Středa, Červenec 18

Reaktory na bázi roztavených solí – jiskra, která by mohla zažehnout jadernou renesanci

Výzkumníci uvádějí, že do deseti let mohou vyvinout prototyp jaderného reaktoru na bázi roztavených solí, což je bezpečnější a čistší alternativa současných reaktorů.

Inside-the-Molten-Salt-Reactor
Reaktor na bázi roztavených solí v Oak Ridge National Laboratory (zdroj: www.the-weinberg-foundation.org)

Již čtyři roky mluví výzkumníci o oživení projektu reaktorů na bázi roztavených solí, které jsou namísto pevných palivových tyčí poháněny kapalným jaderným palivem. Tvrdí, že tyto reaktory by mohly zažehnout dlouho očekávanou jadernou renesanci. Poslední vývoj v této oblasti naznačuje, že tento alternativní reaktorový design se konečně pomalu posunuje směrem ke komercializaci.

Konsorcium výzkumných institutů a univerzit pod záštitou Evropské unie se v srpnu pustilo do čtyřletého výzkumného programu, který má za cíl prokázat bezpečnostní výhody reaktorů na bázi roztavených solí. Výzkumného programu se účastní například univerzita Technology University of Delft (TU Delft) v Nizozemsku, francouzské výzkumné centrum National Center for Scientific Research, nebo Společné výzkumné středisko Evropské komise v Bruselu. Výzkumný program s názvem Safety Assessment of the Molten Salt Fast Reactor neboli Samofar má, pokud vše půjde podle plánu, vést k postavení prototypu reaktoru na bázi roztavených solí po roce 2020.

První reaktor na bázi roztavených solí byl postaven a otestován v 60. letech minulého století v laboratořích Oak Ridge National Laboratory. Pokud se vše zadaří podle plánů, reaktory na bázi roztavených solí budou první skutečně novou technologií v oblasti jaderné energetiky, která se za posledních 30 let dostala na trh. Tyto reaktory s nulovými emisemi oxidů uhlíku využívají řešení, při kterém se jaderné palivo smíchá se zkapalněnými solemi. Jako palivo může sloužit kromě uranu i thorium – což je materiál, které je bezpečnější, čistší a na zemi více hojný než uran.

Reaktory na bázi roztavených solí mimo jiné nabízejí také inherentní bezpečnostní výhody (inherentní bezpečnost znamená, že nejvážnější havárie jsou vyloučeny již projektem reaktoru). Díky tomu, že palivo je kapalina, se zvyšující teplotou expanduje, čímž se zpomaluje rychlost jaderných reakcí. Reaktor se tedy při příliš vysoké teplotě sám utlumí. Reaktory na bázi roztavených solí jsou navíc budovány jako „vany“ s odtokem ve spodní části, který je blokován „zamrzlou zátkou“. Pokud nastanou nějaké problémy, zátka se roztaví a aktivní zóna reaktoru odteče do podzemního stíněného kontejneru. Kromě výroby elektrické energie mohou tyto reaktory pracovat také jako výrobci tepla nebo jako „spalovací“ reaktory, které „spálí“ jaderný odpad s konvenčních jaderných reaktorů.

V podstatě by měly reaktory na bázi roztavených solí vyřešit dva hlavní body, které jaderná energetika musí řešit: bezpečnost a jaderný odpad.

Přestože výhody jaderných reaktorů na bázi roztavených solí jsou známé již nějakou dobu, stále zůstávají pouze ve výzkumné a vývojové fázi. Hlavním důvodem je to, že v post-Fukušimské éře, kdy jsou velmi nízké ceny zemního plynu, je těžké přesvědčit investory, aby financovali alternativní jaderné technologie. Jenom ve Spojených státech amerických by předložení žádosti o licenci k tomuto typu reaktorového designu k regulačnímu úřadu Nuclear Regulatory Commission zabralo deset a více let, nehledě na nutné investice ve výši stovek milionů dolarů.

Výzkumný projekt Samofar je zaměřený na rychlé reaktory, které jsou účinnější než běžné lehkovodní reaktory. Rychlé množivé reaktory navíc mohou z použitého paliva vyrábět více štěpného jaderného paliva, než sami spotřebují. Výzkumníci v rámci programu Samofar postaví experimentální laboratoře pro otestování vhodné geometrie zamrzlé zátky, povlaků pro reaktorovou nádobu, materiálu trubek, chování tekutého jaderného paliva během cirkulace a vypouštění a další klíčová bezpečnostní měřítka.

„Projekt představuje první krok směrem k ověření a demonstraci této technologie ve velkém měřítku,“ uvedl Jan-Leen Kloosterman, profesor jaderné fyziky na univerzitě TU Delft a vedoucí výzkumník programu Samofar. „Doufejme, že výsledky projektu povedou k mnohem většímu zájmu ze strany jaderného průmyslu.“

Získání tohoto zájmu zůstává namáhavým bojem. Zpráva financovaná vládou Velké Británie, která byla nedávno vydána londýnskou výzkumnou společností Energy Process Developments, přezkoumává technologická řešení šesti potenciálních vývojářů reaktorů na bázi roztavených solí – Flibe Energy, Moltex Energy, ThorCon Power, Seaborg Technologies, Terrestrial Energy a Transatomic Power – přičemž našla povzbudivé signály pro tuto jadernou technologii, které se projeví během následujících deseti let. Po deseti letech prací jsou společnosti připraveny na další krok ve vývoji, jmenovitě na navrhnutí konstrukce, vypracování bezpečnostní dokumentace a na návrh a výstavbu demonstračního reaktoru.

Nejpokročilejší program na vývoj reaktoru na tekuté thoriové palivo má Čína, kde výzkumný institut Shanghai Institute of Applied Physics údajně plánuje postavit prototyp reaktoru během následujících několika let. Šanghajský výzkumný program spolupracuje s laboratořemi Oak Ridge National Laboratory, kde byl design reaktorů na bázi roztavených solí stvořen.

Zdroj: MIT Technology Review

One Comment

  • Je to jedna z možností, avšak vyvstává problematika stability solí při dlouhodobém provozu, jejich znečistění a separace, následné ukládání. Odvod par, jejich kondenzace bude zhoršovat čistotu provozu a četnost odstávky zařízení.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.