TPC představila parametry nového reaktoru s roztavenými solemi

Společnost Transatomic Power Corporation nedávno zveřejnila technická data svého projektu reaktoru s roztavenými solemi, který, jak TPC uvádí, přináší mnohé výhody oproti stávající generaci jaderných elektráren.

Technická zpráva zpracovaná společností z Cambridge ukazuje, jak má vypadat konstrukce jejího 1250MW reaktoru TAP MSR (Transatomic Power Molten Salt Reactor) využívající výhod paliva v tekuté formě, mezi které patři jeho vyšší výtěžnost a nižší produkce jaderného odpadu.

Technologie z roku 1960

Společnost Transatomic publikovala technickou zprávu po té, co jí Ministerstvo energetiky Spojených států amerických udělilo grant ve výši 200 000 dolarů v rámci projektu GAIN (Gateway for Accelerated Innovation in Nuclear). Získané prostředky umožní společnosti provádět vysoce přesné modelování ve spolupráci s Národními laboratořemi v Oak Ridge. Technologie reaktoru, na které je zmíněný model založen, byla poprvé demonstrována roku 1960 právě v Národních laboratořích Oak Ridge.

Výkonná ředitelka Transatomic Power Corporation, Leslie Dewan, řekla, že výsledný návrh je produktem otevřeného a vědecky diskutovaného vývoje.

„Náš projekt demonstruje mnohonásobné zvýšení účinnosti paliva, daleko nad současné technologie a my jsme již nyní nadšeni z dalších kroků v našem vývojovém procesu,“ tvrdí Leslie.

Pevná vs kapalná forma

Využití paliva neboli vyhoření je definováno jako tepelná energie získaná z jednotkové hmotnosti jaderného paliva. Běžně je uváděno v jednotkách GWd/t (Gigawatt dny na tun paliva). Vyšší vyhoření, znamená víc energie získané z paliva a obecně i méně vyprodukovaného odpadu. V běžných lehkovodních reaktorech je hodnota vyhoření pevného paliva limitována tvorbou štěpných produktů uvnitř paliva, ke které dochází v průběhu kampaně. Tyto štěpné produkty mají značný vliv na tepelnou vodivost paliva. Zvýšená teplota a radiační zátěž způsobují bobtnání palivových pelet a ohrožují těsnost palivových tyčí. Nahromaděné štěpné produkty navíc pohlcují neutrony a snižují celkovou reaktivitu aktivní zóny reaktoru.

Na rozdíl od paliva v pevné formě nemá kapalná forma žádné dlouhé struktury, které by mohly být narušeny. Nevznikají deformace ani nabobtnání jako u peletek v pevné formě. Vzhledem k tomu, že většina produktů štěpení je v průběhu kampaně z reaktoru odstraňována, nedochází k otravě reaktoru. Díky tomu lze dosáhnout vyššího vyhoření paliva. Tato fakta dokládá Transatomic svými kvalitativními studiemi vlastností pomocí softwarového modelování.

Redukce množství odpadů a vyšší využití paliva

Studie uvádí, že projekt TAP MSR umožňuje více než dvojnásobné využití paliva v porovnání s běžnými lehkovodními reaktory, díky využití výhod kapalného paliva, kontinuálního odstraňování štěpných produktů a schopnosti měnit geometrii jádra reaktoru. U běžného paliva pro PWR je možné použít palivo s obohacením nejvýše 5 % uranu 235 (nízko-obohacený uran). Palivo v tekuté formě dokáže snížit výslednou produkci odpadů až o 53 % oproti běžné pevné palivové matrici. Pro uran obohacený na úroveň 20 % může dojít ke snížení vyprodukovaného jaderného odpadu až o 83 %.

Dewan si myslí, že řešení problému s jaderným odpadem se skrývá především ve dvou aspektech. Prvním z nich je snížení množství produkovaného jaderného odpadu. Druhým je návrh moderních reaktorů, které dokáží získat maximum ze zbývající energie, která je stále ukryta v použitém palivu na úroveň, kdy množství odpadu (použitého paliva z konvenčních reaktorů) vstupujícího do reaktoru bude nižší, než množství odpadu, který z reaktoru vzejde (tzv. záporná odpadová bilance).

Technický ředitel společnosti Transatomic, Mark Massie, řekl, že z výpočtů jasně vyplývá, že jejich reaktor již splňuje první z uvedených aspektů.

„I při použití současného palivového řetězce s uranem obohaceným na 5 % jsme schopni snížit celkové množství vyprodukovaného jaderného odpadu o více než 50 %.“

Další práce na návrhu rektoru se zaměří na maximalizaci energie získané z použitého jaderného paliva za účelem získání záporné odpadové bilance. Půjde především o vývoj nových nástrojů pro modelování dalších fyzikálních jevů odehrávajících se v reaktoru a kompletaci celého designu reaktoru TAP MSR, tvrdí Transatomic.

Architektura TAP MSR je založena na objevech Leslie Dewan a Marka Massieho, které učinili na Technickém institutu v Massachusetts na Oddělení jaderných věd. Společnost Transatomic oba založili v roce 2011.

Zdroj obrázků: Transatomic Power Corporation