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Das Nuclear Lab des MIT hat einen ungewöhnlichen Plan, um die Forschung an fortgeschrittenen Reaktoren anzukurbeln
Wissenschaftler wollen Pläne für einen transportablen Salzschmelzereaktor testen, indem sie sich huckepack auf ihre bestehende Nuklearanlage stützen. 27. März 2017
Josua Mathews
Wissenschaftler des MIT Nuclear Reactor Laboratory haben einen unkonventionellen Plan entwickelt, um die Entwicklung eines kleinen, sicheren und billigen Kernreaktors zu beschleunigen: Sie wollen einen Prototyp bauen, der ihre bestehende Anlage huckepack trägt.
Da der geplante 1-Megawatt-Demonstrationsreaktor allein nicht in der Lage wäre, eine Spaltreaktion aufrechtzuerhalten, glauben die Forscher, dass sie den Bau eines eigenständigen experimentellen Prototyps vermeiden könnten, den die Nuclear Regulatory Commission im Allgemeinen fordert. Dieser Standortauswahl- und Lizenzierungsprozess kann ein Jahrzehnt oder länger dauern, daher besteht die Hoffnung, dass dieser Ansatz Hunderte Millionen Dollar weniger kosten und nur halb so viel Zeit für den Aufbau in Anspruch nehmen könnte.
Das Universitätslabor betreibt einen leichtwassergekühlten Forschungsreaktor mit sechs Megawatt auf der Nordwestseite des Campus, der in einem puderblauen Sicherheitsgebäude aus Stahl und Beton untergebracht ist. Die vorgeschlagene subkritische Anlage würde neben dem sechseckigen Kern gebaut und zwei medizinische Bestrahlungsräume übernehmen, die einst für experimentelle Krebsbehandlungen genutzt wurden.
Lin-wen Hu , der leitende Forschungswissenschaftler am MIT Nuclear Reactor Laboratory, entwickelte den Vorschlag für die unterkritische Anlage.'
Es wäre etwa halb so groß wie ein typischer Demonstrationsreaktor und würde von Neutronen abhängen, die vom Hauptreaktor erzeugt werden, um die Spaltungskettenreaktion in seinem Brennstoff auszulösen. Das bedeutet, dass das Projekt wahrscheinlich nur eine Änderung der bestehenden Genehmigung für den MIT-Reaktor erfordern würde, der 1974 online ging, sagt Lin-wen Hu , der leitende Forschungswissenschaftler im Labor und Entwickler des Vorschlags.
Die Forscher wollen insbesondere Entwürfe für einen kleinen, transportablen, mit Salzschmelze gekühlten Reaktor testen, der für netzunabhängige Zwecke wie die Stromerzeugung für abgelegene Dörfer oder Baustellen bestimmt ist. Salzschmelzereaktoren, die erstmals in den 1950er Jahren erforscht wurden, erregen aufgrund ihres Potenzials für mehr Sicherheit und niedrigere Kosten im Vergleich zu herkömmlichen Kernkraftwerken ein wachsendes Interesse auf diesem Gebiet.
Die unterkritische Anlage kann letztendlich die Notwendigkeit eines Prototyps beseitigen, bevor sie zu einem Reaktor in voller Größe übergeht, je nachdem, ob die Testergebnisse und andere Analysen die Sicherheitsbedenken der Regulierungsbehörden erfüllen. Aber so oder so, es sollte entscheidende Daten über die Durchführbarkeit dieses Ansatzes liefern und es möglicherweise einfacher machen, die Mittel und Genehmigungen zu sichern, die erforderlich sind, um das Projekt voranzutreiben.
Wenn alle darauf warten müssen, dass etwas gebaut wird, und Milliarden von Dollar riskiert werden, wird uns das nur zurückhalten, sagt Hu.
Ein Bediener arbeitet im Reaktorkontrollraum.
Ein Bedienfeld im Reaktorlabor.
Die große Hoffnung ist, dass die Testanlage dazu beitragen könnte, fortschrittliche Reaktordesigns in den Vereinigten Staaten in Gang zu bringen, wo die Nuklearforschung aufgrund von Sicherheitsbedenken, einer langen Geschichte von Unsinn und entmutigenden regulatorischen Anforderungen zurückgeblieben ist. Es wächst die Befürchtung, dass das Land seine Führungsposition in diesem Sektor verliert, insbesondere da China ein ehrgeiziges Programm für den Bau von Kernkraftwerken und die Erforschung fortschrittlicher Reaktordesigns vorantreibt.
David Petti, leitender Nuklearwissenschaftler am Idaho National Laboratory, ist skeptisch, ob das NRC dies als Ersatz für einen eigenständigen Prototyp ansehen würde, der im Allgemeinen auf dem Weg zum Bau eines Reaktors in Originalgröße erforderlich ist. Aber er glaubt, dass eine Version dieses Ansatzes sowieso notwendig sein wird, um dem NRC genug Vertrauen zu geben, um jeden Prototyp eines Salzschmelzereaktors zu unterzeichnen. Er fügt hinzu, dass erste Gespräche im Gange sind, um zu bewerten, ob ähnliche Projekte um Reaktoren in nationalen Labors, einschließlich Idaho und Oak Ridge, im Rahmen eines Programms des Energieministeriums entwickelt werden könnten, das eingerichtet wurde, um privaten Nuklearunternehmen technische Unterstützung zu bieten. Aber es gibt einfach mehr Platz in der MIT-Einrichtung, was bedeutet, dass das Projekt dort deutlich billiger und einfacher sein könnte, sagt Petti.
Dies könnte möglicherweise ein viel effizienterer Ansatz sein, sagt er. Es ist eine einzigartige Fähigkeit, die meiner Meinung nach erforscht werden muss und die die technologische Entwicklung dieses Konzepts wirklich unterstützen könnte.
Das Labor verwendet Roboterarme, um Testmaterialien zu manipulieren.
Ein abgeschlossener Raum für Testmaterialien, die Strahlung ausgesetzt wurden.
Salzschmelzereaktoren gelten als von Natur aus sicherer und stabiler als herkömmliche Konstruktionen. Die Verwendung von Salzen anstelle von Wasser als Kühlmittel bedeutet, dass die Reaktoren bei höheren Temperaturen und bei atmosphärischem Umgebungsdruck betrieben werden können. Dies verbessert die Effizienz, reduziert die Containment-Kosten und ermöglicht eine Kühlung auch bei Stromausfall. Startups wie Transatomic , Erdenergie , und Kairo macht versuchen alle, Versionen dieser Nukleartechnologie der nächsten Generation zu entwickeln.
Das MIT-Labor beabsichtigt, im nächsten Jahr mit der Suche nach Finanzierungsquellen zu beginnen, möglicherweise einschließlich des Energieministeriums oder Start-ups im Bereich der Kernenergie. Je nachdem, woher das Interesse kommt, kann es sein eigenes Forschungsprogramm vorantreiben oder mit Unternehmen zusammenarbeiten, die ihre Designs testen möchten.
Das Projekt wird vor Treibstoffkosten auf etwa 15 Millionen US-Dollar geschätzt, sagt David Moncton, Direktor des MIT-Labors.
Eine Kontrolllampe signalisiert, wenn Experimente im Gange sind.