Специалистам из США удалось получить доступ к важнейшей информации о реакторах, работающих на расплавленных солях, что может сыграть ключевую роль в развитии ядерной энергетики будущего. Проведённые эксперименты направлены на улучшение конструкции и повышение уровня безопасности таких установок, информирует interestingengineering.com.
Ирина Медведева
Тони Бирри, сотрудник отдела исследований и разработок в группе по измерению параметров ядерной и экстремальной среды, вносит изменения в систему переменного зазора. Источник: Carlos Jones, ORNL / US Dept. of Energy
Американские исследователи собрали уникальные данные о расплавленных солях, используемых в реакторах, что способно ускорить создание более надёжных, эффективных и простых в сертификации ядерных систем нового поколения.
Исследование поможет усовершенствовать компьютерное моделирование
Группа учёных из Национальной лаборатории Ок-Риджа (ORNL), расположенной в Теннесси, продемонстрировала инновационные методы измерения того, как расплавленные соли, содержащие уран, переносят тепло и ведут себя в жидком состоянии внутри реакторов данного типа (MSR).
Эти результаты могут усовершенствовать проектирование и компьютерное моделирование MSR, которые считаются одной из перспективных концепций в области передовой ядерной энергетики.
Как пояснили участники проекта, измерения касались двух фундаментальных параметров, необходимых для разработки и моделирования таких реакторов: теплопроводности и вязкости.
Однако до последнего времени в распоряжении учёных было недостаточно достоверных экспериментальных данных по этим характеристикам. Это сдерживало усилия по оптимизации конструкций реакторов и затрудняло процессы их одобрения регулирующими органами.
Для решения данной проблемы команда ORNL провела испытания нескольких вариантов смесей расплавленных солей, используя специальные приборы, созданные прямо в лаборатории.
Уникальные измерения в условиях, приближенных к реакторным
Реакторы на расплавленных солях представляют собой установки ядерного деления, где в качестве топлива или теплоносителя применяется расплавленная соль.
При высоких температурах такие соли переходят в жидкое состояние и способны аккумулировать значительное количество тепловой энергии при атмосферном давлении. При использовании в роли топлива расплавленная соль растворяет в себе делящиеся материалы — уран-235, плутоний-239 или уран-233.
В рамках исследования специалисты ORNL применили два специальных устройства для изучения поведения расплавленных солей в условиях, приближённых к реакторным.
Один из приборов, называемый системой с изменяемым зазором, позволяет измерять теплопроводность, фиксируя, как тепло распространяется через образцы расплавленной соли.
Второе устройство — вискозиметр с вращающимися шариками — оценивает вязкость, замеряя скорость прохождения маленького шарика через жидкую среду.
«Некоторые полученные данные являются абсолютно уникальными и закрывают пробелы, необходимые для развития MSR», — отметил Энтони Бирри, доктор наук, сотрудник отдела исследований и разработок ORNL.
В совокупности эти измерения дали важное понимание того, как расплавленные соли циркулируют, переносят тепло и работают внутри будущих реакторных систем. Даже незначительные изменения данных свойств способны существенно повлиять на эффективность реактора, качество охлаждения и эксплуатационную безопасность.
Новые инструменты для реакторов типа MSR
По словам Бирри, полученная информация поможет пополнить базу данных по термическим свойствам расплавленных солей. Этот постоянно расширяющийся ресурс используется для поддержки продвинутого моделирования реакторов, их оптимизации и последующих усилий по лицензированию.
«Мы взаимодействуем со всеми национальными лабораториями, чтобы продолжить развитие базы данных термических свойств расплавленных солей — жизненно важного инструмента для лицензирования и совершенствования передовых ядерных технологий», — заявил Бирри в официальном пресс-релизе.
Данная технология привлекает всё больше внимания во всём мире, так как правительства и частные компании стремятся к созданию передовых ядерных систем, способных производить электроэнергию без выбросов углерода наряду с возобновляемыми источниками.
Лаборатория ORNL, которая ещё в 1960-х годах впервые провела эксперименты с реакторами на расплавленных солях, остаётся одним из ведущих научных центров в этой области.
Последнее исследование также получило поддержку в рамках программы Управления ядерной энергетики Министерства энергетики США, посвящённой реакторам на расплавленных солях, отмечено в статье на сайте interestingengineering.com.
«Джейкоб Йинглинг и Билл Филлипс (Национальная лаборатория Айдахо), Брюс Макнамара (Тихоокеанская северо-Западная национальная лаборатория), Аманда Леонг и Джинсуо Чжан (Политехнический институт Вирджинии и Государственный университет) также внесли вклад в эту работу», — отметили в ORNL.
Больше новостей из области мировой атомной индустрии читайте в нашем журнале. Например, о том, что китайские ученые-ядерщики начали монтаж установки сверхпроводящих ускорителей частиц в исследовательском ядерном центре в провинции Гуандун. Или о том, какие насосы используются для критической системы охлаждения токамака.