Reaktory chlazené roztavenými solemi

Reaktory s roztavenými solemi – Molten Salt Reactors (MSR) mohou sehrát důležitou úlohu v budoucích jaderně energetických systémech. Nabízejí výhody nejen v oblasti bezpečnosti, ale i účinnosti. Pokročilý výzkum, rozvoj technologie a licencování v některých zemích by mohly umožnit brzké využívání této inovační technologie. MSR pracuje na stejném principu jako současné jaderné reaktory: kontrolované jaderné štěpení produkuje páru, která pohání turbínu vyrábějící elektrickou energii. Je zde ale základní rozdíl – v aktivní zóně reaktoru hrají klíčovou úlohu roztavené soli, které slouží jako chladivo místo vody, která se používá u většiny dnes provozovaných reaktorů. Místo palivových tyčí používá většina projektů MSR palivo rozpuštěné v chladivu. Oba tyto charakteristické rysy poskytují řadu výhod, jako je například vyšší účinnost, schopnost sledovat zatížení a schopnost pracovat při vysokých teplotách. Proto jsou vhodné pro neelektrické aplikace, které vyžadují technologické teplo o velmi vysokých parametrech (vysokoteplotní procesy např. v chemickém průmyslu apod.).

Vysoká účinnost a pasivní bezpečnost jsou velmi důležité pro udržitelnost jaderné energie, přičemž MSR jsou schopné plnit oba tyto úkoly. Jako tekuté soli se používají nejčastěji fluoridy, např. LiF–BeF₂–ThF₄–UF₄ . MSR využívající kapalné palivo jsou schopné se automaticky odstavit, když se teplota příliš zvýší. Jsou projektovány tak, aby byly schopné rychle snížit výkon v případě, že by začaly vyrábět příliš mnoho tepelné energie. Tento charakteristický rys činí MSR ideálním reaktorem pro krytí dynamicky se měnící poptávky po elektřině. Některé MSR mohou být rovněž používány ke spalování použitého paliva ze současných reaktorů. 

Koncepce MSR není nová 

Vývoj MSR začal experimenty s reaktory pro letadla. V rámci programu NEPA (Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft), započatém v US Air Force už v roce 1946, vznikl funkční reaktor. V roce 1954 absolvoval zkušební provoz po dobu 221 hodin, z toho 74 hodin dodával výkon v řádu jednotek megawattů. Byl naplněn směsí fluoridů sodíku, zirkonia a uranu (53 %, 41 %, 6 %). Dosáhl nejvyšší teploty 860 °C a tepelného výkonu přibližně 2,5 MW. Také Oak Ridge National Laboratory (ORNL) v USA provozovala experimentální MSR o tepelném výkonu 7,34 MW_t v rámci experimentu známého jako Molten-Salt Reactor Experiment (MSRE). Experiment prokázal realizovatelnost reaktorů s kapalným palivem chlazeným roztavenými solemi. Později se jeho pomocí řešily chemické extrakční metody pro zpracování paliva z roztavených solí. V posledních desetiletích práce na MSR pokračují v dalších zemích, ale zatím nedospěly do komerčního využití. 

Na projektech i experimentech se pracuje 

Dnes se připravuje řada projektů MSR - například v USA, Kanadě a v Číně. V Číně se jedná o MSR s palivem ze směsi thoria a uranu, jehož účelem je získávání štěpitelného uranu²³³U z thoria v aktivní zóně reaktoru. Takto získaný uran ²³³U se potom použije jako palivo v dalších reaktorech. Některé MSR mohou používat i plutonium reaktorové kvality, získané recyklováním použitého jaderného paliva. Díky tomu by se podařilo snižovat množství skladovaného vyhořelého jaderného paliva, jehož část zůstává radioaktivní tisíce let. 

Podpora IAEA 

IAEA podporuje vývoj MSR výměnou znalostí včetně virtuálních konzultačních setkání. Poslední taková schůzka se uskutečnila v červenci 2020 za účasti 21 expertů ze 13 zemí. Pracovalo se na návrhu publikace IAEA o stavu technologie MSR, včetně aktivit v oblasti výzkumu a vývoje, jakož i na taxonomii pro klasifikaci hlavních typů MSR. Publikace bude uveřejněna v září 2021 a bude obsahovat 10 hlavních projektů MSR v rámci informačního systému ARIS (Advanced Reactors Information System Database). 

Zdroje:

https://www.iaea.org/newscenter/news/spotlight-on-innovation-molten-salt-reactors-for-a-sustainable-clean-energy-transition

https://cs.wikipedia.org/wiki/Reaktory_zalo%C5%BEen%C3%A9_na_roztaven%C3%BDch_sol%C3%ADch