Ingeniører skaber en mikronuklear reaktor med smeltet salt for at producere kerneenergi mere sikkert

Et atomkraftværk producerer 8000 gange mere strøm end fossile brændstoffer og er miljøvenligt, men når der sker ulykker, har de store konsekvenser, såsom Tjernobyl-katastrofen i 1986. Næsten 100 mennesker døde enten i ulykken eller af strålesyge i årene efter.

BYU-professor og nuklearingeniørekspert Matthew Memmott og hans kolleger har designet et nyt system til sikrere atomenergiproduktion:en mikronuklear reaktor med smeltet salt, der kan løse alle disse problemer og mere til.

Den standard atomreaktor, der bruges i Amerika, er Light-Water Reactor. Uranatomer spaltes for at skabe energi, og de produkter, der er tilbage, vil udstråle enorme mængder varme. De opbevares i stænger med fast brændsel, og der løber vand gennem stængerne for at holde alt køligt nok. Hvis der ikke er tilstrækkelig strøm af kølevand, kan stængerne overophedes, og hele anlægget er i fare for en nuklear nedsmeltning. Memmotts løsning er at opbevare disse radioaktive grundstoffer i smeltet salt i stedet for brændstofstænger.

"Atomenergi kan være ekstremt sikker og ekstremt overkommelig, hvis det gøres på den rigtige måde," sagde Memmott. "Det er en meget god løsning på den energisituation, vi er i, fordi der ikke er nogen emissioner eller forurening fra den."

I Memmotts nye reaktor opløses alle de radioaktive biprodukter under og efter kernereaktionen i smeltet salt. Nukleare grundstoffer kan udsende varme eller radioaktivitet i hundredtusinder af år, mens de langsomt afkøles, hvilket er grunden til, at nukleart affald er så farligt (og hvorfor det tidligere har været så svært at finde et sted at bortskaffe det). Men salt har en ekstrem høj smeltetemperatur - 550°C - og det tager ikke lang tid, før temperaturen på disse grundstoffer i saltet falder under smeltepunktet. Når saltet krystalliserer, vil den udstrålede varme blive absorberet i saltet (som ikke omsmelter), hvilket udelukker faren for en nuklear nedsmeltning på et kraftværk.

En anden fordel ved atomreaktordesignet med smeltet salt er, at det har potentialet til at eliminere farligt atomaffald. Produkterne fra reaktionen er sikkert indeholdt i saltet, uden at det er nødvendigt at opbevare dem andre steder. Desuden er mange af disse produkter værdifulde og kan fjernes fra saltet og sælges.

Molybdæn-99, for eksempel, er et ekstremt dyrt element, der bruges i medicinske billedbehandlingsprocedurer og scanninger, der kan udvindes. USA køber i øjeblikket al sin Molybdæn-99 fra Holland, men med denne reaktor kan den nemt laves inden for landets grænser, hvilket gør den meget mere tilgængelig og overkommelig. Cobalt-60, guld, platin, neodym og mange andre elementer kan også tages ud af saltet, hvilket potentielt ikke resulterer i noget atomaffald.

"Da vi trak værdifulde elementer ud, fandt vi ud af, at vi også kunne fjerne ilt og brint," sagde Memmott. "Gennem denne proces kan vi gøre saltet helt rent igen og genbruge det. Vi kan genbruge saltet på ubestemt tid."

Et typisk atomkraftværk er bygget med lidt over en kvadratkilometer til at fungere for at reducere strålingsrisikoen, hvor selve kernen er 30 ft x 30 ft. Memmotts smeltede salt atomreaktor er 4 ft x 7 ft, og fordi der ikke er nogen risiko for en nedsmeltning er der ikke behov for en lignende stor zone omkring den. Denne lille reaktor kan producere nok energi til at drive 1000 amerikanske hjem. Forskerholdet sagde, at alt det nødvendige for at køre denne reaktor er designet til at passe på en 40 fods lastbil; hvilket betyder, at denne reaktor kan gøre strøm tilgængelig til selv meget fjerntliggende steder.

Andre, der har hjulpet med dette projekt, er BYU-professorerne Troy Munro, Stella Nickerson, John Harb, Yuri Hovanski, Ben Frandsen og BYU-kandidatstuderende Andrew Larsen.

Memmott bruger analogien med en siliciumchip til at sammenligne denne nye reaktors evner med den gamle. Da computere først blev opfundet, krævede det et kæmpe vakuumrør, der styrede elektronstrømmen, og et helt rum for at køre en meget begrænset, meget simpel computer. Vi bruger dog ikke længere den teknologi, fordi nogen opfandt en siliciumchip, som gjorde det muligt for teknologien at udvikle sig til de små og effektive enheder, vi har i dag. Siliciumchippen løste problemerne med de tidlige computere, og denne smeltede saltreaktor kan løse problemerne med den nuværende atomreaktor.

"I de sidste 60 år har folk haft den tarmreaktion, at atomkraft er dårligt, det er stort, det er farligt," sagde Memmott. "Disse opfattelser er baseret på potentielle problemer for generation et, men at have den smeltede saltreaktor svarer til at have en siliciumchip. Vi kan have mindre, sikrere og billigere reaktorer og slippe af med disse problemer." + Udforsk yderligere

Kina tilslutter atomreaktor igen efter nedlukning på grund af skade