Zapewnienie wyższego poziomu bezpieczeństwa jądrowego
Reaktory ze stopioną solą (MSR) to klasa reaktorów jądrowych, w których głównym chłodziwem i/lub paliwem jest mieszanina stopionej soli i materiału rozszczepialnego. Ponieważ ta mieszanka paliwowa jest utrzymywana w stanie stopionym, reaktory MSR eliminują ryzyko awarii, jaką jest stopienie się rdzenia reaktora jądrowego, które wiąże się z eksploatacją reaktorów chłodzonych wodą. „Mimo że zgodnie z oczekiwaniami reaktory MSR mają być bezpieczniejsze, należy to jeszcze udowodnić”, mówi Jan Leen Kloosterman, profesor fizyki reaktorów jądrowych Uniwersytetu Technicznego w Delfcie. „Ponieważ szacuje się, że w nadchodzących dziesięcioleciach nowe reaktory MSR zaleją rynek energii, pojawiła się pilna potrzeba zbadania bezpieczeństwa zarówno reaktora, jak i instalacji jądrowego cyklu paliwowego”. Kolejną potrzebą jest zademonstrowanie ścieżki licencjonowania i wdrażania technologii, która uwzględnia przyszłe – i prawdopodobnie bardziej rygorystyczne – przepisy. Odpowiedzią na te potrzeby jest finansowany przez Unię Europejską projekt SAMOSAFER. „Celem projektu SAMOSAFER jest opracowanie i przeprowadzenie demonstracji nowych barier ochronnych, które zapewnią większą kontrolę nad zachowaniem MSR w razie poważnego wypadku, co sprawi, że reaktory MSR będą w stanie spełnić wszystkie wymogi regulacyjne, jakie mogą obowiązywać za 30 lat”, dodaje Kloosterman.
Długa lista osiągnięć w zakresie bezpieczeństwa reaktorów ze stopioną solą
Dysponując szeregiem innowacyjnych, w pełni zweryfikowanych modeli i narzędzi symulacyjnych, zespół projektu przeanalizował wpływ ściśliwości soli paliwowej. „Jest to bardzo ważne zjawisko w szybkich stanach przejściowych wywołanych reaktywnością i niezbędne do prawidłowego obliczenia maksymalnej osiągalnej temperatury paliwa”, wyjaśnia Kloosterman. Naukowcy przeprowadzili również badania w zakresie identyfikacji ryzyka w jednostce przetwarzania paliwa na potrzeby przetwarzania soli paliwowej online – prace te zaowocowały obszerną listą potencjalnych warunków sprzyjających wypadkom i awariom. Innym kluczowym rezultatem było rozszerzenie istniejącej bazy danych termodynamicznych na potrzeby głównych układów paliwowych i chłodzących MSR dzięki dodaniu nowych danych eksperymentalnych dotyczących układów dwu- i trójskładnikowych. Uwzględniono również szereg układów zawierających produkty korozji i rozszczepienia, z których niektóre zostały następnie poddane modelowaniu w celu przewidywania zmian w zakresie lepkości i gęstości. Zespół projektu ma na swoim koncie kilka ważnych osiągnięć – przykładem jest sposób, w jaki można ograniczyć korozję do akceptowalnych poziomów poprzez kontrolowanie składu, a tym samym potencjału redoks soli paliwowej. „Zidentyfikowaliśmy również nowe możliwości zmniejszenia rozmiarów reaktora i opracowania niewielkich reaktorów modułowych”, zauważa Kloosterman. To tylko przykłady z długiej listy wysokiej jakości rezultatów, jakie udało się osiągnąć w ramach projektu SAMOSAFER.
Wkład w rozwój reaktorów jądrowych nowej generacji
„Sukces projektu SAMOSAFER jest bezpośrednim wynikiem współpracy naszego utalentowanego zespołu naukowców, studentów, ekspertów ds. energii jądrowej i start-upów z całej Europy – zespołu, z którego jesteśmy niezmiernie dumni”, mówi Kloosterman. Praca całego zespołu stała się fundamentem finansowanego przez Unię Europejską projektu Endurance, którego celem jest wspieranie bezpiecznej eksploatacji i rozwoju technologicznego reaktorów MSR w Europie. „Ponieważ nasze narzędzia symulacyjne i koncepcje barier zabezpieczających można wykorzystać w innych projektach MSR, jesteśmy przekonani, że wyniki naszej pracy będą miały szeroki wpływ na rozwój reaktorów jądrowych nowej generacji”, podsumowuje Kloosterman.
Słowa kluczowe
SAMOSAFER, energia jądrowa, reaktor ze stopioną solą, reaktory chłodzone wodą, energia, reaktory jądrowe