Sulasuolareaktori

Polttoainevertailu 1GWy

Sulasuolareaktori ( engl. Molten Salt Reactor, MSR) on ydinreaktorityyppi, jossa polttoaine on nestemäisessä muodossa (Esim. LiF- BeF2- ThF4) ja toimii samalla lämmönvälittäjäaineena. Sulasuolareaktori on tyypiltään hyötöreaktori, eli se tuottaa fissiilin ydinpolttoaineen toisesta epäfissiilistä, mutta fertiilistä aineesta, kuten Th-232: nuklideista U-233 nuklideja, jotka sitten osallistuvat fissioon ja energiantuotantoon. Hyötöreaktorin kuten sulasuolareaktorin tärkein ominaisuus on sen kyky käyttää polttoaineenaan yleisiä ja siten halpoja ja riittoisia aineita kuten toriumia. Toriumilla toimiva sulasuolareaktori soveltaa torium-ydinpolttoainekiertoa. [1] [2]

MSR toimintaperiaate

Tekninen rakenne

Sulasuolareaktorin polttoaine ja samalla sen lämmönvälittäjäaine - sulannut suola on kuumaa ja juoksevaa, mikä tuo niin haasteita kuin hyötyjä teknisen rakenteen kannalta. Tosin kuin kiinteällä polttoaineella toimivassa reaktorissa, neste voidaan nopeasti valuttaa reaktorista inerttiin säiliöön hätätilanteessa, eikä valuttamiseen tarvita sähkökäyttöistä pumppua. Polttoainetta voidaan lisätä, huoltaa ja vaihtaa ilman reaktorin alasajoa, toisin kuin tavallisesti kiinteäpolttoaineisissa reaktoreissa kuten kevytvesireaktoreissa. [2]

Toriumin hajoaminen Uraaniksi

Reaktori koostuu kahdesta pääosasta "sydän" ja "huopa". Reaktorin sydämessä tapahtuu fissio ja samalla syntyy vapaita neutroneja. Huovassa, joka kulkee sydämen lähellä, kiertää fertiili polttoaine ja absorboi fissiossa syntyneitä vapaita neutroneja. Toriumin beetahajoaminen uraaniksi kestää keskimäärin 27 päivää, siksi fertiili polttoaine siirretään "hautumaan" pois huovasta välivarastoon, ennen kuin se ohjataan takaisin sydämeen. Polttoainetta käsitellään ja huolletaan jatkuvassa kierrossa ja siitä poistetaan fissiotuotteet tai kaupallisesti tärkeät sivutuotteet kuten lääkeradioisotoopit, polttoainetta vaihdetaan prosessimaisesti eikä syklisesti kuten esim. kevytvesireaktoreissa [3] kts. Kuva 1. Myös ns. kiintiöreaktorin rakentamisen mahdollisuus on olemassa, siinä polttoainetta ei huolleta lainkaan, vaan reaktorin käytöstä luovutaan kun sen tehokas hyötysuhde vaimenee ajan myötä. Sydämestä kuumentunut nestemäinen polttoaine ohjataan lämmönvaihtimeen, josta lämpöenergia voidaan muuttaa mekaaniseksi energiaksi esimerkiksi kaasuturbiinin (CO2) avulla ja edelleen sähköenergiaksi. Koska lämpötilat ovat korkeammat kuin kevytvesireaktorissa voidaan turbiineissa soveltaa välittäjäaineena superkriittistä hiilidioksidia höyryn sijaan, jolloin saavutetaan parempi, jopa 50% hyötysuhde. Hyötysuhdetta voi entisestään parantaa välttämällä energiakonversio, eli hyödyntämällä osa lämpöenergiasta suoraan. Lämpöenergiaa voidaan hyödyntää esimerkiksi keskuslämmitysratkaisuissa, kemiallisissa prosesseissa kuten esimerkiksi juomaveden valmistamisessa merivedestä tislaamalla ja muissa. [2]

Reaktorissa syntyy fission seurauksena fissiotuotteita, jotka voidaan poistaa jatkuvan polttoainehuollon yhteydessä, ilman alasajoa. Jotkut lyhytikäiset hyödylliset lääkeradio isotoopit, kuten molybdeeni-99 ( puoliintumisaika 3 päivää) voidaan ottaa nopeasti talteen reaktorista ja hyödyntää (syövän hoito).

Muilla kielillä