211service.com
Uzlabotais reaktors kļūst tuvāk realitātei
Terrapower, starta uzņēmums, ko daļēji finansē Neitans Mīrvolds un Bils Geitss, tuvojas jauna veida kodolreaktora būvniecībai, ko sauc par ceļojošo viļņu reaktoru, kas darbojas ar bagātīgu urāna formu. Uzņēmums to uzskata par iespējamu alternatīvu kodolsintēzes reaktoriem, kas tiek novērtēti arī tāpēc, ka tie spēj ražot enerģiju no gandrīz neizsmeļama degvielas avota.
Sapņu augs: Nesen izstrādāts kodolreaktora dizains, kas pazīstams kā ceļojošo viļņu reaktors, izskatās līdzīgs dažiem parastajiem kodolreaktoriem, taču tā darbības veids ir ļoti atšķirīgs.
Darbs pie Terrapower reaktora projektēšanas sākās 2006. gadā. Kopš tā laika uzņēmums ir mainījis sākotnējo dizainu, lai reaktors izskatītos vairāk kā tradicionāls. Izmaiņas atvieglos reaktora projektēšanu un būvniecību. Uzņēmums arī ir aprēķinājis precīzus reaktora izmērus un veiktspējas parametrus. Terrapower plāno sākt 500 megavatu demonstrācijas stacijas celtniecību 2016. gadā un sākt to 2020. gadā. Tā sadarbojas ar valstu laboratoriju, universitāšu un korporāciju konsorciju, lai pārvarētu jaunā reaktora galveno tehnisko izaicinājumu: izstrādāt jaunus materiālus, kas varētu izturēt izmantošanu reaktora aktīvajā zonā gadu desmitiem vienlaikus. Tai vēl ir jānodrošina vieta eksperimentālai rūpnīcai vai finansējums tās celtniecībai.
Reaktors ir izstrādāts tā, lai tas būtu drošāks nekā parastie kodolreaktori, jo dzesēšanas sistēmu darbināšanai, lai novērstu sabrukšanu, nav nepieciešama elektrība. Taču jaunais reaktors neatrisina to, kas, iespējams, ir lielākā problēma, ar kuru šobrīd saskaras kodolenerģija: to celtniecības augstās izmaksas. Džons Gillends, Terrapower izpilddirektors, saka, ka uzņēmums sagaida, ka reaktoru būvniecība izmaksās aptuveni tikpat daudz, cik parasto, taču žūrija joprojām nav iesaistīta šajā jautājumā.
Tradicionālie reaktori rada siltumu un elektroenerģiju, sadaloties retam urāna veidam — urānam 235. Ceļojošo viļņu reaktorā reaktora iedarbināšanai tiek izmantots neliels daudzums urāna 235. Reaktora ražotie neitroni pēc tam pārvērš daudz bagātīgāko urānu 238 par plutoniju 239, skaldāmo materiālu, kas var radīt kodolenerģijai nepieciešamo siltumu. Urāns 238 ir viegli pieejams daļēji, jo tas ir atkritumi no bagātināšanas procesiem, ko izmanto parastās kodoldegvielas ražošanā. Ja pieprasījums pēc kodoldegvielas ir augsts, nākotnē var būt pieejama arī urāna 238 iegūšana no jūras ūdens. Terrapower saka, ka šīs degvielas ir pietiekami daudz, lai apgādātu pasauli ar enerģiju miljoniem gadu, pat ja visi izmantotu tikpat daudz enerģijas, cik cilvēki ASV.
Sākotnējā Terrapower projektā reaktora serde bija piepildīta ar lielu urāna 238 kolekciju. Tā pārveidošanas process sākas vienā galā, iegūstot plutoniju, kas nekavējoties tiek sadalīts, lai radītu siltumu un vairāk urāna pārvērstu plutonijā. Reakcija virzās no viena gala uz otru — ceļojošā viļņā — līdz vairs nevar notikt reakcijas.
Jaunajā dizainā visas reakcijas notiek netālu no reaktora centra, nevis sākas no viena gala un pāriet uz otru. Lai sāktu, urāna 235 degvielas stieņi ir izvietoti reaktora centrā. Ap šiem stieņiem ir stieņi, kas sastāv no urāna 238. Kodolreakcijām turpinoties, kodolam vistuvāk esošie urāna 238 stieņi tiek pirmie, kas tiek pārveidoti par plutoniju, kas pēc tam tiek izmantots skaldīšanas reakcijās, kas rada vēl vairāk plutonija tuvējā degvielā. stieņi. Tā kā iekšējie degvielas stieņi ir izlietoti, tie tiek izņemti no centra, izmantojot tālvadības mehānisko ierīci, un pārvietoti uz reaktora perifēriju. Atlikušie urāna 238 stieņi, ieskaitot tos, kas atradās pietiekami tuvu centram, lai daļa urāna būtu pārvērsti plutonijā, pēc tam tiek sajaukti uz centru, lai aizstātu izlietoto kodoldegvielu.
Šajā sistēmā siltums vienmēr tiek ģenerēts aptuveni tajā pašā zonā reaktora aktīvās zonas iekšienē — netālu no centra. Tā rezultātā ir vieglāk izveidot sistēmas, lai iegūtu un izmantotu siltumu elektroenerģijas ražošanai.
Viens no izaicinājumiem ar šo konstrukciju ir nodrošināt, ka tērauda apšuvums, kas satur degvielu degvielas stieņos, var izturēt gadu desmitiem ilgušā starojuma iedarbību. Pašreizējie materiāli nav pietiekami labi: pirmkārt, tie sāk uzbriest, kas aizvērtu atstarpes starp degvielas stieņiem, caur kurām ir jāplūst dzesēšanas šķidrumam. Lai materiāli kalpotu 40 gadus, tiem jābūt divas līdz trīs reizes izturīgākiem, saka Terrapower.
Uzņēmums izmanto datoru modeļus, lai paredzētu, kā pašlaik pieejamie materiāli laika gaitā mainīsies, un izstrādā reaktoru konstrukcijas, kas paredz šīs izmaiņas. Piemēram, ja ir zināms, ka reaktora apstākļos materiāls uzbriest, atstarpes starp degvielas stieņiem būtu paredzētas, lai pielāgotos šim pietūkumam, saka Dags Adkisons, Terrapower darbības direktors.
Terrapower ir izstrādājis arī pasīvās dzesēšanas sistēmas dizainus. Tāpat kā daudzas citas uzlabotas reaktoru konstrukcijas, Terrapower's kā dzesēšanas šķidrumu izmanto izkausētu metālu nātrija nātrija slānī. Nātrija vārīšana prasa daudz ilgāku laiku nekā ūdenim, kas dod iekārtu operatoriem vairāk laika reaģēt uz negadījumiem. Strāvas padeves pārtraukuma gadījumā būtu iespējams izmantot arī dabisko konvekciju un gaisa dzesēšanu — dzesēšanas šķidrums nebūtu nepārtraukti jāiesūknē reaktorā, kā tas bija Fukušimā. Tomēr viens no nātrija lietošanas draudiem ir tas, ka tas var spēcīgi reaģēt, saskaroties ar gaisu vai ūdeni.
Nākamie Terrapower soļi ietver dizaina pabeigšanu un partneru atrašanu rūpnīcu celtniecībai. Ir notikušas sarunas ar organizācijām Ķīnā, Krievijā un Indijā. Gilleland saka, ka uzņēmums plāno nākamo dažu mēnešu laikā saņemt paziņojumu par partneriem.