Jungtinių Valstijų Oak Ridžo nacionalinė laboratorija („Oak Ridge National Laboratory“, „ORNL“) oficialiai pasirašė mokslinių tyrimų licencijos sutartį su Australijos investicijų bendrove „Out The Back Ventures“. Šia sutartimi siekiama paspartinti naujos, transformuojančios branduolinio kuro technologijos plėtrą.
„Naujas branduolinio kuro sprendimas, sukurtas „Oak Ridge National Laboratory“, gali pagerinti naujų lengvojo vandens branduolinių reaktorių veikimą“, – teigiama laboratorijos pranešime spaudai.
Šiuo metu lengvojo vandens reaktoriai sudaro didžiąją dalį veikiančių JAV branduolinių reaktorių. Jie gamina elektrą naudodami urano dioksido kuro tabletes. Partnerystės su „Out The Back Ventures“ tikslas – iš laboratorinio etapo priartinti Uranium Dioxide Liquid Metal Suspension (ULIMES) koncepciją prie komercinio pritaikomumo.
Nauja branduolinio kuro būsena
Pagrindinis proveržis susijęs su „tekčiojo“ kuro sistema, kuri iš esmės keičia branduolinių reaktorių vidinę chemiją. Tradiciniai lengvojo vandens reaktoriai (LWR), kurie JAV generuoja didžiąją dalį energijos be anglies dioksido emisijų, naudoja kietas urano dioksido (UO2) tabletes. Tuo tarpu ULIMES koncepcijoje taikomos nesukepinto UO2 dalelės, suspenduotos skystame metalo (LM) nešiklyje.
Tokia suspensija sukuria cirkuliuojančią kuro sistemą, kuri teka per reaktoriaus šerdį. Pakeitus kietas tabletes skystame metale suspenduotu kuru, kuras gali nuolat judėti tarp aukšto ir žemo neutronų srauto zonų.
Dėl to pasiekiamas vienodesnis kuro sudegimas ir išvengiama vadinamojo „savęs ekranuojančio“ efekto, kai tradicinių kuro tablečių centre lieka neišnaudoto energijos potencialo.
Saugumo ir efektyvumo pranašumai
ULIMES koncepcija turi keletą esminių privalumų, palyginti su įprastu kuru. Pirmiausia ji užtikrina geresnį aušinimą, nes skystas metalo nešiklis ženkliai padidina šiluminį laidumą. Tai leidžia efektyviau pašalinti šilumą iš reaktoriaus ir sumažinti aukščiausias kuro temperatūras.
„Ši konstrukcija pagerina reaktoriaus gebėjimą pats save aušinti, suteikdama didelį efektyvumo padidėjimą, kartu užtikrindama reikšmingus saugumo pagerėjimus ir mažesnes eksploatacines išlaidas“, – nurodoma „ORNL“ pranešime spaudai.
Toks dizainas taip pat sumažina medžiagų pažeidimus, nes skilimo dujos nesikaupia taip stipriai, kaip tradiciniuose kietuose kuruose, o skystas metalo nešiklis yra atsparus „susidūrimų kaskados“ daromai žalai, kuri paprastai ardo kietas konstrukcines medžiagas.
Suderinamumas su esama infrastruktūra
ULIMES technologija suderinama su šiuolaikiniuose lengvojo vandens reaktoriuose jau naudojamomis medžiagomis. Dėl to galima išvengti brangių ir ilgai trunkančių, kartais kelis dešimtmečius užtrunkančių naujų medžiagų kvalifikavimo programų, kurios neretai pristabdo naujų branduolinių technologijų diegimą.
„ULIMES sujungia šiandienos reaktorius su rytojaus technologijomis – naudojamos patikrintos medžiagos, tačiau pasiekiami naujos kartos veikimo rodikliai be naujos kartos statybos sąnaudų“, – teigia „ORNL“ atstovas Ianas Greenquistas.
Žingsnis link elektros tinklų
„Out The Back Ventures“ įsitraukimas suteikia reikalingą kapitalą tolesniems tyrimams, skirtiems optimaliam kuro suspensijos tankiui ir klampumui nustatyti. Tai būtina norint išlaikyti stabilų kuro pasiskirstymą, nepriklausomai nuo to, ar srautas palaikomas natūralia cirkuliacija, ar mechaniniu maišymu.
Konstrukcija leidžia pasiekti didesnę urano koncentraciją nei grynai skystuose kuruose, todėl ji yra labai lanksti ir gali būti pritaikoma įvairaus dydžio reaktoriams – nuo didelės galios elektrinių iki mažųjų moduliariųjų reaktorių (SMR).
Pagerinus aušinimą ir energijos išgavimo efektyvumą bei sumažinus priežiūros sąnaudas, ULIMES technologija gali prailginti esamų branduolinių jėgainių eksploatavimo laiką ir kartu tapti aukštos kokybės pagrindu naujos kartos reaktoriams.
