211service.com
Detta nya bränsle kan göra kärnkraften säkrare och billigare
Med 65 reaktorer under uppbyggnad världen över och ytterligare 173 planerade, satsar kärnkraftsindustrin på att dess efterlängtade renässans är nära. Men att göra befintliga och nya kärnkraftverk mer ekonomiska fortsätter att vara den största utmaningen.
Ett sätt att hjälpa till att möta utmaningen är att göra reaktorernas bränslestavar säkrare och effektivare. Lightbridge , ett företag i Reston, Virginia, som har arbetat med ny bränsleteknik i ett kvartssekel, har avslöjat ett metalliskt bränsle för kärnreaktorer som det säger kommer att göra just det.
Bränslestavarna tillverkade av Lightbridge skiljer sig från dagens på flera sätt. Snarare än en keramisk oxid av uran, är de gjorda av en uran-zirkoniumlegering som transporterar värme lättare. Och snarare än ett rör som innehåller cylindriska uranpellets, är var och en ett enda metallstycke, kantad som en lakritsbit och spiralformad i en spiral. Denna form gör att mer vatten kan flöda över stavens yta, överföra mer värme och därmed öka elproduktionen. Den större ytan ökar också säkerhetsmarginalen för reaktorhärden, vilket gör att stavarna kan upprätthålla kärnreaktioner vid mycket lägre temperaturer: deras inre temperatur under drift är cirka 360 grader ° C, nästan 900 grader kallare än konventionella spön.
Lightbridges nya bränslestavar är utformade av en solid metallegering och kan göra befintliga kärnkraftverk säkrare och mer ekonomiska.
Resultatet, säger Lightbridges vd Seth Grae, är en kraftfullare, säkrare och mer kostnadseffektiv reaktor som kan bidra till att minska utsläppen av växthusgaser inom de närmaste åren. Enbart förnybart kommer inte att ta oss dit härifrån när det gäller att uppfylla våra klimatmål i tid, säger Grae. Nya typer av reaktorer kommer inte att ta oss dit i tid. Den ökade användningen av dagens reaktorer och nya [konventionella] reaktorer är en nödvändig komponent i varje framgångsrik väg att nå klimatmålen.
Tidigare i år Lightbridge gick med på att arbeta med den franska kärnkraftsjätten Areva att kommersialisera de nya bränslestavarna, som skulle kunna installeras i befintliga och nybyggda reaktorer redan 2020, säger Grae. Tekniken skulle kunna öka kraften hos befintliga reaktorer med 10 procent samtidigt som driftstiden mellan tankningarna (en nyckelekonomisk indikator för kärnkraftverk) förlängs från 18 månader till 24. Att byta ut de konventionella stavarna i en befintlig reaktor skulle ge 60 miljoner USD i årliga intäkter för en 1 100 megawatts reaktor, säger företaget.
Det nya bränslet är en stor förbättring jämfört med konventionellt oxidbränsle för [konventionella] reaktorer, säger Per Peterson, professor i kärnteknik vid University of California, Berkeley, som leder ett team som utvecklar en avancerad reaktordesign . Lightbridge-bränslets förmåga att köra vid mycket lägre temperatur än konventionellt oxidbränsle har stora säkerhetsfördelar.
Säkerhetsfrågan är dock komplicerad, enligt Ian Scott, en av grundarna till Moltex energi , ett företag baserat i Storbritannien som utvecklar en avancerad reaktor för flytande bränsle. Den höga värmeöverföringsförmågan hos det fasta bränslet innebär att stavarna svalnar snabbare i händelse av en tillfällig förlust av kylvätska. Men smältpunkten för Lightbridge-stavarna är mycket lägre än för uranoxidbränsle, vilket betyder att en total olycka i Fukushima-stil kan inträffa mycket tidigare.
Det finns ett stort tryck för tillfället för att skapa 'olyckstoleranta' bränslen för [konventionella] reaktorer, säger Scott. Det är bränslen som är det Mer tolererar mycket höga temperaturer i en olycka som är 'bortom konstruktionsbas' än uranoxid. Lightbridge-bränslet går i motsatt riktning.
Hur exakt tillsynsmyndigheter vid Nuclear Regulatory Commission kommer att se på säkerheten och de ekonomiska fördelarna med det nya bränslet återstår att se. Men det råder ingen tvekan om att befintliga reaktorer, och nybyggda sådana av konventionell design, är mogna för innovativ bränsleteknik.
Att använda detta bränsle i nya byggnader kommer att bidra till att förbättra kärnkraftens ekonomi, vilket kommer att vara till stor hjälp för industrin som helhet, säger Leslie Dewan, medgrundare till Transatomisk kraft , som arbetar med en design för en avancerad reaktor för flytande bränsle. Jag tror att det största okända är hur lång tid det kommer att ta att certifiera det nya bränslet.