211service.com
Säkrare kärnkraft, till halva priset
Transatomisk kraft , en spinoff från MIT, utvecklar en kärnreaktor som den uppskattar kommer att halvera den totala kostnaden för ett kärnkraftverk. Det är en uppdaterad smältsaltreaktor, en typ som är mycket motståndskraftig mot härdsmältningar. Smältsaltreaktorer demonstrerades på 1960-talet vid Oak Ridge National Lab, där en testreaktor gick i sex år, men tekniken har inte använts kommersiellt.
Den nya reaktordesignen, som än så länge bara finns på papper, producerar 20 gånger så mycket kraft för sin storlek som Oak Ridges teknologi. Det betyder att relativt små men ändå kraftfulla reaktorer kan byggas billigare i fabriker och fraktas med järnväg istället för att byggas på plats som konventionella. Transatomic modifierade också den ursprungliga smältsaltdesignen så att den kunde köras på kärnavfall.
Höga kostnader, tillsammans med oro för säkerhet och avfallshantering, har till stor del stoppat byggandet av nya kärnkraftverk i USA och på andra håll (även om bygget fortsätter i vissa länder, inklusive Kina). Japan och Tyskland stängde till och med ned befintliga anläggningar efter Fukushima-olyckan för två år sedan (se Japans ekonomiska problem sporrar en återgång till kärnkraft och små kärnvapen får boost). Flera företag försöker lösa kostnadsfrågan genom att utveckla små modulära reaktorer som kan byggas i fabriker. Men dessa är vanligtvis begränsade till att producera 200 megawatt effekt, medan konventionella reaktorer producerar mer än 1 000 megawatt.
Transatomic säger att det kan dela skillnaden genom att bygga ett kraftverk på 500 megawatt som uppnår några av kostnadsbesparingarna i samband med de mindre reaktorkonstruktionerna. Den uppskattar att den kan bygga en anläggning baserad på en sådan reaktor för 1,7 miljarder dollar, ungefär hälften av kostnaden per megawatt för nuvarande anläggningar. Företaget har samlat in 1 miljon dollar i startfinansiering, inklusive några från Ray Rothrock, en partner på VC-företaget Venrock. Även om dess medgrundare, Mark Massie och Leslie Dewan, fortfarande är doktorander vid MIT, har designen lockat några topprådgivare, inklusive Regis Matzie, tidigare CTO för den stora kärnkraftsleverantören Westinghouse Electric, och Richard Lester , chef för kärnteknikavdelningen vid MIT.
Den nya reaktorn förväntas spara pengar inte bara för att den kan byggas i en fabrik snarare än på plats utan också för att den lägger till säkerhetsfunktioner – vilket kan minska mängden stål och betong som behövs för att skydda mot olyckor – och för att den går kl. atmosfärstryck snarare än de höga tryck som krävs i konventionella reaktorer.
Ett konventionellt kärnkraftverk kyls av vatten, som kokar vid en temperatur långt under 2 000 °C i kärnan av en bränslepellet. Även efter att reaktorn stängts av måste den kontinuerligt kylas genom att pumpa in vatten. Oförmågan att göra det är det som orsakade problemen i Fukushima: väteexplosioner, utsläpp av strålning och slutligen härdsmälta.
Att använda smält salt som kylvätska löser några av dessa problem. Saltet, som blandas in i bränslet, har en kokpunkt som är betydligt högre än bränslets temperatur. Reaktorn har en inbyggd termostat — om den börjar bli varm expanderar saltet, sprider ut bränslet och saktar ner reaktionerna. Det ger blandningen en chans att svalna. Vid ett strömavbrott smälter en propp i botten av reaktorn och bränslet och saltet rinner in i en uppsamlingstank, där bränslet sprider sig tillräckligt mycket för att reaktionerna ska upphöra. Saltet svalnar sedan och stelnar och kapslar in de radioaktiva materialen. Det är säkert att gå bort, säger Dewan, företagets chief science officer. Om du tappar elektriciteten, även om det inte finns några operatörer på plats för att dra spakar, kommer det att stanna.
Den nya designen förbättrar den ursprungliga smältsaltreaktorn genom att ändra den inre geometrin och använda olika material. Transatomic håller många av designdetaljerna för sig själv, men en förändring innebär att man eliminerar grafiten som utgjorde 90 procent av volymen i Oak Ridge-reaktorn. Företaget har även modifierat förhållandena i reaktorn för att producera snabbare neutroner, vilket gör det möjligt att bränna det mesta av det material som vanligtvis slängs som avfall. En konventionell reaktor producerar cirka 20 ton högaktivt avfall per år, och det materialet måste lagras i 100 000 år. Transatomic-reaktorn på 500 megawatt kommer att producera endast fyra kilo av sådant avfall per år, tillsammans med 250 kilo avfall som måste lagras i några hundra år.
Att få ut den nya reaktorn på marknaden kommer att bli en utmaning. Även om grundidén med en smältsaltreaktor har demonstrerats, är kärnkraftskontrollkommissionens certifieringsprocess uppbyggd kring lättvattenreaktorer. Företaget kommer att behöva NRC för att fastställa nya regler, särskilt eftersom kommissionen måste skriva under på idén om att använda mindre stål och betong om designens säkerhetsdetaljer ska leda till verkliga besparingar.
NRC:s talesman Scott Burnell säger att kommissionen är medveten om Transatomics koncept men att designen inte har skickats in för granskning ännu. Han säger att under de närmaste åren kommer NRC att fokusera på att certifiera mer konventionella konstruktioner för små modulära reaktorer. Han säger att certifieringsprocessen för Transatomic kommer att ta minst fem år när företaget lämnar in en detaljerad design, med ytterligare granskning som behövs specifikt för frågor relaterade till bränsle- och avfallshantering.
En detaljerad teknisk design i sig kan vara år bort. Företagets nästa steg är att samla in 5 miljoner dollar för att köra fem experiment för att validera den grundläggande designen. Russ Wilcox, Transatomics VD och tidigare VD för E Ink, uppskattar att det kommer att ta åtta år att bygga en prototypreaktor – till en kostnad av 200 miljoner dollar. Han säger att det är mindre tid än det tog investerare att få avkastning på E Ink, som förvärvades för 450 miljoner dollar 13 år efter de första investeringarna i företaget.
Även om det kan ta mer än ett decennium för investerare att få avkastning, är riskfinansiering inte uteslutet, säger Ray Rothrock. Men han säger att företaget kommer att möta många utmaningar. Tekniken stör mig inte det minsta, säger han. Jag har förtroende för folket. Jag önskar att någon skulle bygga den här saken, för jag tror att det skulle fungera. Det är alla andra faktorer som gör det skrämmande.
Företagets största utmaning kan komma från Kina, som investerar 350 miljoner dollar under fem år för att utveckla sina egna reaktorer med smält salt. Man planerar att bygga en testreaktor på två megawatt till 2020.