211service.com
Advanced Reactor se přibližuje realitě
Terrapower, startup částečně financovaný Nathanem Myhrvoldem a Billem Gatesem, se přibližuje k vybudování nového typu jaderného reaktoru zvaného reaktor s pohyblivou vlnou, který běží na hojné formě uranu. Společnost v něm vidí možnou alternativu k fúzním reaktorům, které jsou také ceněny pro svůj potenciál vyrábět energii z téměř nevyčerpatelného zdroje paliva.
Vysněná rostlina: Nedávná konstrukce jaderného reaktoru známá jako reaktor s postupnou vlnou vypadá podobně jako některé konvenční jaderné konstrukce, ale způsob, jakým funguje, je velmi odlišný.
Práce na návrhu reaktoru Terrapower začaly v roce 2006. Od té doby společnost změnila svůj původní design, aby reaktor vypadal více jako konvenční. Změny by usnadnily konstrukci a stavbu reaktoru. Společnost také vypočítala přesné rozměry a výkonové parametry reaktoru. Terrapower očekává, že zahájí výstavbu 500megawattové demonstrační elektrárny v roce 2016 a spustí ji v roce 2020. Spolupracuje s konsorciem národních laboratoří, univerzit a korporací na překonání primární technické výzvy nového reaktoru: vývoje nových materiálů, které vydrží používání v aktivní zóně reaktoru po celá desetiletí. Ještě musí zajistit místo pro experimentální elektrárnu – nebo finance na její vybudování.
Reaktor je navržen tak, aby byl bezpečnější než konvenční jaderné reaktory, protože nevyžaduje elektřinu pro provoz chladicích systémů, aby se zabránilo roztavení. Ale nový reaktor neřeší to, co je pravděpodobně největší problém, kterému dnes jaderná energetika čelí: vysoké náklady na jejich výstavbu. John Gilleland, generální ředitel společnosti Terrapower, říká, že společnost očekává, že výstavba reaktorů bude stát přibližně tolik jako konvenčních, ale porota v tom stále není.
Konvenční reaktory generují teplo a elektřinu jako výsledek štěpení vzácné formy uranu – uranu 235. V reaktoru s postupnou vlnou se ke spuštění reaktoru používá malé množství uranu 235. Neutrony, které reaktor produkuje, pak přeměňují mnohem hojnější uran 238 na plutonium 239, štěpný materiál, který může generovat teplo potřebné pro jadernou energii. Uran 238 je částečně snadno dostupný, protože je to odpadní produkt obohacovacích procesů používaných k výrobě konvenčního jaderného paliva. V budoucnu může být také cenově dostupné těžit uran 238 z mořské vody, pokud je poptávka po jaderném palivu vysoká. Terrapower říká, že tohoto paliva je dost na to, aby zásobovalo svět energií na milion let, i kdyby všichni spotřebovávali tolik energie jako lidé ve Spojených státech.
V původním návrhu Terrapower bylo jádro reaktoru naplněno velkou sbírkou uranu 238. Proces jeho přeměny začíná na jednom konci, přičemž vzniká plutonium, které se okamžitě rozštěpí, aby vytvářelo teplo a přeměnilo více uranu na plutonium. Reakce se pohybuje z jednoho konce na druhý – v postupné vlně – dokud již nemůže dojít k žádné další reakci.
V novém designu všechny reakce probíhají poblíž středu reaktoru, místo aby začínaly na jednom konci a přecházely na druhý. Pro začátek jsou ve středu reaktoru uspořádány palivové tyče uranu 235. Kolem těchto tyčí jsou tyče složené z uranu 238. Jak pokračují jaderné reakce, tyče uranu 238 nejblíže k jádru jsou jako první přeměněny na plutonium, které se pak využívá při štěpných reakcích, které produkují ještě více plutonia v blízkém palivu. tyče. Jakmile jsou nejvnitřnější palivové tyče spotřebovány, jsou vyjmuty ze středu pomocí dálkově ovládaného mechanického zařízení a přesunuty na periferii reaktoru. Zbývající tyče uranu 238 – včetně těch, které byly dostatečně blízko středu, že část uranu byla přeměněna na plutonium – jsou poté přesunuty směrem ke středu, aby nahradily vyhořelé palivo.
V tomto systému je teplo vždy generováno přibližně ve stejné oblasti v aktivní zóně reaktoru – blízko centra. V důsledku toho je jednodušší navrhnout systémy pro extrakci a využití tepla k výrobě elektřiny.
Jedním z problémů s tímto designem je zajistit, aby ocelový plášť, který obsahuje palivo v palivových tyčích, přežil vystavení desetiletí radiace. Současné materiály nejsou dost dobré: za prvé začnou bobtnat, čímž by se uzavřely prostory mezi palivovými tyčemi, kterými má proudit chladicí kapalina. Aby materiály vydržely 40 let, musely by být dvakrát až třikrát odolnější, říká Terrapower.
Společnost pomocí počítačových modelů předvídá, jak by se aktuálně dostupné materiály v průběhu času změnily, a vyvíjí návrhy reaktorů, které tyto změny předpokládají. Pokud je například známo, že by materiál bobtnal v podmínkách uvnitř reaktoru, prostory mezi palivovými tyčemi by byly navrženy tak, aby se tomuto bobtnání přizpůsobily, říká Doug Adkisson, provozní ředitel společnosti Terrapower.
Terrapower také vyvinul návrhy pro pasivní chladicí systém. Stejně jako mnoho jiných pokročilých návrhů reaktorů používá Terrapower jako chladicí kapalinu roztavený kovový sodík. Sodík se vaří mnohem déle než voda, což dává provozovatelům zařízení více času reagovat na nehody. Bylo by také možné využít přirozenou konvekci a chlazení vzduchem v případě výpadku proudu – chladivo by nemuselo být nepřetržitě pumpováno do reaktoru, jako tomu bylo ve Fukušimě. Jedno nebezpečí používání sodíku však spočívá v tom, že prudce reaguje, když je vystaven vzduchu nebo vodě.
Mezi další kroky Terrapower patří dokončení návrhu a nalezení partnerů pro stavbu elektráren. Jednalo se o tom s organizacemi v Číně, Rusku a Indii. Gilleland říká, že společnost očekává, že během několika příštích měsíců bude mít oznámení o partnerech.