เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทอเรียมเกลือหลอมเหลว 2 เมกะวัตต์ของจีนได้รับการอนุมัติแล้ว

สถาบันฟิสิกส์ประยุกต์เซี่ยงไฮ้ (SINAP) ได้รับการอนุมัติจากกระทรวงนิเวศวิทยาและสิ่งแวดล้อมให้ดำเนินการทดลองเครื่องปฏิกรณ์เกลือหลอมเหลวที่ใช้ทอเรียม นี่เป็นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เกลือหลอมเหลวเครื่องแรกนับตั้งแต่สหรัฐฯ ปิดเครื่องปฏิกรณ์ทดสอบในปี 1969

TMSR-LF1 จะใช้เชื้อเพลิงที่เสริมสมรรถนะให้มี U-20 ต่ำกว่า 235% มีทอเรียมคงเหลือประมาณ 50 กิโลกรัม และอัตราส่วนการแปลงประมาณ 0.1 จะใช้ลิเธียมเบริลเลียมฟลูออไรด์ (FLiBe) ที่อุดมสมบูรณ์ซึ่งมี Li-99.95 7% และเชื้อเพลิงเป็น UF4

โครงการนี้คาดว่าจะเริ่มต้นแบบเป็นชุดด้วยการเติมเชื้อเพลิงแบบออนไลน์และการกำจัดผลิตภัณฑ์ฟิชชันที่เป็นก๊าซ แต่จะปล่อยเกลือเชื้อเพลิงทั้งหมดหลังจากผ่านไป 5-8 ปีเพื่อนำไปแปรรูปและแยกผลิตภัณฑ์ฟิชชันและแอกติไนด์เล็กน้อยเพื่อจัดเก็บ โดยจะดำเนินการตามกระบวนการรีไซเคิลเกลือ ยูเรเนียม และทอเรียมอย่างต่อเนื่อง โดยแยกผลิตภัณฑ์จากฟิชชันและแอคติไนด์เล็กน้อยทางออนไลน์ เครื่องปฏิกรณ์จะทำงานเพิ่มขึ้นจากทอเรียมฟิชชันประมาณ 20% เป็นประมาณ 80%

หาก TMSR-LF1 ประสบความสำเร็จ จีนวางแผนที่จะสร้างเครื่องปฏิกรณ์ที่มีกำลังการผลิต 373 เมกะวัตต์ภายในปี 2030

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2011 CAS ได้เปิดตัวโครงการวิจัยและพัฒนามูลค่า 3 พันล้านหยวน (444 ล้านเหรียญสหรัฐ) เกี่ยวกับเครื่องปฏิกรณ์ทอเรียมฟลูออไรด์เหลว (LFTR) หรือที่รู้จักกันในชื่อเครื่องปฏิกรณ์เกลือหลอมละลายทอเรียม (Th-MSR หรือ TMSR) และอ้างว่ามีเครื่องปฏิกรณ์เกลือหลอมเหลวที่ใหญ่ที่สุดในโลก ความพยายามระดับชาติในเรื่องนี้โดยหวังว่าจะได้รับสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญาเต็มรูปแบบเกี่ยวกับเทคโนโลยี เครื่องปฏิกรณ์นี้เรียกอีกอย่างว่าเครื่องปฏิกรณ์อุณหภูมิสูงระบายความร้อนด้วยเกลือฟลูออไรด์ (FHR) รับผิดชอบศูนย์ TMSR ที่ SINAP ที่เจียติง เซี่ยงไฮ้

การก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์ TMSR-LF2 ขนาด 1 เมกะวัตต์เริ่มต้นในเดือนกันยายน พ.ศ. 2018 และมีรายงานว่าแล้วเสร็จในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2021 เครื่องต้นแบบมีกำหนดจะแล้วเสร็จในปี พ.ศ. 2024 แต่งานต้องเร่งลง

Nextbigfuture เป็นหนึ่งในออนไลน์กลุ่มแรกที่ติดตามและส่งเสริมทอเรียม

Nextbigfuture ติดตามและส่งเสริมการฟื้นฟูเครื่องปฏิกรณ์ทอเรียมและเกลือหลอมเหลวมานานกว่าทศวรรษ
Nextbigfuture กล่าวถึงเรื่อง Thorium เมื่อปี 2006

นี่คือบทสัมภาษณ์ของ Kirk Sorenson ในปี 2011

พื้นหลังนิวเคลียร์เกลือหลอมเหลว

เครื่องปฏิกรณ์เกลือหลอมเหลวและทอเรียมมีความปลอดภัยมากกว่าและมีกากนิวเคลียร์น้อยกว่า (หรือที่เรียกว่าเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ไม่ได้ใช้) เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ไม่ได้ใช้เพราะไอโซโทปที่มีเลขคู่จะแยกหรือทำปฏิกิริยาได้ยาก เครื่องปฏิกรณ์เร็วมีนิวตรอนเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงกว่า (เร็วกว่าหนึ่งร้อยเท่า) ซึ่งจำเป็นในการทำให้ยูเรเนียม 238 ทำปฏิกิริยากับพลูโทเนียม

ห้องปฏิบัติการแห่งชาติโอ๊คริดจ์ (ORNL) ในสหรัฐอเมริกาดำเนินการทดลอง MSR ขนาด 7.34 MW (th) ตั้งแต่ปี พ.ศ. 1965 ถึง พ.ศ. 1969 ในการทดลองที่เรียกว่า การทดลองเครื่องปฏิกรณ์มอลเทน-เกลือ (MSRE) สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้เชื้อเพลิงของเหลวซึ่งระบายความร้อนด้วยเกลือหลอมเหลว

จีนกำลังพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบไม่ใช้น้ำ งานก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์เกลือหลอมเหลวเชิงพาณิชย์เครื่องแรกควรจะแล้วเสร็จภายในปี 2030 ซึ่งจะช่วยให้สามารถก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ดังกล่าวได้ แม้แต่ในพื้นที่ทะเลทรายและในที่ราบทางตอนกลางและตะวันตกของจีน เครื่องปฏิกรณ์เกลือหลอมเหลวจะใช้พลังงานจากทอเรียมเหลวแทนยูเรเนียม

SINAP มีสองกระแสของ การพัฒนาทีเอ็มเอสอาร์ – เชื้อเพลิงแข็ง (TRISO ในก้อนกรวดหรือปริซึม/บล็อก) ที่มีวงจรการใช้เชื้อเพลิงแบบครั้งเดียว และเชื้อเพลิงเหลว (ละลายในสารหล่อเย็นที่มีฟลูออไรด์) พร้อมการแปรรูปซ้ำและรีไซเคิล มีการวางแผนเครื่องปฏิกรณ์เร็วกระแสที่สามเพื่อใช้แอคติไนด์จาก LWR จุดมุ่งหมายคือการพัฒนาทั้งวัฏจักรเชื้อเพลิงทอเรียมและการใช้งานที่ไม่ใช้ไฟฟ้าในกรอบเวลา 20-30 ปี

*กระแส TMSR-SF มีการใช้ทอเรียมเพียงบางส่วนเท่านั้น โดยอาศัยการผสมพันธุ์เช่นเดียวกับ U-238 และต้องการยูเรเนียมฟิสไซล์ด้วยเช่นกัน ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานพลังงานนิวเคลียร์แบบไฮบริดที่อุณหภูมิสูง SINAP มุ่งเป้าไปที่โรงงานนำร่องขนาด 2 เมกะวัตต์ในขั้นต้น แม้ว่าจะถูกแทนที่โดยเครื่องจำลอง (TMSR-SF0) โรงงานผลิตหินกรวดสาธิตขนาด 100 เมกะวัตต์ (TMSR-SF2) ที่มีวัฏจักรเชื้อเพลิงแบบเปิดมีการวางแผนภายในปี 2025 อนุภาค TRISO จะมีทั้งยูเรเนียมเสริมสมรรถนะต่ำและทอเรียมแยกกัน

* กระแส TMSR-LF อ้างว่าวงจรเชื้อเพลิง Th-U แบบปิดเต็มรูปแบบพร้อมการผสมพันธุ์ของ U-233 และความยั่งยืนที่ดีกว่ามากกับทอเรียม แต่มีความยากทางเทคนิคมากกว่า ได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้ทอเรียมด้วยกระบวนการไพโรโพรเซสซิงด้วยไฟฟ้าโลหะวิทยา

*SINAP ตั้งเป้าไว้ที่โรงงานต้นแบบขนาด 2 เมกะวัตต์ (TMSR-LF1) ในขั้นต้น จากนั้นจึงสร้างเครื่องปฏิกรณ์ทดลองขนาด 10 เมกะวัตต์ (TMSR-LF2) ภายในปี 2025 และโรงงานสาธิตขนาด 100 เมกะวัตต์ (TMSR-LF3) พร้อมกระบวนการปรับกระบวนการโลหะวิทยาด้วยไฟฟ้าเต็มรูปแบบภายในปี 2035 ตามมา โดยโรงงานสาธิต GW จำนวน 1 แห่ง ไทม์ไลน์ TMSR-LF ช้ากว่า SF ประมาณสิบปี

เครื่องปฏิกรณ์แบบเร็ว TMSFR-LF ที่ถูกปรับให้เหมาะสมสำหรับการเผาไหม้แอคติไนด์เล็กน้อยจะต้องปฏิบัติตาม

พื้นที่ TMSR-SF0 เป็นมาตราส่วนหนึ่งในสามและมีแหล่งความร้อนไฟฟ้า 370 kW พร้อมน้ำหล่อเย็นหลัก FLiNaK ที่อุณหภูมิ 650°C และน้ำหล่อเย็นรอง FLiNaK

TMSR-SF10 ขนาด 1 เมกะวัตต์มีเชื้อเพลิง TRISO เสริมสมรรถนะ 17% ในก้อนกรวดขนาด 60 มม. ซึ่งคล้ายกับเชื้อเพลิง HTR-PM และสารหล่อเย็นที่อุณหภูมิ 630°C และแรงดันต่ำ น้ำหล่อเย็นหลักคือ FLiBe (ที่มี Li-99.99 7%) และน้ำหล่อเย็นรองคือ FLiNaK ความสูงของแกนกลางคือ 3 ม. เส้นผ่านศูนย์กลาง 2.85 ม. ในภาชนะรับความดันสูง 7.8 ม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 3 ม. การกำจัดความร้อนที่ตกค้างเป็นแบบพาสซีฟ โดยการทำความเย็นแบบคาวิตี้ มีการวางแผนอายุการใช้งานไว้ 20 ปี แต่โครงการถูกยกเลิก

TMSR-LF2 ขนาด 1 MWt อยู่ระหว่างการก่อสร้างที่ Wu Wei ในกานซู ในโครงการมูลค่า 3.3 พันล้านดอลลาร์ จะใช้เชื้อเพลิงที่เสริมสมรรถนะให้มี U-20 ต่ำกว่า 235% มีทอเรียมคงเหลือประมาณ 50 กิโลกรัม และอัตราส่วนการแปลงประมาณ 0.1 จะใช้ FLiBe ที่มี Li-99.95 7% และเชื้อเพลิงเป็น UF4 โครงการจะเริ่มต้นแบบเป็นชุดด้วยการเติมเชื้อเพลิงแบบออนไลน์และการกำจัดผลิตภัณฑ์ฟิชชันที่เป็นก๊าซ แต่จะปล่อยเกลือเชื้อเพลิงทั้งหมดหลังจากผ่านไป 5-8 ปีเพื่อนำไปแปรรูปใหม่และแยกผลิตภัณฑ์ฟิชชันและแอกติไนด์เล็กน้อยเพื่อจัดเก็บ โดยจะดำเนินการตามกระบวนการรีไซเคิลเกลือ ยูเรเนียม และทอเรียมอย่างต่อเนื่อง โดยแยกผลิตภัณฑ์จากฟิชชันและแอคติไนด์เล็กน้อยทางออนไลน์ มันจะทำงานเพิ่มขึ้นจากฟิชชันของทอเรียมประมาณ 20% เป็นประมาณ 80%

นอกเหนือจากนี้ ยังมีการวางแผนเครื่องปฏิกรณ์โมดูลาร์ขนาดเล็ก MSR เชื้อเพลิงเหลว MSR ขนาด 373 MWt/168 MWe โดยมีวงจร CO2 ที่วิกฤตยิ่งยวดในลูปตติยภูมิที่ 23 MPa โดยใช้วงจร Brayton หลังจากวงจรรองการแยกกัมมันตภาพรังสี มีการมองเห็นการใช้งานที่หลากหลายรวมถึงการผลิตไฟฟ้า โดยจะบรรทุกทอเรียม 15.7 ตัน และยูเรเนียม 2.1 ตัน (เสริมสมรรถนะ 19.75%) โดยเติมยูเรเนียม 330 กิโลกรัมต่อวัน และมีการเผาไหม้ 30 GWd/t พร้อมพลังงาน XNUMX% จากทอเรียม การเติมเชื้อเพลิงแบบออนไลน์จะช่วยให้สามารถดำเนินการได้แปดปีก่อนที่จะปิดตัวลง โดยผู้ตรวจสอบกราไฟท์จำเป็นต้องได้รับการดูแล