Ядерні міні-реактори в кожну домівку: вчені розповіли, коли ми ними скористаємося

Національна лабораторія Айдахо (INL) подолала серйозну перешкоду на шляху до практичного втілення ядерного реактора покоління IV. Використовуючи новий процес, група розробила спосіб ефективної обробки палива для передових реакторів на розплавлених солях.

Про нові досягнення американських дослідників повідомляє newatlas.com.

Багато вчених працюють над створенням нових конструкцій реакторів, які лише кілька десятиліть тому були експериментальними і мали лише обмежені перспективи коли-небудь бути втіленими в життя.

Одним із класів цих так званих електростанцій покоління IV є реактори на розплавлених солях, у яких паливні стрижні зі збагаченого урану або плутонію і водний сповільнювач/охолоджувач замінюються сумішшю ядерного палива і розплавленої солі. Ця концепція забезпечує всілякі переваги порівняно зі звичайними реакторами з водою під тиском, які використовуються сьогодні.

Існує кілька різних видів реакторів на розплавленій солі: вони працюють за вищих температур, ніж звичайні реактори, і за атмосферного тиску. Це робить їх набагато ефективнішими і знижує механічні навантаження, а також усуває загрозу неконтрольованого розплавлення, оскільки ядерна реакція є самообмежувальною.

Крім того, небезпечні або шкідливі гази, такі як водень і ксенон, легко видаляються за допомогою простого хімічного процесу. Оскільки вони працюють за температури близько 600 °C, то мають на 50% більшу ефективність і можуть безперервно переробляти паливо, що скорочує ядерні відходи. Нове паливо можна додавати, а відходи видаляти за допомогою водопроводу.

Реактори на розплавленій солі здатні працювати з різними видами палива, не кажучи вже про те, що їхні конструкції можуть бути модульними і легко адаптованими для невеликих установок, зокрема видобутку нафти, виробництва водню, опріснення, плавучих електростанцій і руху суден.

Це проблема, з якою стикається експеримент INL з реактора на розплавленому хлориді (MCRE). З 2020 року група вчених намагається знайти правильну сполуку урану і способи його масового виробництва з ефективністю 90%.

MCRE у співпраці з Southern Company і TerraPower прагне побудувати перший у світі критичний реактор на розплавленій солі зі швидким спектром, з метою мати демонстраційний реактор до 2028 року і комерційну версію до 2035 року.

Проблема в тому, що 2020 року в INL виробляли тільки від 57 до 85 г палива за раз. На жаль, для досягнення критичності кінцевому реактору потрібно 3,5 т. INL працювала з денатурованим ураном, який набагато дешевше, але хімічно ідентичний урану, що розщеплюється, щоб виробляти більше палива за партію. У підсумку команда знайшла спосіб виробництва 18 кг палива за раз.

За даними лабораторії, наступним кроком є виробництво ще п'яти партій до жовтня 2025 року, щоб продемонструвати потенціал повномасштабного виробництва збагаченого ядерного палива і завантажити MCRE для перших експериментів.