Reactor cu val de deplasare

Un reactor care călătoresc val , sau val de combustie a reactorului , în limba engleză Traveling Wave Reactor (TWR), este un concept realizat niciodată reactor nuclear care transformă un fertil izotop într - un izotop fisionabil prin nuclear transmutație în timpul funcționării sale.

Spre deosebire de reactoarele actuale de tip PWR sau BWR , care utilizează uraniul îmbogățit , acest reactor ipotetic își transformă propriul combustibil, care poate fi de uraniu natural , uraniu sărăcit sau toriu în produsul fisionabil. Numele său se referă la faptul că reacțiile de fisiune nu sunt apoi distribuite pe întregul volum al miezului unei centrale nucleare, ci au loc într-o coajă care se propagă de la miez la exterior.

Istoric

Reactoarele cu unde circulante au fost inventate în anii 1950 și au fost studiate sporadic de atunci. Conceptul unui reactor care ar putea produce propriul combustibil în miezul său a fost inițial propus și studiat în 1958 de Saveli Feinberg, care l-a numit „rasă și arsură”. Michael Driscoll a publicat cercetări suplimentare despre concept în 1979, apoi Lev Feoktistov în 1988, Edward Teller și Lowell Wood în 1995, Hugo van Dam în 2000 și Hiroshi Sekimoto în 2001.

Nu a fost construit niciun reactor cu undă deplasantă. Cu toate acestea, în 2006, compania Intellectual Ventures a lansat proiectul TerraPower pentru a dezvolta și comercializa o primă versiune a acestui tip de reactor. TerraPower este o gamă de reactoare cu putere mică și medie de la 300 la 1000 MW . Bill Gates s-a referit la TerraPower în timpul discuției sale TED din 2010.

TerraPower s-a conectat 22 septembrie 2015un acord cu China National Nuclear Corporation (CNNC) pentru a-și dezvolta reactorul cu undă călătorie. TerraPower, finanțat în mare parte de Bill Gates, intenționează să construiască o centrală demonstrativă de 600 MWe , numită TWR-P, urmată de 1.150 MWe centrale comerciale la sfârșitul anilor 2020.

Bill Gates, președintele companiei TerraPower, a anunțat în aprilie 2016 că prototipul reactorului cu undă călătorie al TerraPower va fi construit în China pentru punerea în funcțiune în 2024.

start octombrie 2017, Cooperarea TerraPower cu CNNC a fost evidențiată prin crearea unei societăți mixte , Global Innovation Nuclear Energy Technology Company Ltd , deținută în mod egal de cele două companii care vor împărtăși drepturile de proprietate intelectuală. Dar la sfârșitul anului 2018, noile reglementări SUA privind transferurile de tehnologie către China au forțat TerraPower să renunțe la acest parteneriat și să caute un alt partener, deoarece, potrivit lui Bill Gates, reglementările SUA sunt prea restrictive pentru a construi prototipul reactorului în Statele Unite.

Fizica reactorului

Publicațiile de pe TerraPower descriu un reactor de tip piscină răcit cu sodiu lichid. Reactorul folosește în principal uraniu sărăcit ca combustibil, dar necesită o cantitate mică de uraniu îmbogățit sau alt material fissil pentru a începe reacția de fisiune . Unii dintre neutronii rapidi generați de reacțiile de fisiune sunt absorbiți de uraniul din jur, care este transmutat în plutoniu în urma reacției:

${\ displaystyle _ {92} ^ {238} U + _ {0} ^ {1} n \ rightarrow _ {92} ^ {239} U \ rightarrow _ {93} ^ {239} Np + \ beta \ rightarrow _ {94} ^ {239} Pu + \ beta}$ .

Prin urmare, un nucleu al reactorului este încărcat cu material fertil și o reacție în lanț este declanșată de adăugarea localizată a unei cantități mici de material fisibil. Odată ce reacția a început, există patru părți în miez: o zonă sărăcită care conține produse de fisiune și reziduuri de combustibil, zona în care are loc fisiunea materialului fertil generat, zona de reproducere în care combustibilul fissil este produs prin absorbția neutronilor. de combustibilul fertil și zona sursă care conține materialul fertil intact. În timp, zona de fisiune progresează consumând materialul fertil plasat în fața ei și lăsând în urmă reziduurile de ardere. Căldura produsă este transformată în electricitate printr-un dispozitiv convențional cu turbină .

Combustibil

Spre deosebire de reactoarele cu apă sub presiune , reactoarele cu undă mobilă pot, în momentul construcției lor, să fie încărcate cu suficient uraniu sărăcit pentru a produce energie pe tot parcursul vieții. Acestea consumă substanțial mai puțin uraniu decât reactoarele de apă sub presiune pe unitate de electricitate produsă prin combustie mai mare, eficiență termică mai bună și densitate mai mare a combustibilului. Un reactor cu undă mobilă efectuează reprocesarea „în deplasare” fără a necesita utilizarea unor reacții chimice complexe, ca în reactoarele de reproducere convenționale. Acest lucru limitează cantitățile de material fisil în circulație și, în același timp, încetinește proliferarea nucleară .

Uraniul sărăcit este un produs secundar al industriei de separare a izotopilor disponibil în cantități semnificative. În Franța, stocul se ridica la 250.000 de tone în 2009. La fel ca alte tehnologii de ameliorare, reactoarele cu unde circulante ar face posibilă creșterea considerabilă a resurselor de combustibil nuclear.

Vezi și tu

Crescător
Rubbiatron , o altă tehnologie subcritică care nu necesită combustibil îmbogățit.

Referințe

(în) SM Feinberg, „Discussion How”, Rec. din Proc. Sesiunea B-10, ICPUAE, Națiunile Unite, Geneva, Elveția (1958).
(în) MJ Driscoll B. Atefi, DD Lanning, „O evaluare a conceptului de reactor rapid de rasă / arsură” MITNE-229 (decembrie 1979).
(ru) LP Feoktistov, „O analiză a unui concept de reactor fizic sigur”, Preprint IAE-4605/4, în rusă, (1988).
(în) E. Teller, dl Ishikawa și L. Wood, „ Reactoare nucleare complet automatizate pentru funcționare pe termen lung” (Partea I) , Proc. Simpozionul Frontierelor în Fizică, American Physical Society și Asociația Americană a Profesorilor de Fizică Întâlnirea din Texas, Lubbock, Texas, Statele Unite (1995).
(în) Edward Teller, Muriel Ishikawa, Lowell Wood, Roderick Hyde, John Nuckolls, „ Reactoare nucleare complet automatizate pentru funcționarea pe termen lung II: Către un concept la nivel de proiectare a unei centrale electrice centrale răcite cu gaz Sistem "(Partea II) , Proc. Int. Conf. Sisteme de energie nucleară emergente, ICENES'96, Obninsk, Rusia (1996) UCRL-JC-122708-RT2.
(în) H. van Dam, "Reactorul de undă de auto-stabilizare a criticității", Proc. A zecea conferință internațională privind sistemele de energie nucleară emergente (ICENES 2000), p. 188, NRG, Petten, Olanda (2000).
(în) H. Sekimoto, K. Ryu și Y. Yoshimura, „CANDLE: The New Strategy burnup” Nuclear Science and Engineering, 139, 1-12 (2001).
(în) K. Weaver, C. Ahlfeld, J. Gilleland, C. Whitmer și G. Zimmerman, „Extinderea ciclului combustibilului nuclear cu reactoare cu valuri de călătorie” Document 9294, Proceedings of Global 2009, Paris, Franța, 6 septembrie –11, (2009).
(în) Inovând la zero! , Bill Gates TED . Consultat21 februarie 2010.
(în) TerraPower, CNNC se alătură reactorului cu unde circulante , World Nuclear News, 25 septembrie 2015.
(ro) Bill Gates împinge o nouă energie curată - solară și eoliană nu este aur , TechInsider, 25 aprilie 2016.
Bill Gates și China își unesc forțele pentru a dezvolta reactoare ale viitorului , SFEN , 7 noiembrie 2017.
Întreprinderea nucleară a lui Bill Gates lovește în contextul restricțiilor SUA asupra tranzacțiilor din China: WSJ , Reuters, 1 ianuarie 2019.
(în) R. Michal și EM Blake, „John Gilleland: On the travelling-wave reactor”, Nuclear News, p. 30-32, septembrie (2009).
M. Wald, „ 10 tehnologii emergente din 2009: reactor de undă călătorie ”, MIT Technology Review ,Martie-aprilie 2009
„ Gilleland, John ” ( Archive • Wikiwix • Archive.is • Google • What to do? ) (Accesat la 24 martie 2013 ) (2009-04-20). „[ „ Http://www.nuc.berkeley.edu/node/1077 ” ( Arhivă • Wikiwix • Archive.is • Google • Ce să faci? ) (Accesat la 24 martie 2013 ) TerraPower, LLC Nuclear Initiative]”, Universitatea din California la Berkeley, Colocviul de primăvară. Accesat în octombrie 2009.
ANDRA, „Inventarul național al materialelor și deșeurilor radioactive 2009”