Erimiş Tuz Reaktörü: Nükleer enerjinin geleceğinde yakıt döngüsünü yeniden düşünmek?

By Fouad Sabry

erimiş tuz reaktörü nedir

erimiş tuz reaktörü veya kısaca MSR olarak bilinen bir tür nükleer fisyon reaktörü, ana nükleer reaktör soğutucusunun ve /veya yakıt, erimiş tuzun bir karışımıdır. Şimdiye kadar faaliyette olan sadece iki MSR olmuştur ve ikisi de Amerika Birleşik Devletleri'nde araştırma reaktörleriydi. 1960'ların Erimiş Tuz Reaktörü Deneyi, bir damızlık reaktörde bir toryum yakıt çevrimi uygulayan bir nükleer enerji santrali kavramını kanıtlamayı amaçlarken, 1950'lerin Uçak Reaktörü Deneyi, esas olarak tekniğin sunduğu kompakt boyut tarafından motive edildi. Uçak Reaktör Deneyi 1950'lerde yapıldı. IV. Nesil reaktör tasarımlarına yönelik artan araştırmalar, teknolojiye olan ilgiyi yeniden canlandırmaya başladı ve Eylül 2021 itibariyle Çin, TMSR-LF1 toryum MSR'sine başlamanın eşiğindeydi. Bu ilgi, çok sayıda ülkenin bu teknolojiyi kullanan projeleri olduğu gerçeğiyle ateşlendi.

Nasıl Yararlanacaksınız

(I) aşağıdaki konular:

Bölüm 1: Erimiş tuz reaktörü

Bölüm 2: Nükleer reaktör

Bölüm 3: Çakıl yataklı reaktör

Bölüm 4: Yetiştirici reaktör

Bölüm 5: Hızlı nötron reaktörü

Bölüm 6: Boşluk katsayısı

Bölüm 7: Pasif nükleer güvenlik

Bölüm 8: Nükleer yakıt

Bölüm 9: IV. Nesil reaktör

Bölüm 10: Yüksek sıcaklıklı gaz reaktörü

Bölüm 11: Toryum yakıt çevrimi

Bölüm 12: Alvin M. Weinberg

Bölüm 13: Erimiş Tuz Reaktör Deneyi

Bölüm 14: Sıvı florür toryum reaktörü

Bölüm 15: FLiBe

Bölüm 16: Toryum bazlı nükleer enerji

Bölüm 17: İntegral Erimiş Tuz Reaktörü

Bölüm 18: ThorCon nükleer reaktörü

Bölüm 19: İkili akışkan reaktörü

Bölüm 20: Kararlı tuz reaktörü

Bölüm 21: TMSR -LF1

(II) Erimiş tuz reaktörü hakkında en çok sorulan soruları yanıtlamak.

(III) Erimiş tuz reaktörünün birçok alanda kullanımına ilişkin gerçek dünyadan örnekler.

(IV) Erimiş tuz reaktörü teknolojilerini 360 derece tam olarak anlamak için her sektörde 266 gelişmekte olan teknolojiyi kısaca açıklayan 17 ek.

Bu Kitap Kimin İçindir

Profesyoneller, lisans ve yüksek lisans öğrencileri, meraklılar, hobiler ve her türlü erimiş tuz reaktörü için temel bilgi veya bilgilerin ötesine geçmek isteyenler.

• Language: Türkçe
• Publisher: Bir Milyar Bilgili [Turkish]
• Release date: Nov 8, 2022

Book preview

Telif hakkı

Erimiş Tuz Reaktörü Copyright © 2022 Fouad Sabry tarafından. Tüm Hakları Saklıdır.

Tüm hakları saklıdır. Bu kitabın hiçbir bölümü, yazarın yazılı izni olmaksızın, herhangi bir biçimde veya bilgi depolama ve alma sistemleri de dahil olmak üzere herhangi bir elektronik veya mekanik yolla çoğaltılamaz. Bunun tek istisnası, bir incelemede kısa alıntılar yapabilen bir hakem tarafından yapılır.

Fouad Sabry tarafından tasarlanan kapak.

Bu kitap bir kurgu eseridir. İsimler, karakterler, yerler ve olaylar ya yazarın hayal gücünün ürünleridir ya da kurgusal olarak kullanılır. Gerçek kişilere, yaşayan veya ölülere, olaylara veya mekanlara herhangi bir benzerlik tamamen tesadüfidir.

Bonus

[e-mail] adresine Erimiş Tuz Reaktörü: Nükleer enerjinin geleceğinde yakıt döngüsünü yeniden düşünmek? , ve bu kitabın ilk birkaç bölümünü içeren bir e-posta alacaksınız.

Fouad Sabry

1BK web sitesini ziyaret edin

www.1BKOfficial.org

Önsöz

Bu kitabı neden yazdım?

Bu kitabı yazma hikayesi 1989 yılında İleri Düzey Öğrenciler Ortaokulu'nda öğrenciyken başladı.

Şu anda birçok gelişmiş ülkede mevcut olan STEM (Bilim, Teknoloji, Mühendislik ve Matematik) Okulları gibidir.

STEM, öğrencileri dört özel disiplinde (bilim, teknoloji, mühendislik ve matematik) disiplinlerarası ve uygulamalı bir yaklaşımla eğitme fikrine dayanan bir müfredattır. Bu terim genellikle okullarda bir eğitim politikasını veya müfredat seçimini ele almak için kullanılır. İşgücünün gelişimi, ulusal güvenlik endişeleri ve göç politikası üzerinde etkileri vardır.

Kütüphanede, her öğrencinin herhangi bir kitabı seçmekte ve 1 saat boyunca okumakta özgür olduğu haftalık bir ders vardı. Sınıfın amacı, öğrencileri eğitim müfredatı dışındaki konuları okumaya teşvik etmektir.

Kütüphanede, raflardaki kitaplara bakarken, 5 bölümden oluşan toplam 5.000 sayfalık devasa kitaplar fark ettim. Kitapların adı Teknoloji Ansiklopedisi, etrafımızdaki her şeyi tarif eden,yarı iletkenlere mutlak sıfır, o zamanlar hemen hemen her teknoloji, renkli illüstrasyonlar ve basit kelimelerle anlatıldı. Ansiklopediyi okumaya başladım ve tabii ki haftalık 1 saatlik derste bitiremedim.

Bu yüzden babamı ansiklopediyi satın almaya ikna ettim. Babam hayatımın başında benim için tüm teknoloji araçlarını, ilk bilgisayarı ve ilk teknoloji ansiklopedisini satın aldı ve her ikisinin de kendim ve kariyerim üzerinde büyük etkisi oldu.

Tüm ansiklopediyi bu yılın aynı yaz tatilinde bitirdim ve sonra evrenin nasıl çalıştığını ve bu bilgiyi günlük sorunlara nasıl uygulayacağımı görmeye başladım.

Teknolojiye olan tutkum 30 yıldan daha uzun bir süre önce başladı ve hala yolculuk devam ediyor.

Bu kitap, okuyuculara lisedeyken yaşadığım aynı şaşırtıcı deneyimi verme girişimim olan Gelişen Teknolojiler Ansiklopedisi nin bir parçası, ancak 20. yüzyıl teknolojileri yerine, 21.  yüzyılın gelişmekte olan teknolojileri, uygulamaları ve endüstri çözümleriyle daha çok ilgileniyorum.

Gelişen Teknolojiler Ansiklopedisi 365 kitaptan oluşacak, her kitap tek bir gelişen teknolojiye odaklanacak. Gelişmekte olan teknolojilerin listesini ve endüstriye göre kategorize edilmelerini kitabın sonundaki Çok Yakında bölümünde okuyabilirsiniz.

365 kitap, okuyuculara bir yıllık süre içinde her gün gelişen tek bir teknoloji hakkındaki bilgilerini artırma şansı veriyor.

Giriş

Bu kitabı nasıl yazdım?

Yükselen Teknolojiler Ansiklopedisinin her kitabında, insanların zihinlerinden anında, ham arama içgörüleri elde etmeye çalışıyorum, ortaya çıkan teknoloji hakkındaki sorularını cevaplamaya çalışıyorum.

Her gün 3 milyar Google araması var ve bunların% 20'si daha önce hiç görülmedi. İnsanların düşüncelerine doğrudan bir çizgi gibidirler.

Bazen bu 'Kağıt sıkışmasını nasıl gideririm' şeklindedir. Diğer zamanlarda, yalnızca Google ile paylaşmaya cesaret edebilecekleri can sıkıcı korkular ve gizli özlemlerdir.

Erimiş Tuz Reaktörü hakkında kullanılmayan bir içerik altın madeni fikri keşfetme arayışımda, Google gibi arama motorlarından otomatik tamamlama verilerini dinlemek için birçok araç kullanıyorum, ardından her yararlı cümleyi ve soruyu hızla kranklıyorum, insanlar Erimiş Tuz Reaktörü anahtar kelimesi etrafında soruyorlar.

İnsanların içgörüsü olan bir altın madeni, taze, ultra yararlı içerik, ürün ve hizmetler oluşturmak için kullanabilirim. Sizin gibi nazik insanlar gerçekten istiyor.

İnsan aramaları, insan ruhunda şimdiye kadar toplanan en önemli veri kümesidir. Bu nedenle, bu kitap canlı bir üründür ve tıpkı sizin ve benim gibi, bu yeni ortaya çıkan teknolojiyi merak eden ve bu konuda daha fazla bilgi edinmek isteyen insanlar tarafından sorulan Erimiş Tuz Reaktörü ile ilgili yeni sorular için giderek daha fazla cevapla sürekli güncellenmektedir.

Bu kitabı yazmanın yaklaşımı, insanların Erimiş Tuz Reaktörü etrafında nasıl arama yaptıklarını, kafamın tepesinden düşünmeyeceğim soruları ve sorguları ortaya çıkardıklarını ve bu soruları süper kolay ve sindirilebilir kelimelerle cevapladıklarını daha derin bir anlayış seviyesine getirmek ve kitapta basit bir şekilde gezinmektir.

Bu yüzden, bu kitabı yazmaya gelince, mümkün olduğunca optimize edilmiş ve hedeflenmiş olmasını sağladım. Bu kitabın amacı, insanların Erimiş Tuz Reaktörü hakkındaki bilgilerini daha iyi anlamalarına ve geliştirmelerine yardımcı olmaktır. İnsanların sorularını mümkün olduğunca yakından cevaplamaya ve çok daha fazlasını göstermeye çalışıyorum.

İnsanların sahip olduğu soruları ve sorunları keşfetmenin ve onlara doğrudan cevap vermenin ve kitabın içeriğine içgörü, onaylama ve yaratıcılık eklemenin harika ve güzel bir yoludur - hatta sahalar ve teklifler. Kitap, başka türlü ulaşamayacağım zengin, daha az kalabalık ve bazen şaşırtıcı araştırma taleplerini ortaya çıkarıyor. Hiç şüphe yok ki, bu yaklaşımı kullanarak kitabı okuduktan sonra, potansiyel okuyucuların zihinlerinin bilgisini arttırması beklenmektedir.

Bu kitabın içeriğini her zaman taze kılmak için benzersiz bir yaklaşım uyguladım. Bu yaklaşım, arama dinleme araçlarını kullanarak insanların zihinlerini dinlemeye bağlıdır. Bu yaklaşım bana şu konularda yardımcı oldu:

Okuyucularla tam olarak bulundukları yerde tanışın, böylece bir akor vuran ve konuya daha fazla anlayış kazandıran alakalı içerik oluşturabilirim.

Parmağımı sıkıca nabızda tutun, böylece insanlar bu gelişmekte olan teknoloji hakkında yeni yollarla konuştuklarında güncellemeler alabilir ve zaman içindeki eğilimleri izleyebilirim.

İçeriğin alaka düzeyini artıran ve kazanan bir avantaj sağlayan beklenmedik içgörüleri ve gizli nişleri keşfetmek için ortaya çıkan teknoloji hakkında cevaplara ihtiyaç duyan soruların gizli hazinelerini ortaya çıkarın.

Bu kitabı yazmak için yapı taşı aşağıdakileri içerir:

(1) Okuyucuların istediği içerikle ilgili cesaret ve tahminde bulunmak için zaman harcamayı bıraktım, kitap içeriğini insanların ihtiyaç duyduğu şeylerle doldurdum ve spekülasyonlara dayanan sonsuz içerik fikirlerine veda ettim.

(2) İnsanların okumak istedikleri ve bilmek istedikleri şeylere - gerçek zamanlı olarak - ön sıralarda yer almak için sağlam kararlar aldım ve daha az risk aldım ve hangi konuların dahil edileceği ve hangi konuların hariç tutulacağı konusunda cesur kararlar almak için arama verilerini kullandım.

(3) Günlerce ve hatta haftalarca zaman kazanmak için bireysel görüşleri manuel olarak elemek zorunda kalmadan içerik fikirlerini tanımlamak için içerik üretimimi kolaylaştırdım.

İnsanların sadece sorularını cevaplayarak bilgilerini basit bir şekilde artırmalarına yardımcı olmak harikadır.

Bu kitabın yazma yaklaşımının harmanlandığı ve okuyucular tarafından arama motorlarında sorulan önemli soruları izlediği için benzersiz olduğunu düşünüyorum.

Teşekkür

Bir kitap yazmak düşündüğümden daha zor ve hayal edebileceğimden daha ödüllendirici. Bunların hiçbiri prestijli araştırmacılar tarafından tamamlanan çalışmalar olmadan mümkün olmazdı ve halkın bu gelişen teknoloji hakkındaki bilgisini artırma çabalarını kabul etmek isterim.

Özveri

Aydınlanmışlara, olayları farklı gören ve dünyanın daha iyi olmasını isteyenlere göre, statükoya veya mevcut devlete düşkün değiller. Onlarla çok fazla aynı fikirde olmayabilirsiniz ve onlarla daha da fazla tartışabilirsiniz, ancak onları görmezden gelemezsiniz ve onları küçümseyemezsiniz, çünkü her zaman bir şeyleri değiştirirler ... insan ırkını ileriye doğru iterler ve bazıları onları çılgın veya amatör olarak görürken, diğerleri dahi ve yenilikçiler olarak görür, çünkü dünyayı değiştirebileceklerini düşünecek kadar aydınlanmış olanlar, bunu yapan ve insanları aydınlanmaya yönlendirenlerdir.

Epigraf

Erimiş tuz reaktörü veya kısaca MSR olarak bilinen bir tür nükleer fisyon reaktörü, ana nükleer reaktör soğutma sıvısının ve / veya yakıtın erimiş tuz karışımı olduğu bir reaktördür. Şimdiye kadar faaliyette olan sadece iki MSR vardı ve her ikisi de Amerika Birleşik Devletleri'ndeki araştırma reaktörleriydi. 1960'ların Erimiş Tuz Reaktörü Deneyi, bir damızlık reaktöründe bir toryum yakıt döngüsü uygulayan bir nükleer santral kavramını kanıtlamayı amaçlarken, 1950'lerin Uçak Reaktörü Deneyi, öncelikle tekniğin sunduğu kompakt boyut tarafından motive edildi. Uçak Reaktörü Deneyi 1950'lerde yapıldı. IV. Nesil reaktör tasarımlarına yönelik artan araştırmalar, teknolojiye olan ilgiyi yeniden canlandırmaya başladı ve Eylül 2021 itibariyle Çin, TMSR-LF1 toryum MSR'sine başlamanın eşiğindeydi. Bu ilgi, çok sayıda ülkenin teknolojiyi kullanan projeleri olması gerçeğiyle tetiklendi.

İçindekiler

Telif hakkı

Bonus

Önsöz

Giriş

Teşekkür

Özveri

Epigraf

İçindekiler

Bölüm 6: Erimiş tuz reaktörü

Bölüm 2: Nükleer reaktör

Bölüm 3: Damızlık reaktörü

Bölüm 4: Damızlık reaktörü

Bölüm 5: Hızlı nötron reaktörü

Bölüm 6: Pasif nükleer güvenlik

Bölüm 7: Nükleer yakıt

Bölüm 7: Nükleer yakıt

Bölüm 9: Nesil IV reaktör

Bölüm 9: Süperkritik su reaktörü

Bölüm 11: Kurşun soğutmalı hızlı reaktör

Bölüm 12: Alvin M. Weinberg

Bölüm 13: Erimiş Tuz Reaktörü Deneyi

Bölüm 14: Sıvı florür toryum reaktörü

Bölüm 15: Fuji Erimiş Tuz Reaktörü

Bölüm 16: Küçük modüler reaktör tasarımlarının listesi

Bölüm 17: İntegral Erimiş Tuz Reaktörü

Bölüm 18: Toryum bazlı nükleer enerji

Bölüm 19: İntegral Erimiş Tuz Reaktörü

Bölüm 20: Atomötesi Enerji

Bölüm 21: Kararlı tuz reaktörü

Epilogue

Yazar Hakkında

Çok yakında

Ekler: Her Sektörde Gelişen Teknolojiler

Bölüm 6: Erimiş tuz reaktörü

Erimiş tuz reaktörü veya kısaca MSR olarak bilinen bir tür nükleer fisyon reaktörü, ana nükleer reaktör soğutma sıvısının ve / veya yakıtın erimiş tuz karışımı olduğu bir reaktördür. Şimdiye kadar faaliyette olan sadece iki MSR vardı ve her ikisi de Amerika Birleşik Devletleri'ndeki araştırma reaktörleriydi. 1960'ların Erimiş Tuz Reaktörü Deneyi, bir damızlık reaktöründe bir toryum yakıt döngüsü uygulayan bir nükleer santral kavramını kanıtlamayı amaçlarken, 1950'lerin Uçak Reaktörü Deneyi, öncelikle tekniğin sunduğu kompakt boyut tarafından motive edildi. Uçak Reaktörü Deneyi 1950'lerde yapıldı. IV. Nesil reaktör tasarımları üzerine artan araştırmalar, çeşitli ülkelerin projeleri ile teknolojiye olan ilgiyi yeniden canlandırmaya başladı ve Eylül 2021 itibariyle Çin, TMSR-LF1 toryum MSR reaktörüne başlamanın eşiğinde. [Alıntı gerekli].

MSR'lerin, zaten erimiş durumda olan yakıtla çalıştıkları için geleneksel reaktörlerden daha güvenli olduğu düşünülmektedir. Ek olarak, acil bir durumda, yakıt karışımı çekirdekten ve yakıt tahliye tanklarında katılaşacağı bir muhafaza kabına tahliye edilecek şekilde tasarlanmıştır. Bu, Fukuşima'daki nükleer trajedi sırasında görüldüğü gibi, geleneksel (katı yakıtlı) reaktörlerin kontrolsüz bir nükleer erime yaşama olasılığını ve ilgili hidrojen patlamalarını ortadan kaldırır. Geleneksel katı yakıtlı reaktörlerde yapıldığı gibi, yakıtın ömrü boyunca yakıt tüpleri içindeki basıncı yükseltmek yerine, bu tür bir reaktör boyunca sabit bir basınç sağlar. MSR'ler ayrıca çalışırken yakıt ikmali yapma yeteneğine de sahiptir, bu da çevrimiçi nükleer yeniden işleme ile aynı şeydir. Öte yandan, geleneksel reaktörlerin yakıt ikmali için kapatılması gerekir (CANDU veya Atukha sınıfı PHWR'ler gibi ağır su reaktörleri dikkate değer bir istisnadır).

MSR'lerin bir diğer önemli özelliği, yaklaşık 300 ° C'de (572 ° F) geleneksel LWR'lerden önemli ölçüde daha yüksek olan yaklaşık 700 ° C (1.292 ° F) çalışma sıcaklıklarıdır ve elektrik üretiminde daha yüksek bir verimlilik seviyesi, şebeke için enerji depolayan tesislerin potansiyeli, ekonomik hidrojen üretimi ve birkaç durumda proses ısısını azaltma seçenekleri sunar.

Sıcak tuzların aşındırıcılığı ve tuzun reaktör çekirdeğindeki nötron akısı tarafından dönüştürüldüğü için değişen kimyasal bileşimi, tasarım süreci boyunca ele alınması gereken ilgili zorluklardır.

MSR'ler, geleneksel nükleer güç reaktörleri tarafından sağlananlarla karşılaştırılamayacak kadar çok sayıda fayda sağlar; ancak, tarihsel nedenlerden dolayı, uygulanmamışlardır.

Geleneksel reaktörlerle karşılaştırıldığında, MSR'ler, özellikle yakıtın tuzda çözündüğü reaktörler, bir dizi ayırt edici özelliğe sahiptir. Bir reaktör çekirdeği içindeki basınç oldukça düşük olabilir, ancak sıcaklık oldukça yüksek olabilir. Bu bağlamda, bir MSR, normal bir hafif su reaktörüne kıyasla soğutma için sıvı metal kullanan hafif su soğutmalı bir reaktöre daha benzer. Şu anda Amerika Birleşik Devletleri'nin nükleer santrallerinin çoğunda kullanılan bir kerelik yakıtın aksine, MSR'ler genellikle kapalı yakıt döngüleriyle donatılmış üreme reaktörleri olarak düşünülür.

Reaktivite sapmalarını sınırlamak amacıyla, emniyet kavramları negatif olan bir reaktivite sıcaklık katsayısına ve önemli bir olası sıcaklık artışına bağlıdır. Reaktörü kapatmak için alternatif bir teknik olarak reaktörün altına pasif olarak soğutulan ikinci bir kap monte etmek mümkündür. Bir arıza olması durumunda ve rutin bakım amacıyla, yakıt reaktörden boşaltılır. Nükleer zincirleme reaksiyon durdurulur ve bu aynı zamanda ikincil bir soğutma mekanizması olarak da işlev görür. Bazı çok güvenli altkritik deneysel tasarımlar için, nötron üreten hızlandırıcılar bir çözüm olarak önerilmiştir.

MSR'lerin halihazırda kullanılmakta olan hafif su reaktörleri üzerinde çok sayıda potansiyel faydası vardır:

Bozunma işleminden ısının uzaklaştırılması, tüm düşük basınçlı reaktör tasarımlarında olduğu gibi, MSR'lerde pasif olarak gerçekleştirilir. Yakıt ve soğutma sıvısı belirli tasarımlarda aynı sıvı olduğundan, soğutma sıvısının çıkarılması reaktörün yakıtını da giderir. Bu, bir LWR'deki moderatörün çıkarılmasının, bu tasarımdaki soğutma sıvısını da nasıl çıkardığına benzer. Buharın aksine, florür tuzları suda çözünmekte zorlanır ve yakılabilecek hidrojen üretmezler. Erimiş tuzlar, çelik ve katı uranyum oksitin aksine, reaktör çekirdeğinde meydana gelen nötron bombardımanından zarar görmez; yine de, reaktör kabı hala öyle.

Düşük basınçlı bir MSR, bir BWR'nin yaptığı yüksek basınçlı radyoaktif buhara sahip olmadığından, radyoaktif buhar ve soğutma suyu sızıntısı yaşamaz ve radyoaktif buhar içermesi için gereken maliyetli muhafaza, çelik çekirdekli kap, boru ve güvenlik ekipmanı gerektirmez. Öte yandan, MSR tasarımlarının büyük çoğunluğu, sıvı taşıyan radyoaktif fisyon ürünlerinin pompalar ve ısı eşanjörleri ile doğrudan temas halinde olmasını sağlar.

MSR'ler yavaş nötronlarla çalışabildiğinden, kapalı nükleer yakıt döngülerini daha uygun maliyetli hale getirme olasılığı vardır. Nükleer yakıt döngüsünü tamamlayan ve böylece planın bütünüyle uygulanması koşuluyla çevresel sonuçları azaltan herhangi bir reaktör şunları içerir: Kimyasal ayırma işlemi yoluyla, uzun ömürlü aktinitler tekrar reaktör yakıtına dönüştürülür. Salınan atıkların çoğu, genellikle nükleer küller olarak bilinen ve yarı ömrü daha kısa olan fisyon ürünleridir. Bu nedenle, jeolojik çevreleme için gereken süre, harcanan nükleer yakıtın gerektirdiği on binlerce yıldan hafif su reaktöründen sadece 300 yıla düşürülür. Ek olarak, toryum gibi alternatif nükleer yakıtların kullanılmasına izin verir.

Piroproses, aktinit yakıtlarından nükleer küller olarak da bilinen fisyon ürünlerini çıkarmak için yakıtın sıvı fazında kullanılabilir. Bu, önemli bir gelişmenin hala gerekli olmasına rağmen, daha geleneksel yeniden işleme yöntemine göre faydalar sağlayabilir.

Yakıt çubuklarının üretimi gerekli değildir (yakıt tuzu sentezi ile değiştirilir).

Bazı tasarımlar, Pu240, Pu241 ve üstü (reaktör sınıfı plütonyum) gibi standart hafif su nükleer reaktörlerinden zahmetli transuranik malzemeleri yakabilen hızlı nötron spektrumuyla uyumludur.

Bir dakikadan kısa bir sürede, bir MSR yükteki değişikliklere cevap verebilir (ksenon zehirlenmesinden muzdarip geleneksel katı yakıtlı nükleer santrallerin aksine).

Erimiş tuz reaktörleri yüksek sıcaklıklarda çalışabilir, bu da termal verimlilik seviyesinin artmasına neden olur. Bu, boyutta, maliyetlerde ve çevre üzerindeki etkilerde bir azalmaya neden olur.

MSR'ler, ARE tarafından gösterildiği gibi, düşük bir kütlede yüksek bir gücü ifade eden yüksek bir spesifik güç sağlama potansiyeline sahiptir.

Olumlu bir nötron ekonomisi potansiyeli nedeniyle, MSR, nötron eksikliği olan toryum yakıt döngüsü için çekici bir seçenektir.

Gen IV tasarımlarının çoğuna kıyasla nispeten az ilerleme

Dolaşımdaki yakıt tuzu kullanan sistemlerde, yakıtta çözünen radyonüklidler, pompalar ve ısı eşanjörleri gibi önemli ekipman parçalarıyla temas eder ve bu da muhtemelen uzaktan yapılması gereken ve maliyetli olabilecek önemli ekipman parçalarıyla temas eder.

Bazı MSR'ler için, çekirdek karışımını kontrol etmek ve fisyon ürünlerinden kurtulmak için yerinde kimyasal işleme gereklidir.

Tasarımın önemli ölçüde farklı yönlerine uyum sağlamak için düzenlemelerde gerekli değişiklikler

Nikel bazlı alaşımlar, erimiş tuzu içermek için belirli MSR tasarımlarının yapımında kullanılır.

Nikel ve demir bazlı alaşımlar, yüksek nötron akısı altında gevrekleşmeye eğilimlidir. : 83

Korozyon riski.

Erimiş tuzlar, korozyon tehlikesini azaltmak için redoks durumlarının dikkatli bir şekilde izlenmesine ihtiyaç duyar.

Bu, dolaşımdaki yakıt tuzunu kullanan sistemler için, bölünebilir ve verimli izotopların karmaşık bir karışımının, ilgili fisyon, dönüşüm ve bozunma ürünleriyle birlikte, reaktörden pompalandığı benzersiz bir dizi zorluk sunmaktadır.

Statik yakıt tuzu kullanan tasarımlar, konunun modülerleştirilmesinden yararlanır. Yakıt tuzu, çoğunlukla nötron ışınlama hasarı nedeniyle düzenli olarak değiştirilen yakıt pimlerinin içinde depolanır, operasyonel konseptin temel bir bileşenidir; soğutma sıvısı tuzunun kimyasal yapısı daha basittir ve uygun redoks durumu kontrolü altında, yakıt pimlerini veya reaktör kabını hiçbir şekilde korozyon tehlikesine sokmaz.

(Redoks durumlarının kontrolüne atıfta bulunarak), Lütfen kararlı tuz reaktöründe kullanılan yakıt ve soğutma sıvısı tuzları için sağlanan açıklamalara bakın.

1960'larda ORNL'de oluşturulan MSR'ler yalnızca sınırlı bir süre için risksiz bir şekilde kullanılabildi ve sadece yaklaşık 650 ° C'de çalıştırıldı.

Potansiyel korozyon riskleri arasında kromun >700 °C'de sıvı florür toryum tuzları tarafından çözünmesi ve böylece paslanmaz çelik bileşenlerin tehdit edilmesi yer almaktadır.

Kobalt ve nikel gibi diğer tipik alaşım maddeleri, nötron radyasyonu ile dönüşüme karşı hassastır ve ömrü kısaltır.

Lityum tuzlarının olması durumunda (örneğin.

FLiBe), trityum üretimini azaltmak için 7Li'den yararlanmak pahalı olsa da kişinin yararınadır (trityum paslanmaz çeliklere sızma yeteneğine sahiptir), gevrekleşmeye neden olur ve çevreye doğru kaçar).

Hastelloy N, bu zorlukların ele alınmasına yardımcı olmak için ORNL tarafından oluşturulmuştur, ayrıca reaktörlerde (316H), 800H, inco 617) kullanılmak üzere onaylanmış ek yapısal çelik türlerinin alınması için çalışmalar yapılmaktadır.

Bazı MSR tasarımları, silahlarda kullanıma uygun nükleer malzeme üretebilen bir damızlık reaktörü oluşturmak için değiştirilebilir.

Hem MSRE hem de uçak nükleer reaktörleri, nükleer bombalarda kullanılanlara tehlikeli derecede yakın olacak kadar yüksek zenginleştirme seviyeleri kullandılar. Bu seviyeler, enerji tesisleri için yürürlükte olan çağdaş düzenleyici sistemlerin büyük çoğunluğu altında yasayı ihlal edecektir. Çağdaş tasarımların büyük çoğunluğu bu sorundan kaçınıyor.

Ölçülü termal nötronları kullanan bir MSR'nin çekirdek ömrü, katı moderatör malzemelere nötron hasarının bir sonucu olarak kısalabilir. Örneğin, MSRE, grafit moderatör çubukları için son derece gevşek toleranslarla inşa edilmiştir, böylece nötron hasarı, moderatör çubuklarının kendilerine herhangi bir zarar vermeden boyutlarını değiştirebilir. Grafit, nötronlarla patlatıldığında boyut değiştirdiğinden, iki akışkan MSR tasarımında grafit boru kullanmak mümkün değildir. Grafit borular bu tasarımlarda kullanılsaydı bölünür ve sızardı. Ilımlılığı önleme ihtiyacı nedeniyle, hızlı nötronlar kullanan bir MSR hiçbir şekilde grafit kullanamaz.

Termal MSR'ler, üreme oranlarının daha düşük olmasına rağmen, hızlı nötron yetiştiricilerinden daha yavaş bir iki katına çıkma süresine sahiptir.

Erimiş tuzlar, MSR'lerin soğutulması için kullanılabilecek birçok yöntemden biridir.

Erimiş tuz soğutmalı katı yakıt reaktörleri, Nesil IV önerisindeki erimiş tuz reaktör sistemi, erimiş tuz dönüştürücü reaktörleri (MSCR), gelişmiş yüksek sıcaklık reaktörleri (AHTR) ve florürlü yüksek sıcaklık reaktörleri de dahil olmak üzere birkaç farklı isimle gider. Bu isimlerin tümü aynı tip reaktörü ifade eder (FHR, tercih edilen DOE tanımı).

FHR'ler yakıtı basitçe yeniden işleyemez ve üretilmesi ve sertifikalandırılması gereken yakıt çubuklarına sahip olamaz. Bu süreç, kavramın ilk tasarlandığı andan itibaren yirmi yıla kadar sürebilir. FHR, sıvı metal soğutmalı reaktörler tarafından da paylaşılan özellikler olan düşük basınçlı, yüksek sıcaklıktaki bir soğutma sıvısının güvenlik ve ekonomik faydalarını korur. Özellikle, BWR'lerde olduğu gibi çekirdekte buhar üretimi yoktur, bu nedenle büyük, yüksek fiyatlı bir çelik basınçlı kaba (PWR'ler için gerektiği gibi) gerek yoktur. Yüksek sıcaklıklarda çalışabildiğinden, ısıyı güce dönüştürme işlemi için hem verimli hem de hafif bir Brayton çevrim gaz türbini kullanılabilir.

Şu anda FHR'ler üzerinde yapılan araştırmaların önemli bir kısmı, erimiş tuz hacimlerini ve bu miktarlarla bağlantılı masrafları azaltabilen küçük, kompakt ısı eşanjörleri geliştirmeye odaklanmıştır.

Erimiş tuzların aşındırıcı potansiyeli oldukça önemli olabilir ve bu potansiyel sıcaklık arttıkça büyür.

İle ilgili olarak ana soğutma devresi, Yüksek sıcaklıklara ve güçlü radyasyona maruz kaldığında bile korozyona dayanıklı bir malzemeye sahip olmak esastır.

Deneyler, Hastelloy-N ve benzeri alaşımların yaklaşık 700 ° C'ye kadar çalışma sıcaklıklarında bu görevlere uygun olduğunu göstermektedir.

Ancak, operasyonel deneyim eksikliği var.

Daha da yüksek çalışma sıcaklıkları arzu edilir - 850 ° C'de termokimyasal hidrojen üretimi mümkün hale gelir.

Karbon kompozitlerin, molibden alaşımlarının (örn.

TZM), karbürlerin yanı sıra ODS alaşımlarını veya refrakter metallere dayalı malzemeleri kullanma olasılığı.

Özel bir araştırmacı, bir çözümün yeni beta-titanyum Au alaşımlarını kullanmak olabileceğini öne sürdü, çünkü bu sadece çok yüksek sıcaklıklarda çalışmaya izin vermekle kalmayacak, aynı zamanda güvenlik marjını da artıracaktır.

Reaktörü daha işlevsel ve güvenli hale getirmek için tuz karışımları seçilmiştir.

Florun sadece bir kararlı izotopu (¹⁹F) vardır ve nötron bombardımanının etkisi altında kolayca radyoaktif hale gelmez.

Klor ve diğer birkaç halojenürün aksine, Flor ayrıca daha düşük bir nötron emme oranına sahiptir ve nötronları daha etkili bir şekilde ılımlılaştırır (yavaşlatır).

Yüksek sıcaklıklar, birkaç pentaflorür ve hekzaflorürün çok ılımlı sıcaklıklarda kaynamasına rağmen, düşük değerlikli florürlerin kaynamasına neden olur.

Bileşen parçalarına indirgenmeden önce, aşırı yüksek sıcaklıklara ısıtılmaları gerekir.

İlgili kaynama sıcaklıklarının önemli ölçüde altında tutulduğunda, bu tür erimiş tuzların kimyasal olarak kararlı olduğu söylenir.

Florür tuzları suda düşük çözünürlüğe sahiptir ve yanabilir hidrojen oluşturmazlar.

Klorun iki kararlı izotopu (35 Cl  ve ³⁷ Cl) ve aralarında nötron emilimini 35 Cl kolaylaştıran yavaş bozunan bir izotop vardır.

Klorürlerin varlığı, hızlı damızlık reaktörlerin oluşturulmasını mümkün kılar.

Klorür tuzları kullanılarak reaktör tasarımları üzerinde yapılan araştırma miktarında önemli bir azalma olmuştur.

Klor, flordan farklı olarak, daha ağır kararlı izotop olan ³⁷ Cl'yi ayırmak için saflaştırma işleminden geçmelidir, böylece ³⁵ Cl bir nötronu emdiğinde ortaya çıkan kükürt tetraklorür üretimini 36 Cl'ye indirgemeli, daha sonra beta bozunumu ile 36 S'ye indirgenmelidir.

Lityum saflaştırılmış ⁷ Li formunda olmalıdır, çünkü ⁶Li nötronları etkili bir şekilde yakalar ve trityum üretir.

Saf ⁷Li kullanılsa bile, Önemli miktarda trityum oluşumu, ağır su kullanan nükleer santrallere benzer şekilde, lityum içeren tuzlar tarafından tetiklenir.

Erime noktalarını düşürmek için, reaktör tuzları genellikle ötektiğe yakın karışımlarda bulunur. Düşük erime noktası nedeniyle, tuz başlangıçta daha kolay eritilebilir ve ısı eşanjöründe soğutulduğunda tuzun donma olasılığı daha düşüktür.

Kaynaşmış florür tuzları nispeten büyük bir redoks penceresine sahip olduğundan, kaynaşmış tuz sisteminin redoks potansiyeli modifikasyona uygundur. Berilyum ilavesiyle, flor-lityum-berilyum (veya FLiBe) olarak bilinen bileşik, redoks potansiyelini azaltmak ve neredeyse korozyonu ortadan kaldırmak için kullanılabilir. Bununla birlikte, berilyumun çok zehirli bir element olması nedeniyle, herhangi birinin çevreye salınmasını önlemek için tasarıma ek güvenlik önlemlerinin dahil edilmesi gerekecektir. Çok çeşitli farklı tuzlar, özellikle reaktör yüksek oranda reaktif hidrojen üretecek kadar sıcaksa, borularda korozyona neden olma potansiyeline sahiptir.

Bugüne kadar, Çalışmaların çoğu, esas olarak lityum ve berilyumun nispeten iyi moderatörler olması ve bileşen tuzlarının her birinden daha düşük bir erime noktasına sahip ötektik bir tuz kombinasyonu oluşturmak için birleşmesi nedeniyle FLiBe'ye odaklanmıştır.

Ayrıca berilyumda nötronun ikiye katlanması meydana gelebilir, nötron ekonomisinin verimliliği arttırılır.

Bir nötron aldıktan sonra, berilyumun çekirdeği bu sürece girecek ve bu da iki nötronun salınmasına neden olacaktır.

Tuz içeren benzin nedeniyle, genellikle% 1 veya% 2 (mol ile) UF4 eklenir.

Bir noktada toryum ve plütonyum florürleri de kullanıldı.

ORNL, erimiş tuzla hazırlanma ve çalışma yöntemlerini keşfeden dünyadaki ilk yerdi. Oksitlerin, kükürtün ve metal kirleticilerin uzaklaştırılması, tuz üzerinde kullanılan arıtma işleminin amacıdır. Oksitlerin varlığı, reaktörün çalışması sırasında katı parçacıkların birikmesine neden olabilir. Çalışma sıcaklığında, kükürtün nikel bazlı alaşımlar üzerindeki aşındırıcı saldırısı, işlemin devam edebilmesi için bunların uzaklaştırılmasını gerektirir. Korozyon kontrolü amacıyla, krom, nikel ve demir gibi yapısal metallerin çıkarılması gerekir.

HF ve helyum süpürme gazı kullanan bir su içeriği azaltma arıtma aşamasının 400 ° C'de çalışacağı belirtildi.

Tuz karışımlarındaki oksit ve kükürt kontaminasyonu, HF –H2 karışımının gaz serpintisi kullanılarak giderildi ve tuz 600 °C'ye ısıtıldı.

Bir MSR kullanmanın sağlayabileceği bir avantaj, çevrimiçi işlemenin potansiyelidir.

Sürekli olarak işleme, fisyon ürünlerinin daha düşük bir stoklanmasına neden olur, Büyük bir nötron absorpsiyon kesitine sahip fisyon ürünlerini ortadan kaldırarak, korozyon kontrol edilebilir ve nötron ekonomisi, özellikle ksenon geliştirilebilir.

Bu nedenle, MSR, nötron bakımından fakir toryum yakıt döngüsünde kullanım için mükemmel bir seçimdir.

Çevrimiçi yakıt işleme, yakıt işleme kazaları risklerine neden olabilir: 15, radyo izotoplarının salınımını tetikleyebilir.

Toryum ıslahını içeren bazı durumlarda, ara ürün protaktinyum ²³³Pa reaktörden çıkarılacak ve bomba üretiminde kullanılmak üzere çekici bir bileşen olan oldukça saf ²³³U'ya bozunmasına izin verilecektir.

Daha güncel olan tasarımlar, daha düşük bir spesifik güce sahip bir tane veya ikinci bir toryum yetiştirme battaniyesi kullanmanızı önerir.

Bu, protaktinyumun o kadar seyreltilmesiyle sonuçlanır ki, protaktinyum atomlarının sadece küçük bir kısmı, (n, 2n) kimyasal reaksiyon yoluyla (bir olay nötronunun emilmediği, bunun yerine bir nötronu çekirdekten çıkardığı) ikinci bir nötron veya protonu emebilir, ²³²U üretir.

²³²U kısa bir yarı ömre sahip olduğundan ve bozunma zinciri sert gama yayıcılar içerdiğinden, bomba üretiminde kullanılmak üzere uranyumun izotopik bileşiminin arzu edilebilirliğini azaltır.

Bu kazanç, daha büyük bir bölünebilir envanterin veya önemli miktarda battaniye tuzu içeren iki akışkanlı bir tasarımın artan harcamasıyla birlikte gelecektir. Ancak, bu faydayı elde etmek mümkün olacaktır.

Yakıt tuzunun geri dönüşümü için gerekli teknoloji gösterilmesine rağmen, sadece laboratuvar ölçeğinde yapılmıştır. Ekonomik olarak uygulanabilir bir yakıt tuzu temizleme sistemi oluşturmak için araştırma ve geliştirme yapılması, tam ölçekli ticari reaktörlerin inşası için bir ön koşuldur.

Nükleer santrallerde, yeniden işleme, bölünebilir uranyum ve plütonyumun kullanılmış yakıttan kimyasal olarak ayrılması işlemini ifade eder.

2020 yılından itibaren kapsamlı bir literatür değerlendirmesi, MSR'lerin ekonomisi ve finansmanı hakkında çok az bilgi bulunduğu, mevcut malzemenin kalitesiz olduğu ve maliyet tahminlerinin sorgulanabilir olduğu sonucuna varmaktadır.

Diğer birçok konfigürasyonun önerilmiş olmasına rağmen, erimiş tuz üç ana gruptan birine ayrılabilir:

Hem dolaşımdaki yakıt-tuz MSRE hem de daha güncel statik-yakıt-tuz SSR, yakıt olarak tuzu ve soğutucu olarak tuzu kullanır; DFR