Energia z wędrującej fali

| Technologia

Na początku lat 90. ubiegłego wieku powstała koncepcja reaktora z falą wędrującą (Traveling Wave Reactor - TWR). Teraz grupa naukowców skupiona w firmie Intellectual Ventures zaproponowała pierwszy projekt takiego urządzenia.

TWR to niewielki reaktor jądrowy, który raz napełniony mógłby działać teoretycznie przez setki lat.
Obecne elektrownie atomowe wymagają wymiany paliwa co kilkanaście miesięcy. Jest to proces kosztowny i niebezpieczny, a wypalone paliwo trzeba składować w odpowiednich warunkach i pilnować, by nie wpadło w ręce osób, skłonnych skonstruować brudną bombę.

TWR ma też i tę zaletę, że, jako iż nie niesie ze sobą takich kosztów i niebezpieczeństw co obecnie stosowane reaktory, zaistnieniem na rynku energetyki jądrowej mógłby zainteresować się kapitał prywatny, co zwiększyłoby jego innowacyjność i elastyczność. Obecnie na rynku tym działają przede wszystkim firmy i instytucje państwowe.

Działanie TWR polega na tym, że reaktor sam produkuje dla siebie paliwo.

Obecne reaktory wykorzystują łatwo rozszczepialny uran-235, pozyskiwany z nierozszczepialnego uranu-238. Produkcja odbywa się w specjalnych zakładach wzbogacania paliwa. Z kolei do zbudowania rdzenia TWR potrzebna jest niewielka ilość uranu-235. Resztę stanowi uran-238, który bardzo łatwo pozyskać. Jak mówi Charles W. Forsberg, dyrektor Nuclear Fuel Cycle Project w MIT, ilość uranu-235 potrzebnego do zasilania TWR jest tak mała, że do zaspokojenia światowych potrzeb wystarczyłby tylko jeden zakład wzbogacania.

Reaktor z falą wędrującą wykorzystuje uran-235 i uran-238 do produkcji paliwa, plutonu-239. Oczywiście we współczesnych reaktorach również powstaje pluton-239, ale by go pozyskać, trzeba wyjąć wypalone paliwo i poddać je kosztownej i niebezpiecznej obróbce chemicznej. Pojawia się tutaj ryzyko kradzieży materiału na potrzeby broni jądrowej. Ryzyko, które nie występuje w TWR, gdyż reaktor na bieżąco zużywa wyprodukowany przez siebie pluton.

Prace koncepcyjne nad TWR są już na tyle zaawansowane, iż prowadzone są pierwsze rozmowy z ewentualnymi inwestorami. Pozostało jeszcze do rozwiązania kilka problemów, na przykład trzeba sprawdzić, jak TWR zachowa się w razie wystąpienia awarii, jednak przedstawiciele Intellectual Ventures uważają, że pierwsze reaktory nowego typu mogą trafić na rynek na początku lat 20. obecnego wieku.

W skład nowego reaktora wchodzą pompy chłodzące, zbiornik z chłodzącym sodem, komora na gazy powstające w czasie reakcji oraz setki prętów z paliwem. Pręty tworzą rdzeń o szerokości jednego metra. Przez rdzeń przesuwa się "wędrująca fala", której prędkość wynosi 1 centymetr na rok. Paliwo, znajdujące się w zasięgu fali, jest przetwarzane na pluton, a ten zostaje zużyty do reakcji.

Obecnie na świecie działa 439 elektrowni atomowych, z czego 104 znajdują się w USA. Zapewniają one 14,2% zużywanej przez ludzkość energii (19,4% w USA). Na całym świecie buduje się 11 elektrowni, a w USA istnieją propozycje zbudowania 31.

Autor:

Źródło: Technology Review

reaktor jądrowy pluton uran reaktor z falą wędrującą TWR