荷蘭對熔鹽反應堆的熔融核燃料鹽進行了重大里程碑測試

荷蘭對熔鹽反應堆的熔融核燃料鹽進行了重大里程碑測試

荷蘭核研究與諮詢小組(NRG)已經完成了在距離阿姆斯特丹北部37英里(60公里)PTEN 的高通量反應堆中對熔融核燃料鹽進行的重大里程碑測試。這是自1960年代在田納西州橡樹嶺進行的同類測試以來的首次測試,其目的是進一步瞭解未來熔鹽反應堆(MSR)的安全操作。

MSR於1950年代和60年代首次在美國開發,它在許多重要方面與常規輕水核反應堆不同,這使它們有可能成為更安全,更高效的替代品。這是因為,儘管輕水反應堆和MSR按照相同的核裂變原理工作,但它們的工程設計卻截然不同。

荷蘭對熔鹽反應堆的熔融核燃料鹽進行了重大里程碑測試

在輕水反應堆中,核燃料是濃縮鈾或鈈,裝在鋯合金包殼棒中浸在水中。這些水既充當反應器的減速劑,又充當冷卻劑。當中子撞擊鈾或鈈原子時,它會分裂,釋放能量,並在鏈式反應中釋放更多中子,從而撞擊更多原子,例如將乒乓球扔進一個裝滿捕鼠器的房間,每個捕鼠器上都裝有乒乓球。水通過減慢中子的速度來緩和反應,增加中子撞擊原子的機會。

荷蘭對熔鹽反應堆的熔融核燃料鹽進行了重大里程碑測試

輕水反應堆也確實有不少缺點,例如依賴於將水保持在非常高的壓力和溫度這一事實。但是通過用鹽代替水,出現了許多優點。

熔鹽反應堆是用鹽來代替燃料棒周圍的水,燃料與鹽混合在一起,鹽已被加熱到像液體一樣融化和流動的程度-大約在幾百甚至幾千攝氏度之間。代替燃料棒的是石墨棒,石墨棒起到了慢化劑的作用,控制著反應的強度。


荷蘭對熔鹽反應堆的熔融核燃料鹽進行了重大里程碑測試

儘管從未發展成實用的商業發電廠,但在世界各地的各個中心對熔鹽反應堆進行的研究都顯示出許多優勢。例如,熔鹽反應堆可以由多種元素提供燃料,包括相對豐富的可裂變元素(如釷),並且所產生的廢物活性更高,因此它們比未經再處理的常規工廠的乏燃料更快地降低到安全放射性水平。

此外,熔鹽反應堆無需關閉即可重填燃料。取而代之的是,舊燃料可以通過化工廠過濾掉,然後泵入新的燃料。熔鹽反應堆還可以在較低的壓力下運行,並且不產生蒸汽或潛在爆炸性的氫氣-兩者都是常規反應堆的主要安全問題-因此不需要高壓容器。而且由於MSR比常規反應堆在更高的溫度下工作,因此它們效率更高且尺寸更小。

另一個安全因素是熔鹽在加熱下會膨脹,因此如果發生失控反應,熔鹽膨脹會關閉反應堆。MSR設計包括了排水槽,在緊急情況下,熔鹽會在重力作用下自動倒入排水槽中,將鹽分成較小的單元並殺死反應死角。

但是,MSR有許多缺點。鹽不僅很熱,而且腐蝕性極強,且必須與泵送設備直接接觸。這既有腐蝕的風險,也有脆性的放射性損害。

因此,NRG正在進行一系列輻射測試,以瞭解核環境如何影響熔鹽核燃料。據該公司稱,這始於2015年的SALIENT-01實驗,這是釷反應堆概念的一部分。當前的工作包括建築材料的研究以及熔鹽和殘渣產品的加工和提純。

計劃將進行進一步的輻射測試,包括研究在放射性環境中核燃料鹽冷卻到接近室溫後會發生什麼。明年將在高通量反應堆中對候選反應堆合金進行腐蝕測試。

"


分享到:


相關文章: