Chinas 2-Megawatt-Thorium-Kernreaktor mit geschmolzenem Salz hat die Inbetriebnahmegenehmigung erhalten

Das Shanghai Institute of Applied Physics (SINAP) hat vom Ministerium für Ökologie und Umwelt die Genehmigung erhalten, einen experimentellen, mit Thorium betriebenen Salzschmelzereaktor in Betrieb zu nehmen. Dies ist der erste Salzschmelze-Kernreaktor, seit die USA 1969 einen Testreaktor abschalteten.

Der TMSR-LF1 wird Kraftstoff verwenden, der auf unter 20 % U-235 angereichert ist, einen Thoriumbestand von etwa 50 kg und ein Umwandlungsverhältnis von etwa 0.1 haben. Es wird eine fruchtbare Decke aus Lithium-Beryllium-Fluorid (FLiBe) mit 99.95 % Li-7 und Brennstoff als UF4 verwendet.

Es wird erwartet, dass das Projekt auf Chargenbasis mit einer gewissen Online-Betankung und Entfernung von gasförmigen Spaltprodukten beginnt, aber das gesamte Brennstoffsalz nach 5-8 Jahren zur Wiederaufbereitung und Trennung von Spaltprodukten und kleineren Aktiniden zur Lagerung abgelassen wird. Es wird zu einem kontinuierlichen Prozess des Recyclings von Salz, Uran und Thorium mit Online-Trennung von Spaltprodukten und kleineren Aktiniden übergehen. Der Reaktor wird von etwa 20 % Thoriumspaltung auf etwa 80 % aufarbeiten.

Sollte sich der TMSR-LF1 als erfolgreich erweisen, plant China bis 373 den Bau eines Reaktors mit einer Kapazität von 2030 MWt.

Im Januar 2011 startete CAS ein F&E-Programm in Höhe von 3 Mrd. CNY (444 Mio. USD) zu Flüssigfluorid-Thorium-Reaktoren (LFTRs), die dort als Thorium-Zucht-Schmelzensalzreaktor (Th-MSR oder TMSR) bekannt sind, und behauptete, der größte der Welt zu sein nationale Anstrengungen darauf, in der Hoffnung, die vollen geistigen Eigentumsrechte an der Technologie zu erhalten. Dies wird auch als fluoridsalzgekühlter Hochtemperaturreaktor (FHR) bezeichnet. Zuständig ist das TMSR Center am SINAP in Jiading, Shanghai.

Der Bau des 2-MWt-TMSR-LF1-Reaktors begann im September 2018 und wurde Berichten zufolge im August 2021 abgeschlossen. Der Prototyp sollte 2024 fertiggestellt werden, aber die Arbeiten wurden beschleunigt.

Nextbigfuture war einer der ersten Online-Anbieter, der Thorium verfolgte und förderte

Nextbigfuture verfolgt und fördert die Wiederbelebung von Thorium- und Flüssigsalzreaktoren seit über einem Jahrzehnt.
Nextbigfuture berichtete bereits 2006 über Thorium.

Hier ist ein Interview mit Kirk Sorenson aus dem Jahr 2011.

Nuklearer Hintergrund des geschmolzenen Salzes

Salzschmelze- und Thoriumreaktoren sind von Natur aus sicherer und können weniger Atommüll (auch bekannt als ungenutzter Kernbrennstoff) enthalten. Kernbrennstoff ist ungenutzt, weil geradzahlige Isotope schwerer zu spalten oder zu reagieren sind. Bei schnellen Reaktoren bewegen sich Neutronen mit höheren Geschwindigkeiten (hundertmal schneller), die erforderlich sind, damit Uran 238 zu Plutonium reagiert.

Das Oak Ridge National Laboratory (ORNL) in den Vereinigten Staaten betrieb von 7.34 bis 1965 einen experimentellen MSR mit 1969 MW (th) in einem Versuch, der als Molten-Salt Reactor Experiment (MSRE) bekannt ist. Dies demonstrierte die Machbarkeit von mit flüssigen Brennstoffen betriebenen Reaktoren, die durch geschmolzene Salze gekühlt wurden.

China hat wasserlose Kernreaktoren entwickelt. Bis 2030 sollen die Bauarbeiten am ersten kommerziellen Salzschmelzereaktor abgeschlossen sein. Damit können solche Kernreaktoren auch in Wüstenregionen und in den Ebenen Zentral- und Westchinas gebaut werden. Der Flüssigsalzreaktor wird statt mit Uran mit flüssigem Thorium betrieben.

SINAP hat zwei Ströme von TMSR-Entwicklung – Festbrennstoff (TRISO in Kieselsteinen oder Prismen/Blöcken) mit durchgehendem Brennstoffkreislauf und Flüssigbrennstoff (gelöst in Fluorid-Kühlmittel) mit Wiederaufbereitung und Recycling. Ein dritter Strom schneller Reaktoren zum Verbrauch von Actiniden aus LWRs ist geplant. Ziel ist es, in einem Zeitrahmen von 20 bis 30 Jahren sowohl den Thorium-Brennstoffkreislauf als auch nicht-elektrische Anwendungen zu entwickeln.

*Der TMSR-SF-Strom hat nur eine teilweise Nutzung von Thorium, ist auf eine gewisse Züchtung wie bei U-238 angewiesen und benötigt auch spaltbaren Uran-Input. Es ist für hochtemperaturbasierte hybride Kernenergieanwendungen optimiert. SINAP zielte zunächst auf eine 2-MW-Pilotanlage ab, die jedoch durch einen Simulator (TMSR-SF0) ersetzt wurde. Bis etwa 100 ist eine 2-MWt-Demonstrations-Kugelbettanlage (TMSR-SF2025) mit offenem Brennstoffkreislauf geplant. TRISO-Partikel werden sowohl mit schwach angereichertem Uran als auch mit Thorium getrennt sein.

* Der TMSR-LF-Strom beansprucht einen vollständig geschlossenen Th-U-Brennstoffkreislauf mit Züchtung von U-233 und viel besserer Nachhaltigkeit mit Thorium, aber größeren technischen Schwierigkeiten. Es ist optimiert für die Verwendung von Thorium bei der elektrometallurgischen Pyroprozessierung.

*SINAP strebt zunächst eine 2-MWt-Pilotanlage (TMSR-LF1), dann einen 10-MWt-Versuchsreaktor (TMSR-LF2) bis 2025 und eine 100-MWt-Demonstrationsanlage (TMSR-LF3) mit vollständiger elektrometallurgischer Wiederaufbereitung bis etwa 2035 an, gefolgt um 1 eine GW-Demonstrationsanlage. Die Zeitleiste von TMSR-LF liegt etwa zehn Jahre hinter der von SF.

Ein schneller Reaktor TMSFR-LF, der für die Verbrennung von Minor-Actiniden optimiert ist, soll folgen.

Das TMSR-SF0 ist im Maßstab 370/650 und verfügt über eine elektrische Wärmequelle von XNUMX kW mit FLiNaK-Primärkühlmittel bei XNUMX °C und FLiNaK-Sekundärkühlmittel.

Der 10-MWt-TMSR-SF1 enthält mit 17 % angereicherten TRISO-Kraftstoff in 60-mm-Kieseln, ähnlich dem HTR-PM-Kraftstoff, und Kühlmittel bei 630 °C und niedrigem Druck. Primäres Kühlmittel ist FLiBe (mit 99.99 % Li-7) und sekundäres Kühlmittel ist FLiNaK. Kernhöhe 3 m, Durchmesser 2.85 m, in einem Druckbehälter von 7.8 m Höhe und 3 m Durchmesser. Die Restwärmeabfuhr erfolgt passiv durch Hohlraumkühlung. Eine 20-jährige Betriebsdauer war vorgesehen, das Projekt wird jedoch eingestellt.

Das 2-MWt-TMSR-LF1 wird derzeit in Wu Wei in Gansu im Rahmen eines 3.3-Milliarden-Dollar-Programms gebaut. Es wird Brennstoff verwenden, der auf unter 20 % U-235 angereichert ist, einen Thoriumbestand von etwa 50 kg und ein Umwandlungsverhältnis von etwa 0.1 haben. FLiBe mit 99.95 % Li-7 würde verwendet werden, und Kraftstoff als UF4. Das Projekt würde chargenweise mit Online-Betankung und Entfernung von gasförmigen Spaltprodukten beginnen, aber das gesamte Brennstoffsalz nach 5-8 Jahren zur Wiederaufbereitung und Trennung von Spaltprodukten und kleineren Aktiniden zur Lagerung entladen. Es würde zu einem kontinuierlichen Prozess des Recyclings von Salz, Uran und Thorium führen, mit Online-Trennung von Spaltprodukten und kleineren Actiniden. Es würde von etwa 20% Thoriumspaltung auf etwa 80% ansteigen.

Darüber hinaus ist ein kleiner modularer Flüssigbrennstoff-MSR-Reaktor mit 373 MWt/168 MWe geplant, mit überkritischem CO2-Kreislauf in einem Tertiärkreislauf bei 23 MPa unter Verwendung des Brayton-Kreislaufs nach einem Sekundärkreislauf mit radioaktiver Isolierung. Verschiedene Anwendungen sowie die Stromerzeugung sind vorgesehen. Es wäre mit 15.7 Tonnen Thorium und 2.1 Tonnen Uran (19.75 % angereichert) beladen, mit einem Kilogramm Uran, das täglich hinzugefügt wird, und hätte einen Abbrand von 330 GWd/t mit 30 % Energie aus Thorium. Die Online-Betankung würde einen achtjährigen Betrieb vor der Abschaltung ermöglichen, wobei der Graphitmoderator Aufmerksamkeit erfordert