溶融塩炉はいかにして原子力を復活させるか
チャプター
世界のエネルギー問題
ソイレント
発電所の仕組み
従来型原子炉の仕組み
溶融塩原子炉の仕組み
なぜ溶融塩原子炉は実用化されていないのか?
結論と私の意見
結論
核廃棄物や災害に対する懸念を払拭し、
ほぼ無限のエネルギーを手に入れることができる技術がある。
どのように機能するのか?何が安全なのか?
また、従来の原子力発電所とどう違うのか?
どんな発電所でも、燃料を使って液体を加熱する。
この液体は水でもいいが、水である必要はない。
この高温の液体は工業プロセスで使用することもできるし、
蒸気に変えてタービンを回して電気を作ることもできる。
原子力発電所では、核分裂のプロセスがエネルギー源となる。
核分裂とは、簡単に言えば、原子炉の炉心でウランのような重い元素を
クリプトンやバリウムのような小さな元素に分割することである。
エネルギーは、核分裂の始まりと終わりの生成物の質量差から得られる。
原子力発電には欠点がある:
1)建設費が非常に高い、
2)高放射能の副生成物が発生し、長期間の貯蔵が必要、
3)事故が起きると環境破壊を引き起こす可能性がある。
溶融塩炉とトリウム炉は、これらの問題の多くを取り除くことができる。
従来の原子炉の炉心では、
現在使用されている燃料はウラン238とごく少量のウラン235である。
しかし燃料には、
プルトニウム239のような高放射性同位元素に変化するウラン238も多く含まれている。
これが核廃棄物問題の核心である。
溶融塩炉との主な違いは2つある。
固体燃料の代わりに、液体状の溶融塩に燃料を溶かす。
第二の違いは、冷却材として水の代わりに第二の溶融塩を使用することである。
これらにはいくつかの利点と欠点がある。
ウランなどの核分裂性物質は、液体状の塩の一部となる。
そのため、核分裂性物質が動き、循環することができる。
これは、ウランが炉心に収まってどこにも行けない従来の設計とは大きく異なる。
まず、溶融燃料は溶融しているため、より高温で作動し、より多くの熱を運ぶことができる。
加圧下で作動しないので、圧力容器が破損する可能性がなく、爆発することもない。
さらに、燃料塩を循環させるためにポンプで原子炉に送り込んでいるため、
何か問題が発生した場合、例えばポンプが停止した場合、
燃料は重力によって底部の保持タンクに排出されるだけである。
溶融塩には、熱くなりすぎると自然に膨張するという化学的性質もある。
核分裂性原子間の距離が広がるため、核連鎖反応が抑制される。
これは内蔵された熱力学的安全弁のようなものだ。
そのため、トラブルが発生した場合は、塩を過熱させるだけで連鎖反応を抑えることができる。これによってメルトダウンは事実上起こり得なくなる。
燃料は循環しているので、燃料補給のために原子炉を停止する必要はない。
外出先でも燃料を補給できる。
最後に、溶融塩を使うことで炉心は摂氏600度以上と非常に高温になるため、
熱効率が格段に良くなる。
そのため、より小さな炉心でより多くの熱を作ることができる。
そのため、原子炉は非加圧で設置面積が小さくなり、
一定のエネルギー出力に対して建設費が少なくて済む。
コペンハーゲンアトミクスが設計した原子炉は非常に効率的で小型のため、
全体が40フィートのコンテナに収まり、組立ラインで生産できるため、
製造コストを大幅に削減できる。
#原子力発電
#溶融塩炉
では、溶融塩炉がそんなに素晴らしいのなら、なぜどこにでもあるわけではないのか?
腐食性が高く、商業的に実証されていないからだ。
コペンハーゲンアトミクスは、
塩が腐食しないように塩から水分と空気を除去し続けることで問題を解決した。
How Molten Salt Reactors Could Revive Nuclear Power
CHAPTERS
World energy challenge
Soylent
How power plants work
How Conventional nuclear reactors work
How Molten Salt nuclear reactors work
Why are molten salt reactors not commercial
Bottom line and my opiniion
SUMMARY
There is a technology which could eliminate concerns about nuclear waste and disasters obsolete and allow us to have nearly unlimited energy, molten salt nuclear power technology. How does it work?
What makes it safe?
And how is it different from conventional nuclear power plants?
Any powerplant uses some fuel to heat some liquid.
This liquid can be water, but it doesn’t have to be.
This hot liquid can be used in industrial processes, or we can convert it to steam to drive a turbine to create electricity.
Then it's icooled down again to be reused, to continue the cycle.
In a nuclear power plant. the source of energy is from the nuclear process of fission.
Fission, very simply put, is when in the core of the reactor, we are split a heavy elements like uranium into smaller elements, like Krypton and Barium.
The energy comes from the mass difference between the starting and ending products.
There have been drawbacks to nuclear power:
1) very expensive to build,
2) produces highly radioactive by-products which require storage for long periods of time,
3) an accident can cause an environmental disaster.
A molten salt and Thorium reactor can eliminate many of these problems.
In the core of a traditional reactor, the fuel used today is uranium 238 with a tiny amount, uranium 235.
But the fuel also has a lot of U238 which transmutes into highly radioactive isotopes, like Plutonium 239.
This is the core of the nuclear waste problem.
There are two main differences with a molten salt reactor. Instead of solid fuels, the fuel is dissolved in molten salt which is in liquid form.
The second difference is that instead of water as the coolant, they use a second molten salt as the coolant.
These have several advantages, and some disadvantages.
The fissile material such as uranium is now part of the salt, which is in liquid form.
This can allow it to move and circulate.
This is very different from traditional designs where the uranium just sits in the core, and can’t go anywhere.
A circulating molten fuel is better, first, because it’s molten, it operates at much higher temperatures and can carry a lot more heat .
And because it doesn’t operate under pressure, there is no chance of pressure vessel failure, so it can’t blow.
Furthermore, because the fuel salt is being pumped into the reactor to keep it circulating, if anything goes wrong, for example if the pump stops working, the fuel will simply drain out via gravity into the bottom holding tank.
Molten salt also has a chemical property that when becomes too hot, it naturally expands.
This reduces the nuclear chain reactions because the distance between the fissile atoms increases, so the chain reaction slows down all by itself.
This is like a built-in thermodynamic safety valve.
So in case of trouble, the salt can be just allowed to overheat, and the chain reaction will be reduced by itself.
This makes a meltdown virtually obsolete.
Since the fuel is circulating, the reactor does not have to be shut down to be refueled.
It can be refueled on the go. Finally, because the core by virtue of using molten salt is very hot, 600+ degrees Celsius, it has much better thermal efficiency.
You can thus make more heat with a smaller core.
So the reactor is unpressurized and has a smaller footprint, so it costs less to build for a given energy output.
The reactor design by Copenhagen Atomics are so efficient and small that the whole thing can fit in a 40-foot container, and be produced on an assembly line, drastically reducing manufacturing cost.
#nuclearpower
#moltensaltreactors
So if molten salt reactors are so great, why are they not everywhere?
They are highly corrosive and have not been commercially proven.
Copenhagen Atomics has solved the problem by keeping removing the moisture and air from the salt, so that it doesn’t corrode.