Zapewnienie wyższego poziomu bezpieczeństwa jądrowego
Reaktory ze stopioną solą (MSR) to klasa reaktorów jądrowych, w których głównym chłodziwem i/lub paliwem jest mieszanina stopionej soli i materiału rozszczepialnego. Ponieważ ta mieszanka paliwowa jest utrzymywana w stanie stopionym, reaktory MSR eliminują ryzyko awarii, jaką jest stopienie się rdzenia reaktora jądrowego, które wiąże się z eksploatacją reaktorów chłodzonych wodą. „Mimo że zgodnie z oczekiwaniami reaktory MSR mają być bezpieczniejsze, należy to jeszcze udowodnić”, mówi Jan Leen Kloosterman, profesor fizyki reaktorów jądrowych Uniwersytetu Technicznego w Delfcie(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Ponieważ szacuje się, że w nadchodzących dziesięcioleciach nowe reaktory MSR zaleją rynek energii, pojawiła się pilna potrzeba zbadania bezpieczeństwa zarówno reaktora, jak i instalacji jądrowego cyklu paliwowego”. Kolejną potrzebą jest zademonstrowanie ścieżki licencjonowania i wdrażania technologii, która uwzględnia przyszłe – i prawdopodobnie bardziej rygorystyczne – przepisy. Odpowiedzią na te potrzeby jest finansowany przez Unię Europejską projekt SAMOSAFER(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Celem projektu SAMOSAFER jest opracowanie i przeprowadzenie demonstracji nowych barier ochronnych, które zapewnią większą kontrolę nad zachowaniem MSR w razie poważnego wypadku, co sprawi, że reaktory MSR będą w stanie spełnić wszystkie wymogi regulacyjne, jakie mogą obowiązywać za 30 lat”, dodaje Kloosterman.
Długa lista osiągnięć w zakresie bezpieczeństwa reaktorów ze stopioną solą
Dysponując szeregiem innowacyjnych, w pełni zweryfikowanych modeli i narzędzi symulacyjnych, zespół projektu przeanalizował wpływ ściśliwości soli paliwowej. „Jest to bardzo ważne zjawisko w szybkich stanach przejściowych wywołanych reaktywnością i niezbędne do prawidłowego obliczenia maksymalnej osiągalnej temperatury paliwa”, wyjaśnia Kloosterman. Naukowcy przeprowadzili również badania w zakresie identyfikacji ryzyka w jednostce przetwarzania paliwa na potrzeby przetwarzania soli paliwowej online – prace te zaowocowały obszerną listą potencjalnych warunków sprzyjających wypadkom i awariom. Innym kluczowym rezultatem było rozszerzenie istniejącej bazy danych termodynamicznych na potrzeby głównych układów paliwowych i chłodzących MSR dzięki dodaniu nowych danych eksperymentalnych dotyczących układów dwu- i trójskładnikowych. Uwzględniono również szereg układów zawierających produkty korozji i rozszczepienia, z których niektóre zostały następnie poddane modelowaniu w celu przewidywania zmian w zakresie lepkości i gęstości. Zespół projektu ma na swoim koncie kilka ważnych osiągnięć – przykładem jest sposób, w jaki można ograniczyć korozję do akceptowalnych poziomów poprzez kontrolowanie składu, a tym samym potencjału redoks soli paliwowej. „Zidentyfikowaliśmy również nowe możliwości zmniejszenia rozmiarów reaktora i opracowania niewielkich reaktorów modułowych”, zauważa Kloosterman. To tylko przykłady z długiej listy wysokiej jakości rezultatów, jakie udało się osiągnąć w ramach projektu SAMOSAFER.
Wkład w rozwój reaktorów jądrowych nowej generacji
„Sukces projektu SAMOSAFER jest bezpośrednim wynikiem współpracy naszego utalentowanego zespołu naukowców, studentów, ekspertów ds. energii jądrowej i start-upów z całej Europy – zespołu, z którego jesteśmy niezmiernie dumni”, mówi Kloosterman. Praca całego zespołu stała się fundamentem finansowanego przez Unię Europejską projektu Endurance, którego celem jest wspieranie bezpiecznej eksploatacji i rozwoju technologicznego reaktorów MSR w Europie. „Ponieważ nasze narzędzia symulacyjne i koncepcje barier zabezpieczających można wykorzystać w innych projektach MSR, jesteśmy przekonani, że wyniki naszej pracy będą miały szeroki wpływ na rozwój reaktorów jądrowych nowej generacji”, podsumowuje Kloosterman.
