Более высокая концентрация урана по сравнению с чистым жидким топливом обеспечивает гибкость в использовании его в самых разных целях — от крупных электростанций до небольших модульных реакторов.
Национальная лаборатория Ок-Ридж (ORNL) официально подписала лицензионное соглашение на проведение исследований с австралийской инвестиционной компанией Out The Back Ventures с целью ускорения разработки революционной технологии ядерного топлива.
«Новый подход к разработке ядерного топлива, созданный в Национальной лаборатории Ок-Ридж, может повысить производительность новых легководных ядерных реакторов», — говорится в пресс-релизе лаборатории.
«Легководные реакторы составляют большинство действующих в США ядерных реакторов и вырабатывают электроэнергию с использованием топливных гранул из диоксида урана».
Цель партнерства — вывести концепцию суспензии жидкого металла диоксида урана (ULIMES) из лабораторных условий на коммерчески жизнеспособный уровень.
Новое состояние ядерного топлива
Прорыв связан с «проточной» топливной системой, которая переосмысливает внутреннюю химию ядерных реакторов.
В то время как традиционные легководные реакторы (LWR), обеспечивающие подавляющее большинство безуглеродной энергии в США, используют твердые гранулы диоксида урана (UO2), в конструкции ULIMES применяются неспеченные частицы UO2, взвешенные в жидкометаллическом носителе.
Эта суспензия создает циркуляционную топливную систему, которая протекает через активную зону реактора. Переход от твердых гранул к жидкометаллической суспензии позволяет топливу непрерывно перемещаться между областями с высоким и низким нейтронным потоком.
Это обеспечивает равномерное сгорание и устраняет эффект «самоэкранирования», который обычно оставляет неиспользованную энергию в центре стандартных топливных гранул.
Повышение безопасности и эффективности
Концепция ULIMES обладает рядом важных преимуществ по сравнению с традиционным топливом. Она обеспечивает превосходное охлаждение, поскольку жидкий металлический носитель значительно повышает теплопроводность, что позволяет реактору более эффективно отводить тепло и снижать пиковые температуры топлива.
«Эта конструкция улучшает способность реактора к самоохлаждению, обеспечивая значительное повышение эффективности, а также существенное повышение безопасности и снижение затрат на техническое обслуживание», — говорится в пресс-релизе.
Такая конструкция также приводит к уменьшению повреждений материала, поскольку продукты деления не накапливаются в такой же степени, как в традиционном твердом топливе, а жидкий металлический носитель остается невосприимчивым к повреждениям, вызванным «каскадом столкновений», которые обычно разрушают твердые конструкции.
Кроме того, технология обеспечивает бесшовную интеграцию с существующей инфраструктурой, поскольку ULIMES химически совместима с материалами, уже используемыми в современных легководных реакторах. Это позволяет избежать необходимости в масштабных, многолетних программах квалификации материалов, которые часто тормозят разработку новых ядерных проектов.
«ULIMES соединяет современные реакторы с технологиями будущего, используя проверенные материалы для обеспечения производительности следующего поколения без затрат на строительство следующего поколения», — говорит Иэн Гринквист из ORNL.
Двигаясь к сетке
Участие компании Out The Back Ventures обеспечивает необходимый капитал для финансирования дополнительных исследований плотности и вязкости, необходимых для поддержания суспензии, будь то за счет естественной циркуляции или механического перемешивания.
Благодаря возможности использования более высокой концентрации урана, чем в чистом жидком топливе, данная конструкция обеспечивает высокую степень гибкости для реакторов различных размеров, от крупномасштабных установок до малых модульных реакторов (ММР).
Благодаря улучшению охлаждения и извлечения энергии при одновременном снижении затрат на техническое обслуживание, ULIMES может продлить срок службы существующего ядерного парка, а также заложить высокоэффективную основу для реакторов следующего поколения.
Sourse: interestingengineering.com
