راکتورهای هستهای با سوخت مایع (راکتورهای نمک مذاب)
دوستی در مورد این نوع راکتورها و مزایای آن پرسیدند که در این رشته توییت به این نوع خاص از راکتورهای انقلابی میپردازیم که گویا ایران هم نگاهی به آن انداخته است.
دوستی در مورد این نوع راکتورها و مزایای آن پرسیدند که در این رشته توییت به این نوع خاص از راکتورهای انقلابی میپردازیم که گویا ایران هم نگاهی به آن انداخته است.
انرژی هسته ای مزایای زیادی دارد: به عنوان مثال میتوان از مقدار بسیار کمی سوخت ، انرژی زیادی تولید کرد. هنگام تولید برق در راکتورهای شکافت هسته ای ، عملاً هیچ گاز گلخانه ای تولید نمیشود. بنابراین تاثیر انرژی هسته ای بر آب و هوا خنثی و (از این نظر) سازگار با محیط زیست است.
همچنین تولید برق بر خلاف انرژیهای تجدید پذیر ، مستقل از آب و هوا ، فصول یا مدت زمان تابش خورشید است. اما البته معایبی نیز وجود دارند: احتمال خطر یک حادثه هسته ای که در آن مقدار زیادی مواد رادیواکتیویته آزاد می شود اندک است ، اما صفر نیست: در صورت بروز چنین حادثه ای ،
کل مناطق غیرقابل سکونت خواهند شد. به ویژه برای کشورهای کوچکی که نمی توانند به راحتی جمعیت آسیب دیده را به گوشه دیگری از کشور منتقل کنند ، خطر هرچند اندک ، می تواند بسیار گران تمام شود. مشکل دیگر زباله های رادیواکتیو است که برای دفع ایمن آنها هنوز هیچ کشوری در دنیا
راه حل قطعی پیدا نکرده است. بازیافت مجدد میله های سوخت مصرف شده ، که امکان استفاده مجدد از برخی از سوخت های نسوخته را فراهم می کند ، گران و خطرناک است و همچنین با مخالفت های سیاسی روز افزونی روبرو می شود.
اگر اکنون نوع جدیدی از راکتور شکافت هسته ای در دست داشته باشیم که دارای تمام مزایای راکتورهای قبلی (بعلاوه چند مورد دیگر) ، اما از همه معایب فقط به شکل بسیار کمتری برخوردار باشد ، آن وقت میتوان صحبت از حل یکی از بنیادیترین مشکلات بشر یعنی تولید بی خطر انرژی پاک کرد.
این نوع جدید راکتورها (البته جدید هم نیستند از دهه ۵۰ میلادی اما با طرح قدیمی ساخته شده اند اما به دلایل نظامی ، سیاسی ، اقتصادی و تجربی به فراموشی سپرده شدند) که
راکتورهای مایع فلوراید توریم یا اصطلاحا نمک مذابی نام دارند این توان را دارند که جایگزین خوبی برای راکتورهای هستهای مشکل ساز باشند که به طور معمول استفاده میشوند.
راکتورهای توریم از اورانیوم به عنوان سوخت استفاده نمی کنند بلکه از توریم استفاده می کنند. این عنصر تقریباً سه برابر اورانیوم در پوسته زمین وجود دارد ، به طوری که حتی با استفاده گسترده در سراسر جهان ، منابع کافی برای قرنها وجود دارند. برای ساختن سوخت این گونه
راکتورهای از نوع مایع ، ایزوتوپ توریم ، یعنی توریم ۲۳۲ در وهله اول ، باید توسط نوترون ها بمباران شود. سپس توریم ۲۳۲ به توریم ۲۳۳ تغییر یافته ، که به نوبه خود در عرض چند دقیقه به پرواکتینیوم ۲۳۳ تبدیل می شود. سپس پرواکتینیوم ۲۳۳ باید از جذب نوترون دیگر محافظت شود تا
بتواند در حدود ۲۷ روز به اورانیوم ۲۳۳ تبدیل شود. اورانیوم ۲۳۳ یک سوخت راکتور هسته ای عالی است که می توان با آن زنجیره هسته ای را حفظ کرد: هنگام جذب نوترون ها ، اورانیوم ۲۳۳ نوترون های بیشتری آزاد می کند ، که باعث تحریک شکاف بیشتر در اورانیوم ۲۳۳ می شود.
محصولات شکافت اورانیوم ۲۳۳ از عمر بسیار کوتاهی برخوردار هستند: پس از ۳۰۰ سال پسماندهای رادیواکتیو دیگر به طور خطرناکی تابش نخواهند کرد (بر خلاف پسماندهای راکتورهای اورانیومی یا ترکیبی از اورانیوم و پلوتونیوم، که هزاران یا میلیونها سال باقی میمانند).
در راکتورهای نمک مذابی (توریمی) نوکلیدهای رادیواکتیو با عمر طولانی تنها در مقادیر بسیار کمی تولید می شوند. علاوه بر این ، مقدار کل پسماند رادیواکتیو ۱۰۰۰ برابر نسبت به راکتورهای متعارف اورانیمی کمتر است. این عمدتا به این دلیل است که تقریباً ۹۸ درصد از سوخت
در واقع سوخته است ، برعکس سوخت های اورانیومی ، که میله های سوخت باید پس از مصرف حدود ۲ تا ۵ درصد سوخت به صورت زباله دفع شوند (بسته به بازیافت یا عدم بازیافت آنها).
جداسازی پرواکتینیوم برای محافظت در برابر تشعشعات نوترونی (این جداسازی ضروری است زیرا در غیر این صورت راکتور برای حفظ زنجیره شکافت هسته ای نوترون های کمی در اختیار خواهد داشت و این کمبود باعث توقف زنجیره میشود) ، به طراحی راکتور خاصی نیاز دارد.
این طرح به عنوان راکتور "مایع فلوراید" (یا به طور کلی "مایع نمک") شناخته می شود. سوخت به صورت میله های سوخت جامد به محفظه راکتور خورانده نمی شود بلکه به عنوان یک ترکیب نمک فلوراید در محلول فلوراید دیگری حل می شود. به طور خاص ، اورانیوم - توریم با چهار یون فلوراید ترکیب می شود و
توسط یک محلول لیتیوم فلوراید - بریلیم حمل می شود. فلوریدها ترکیبات بسیار پایداری هستند. محلول فلوراید در راکتور جریان می یابد ، توریم را در معرض تابش نوترون قرار می دهد و سپس آن را برای تجزیه به اورانیوم ۲۳۳ به بیرون از راکتور منتقل می کند. بعداً اورانیوم ۲۳۳ حاصل شده از
تجزیه پرواکتینیوم وارد راکتور می شود تا شکافته شود و در نتیجه انرژی قابل استفاده آزاد شود. محلول فلوراید در دمای حدود ۶۵۰ درجه در فشار طبیعی کار میکند. بر خلاف راکتورهای آبی تحت فشار ، نیازی به فشار بیش از حد نیست ، که ساخت این گونه راکتورهای مایع را ساده تر و ارزان تر کرده و
همچنین منابع احتمالی خطا را از بین می برد. فارغ از این ذوب هسته ای نمی تواند رخ دهد زیرا سوخت هسته ای ذوب و در محلول نمک مایع حل شده است. بخار آبی وجود ندارد و هیچ چیز تحت فشار نیست. همچنین نیاز به آب برای خنک نگه داشتن راکتور نیست زیرا خود محلول نمک مذابی خنک کننده هم است.
این محلول در پی بروز هر گونه حادثه ای میتواند به مخازنی که در زیر راکتور قرار گرفته اند ، وارد شود و بدین گونه پروسه شکافت هستهای بلافاصله متوقف شود.
از آنجا که سوخت به شکل مایع است ، هیچ میله سوختی نیز نباید تغییر کند. همچنین با جلوگیری از جاری شدن مایع به داخل راکتور می توان راکتور را در هر زمان دلخواه متوقف کرد. بدون سوخت اورانیوم ۲۳۳ ، واکنش بلافاصله از بین می رود ، که این امر راکتور را بسیار ایمن می کند. علاوه بر این ،
واکنش سوخت با افزایش دما کاهش می یابد. در صورت گرم شدن بیش از حد سوخت ، این انبساط مقداری از سوخت را از رآکتور خارج می کند. با وجود سوخت کمتر در راکتور ، اتمهای اورانیوم کمتری شکافته شده و انرژی کمتری تولید می شود و راکتور دوباره سرد می شود. در واقع ، راکتور به صورت خودکار ،
خود را تنظیم می کند و بدین روی خطر انفجار (حادثه هسته ای) به مانند آنچه که در فوکوشیمای ژاپن اتفاق افتاد ، منتفی است.
از مزایای دیگر و بسیار مهم این نوع راکتورها میتوان به این نکته کلیدی اشاره کرد که حتی زباله های رادیواکتیو موجود نیروگاه های هسته ای امروزی را می توان با محلول فلوراید مخلوط کرد. در این حالت ، این زبالههای هسته ای به رادیو نوکلیدهای با نیمه عمر کوتاه مدت تقسیم می شوند.
بنابراین می توان با استفاده از این نوع راکتور ها مقدار زباله های بسیار رادیواکتیو جهان را کاهش داد. همچنین از دیدگاه اقتصادی تهیه مواد اولیه هسته ای یعنی توریم ، در سراسر جهان بسیار ارزان تر است و بیشتر از اورانیوم موجود است.
پس چرا مدتهاست که راکتورهای مایع فلوراید توریم ساخته نشده اند؟ توسعه فناوری انرژی هسته ای به طور یک طرفه روی راکتورهای هسته ای "حالت جامد" متمرکز شده است. تجربه راکتورهای مایع اندک است: در آمریکا ، کانادا و هند راکتورهایی که با توریم کار می کنند قبلاً ساخته شده اند ،
در حالی که راکتورهای توریم فلوراید مایع فقط در آمریکا آزمایش شده اند. برای ارتش آن زمان آمریکا راکتور با سوخت مایع ، پلوتونیوم تولید نمی كرد ، به طوری كه بودجه پروژه در دهه ۱۹۷۰ پایان یافت و این سوخت خاص به فراموشی سپرده شد. با این حال ، در سال های اخیر ،
علاقه به توریم به عنوان سوخت نیروگاه های هسته ای ، از جمله به دلیل افزایش شدید قیمت اورانیوم ، به طور قابل توجهی افزایش یافته است. کشورهایی مانند نروژ امروزه تحقیق در مورد راکتورهای مایع فلوراید توریم را آغاز کرده اند. هند که دارای ذخایر عظیم توریم است ، همچنین
می خواهد این نوع راکتورهای مایع را به منظور استقلال از واردات اورانیوم و تولید انرژی برای جمعیت عظیمش پیش ببرد.
• • •
Missing some Tweet in this thread? You can try to
force a refresh
