Dual Fluid a TRIUMF vyvíjí pokročilý malý modulární reaktor

Kanadsko-německá technologická společnost Dual Fluid podepsala memorandum o porozumění s kanadským výzkumným centrem TRIUMF. Spolupráce se týká vývoje malého modulárního reaktoru založeného na technologii Dual Fluid.

V rámci memoranda o spolupráci se obě společnosti zaměří na materiálový výzkum a vyřešení několika velkých problémů, které limitují využití těchto reaktorů. Společnosti plánují hledat materiály odolné teplotám až 1000 °C. Zároveň materiály musí být radiačně stálé a odolné vůči korozi v chemickém prostředí.

Při výzkumu nových materiálů využijí společnosti nové zařízení, které vlastní společnost TRIUMF. Protonové a neutronové ozařovací zařízení a laboratoře pro metalurgickou analýzu poskytnou možnosti kompletního testování nových materiálů. Mimo vývoj nových materiálů společnosti plánují vyvíjet detektory neutronů a systémy pro sledování aktivní zóny.

TRIUMF se sídlem ve Vancouveru je národní centrum vlastněné a provozované jako společný podnik konsorcia univerzit financovaných národní vědeckou radou kanady.

Aktivní zóna reaktorového návrhu Dual Fluid Zdroj: Dual Fluid

„Spolupráce se společností TRIUMF je pro nás významným milníkem. Plánované testování materiálů je klíčové pro další rozvoj. Díky zkušenostem společnosti TRIUMF si nedokážeme představit lepšího partnera,“ sdělil Ahmed Hussein, vedoucí kanceláře výzkumu společnosti Dual Fluid.

Svět nyní shledává jadernou technologii jako významný zdroj energie. Společnost TRIUMF tak má jedinečnou možnost přispět dalšímu vývoji prostřednictvím charakterizace materiálů v novém zařízení. Na vývoji nových materiálů budou spolupracovat mezinárodní experti z oborů materiálů, či jaderné fyziky. Podepsaná spolupráce tak umožní spolupráci Kanady a ostatních zemí po celém světě.

Reaktory poháněné tekutým palivem jsou historicky prověřeným konceptem, který naráží na potíže se stálostí materiálů. V dnešní době tyto technologie rozvíjí zejména společnost Kairos Power ve spolupráci s TVA.

Dual Fluid staví na zkušenostech z MSRE

Malý jaderný reaktor společnosti Dual Fluid zahrnuje kompaktní aktivní zónu se dvěma smyčkami. V jedné smyčce proudí palivo, zatímco druhá slouží k chlazení aktivní zóny.

Ilustrace konceptu reaktorového systému společnosti Dual Fluid Zdroj: thoriumenergyworld.com

Reaktorový koncept zahrnuje kapalné palivo složené z částic thoria, přírodního uranu a přepracovaného použitého jaderného paliva. Díky kapalnému palivu a kontinuálnímu přepracování je možné udržovat v palivovém oběhu pouze tolik štěpného materiálu, aby aktivní zóna dosáhla kritického stavu. Zároveň bude součástí reaktoru také přepracovací část, která v reálném čase oddělí štěpné produkty od jaderných materiálů a sníží tak absorpci neutronů v aktivní zóně. Díky záchytu neutronu na Th-232 bude v aktivní zóně přibývat nový štěpný materiál v podobě U-233.

Bezpečnost reaktorů chlazených kapalným palivem je obecně vyšší než u reaktorů s palivem v pevné formě. Při zvýšení teploty paliva se projeví efekt teplotní roztažnosti a jednotlivé štěpné izotopy se oddálí, což vede k následnému poklesu výkonu. Tuto vysokou míru autoregulace potvrdily i experimenty s reaktorem MSRE. Chladivo reaktoru tvoří kapalné olovo.

Na rozdíl od klasických jaderných reaktorů s palivem v pevné formě může reaktorový koncept Dual Fluid využívat palivo mnohem více. Prozatímní návrh počítá s dobou používání až 25 let. Obě společnosti pracují na konceptu dodávek nejen elektřiny, ale také tepla na výrobu vodíku. Teploty nad 1000 °C  umožní efektivní dodávky tepla pro procesy náročné z hlediska spotřeby tepla. Nyní společnost předpokládá výrobu zařízení ve dvou variantách. Varianta DF300 disponuje výkonem 300 MWe, zatímco varianta DF1500 bude dodávat až 1500 MWe do sítě.

Společnost Dual Fluid Energy byla v roce 2021 založena jako veřejná obchodní společnost v kanadském městě Vancouver. Hlavním cílem společnosti je sériová výroba pokročilého jaderného reaktoru. Podle plánu by měla společnost spustit prototyp reaktoru Dual Fluid v tomto desetiletí. Sériovou výrobu společnost plánuje odstartovat kolem roku 2034.