Gesmoltenzoutreactor

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Schema van de gesmoltenzoutreactor: links de primaire koelkring met gesmolten splijtstof en zout, in het midden de secundaire koelkring met gesmolten zout, rechts de tertiaire koelkring met gas.
Experimentele gesmoltenzoutreactor MSRE van 7,4 MW uit 1965 met luchtkoeling langs de schouw
Schema van de experimentele MSRE: 1=reactorvat, 2=warmtewisselaar 3=splijtstofpomp 4=stolklep 5=warmte-isolatie 6=koelzoutpomp 7=radiator 8=opvangvat koelzout 9=ventilatoren 10=opvangvaten splijtstof 11=spoeltank 12=reactorgebouw 13=stolklep linksboven=controlekamer rechtsboven=schouw

Een gesmoltenzoutreactor (Engels: Molten Salt Reactor of MSR) is een type kernreactor, dat gebruikmaakt van gesmolten zout.

Werking[bewerken]

De splijtstof - in dit geval spreekt men van een 'molten salt cooled reactor' - kan vast zijn, maar kan ook als vloeibaar uranium(IV)fluoride in het zout opgelost zijn, waarbij de kritische massa enkel binnen de moderator bereikt wordt. In dit geval dient het gesmolten zout tegelijkertijd als koelmiddel en als 'brandstof'. Dit is een uniek kenmerk, omdat de reactor, in tegenstelling tot conventionele drukwaterreactoren, gebruikmaakt van vloeibare splijtstof, wat diverse voordelen kan opleveren onder andere op het gebied van passieve zekerheid en efficiëntie.

Een gesmoltenzoutreactor kan door zijn eigenschappen bij hogere temperaturen werken dan een kernreactor gekoeld met water, waardoor hij een hoger rendement kan halen. Een gesmoltenzoutreactor kan bij atmosferische druk werken, wat lagere kosten en hogere veiligheid oplevert.

Het zout in de reactor kan uit verschillende variaties van zoutmengsels bestaan. Als zout geniet fluoride de voorkeur boven chloride, omdat het een hoger kookpunt heeft, minder neutronen vangt en daardoor minder gemakkelijk radioactief wordt. Meestal valt de keuze op een eutectisch mengsel van zouten voor een lager smeltpunt. Corrosie door het zout stelt een probleem: vaten, leidingen, pompen en kleppen moeten daarom van hastelloy zijn of van koolstof, composiet of molybdeen.

Via warmtewisselaars wordt uiteindelijk stoom gemaakt, waardoor een turbine wordt aangedreven en via een generator elektriciteit wordt opgewekt. De hoge temperaturen in een gesmoltenzoutreactor kunnen ook interessant zijn voor toepassingen in de industrie, waar voor sommige processen hoogwaardige stoom nodig is.

Geschiedenis[bewerken]

De gesmoltenzoutreactor is bedacht door de Amerikaanse kernfysicus Alvin Weinberg, die ook actief betrokken is geweest bij de ontwikkeling van de drukwaterreactor.[1]

In het verleden hebben in de Verenigde Staten twee experimentele gesmoltenzoutreactoren gefunctioneerd: het Aircraft Reactor Experiment (ARE) te Idaho en het Molten Salt Reactor Experiment (MSRE) te Oak Ridge, Tennessee.

De ARE van Idaho National Laboratory gebruikte een eutectisch mengsel van natriumfluoride en zirkoniumfluoride als zout. De splijtstof was uraniumtetrafluoride. De moderator was berylliumoxide. Leidingen bestonden uit de legering inconel-600. De reactor leverde in 1954 100 megawattuur gedurende negen dagen.

De MSRE van Oak Ridge National Laboratory leverde vanaf 1965 gedurende vier jaar 7,4 megawatt en werkte met vloeibare splijtstof uraniumtetrafluoride opgelost in een eutectisch mengsel van lithiumfluoride, berylliumfluoride en zirkoniumfluoride bij 650 °C. Alle leidingen waren van hastelloy. De moderator was van pyrolytisch grafiet. De secundaire koelstof was een eutectisch mengsel van lithiumfluoride en berylliumfluoride.

Aan de MSBR heeft Oak Ridge National Laboratory gewerkt van 1970 tot 1976. Hij zou als koelstof en splijtstof een eutectisch mengsel gebruiken van 72% lithiumfluoride, 16% berylliumfluoride, 12% Thorium(IV)fluoride en 0,4% uraniumtetrafluoride bij 705 °C. Grafiet zou als moderator dienen. Het onderzoeksprogramma werd in 1976 stopgezet ten voordele van de natrium-gekoelde kweekreactor.

Huidige ontwikkelingen[bewerken]

Na een aantal decennia uit de belangstelling te zijn geweest, is het idee van de gesmoltenzoutreactor weer opgepakt door verscheidene onderzoeksgroepen. In zowel Europa, de Verenigde Staten als China vindt onderzoek plaats naar dit type reactor. Chinese onderzoekers in Sjanghai zijn van plan om rond 2020 een experimentele reactor gereed te hebben.[2] In Europa zijn onderzoeksgroepen onder andere actief in Grenoble, Frankrijk en in Řež, Tsjechië. In de Verenigde Staten vindt het onderzoek plaats door het Oak Ridge National Laboratory en de Universiteit van Californië, Berkeley. De Amerikaanse onderzoekers richten zich op de 'molten salt cooled reactor', waarbij gesmolten zout wordt gebruikt in combinatie met vaste splijtstof.

Externe links[bewerken]

Referenties[bewerken]

  1. http://web.ornl.gov/ornlhome/news_items/news_061019.shtml
  2. http://web.ornl.gov/ornlhome/calendar/calendar_full.cfm?Id=5656