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Wiederbelebung eines einschmelzsicheren Reaktordesigns
Eine Neuinterpretation eines alten Reaktordesigns könnte die Kernkraft sauberer und sicherer und damit wettbewerbsfähiger gegenüber fossilen Brennstoffen machen.
Ein Blick in die Version des Salzschmelzereaktors Oak Ridge aus den 1970er Jahren.
Erdenergie , ein Start-up in Ontario, Kanada, kommerzialisiert das Reaktordesign, das auf Arbeiten des Oak Ridge National Laboratory in Tennessee basiert. Terrestrial plant, noch in diesem Jahr mit der Lizenzierung des Designs in Kanada zu beginnen.
Terrestrial entwickelt einen Reaktor, der geschmolzenes Salz anstelle von Wasser als Kühlmittel verwendet.
Forscher von Oak Ridge haben in den letzten Jahrzehnten verschiedene Salzschmelzereaktoren demonstriert und getestet. Terrestrial hat eines dieser Designs so modifiziert, dass die Technologie billig genug für den Einsatz wird.
Herkömmliche Kernreaktoren kosten zum großen Teil aufgrund von Sicherheitsvorschriften, die kostspielige redundante Pumpen, Containment-Strukturen und andere Teile vorschreiben, viel mehr im Bau als Kraftwerke mit fossilen Brennstoffen. Simon Irish, CEO von Terrestrial, sagt, dass das Salzschmelzen-Design es ermöglichen könnte, Sicherheitssysteme zu vereinfachen und die Kosten zu senken.
Wenn bei Salzschmelzen der Strom ausfällt oder der Reaktor beschädigt wird, kühlt sich das System von selbst ab, ohne dass sich die Radioaktivität ausbreiten kann. Herkömmliche Kernreaktoren müssen aktiv gekühlt werden, wobei kontinuierlich Wasser durch sie gepumpt wird. Wenn die Pumpen stoppen, beginnt der Brennstoff zu überhitzen, was zur Freisetzung radioaktiver Stoffe in die Umwelt führen kann.
Eine Darstellung des Salzschmelzreaktordesigns von Terrestrial Energy.
Eine Handvoll anderer Startups, darunter Transatomare Macht , arbeiten auch an der Kommerzialisierung von Flüssigsalzreaktoren. Die Technologie steht auch im Mittelpunkt der F&E-Bemühungen in China (siehe Leslie Dewan: Innovators Under 35 and Safer Nuclear Power, at Half the Price).
Die Designs von Terrestrial sind konventioneller als die von Transatomic entwickelten. Das Unternehmen plant, die gleichen Materialien zu verwenden, die in Reaktoren verwendet werden, die in Oak Ridge getestet wurden, während die Konstruktionen von Transatomic mehrere neue Materialien verwenden.
Im Reaktor von Terrestrial wird Uran mit einem geschmolzenen Salzkühlmittel vermischt. Wenn der Brennstoff zu heiß wird, dehnt sich das Gemisch aus, was die Spaltung verlangsamt und die Wärme des Brennstoffs verringert. Dieser regelt automatisch die Temperatur und verhindert eine Überhitzung. Außerdem siedet das Kühlmittel nur bei sehr hoher Temperatur, so dass es im Gegensatz zu Wasser nicht verdunstet, selbst wenn die Pumpen ausfallen.
Wenn der Reaktor beschädigt würde und das Gemisch aus Brennstoff und Kühlmittel austreten würde, würden sich die Spaltreaktionen verlangsamen und der geschmolzene Brennstoff würde erstarren, wodurch die Ausbreitung von radioaktivem Material begrenzt würde.
Irish sagt, dass das Design auch den Atommüll um etwa zwei Drittel reduzieren wird, da der Reaktor bei Temperaturen arbeitet, die doppelt so heiß sind wie ein herkömmlicher Reaktor, was seine Effizienz verbessert und die benötigte Brennstoffmenge reduziert. Er sagt auch, dass das Recycling des Brennstoffs, das den Abfall weiter reduziert, einfacher ist als bei herkömmlichen Reaktoren.
Um das Design von Oak Ridge praktischer zu gestalten, modifizierte Terrestrial es so, dass es in einer Fabrik hergestellt und per Lastwagen zu einem Kraftwerk transportiert werden konnte.
Ein weiteres charakteristisches Merkmal des Designs von Terrestrial ist, dass wichtige Teile wegwerfbar sind. Eine Herausforderung bei der Salzschmelze von Oak Ridge besteht darin, dass ein kritisches Material, Graphit, nicht sehr lange hält, was bedeuten würde, dass die Betreiber einer Anlage es regelmäßig ersetzen müssten. Das neue Design beherbergt die Hauptkomponenten des Reaktors, einschließlich des Graphits, in einer geschlossenen Einheit, die alle sieben Jahre ausgetauscht werden kann, was den Betrieb der Anlage theoretisch erleichtert.
Terrestrial hat einen vorläufigen Entwurf erstellt und arbeitet mit Oak Ridge zusammen, um einen noch detaillierteren Entwurf zu erstellen, den ein Ingenieurbüro zur Erstellung von Blaupausen verwenden könnte. Terrestrial hofft, den ersten kommerziellen Reaktor Anfang des nächsten Jahrzehnts in Betrieb nehmen zu können.