Gelişmiş Reaktör Gerçeğe Yaklaşıyor
Kısmen Nathan Myhrvold ve Bill Gates tarafından finanse edilen bir girişim olan Terrapower, bol miktarda uranyum üzerinde çalışan hareketli dalga reaktörü adı verilen yeni bir nükleer reaktör tipi inşa etmeye yaklaşıyor. Şirket, bunu, neredeyse tükenmez bir yakıt kaynağından güç üretme potansiyelleri nedeniyle de değer verilen füzyon reaktörlerine olası bir alternatif olarak görüyor.
Rüya bitkisi: Yürüyen dalga reaktörü olarak bilinen yeni bir nükleer reaktör tasarımı, bazı geleneksel nükleer tasarımlara benziyor, ancak çalışma şekli çok farklı.
Terrapower'ın reaktör tasarımı üzerindeki çalışmalar 2006 yılında başladı. O zamandan beri şirket, reaktörün daha geleneksel bir tasarıma benzemesi için orijinal tasarımını değiştirdi. Değişiklikler, reaktörün mühendisliğini ve inşasını kolaylaştıracak. Şirket ayrıca reaktör için kesin boyutlar ve performans parametreleri hesapladı. Terrapower, 2016 yılında 500 megavatlık bir gösteri tesisinin inşaatına başlamayı ve 2020'de devreye almayı planlıyor. Yeni reaktörün temel teknik zorluğunun üstesinden gelmek için ulusal laboratuvarlar, üniversiteler ve şirketlerden oluşan bir konsorsiyumla birlikte çalışıyor: reaktör çekirdeğinde bir seferde on yıllarca kullanıma dayanabilir. Henüz deneysel bir tesis için bir alan ya da onu inşa etmek için gereken finansmanı sağlamadı.
Reaktör, bir erimeyi önlemek için soğutma sistemlerini çalıştırmak için elektriğe ihtiyaç duymadığından geleneksel nükleer reaktörlerden daha güvenli olacak şekilde tasarlanmıştır. Ancak yeni reaktör, muhtemelen bugün nükleer enerjinin karşı karşıya olduğu en büyük sorunu çözmüyor: onları inşa etmenin yüksek maliyeti. Terrapower'ın CEO'su John Gilleland, şirketin reaktörlerin geleneksel reaktörler kadar maliyetli olmasını beklediğini, ancak jürinin hala buna katılmadığını söylüyor.
Konvansiyonel reaktörler, nadir bulunan bir uranyum-uranyum 235 formunun fisyonunun bir sonucu olarak ısı ve elektrik üretir. Hareketli bir dalga reaktöründe, reaktörü başlatmak için az miktarda uranyum 235 kullanılır. Reaktörün ürettiği nötronlar daha sonra çok daha bol olan uranyum 238'i nükleer güç için gereken ısıyı üretebilen bölünebilir bir malzeme olan plütonyum 239'a dönüştürür. Uranyum 238, kısmen, geleneksel nükleer yakıt yapmak için kullanılan zenginleştirme işlemlerinin atık ürünü olduğu için kolaylıkla temin edilebilir. Nükleer yakıt talebi yüksekse, gelecekte deniz suyundan uranyum 238 çıkarmak da uygun olabilir. Terrapower, herkes Amerika Birleşik Devletleri'ndeki insanlar kadar güç kullansa bile, bu yakıtın dünyaya bir milyon yıl boyunca güç sağlamaya yetecek kadar olduğunu söylüyor.
Orijinal Terrapower tasarımında, reaktör çekirdeği geniş bir uranyum 238 koleksiyonuyla doluydu. Onu dönüştürme işlemi bir uçta başlar, ısı üretmek ve daha fazla uranyumu plütonyuma dönüştürmek için hemen bölünen plütonyum üretir. Reaksiyon bir uçtan diğer uca hareket eden bir dalga halinde, daha fazla reaksiyon meydana gelmeyinceye kadar hareket eder.
Yeni tasarımda, reaksiyonların tümü, bir uçtan başlayıp diğerine geçmek yerine, reaktörün merkezine yakın bir yerde gerçekleşir. Başlamak için, reaktörün merkezine uranyum 235 yakıt çubukları yerleştirilmiştir. Bu çubukları çevreleyen uranyum 238'den oluşur. Nükleer reaksiyonlar ilerledikçe, çekirdeğe en yakın olan uranyum 238 çubukları ilk önce plütonyuma dönüştürülür ve daha sonra yakındaki yakıtta daha fazla plütonyum üreten fisyon reaksiyonlarında kullanılır. çubuklar. En içteki yakıt çubukları tükenirken, uzaktan kumandalı mekanik bir cihazla merkezden alınarak reaktörün çevresine taşınırlar. Geriye kalan uranyum 238 çubukları - uranyumun bir kısmının plütonyuma dönüştürüldüğü merkeze yeterince yakın olanlar da dahil olmak üzere - kullanılmış yakıtın yerini almak için merkeze doğru karıştırılır.
Bu sistemde, ısı her zaman reaktör çekirdeği içinde, merkeze yakın, yaklaşık olarak aynı alanda üretilir. Sonuç olarak, elektrik üretmek için ısıyı çıkaracak ve kullanacak sistemleri tasarlamak daha kolaydır.
Bu tasarımın zorluklarından biri, yakıt çubuklarındaki yakıtı içeren çelik kaplamanın onlarca yıllık radyasyona maruz kalabilmesini sağlamaktır. Mevcut malzemeler yeterince iyi değil: Birincisi, soğutma sıvısının akması gereken yakıt çubukları arasındaki boşlukları kapatacak şekilde şişmeye başlıyorlar. Terrapower, 40 yıl dayanabilmesi için malzemelerin iki ila üç kat daha dayanıklı hale getirilmesi gerektiğini söylüyor.
Şirket, mevcut malzemelerin zaman içinde nasıl değişeceğini tahmin etmek için bilgisayar modelleri kullanıyor ve bu değişiklikleri öngören reaktör tasarımları geliştiriyor. Terrapower operasyon direktörü Doug Adkisson, örneğin, bir malzemenin reaktör içindeki koşullarda şişeceği biliniyorsa, yakıt çubukları arasındaki boşluklar bu şişmeye uyum sağlayacak şekilde tasarlanır, diyor.
Terrapower ayrıca pasif bir soğutma sistemi için tasarımlar geliştirmiştir. Diğer birçok gelişmiş reaktör tasarımı gibi, Terrapower'da da soğutucu olarak erimiş sodyum metali kullanılıyor. Sodyumun kaynaması sudan çok daha uzun sürer ve bu da tesis operatörlerine kazalara müdahale etmeleri için daha fazla zaman verir. Elektrik kesintisi durumunda doğal konveksiyon ve hava soğutmayı kullanmak da mümkün olacaktır - Fukushima'da olduğu gibi soğutucunun sürekli olarak reaktöre pompalanması gerekmeyecek. Bununla birlikte, sodyum kullanmanın bir tehlikesi, havaya veya suya maruz kaldığında şiddetli tepki vermesidir.
Terrapower'ın sonraki adımları, tasarımın tamamlanmasını ve tesisleri inşa etmek için ortaklar bulmayı içeriyor. Çin, Rusya ve Hindistan'daki kuruluşlarla görüşmelerde bulunuyor. Gilleland, şirketin önümüzdeki birkaç ay içinde ortaklar hakkında bir açıklama yapmasını beklediğini söyledi.saklamak