Ядерные мини-реакторы в каждый дом: ученые рассказали, когда мы ими воспользуемся

О новых достижениях американских исследователей сообщает newatlas.com.

Многие ученые работают над созданием новых конструкций реакторов, которые всего пару десятилетий назад были экспериментальными и имели лишь ограниченные перспективы когда-либо быть воплощенными в жизнь.

Одним из классов этих так называемых электростанций поколения IV являются реакторы на расплавленных солях, в которых топливные стержни из обогащенного урана или плутония и водный замедлитель/охладитель заменяются смесью ядерного топлива и расплавленной соли. Эта концепция обеспечивает всевозможные преимущества по сравнению с обычными реакторами с водой под давлением, которые используются сегодня.

Существует несколько различных видов реакторов на расплавленной соли: они работают при более высоких температурах, чем обычные реакторы, и при атмосферном давлении. Это делает их намного более эффективными и снижает механические нагрузки, а также устраняет угрозу неконтролируемого расплавления, поскольку ядерная реакция является самоограничивающейся.

Кроме того, опасные или вредные газы, такие как водород и ксенон, легко удаляются с помощью простого химического процесса. Поскольку они работают при температуре около 600 °C, то имеют на 50% большую эффективность и могут непрерывно перерабатывать топливо, что сокращает ядерные отходы. Новое топливо можно добавлять, а отходы удалять с помощью водопровода.

Реакторы на расплавленной соли способны работать с различными видами топлива, не говоря уже о том, что их конструкции могут быть модульными и легко адаптируемыми для небольших установок, включая добычу нефти, производство водорода, опреснение, плавучие электростанции и движение судов.

Это проблема, с которой сталкивается эксперимент INL по реактору на расплавленном хлориде (MCRE). С 2020 года группа ученых пытается найти правильное соединение урана и способы его массового производства с эффективностью 90%.

MCRE в сотрудничестве с Southern Company и TerraPower стремится построить первый в мире критический реактор на расплавленной соли с быстрым спектром, с целью иметь демонстрационный реактор к 2028 году и коммерческую версию к 2035 году.

Проблема в том, что в 2020 году в INL производили только от 57 до 85 г топлива за раз. К сожалению, для достижения критичности конечному реактору требуется 3,5 т. INL работала с денатурированным ураном, который намного дешевле, но химически идентичен расщепляемому урану, чтобы производить больше топлива за партию. В итоге команда нашла способ производства 18 кг топлива за раз.

По данным лаборатории, следующим шагом является производство еще пяти партий к октябрю 2025 года, чтобы продемонстрировать потенциал полномасштабного производства обогащенного ядерного топлива и загрузить MCRE для первых экспериментов.