ürünleri ayrılacak ve uranyum cevherine benzer seviyelere çürümeleri için gereken birkaç yüz yıl boyunca zemin seviyesinde güvenli bir şekilde depolanacaktır. Zahmetli uzun ömürlü aktinitler ve kalan yakıt çatlak veya daha fazla sabit izotoplar dönüşüyor reaktöre geri gönderilir.
RSS teknolojisi çok esnektir ve çeşitli reaktör modellerine uyarlanabilir. Standart yakıt düzeneklerinde erimiş tuz yakıtının kullanılması, çok çeşitli nükleer reaktörlerin çoğu için tuza dayanıklı versiyonların tasarlanmasına izin verir.
Bununla birlikte, Moltex Energy, daha düşük maliyet ve daha az teknik zorluklar nedeniyle çabalarını daha önce sunulan hızlı spektrumlu yakma fırını RSS'sinin geliştirilmesi üzerinde yoğunlaştırmak istemektedir.
Uzun vadede, tüplerde erimiş tuzların kullanılması yeni perspektifler sunar. Bunlar, fizibilitelerini doğrulamak için kavramsal düzeyde geliştirilmiştir. Anlarlar:
Bu çeşitli reaktör seçenekleri ve dünyanın mevcut büyük uranyum ve toryum rezervleri ile RSS, gezegeni birkaç bin yıl boyunca besleyebilir.
İklim acil durumu, nükleer sektörü büyük ölçekte geliştirilebilecek rekabetçi teknolojiler geliştirmeye çağırıyor.
RSS için temel sermaye maliyeti, bir İngiliz mühendislik firması tarafından bağımsız olarak 1.500 € / kW olarak değerlendirilmiştir. Buna karşılık, ABD'de modern kömür santralinin sermaye maliyeti 2930 € / kW ve gelecek reaktör maliyetidir EPR ait Hinkley Noktası 6 € 750 / kW. RSS'nin rekabet gücü, modülerliğin geliştirilmesiyle daha da güçlendirilebilir ve bu, seri etkisine dayanarak ölçek ekonomilerinin elde edilmesini mümkün kılar.
Bu düşük sermaye maliyeti , RSS'nin basitliği ve kendine özgü güvenliği nedeniyle, bu maliyeti önemli ölçüde azaltma potansiyeline sahip, 35 € / MWh'lik indirimli bir ortalama elektrik maliyeti (LCOE) ile sonuçlanır.
Uluslararası Enerji Ajansı (IEA) onun teknolojinin rekabet kazançlarına 2040 teşekkür ederek ek 219 GWe yüklemesiyle nükleer enerji gelişimini öngörmektedir, Moltex Enerji RSS a erişerek, enerjiler karbon salınımı ile rekabet öngörüyor 2040 yılına kadar nükleer enerjide 1.300 GWe'den fazla pazar.
2014 yılında bir İngiliz patenti verildi. Bir ön konsept üzerinde çalışıldı ve güvenlik yetkilileriyle resmi görüşmeler başlatmak için bir güvenlik vakası yolda.