Solné reaktory – řešení energetického problému lidstva?

V minulém článku byly shrnuty základní informace o reaktorech s roztavenými solemi, v následujících odstavcích si můžete přečíst současný vývoj těchto reaktorů, hlavně reaktoru Integral MSR.

Současný vývoj MSR

Když bylo v roce 2002 navrhnuto 6 koncepcí nových jaderných reaktorů generace IV, nechyběl zde ani model reaktoru chlazeného roztavenými solemi. Prozatím však nebyly provozovány žádné reaktory a vývoj tak probíhá pouze ve výzkumných institucích. Solné reaktory by měly velký význam zejména pro země, které disponují velkými zásobami thoria, jako jsou  Indie a Čína.

Podle webu world-nuclear.org je nyní jeden projekt ve stádiu pokročilého vývoje (Integral MSR, Kanada) a dalších 6 projektů v prvotní fázi vývoje. Vývojáři solných reaktorů jsou zejména Spojené státy, Anglie, Čína a Kanada.

Integral MSR

Projekt Integral MSR je vyvíjený kanadskou firmou Terrestrial Energy. Koncept má integrálně řešený primární okruh (v reaktorové nádobě jsou umístěny jak primární výměníky tepla, tak hlavní cirkulační čerpadla). Zvláštností Integral MSR je jeho reaktorová nádoba, která je projektována s předpokládanou životností sedmi let a je vyměnitelná. Teplota chladiva se bude pohybovat kolem 600 - 700 °C, takže reaktorový systém bude možné využívat i k výrobě procesního tepla. Jako moderátoru bude použito hexagonálních grafitových bloků s palivem ve formě tetrafluoru uranu s obohacením 2 až 4 %.

V sekundárním okruhu bude také roztavená sůl na bázi zirkonia, fluoru a draslíku. Pomocí šestice parogenerátorů se teplo z reaktoru přemění na páru pro turbínu. Pasivní systémy nouzového dochlazování zaručují bezpečnost reaktoru při nestandardních situacích.

Po 7 letech provozu bude třeba část reaktorové nádoby vyměnit a nahradit novou. V reaktorové hale k tomu bude uzpůsobeno místo pro odložení a dochlazování použité komponenty reaktorové nádoby. Poté, co se část dostatečně vychladí, bude převezena do přepracovacího závodu mimo elektrárnu, ve kterém bude zajištěna její ekologická likvidace.

Integral MSR je plánován ve třech výkonových variantách a to 80, 300 a 600 MW tepelných. Předpokládá se, že cena elektřiny z těchto bloků bude srovnatelná s cenou elektřiny z plynových elektráren. Varianta s nejnižším výkonem je projektována pro odlehlé oblasti bez připojení k elektrizační síti a prozatím by se jednalo o prototyp reaktoru.

V roce 2015 společnost Terrestrial Energy uzavřela dohodu s laboratořemi v Oak Ridge o pomoc při navrhování tohoto pokročilého reaktoru. V polovině roku 2016 poskytlo americké ministerstvo energetiky grant v hodnotě 2 miliard dolarů společnostem zabývajícím se výrobou modulárních reaktorů, jednou ze společností byla také Terrestrial Energy, která postoupila do druhého kola grantu a získala kapitál v hodnotě 4,2 milionů dolarů. V listopadu 2017 prošel návrh solného reaktoru první fází kontrol kanadského dozorného orgánu. Terrestrial Power a kanadské laboratoře uvažují jako jednu z možných lokalit pro výstavbu demonstrační elektrárny poblíž Chalk River, asi 150 km severozápadně od Ottawy.

Terrestrial Power také požádala o úvěr v hodnotě 1200 milionů dolarů na podporu financování a licencování projektu. Při té příležitosti vybrala další tři lokality, kde by mohl být demonstrační blok postaven. Jedna lokalita je dokonce v národních laboratořích Idaho. Terrestrial Power plánuje do roku 2019 předložit žádost o certifikaci projektu a získat tak stavební povolení pro IMSR-400, blok s elektrickým výkonem 190 MW.

Kromě Integral SMR jsou i další projekty v raných fázích návrhu. Jedná se například o projekty reaktorů TMSR (Čína). Jiné projekty, například PB-FHR (Spojené státy), či Moltex SSR (Anglie) využívají roztavené soli pouze k chlazení aktivní zóny, ale palivo je uchované v palivových souborech tak, jak je známe z lehkovodních a rychlých reaktorů.

Čínský projekt TMSR

Jedná se o návrh reaktoru pro thoriový palivový cyklus s hlavním využitím v neelektrickém odvětví. Reaktory TMSR-LF a TMSR-SF jsou teprve v raném stádiu vývoje a s jejich výstavbou se počítá až za 20-30 let. Studie těchto systémů byla zahájena v roce 2011. Při vývoji Čína spolupracuje s americkým ministerstvem energetiky a americkými vysokými školami.

Reaktory s koncepcí homogenního paliva v chladivu nejsou novinkou, ale demonstračně vyzkoušeným návrhem.  V minulosti byly úspěšně otestovány v amerických laboratořích. Později se z různých důvodů od těchto návrhů upustilo, ale s příchodem konceptů reaktorů generace IV se modely solných reaktorů znovu dostávají do středu zájmu.  

Zdroj: world-nuclear.org

moltexenergy.com

public.ornl.gov

iaea.org