Réacteur de sel fondu

Un réacteur (MSR) de sel fondu de est un type de réacteur nucléaire où le liquide réfrigérant primaire est un sel fondu .

Il y a eu beaucoup de conceptions proposées pour l'usage de ce type de réacteur comme une centrale nucléaire et quelques prototypes ont construit. Le concept est l'un de ceux proposé pour le développement comme réacteur de la génération IV de .

Dans beaucoup de conceptions le carburant nucléaire est dissous dans le liquide réfrigérant fondu de sel du fluor comme tétrafluorure en uranium (UF₄) de . Le fluide devient le critique dans un noyau du graphite qui sert de modérateur . Beaucoup de conceptions modernes se fondent sur le carburant en céramique dispersé dans une matrice de graphite, avec du sel fondu fournissant la basse pression, refroidissement à hautes températures.

Histoire

L'expérience de réacteur d'avions

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l'expérience de réacteur d'avions de

La recherche étendue sur des réacteurs de sel fondu a commencé par l'expérience de réacteur d'avions de des USA (ÊTRE). L'expérience de réacteur d'avions des USA était une expérience de réacteur nucléaire de 2.5 MW_th conçue pour atteindre une densité de puissance élevée pour l'usage comme moteur dans un bombardier à propulsion nucléaire. Le projet a eu comme conséquence plusieurs expériences, trois dont eu comme conséquence des essais de moteur a collectivement appelé les expériences de réacteur de transfert de chaleur : HTRE-l, HTRE-2, et HTRE-3. Une expérience a employé le sel de fluor fondu NaF-ZrF₄-UF₄ (53-41-6 mol%) comme carburant, a été modérée par l'oxyde (BeO) de béryllium de , le sodium liquide utilisé comme liquide réfrigérant secondaire, et a eu une température maximale de 860 °C. Elle a fonctionné pour un cycle de 1000 heures en 1954. Cette expérience a employé l'alliage d'Inconel 600 de pour la structure et la tuyauterie en métal.

L'expérience de réacteur de Fondu-Sel

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l'expérience de réacteur de Fondu-Sel de Le laboratoire national d'Oak Ridge de a pris la tête en recherchant le MSR par les années 60, et beaucoup de leur travail culminé avec l'expérience (MSRE) de réacteur de Fondu-Sel de . Le MSRE était un réacteur d'essai de 7.4 MW_th simulant le " neutronique ; kernel" ; d'un réacteur autorégénérateur épithermique d'une sécurité inhérente de thorium. Il a examiné des carburants de sel fondu d'uranium et de plutonium. Le carburant liquide examiné de ²³³UF₄ a un chemin unique d'affaiblissement de qui réduit au minimum la perte, avec les isotopes de rebut ayant des demi vies au-dessous de 50 ans. La température d'un rouge ardent de 650 °C du réacteur a pu actionner les moteurs thermiques à haute efficacité tels que des turbines à gaz. La grande, chère couverture breeding du sel de thorium a été omise en faveur des mesures de neutron.

Le MSRE a été situé à ORNL. Sa tuyauterie, cuve de noyau et composants structuraux ont été faits à partir du Hastelloy - N et son modérateur étaient le graphite pyrolytique . Il a disparu critique en 1965 et a fonctionné pendant quatre années. Le carburant pour le MSRE était LiF-BeF₂-ZrF₄-UF₄ (65-30-5-0.1), le noyau de graphite l'a modéré, et son liquide réfrigérant secondaire était FLiBe (2LiF-BeF₂). Il a atteint les températures aussi hautes que le °C 650 et a fonctionné pour l'équivalent d'environ 1.5 an de l'opération de toute puissance. (Pour plus d'information, voir l'article principal .)

Réacteur de laboratoire national d'Oak Ridge

Le point culminant de la recherche de laboratoire national d'Oak Ridge pendant le calendrier 1970-76 a eu comme conséquence une conception de MSR qui emploierait LiF-BeF₂-ThF₄-UF₄ (72-16-12-0.4) comme carburant, devait être modérée par le graphite avec un programme de remplacement de 4 ans, l'utilisation NaF-NaBF₄ comme liquide réfrigérant secondaire, et a une température de fonctionnement maximale de 705 °C. Cependant, jusqu'ici le réacteur de sel fondu reste un " ; design" de papier ; , c., aucun réacteur de sel fondu n'a été construit autre que le MSRE expérimental.

Réacteur très à hautes températures liquide de sel

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très à hautes températures du réacteur

La recherche reprend actuellement encore pour les réacteurs qui utilisent les sels fondus pour le liquide réfrigérant. Le réacteur traditionnel de sel fondu et le réacteur très à hautes températures (VHTR) de ont été sélectionnés pendant que le potentiel conçoit pour être étudié sous la génération quatre initiatique (GEN-IV) de . Une version du VHTR actuellement étant étudié est le réacteur très à hautes températures liquide (LS-VHTR) de sel de . C'est essentiellement une conception standard de VHTR qui emploie le sel liquide comme liquide réfrigérant dans la boucle primaire, plutôt qu'une boucle simple d'hélium. Il se fonde sur le " ; TRISO " le carburant a dispersé en graphite. Le graphite de carburant serait sous forme de tiges de graphite qui seraient insérées dans les blocs de modération hexagonaux de graphite. Le sel fondu traverserait des trous a foré dedans les blocs de graphite. Le LS-VHTR a beaucoup de dispositifs attrayants, incluant : la capacité de travailler très à températures élevées (le point d'ébullition de la plupart des sels fondus étant considérés sont >1400 le °C), le refroidissement de basse pression qui peut être employé plus facilement aux états d'installations productives d'hydrogène d'allumette (les la plupart les cycles chimiques thermo exigent les températures au-dessus du °C) 750, de la meilleure efficacité de conversion électrique qu'une opération refroidie par hélium de VHTR aux conditions semblables, des systèmes passifs de la sûreté , et de la meilleure conservation des produits de fission en cas d'un accident.

Issues technologiques

réacteurs remplis de combustible parsel

Le MSFR classique a été très passionnant à beaucoup d'ingénieurs nucléaires. Son champion plus en avant était un Alvin Weinberg , qui a breveté le réacteur à eau légère et était un directeur du laboratoire national d'Oak Ridge des États-Unis, un centre en avant de recherches nucléaires.

Deux concepts ont été étudiés. Le " ; fluid" deux ; le réacteur a eu un noyau de haut-neutron-densité qui a brûlé U233 du cycle du combustible de thorium. Une couverture des sels de thorium a absorbé les neutrons et a été par la suite convertie au carburant U233. Les ingénieurs ont découvert que sculpting soigneusement les tiges de modérateur (pour obtenir des densités de neutron semblables à un noyau et à une couverture), et en modifiant la chimie du retraitement de carburant, les sels de thorium et d'uranium pourraient coexister dans un " plus simple, moins cher pourtant efficace ; un fluid" ; réacteur.

La conception de réacteur de puissance a produit par le groupe de recherche de Weinberg's était semblable au MSRE ci-dessus, qui a été conçu pour valider le chaud risqué, " de haut-neutron-densité ; kernel" ; une partie du " ; grain et blanket" ; sélectionneur de thorium.

Les avantages cités par Weinberg et ses associés au laboratoire national d'Oak Ridge incluent :
Il est sûr d'utiliser et maintenir : Les sels de fluor fondus sont mécaniquement et chimiquement l'écurie aux pressions de niveau de la mer à intense chauffe et radioactivité. Le fluorure combine ionically avec presque n'importe quel produit de transmutation, la gardant hors de la circulation. Même les gaz nobles radioactifs sortent dans un endroit prévisible et containable, où le carburant est le plus frais et le plus dispersé, la cuvette de pompe.
Il n'y a aucune vapeur à haute pression dans le noyau, juste sel fondu à basse pression. Ceci signifie que le noyau du MSR ne peut pas avoir une explosion de vapeur, et n'a pas besoin de l'article le plus cher dans un réacteur à eau légère, un navire à haute pression de vapeur pour le noyau. Au lieu de cela, il y a une cuve et des pipes à basse pression (pour le sel fondu) construites avec de la tôle épaisse. Le métal est un alliage de nickel exotique qui résiste à la chaleur et à la corrosion, Hastelloy - N, mais il y a beaucoup moins de lui, et le métal mince est moins cher de former et souder.
Avec du carburant retraitant, le cycle du combustible de thorium , si impraticable dans d'autres types de réacteurs, produit 0.1% des déchets fortement radioactifs à long terme d'un réacteur à eau légère sans retraiter (tous les réacteurs modernes aux États-Unis). Pendant que le thorium capture des neutrons, ce devient d'abord Th233, qui se délabre rapidement au protactinium (Pa233). Pa233 se délabre alternativement à U233 avec une demi vie de 27 jours. U233 est un excellent combustible de réacteur. Pendant qu'U233 est bombardé par des neutrons avec un éventail thermique des vitesses, chaque neutron absorbé dédouble l'uranium ou produit un isotope plus lourd d'uranium, qui fission aux éléments semblables à ceux d'U233. Ces produits de fission presque tous ont des demi vies plus moins de 30 ans. La seule source des éléments transuraniens longévitaux de haut-radioactivité est qu'un peu minuscule de neptunium est produit à partir de la fraction minuscule d'U236 produit à la queue-extrémité de ce processus. Le neptunium peut être séparé par le carburant-sel retraitant, ou c'est une fraction si minuscule qu'il peut être laissé dans le sel et fissioned par les neutrons excessifs. Si le transuranics sont laissés dedans, les pertes séparées sont les pertes en uranium pures de fission. Tous ont des demi vies plus moins de 30 ans. La perte retraitée du thorium est donc moins radioactive que les minerais normaux en 300 ans.
Le réacteur autorégénérateur de thorium emploie le " à énergie réduite ; thermal" ; neutrons très semblables aux réacteurs à eau légère. Il est donc beaucoup plus sûr que les réacteurs autorégénérateurs délicats de rapide-neutron que le cycle du combustible d'uranium-à-plutonium exige. Le cycle du combustible de thorium ne combine donc des réacteurs sûrs, une source à long terme de carburant abondant, et aucun besoin d'équipements chers de carburant-enrichissement.
Un combustible du réacteur de sel fondu peut être sans interruption retraité avec une petite usine chimique adjacente. Les groupes de Weinberg au laboratoire national d'Oak Ridge ont constaté qu'une installation de retraitement très petite peut entretenir une grande centrale de 1 gw : Tout le sel doit être retraité, mais seulement tous les dix jours. L'inventaire total de la société des radioactives chers et toxiques est donc beaucoup moins que dans un cycle du combustible des lumière-eau-réacteurs conventionnels, qui déplace des noyaux entiers aux usines de réutilisation. En outre, tout excepté le carburant et la perte reste à l'intérieur de l'usine. Le cycle de retraitement est :
Un sparge du fluor pour enlever le carburant U233 du sel. Ceci doit être fait avant la prochaine étape.
Une colonne fondue mètre-grande du bismuth 4 sépare le protactinium du sel de carburant.
Un petit service de stockage pour laisser le protactinium de la colonne de bismuth se délabrer à U233. Avec une demi vie de 27 jours, dix mois de stockage s'assure que 99.9% se délabre au carburant U233.
Un petit système de distillation de fluorure-sel de vapeur-phase distille les sels. Chaque sel a une température distincte de la vaporisation. Les sels de porte-aéronefs léger s'évaporent à de basses températures, et forment la partie du sel. Les sels de thorium doivent être séparés des pertes de fission à températures élevées. Les montants impliqués sont environ 80 kilogrammes de perte par an par gw produit, ainsi l'équipement est très petit. Les sels des métaux transuraniens longévitaux vont de nouveau dans le réacteur comme carburant.
Avec le retraitement continu, un réacteur fondu-sel-rempli de combustible a la combustion nucléaire plus de 97% du carburant. C'est très efficace, comparé à n'importe quel système, n'importe où. Combustion nucléaire de réacteurs à eau légère environ 2% de carburant sur a une fois-à travers le cycle du combustible (pratique en vigueur, 2007).
Avec la distillation de sel, un MSFR peut brûler le plutonium , ou même la perte nucléaire de fluoré des réacteurs à eau légère .
Le réacteur fondu-sel-rempli de combustible actionne beaucoup plus chaud que des réacteurs de LWR, à partir du °C 650 sur des conceptions conservatrices, aussi à chaud que le °C 950 sur des conceptions agressives. Les générateurs tellement très efficaces du cycle Brayton De (turbine à gaz ) sont possibles. C'est également très efficace, un but de " ; reactors" de la génération IV ; cela a été déjà réalisé par des MSRs. Ceci réduit le matériel annexe d'utiliser-et de carburant (dépenses capitales importantes) de 50% ou plus.
Les MSRs fonctionnent dans de petites tailles, comme grandes, ainsi une utilité pourrait facilement construire plusieurs petits réacteurs (dire 100 MWe) du revenu, réduisant des dépenses d'intérêt et des risques d'affaires.
Les réacteurs de carburant de sel fondu ne sont pas expérimentaux. Plusieurs ont été construits et actionnés aux 650 températures de °C pendant des périodes prolongées, avec des conceptions validées simples et pratiques. Il n'y a aucun besoin de nouvelle science du tout, et risque très petit dans de nouvelles, plus grandes ou modulaires conceptions de construction.
Le réacteur, comme toutes les centrales nucléaires, a peu d'effet sur des biomes. En particulier, il emploie seulement un peu de terre, un peu relativement de la construction, et la perte est séparée du biome, à la différence des projets fossiles et renouvelables.

Combinant ce qui précède, une certaine forme de sélectionneur de thorium de fondu-sel a pu être la source d'énergie bien développée la plus efficace connue, si mesuré par coût par kilowatt, des frais financiers ou des coûts sociaux.

Il y a quelques conception et avantages sociaux :
Le cycle du combustible de thorium de

résiste à la prolifération de deux manières :
Il est vérifiable parce que le sélectionneur épithermique de thorium produit seulement tout au plus 9% plus de carburant qu'il brûle dedans tous les ans. Les bombes de bâtiment rapidement prendront des centrales hors de l'opération.
En outre, une variation facile du cycle du combustible de thorium souillerait le matériel Th232 breeding avec Th230 chimiquement inséparable. Le Th230 introduit dans U232, qui a un émetteur gamma puissant dans sa chaîne d'affaiblissement (Tl-208) qui rend le combustible de réacteur U233/U232 impraticable dans une bombe, parce qu'elle nuit à l'électronique.
Le thorium est plus abondant que l'uranium. La croûte terrestre a environ trois fois autant.
Le thorium est bon marché. Actuellement, il coûte US$ 30/kg.
La commande de la corrosivité du sel est facile. L'uranium protège le sel, formant plus d'UF4 d'UF3 car plus de F est présent. UF3 peut être régénéré en ajoutant un peu de béryllium métallique pour absorber le F. Dans le MSRE, une tige de béryllium a été insérée dans le sel jusqu'à ce que l'Uf3 ait été la concentration correcte. la validation *Extensive (la validation de conception de barre de combustible normalement prend des années et empêche le déploiement efficace de nouvelles technologies nucléaires) n'est pas nécessaire. Le carburant est fondu, le produit chimique retraitant élimine des produits de réaction, et il y a les mélanges examinés de carburant, notamment FLi7BeU.
Il n'y a aucun besoin de fabrication de carburant. Ceci réduit considérablement les dépenses du carburant du MSR. Il lance un défi d'affaires, parce que les fabricants de réacteur obtiennent d'habitude leurs bénéfices à long terme de la fabrication de carburant. Un organisme gouvernemental pourrait, cependant, type-permis une conception, que les utilités pourraient replier.
des réacteurs de Fondu-carburant peuvent être rendus d'une sécurité inhérente : Les mélanges examinés de carburant-sel ont des coefficients négatifs de réactivité, de sorte qu'ils diminuent la production d'électricité pendant qu'ils deviennent trop chauds. La plupart des navires de réacteur de carburant-sel ont également une prise de gel au fond qui doit être activement refroidi. Si les échouer de refroidissement, les drains de carburant à un service sous-critique de stockage.
Le retraitement continu simplifie la nombreuse conception de réacteur et les issues de fonctionnement. Par exemple, les effets d'empoisonnement de xenon-135 ne sont pas présents. L'empoisonnement de neutron des produits de fission est sans interruption atténué. Transuranics, le " effrayant longévital ; wastes" ; des réacteurs à eau légère, sont brûlés comme carburant.
Un réacteur de carburant-sel est mécaniquement et neutronically plus simple que des réacteurs à eau légère. Il y a seulement deux articles dans le noyau : sels et modérateurs de carburant. Ceci réduit des soucis avec des interactions de modération avec des coefficients vides positifs comme des ébullitions de l'eau, des interactions chimiques, etc.
Le liquide réfrigérant et la tuyauterie ne doivent jamais entrer dans la zone de haut-neutron-flux, parce que le carburant est employé pour refroidir le noyau. Le carburant est refroidi dans des chaleur-échangeurs de bas-neutron-flux en dehors du noyau. Ceci réduit des soucis au sujet des effets de neutron sur des pipes, l'essai, des questions de développement, etc.
Le processus de distillation de sel signifie ces séparation et réutilisation chimiques des produits de fission, disent pour les batteries nucléaires , est réellement bon marché. Le xénon et d'autres gaz nobles convertis valables séparent hors du carburant fondu dans la pompe-cuvette. N'importe quel Transuranics vont bien de nouveau dans le carburant pour la combustion nucléaire.

Les réacteurs de sel fondu, néanmoins, présentent un certain nombre de défis de conception. Les issues connues incluent :

puisqu'il emploie le carburant unfabricated, fondamentalement juste un mélange des produits chimiques, les fournisseurs courants de réacteur ne veulent pas le développer. Ils dérivent leurs bénéfices à long terme des ventes des carburants fabriqués.
Les présidents non refroidis de graphite peuvent faire augmenter quelques géométries de ce réacteur dans la réactivité avec les températures plus élevées, rendant de telles conceptions peu sûres. La conception soigneuse peut fixer ceci, cependant.
Les flux et les températures de neutrons élevés dans un noyau compact de MSR peuvent rapidement changer la forme d'un élément de modérateur de graphite, pour exiger refourbir dedans aussi peu que quatre ans. L'élimination du graphite de la tuyauterie scellée était une incitation importante à commuter à une conception de simple-fluide. La plupart des conceptions de MSR n'emploient pas le graphite comme matériel structural, et assurent lui pour être faciles à remplacer. Au moins une conception a employé des boules de graphite flottant en sel, qui pourrait être enlevé et inspecté sans interruption sans arrêter le réacteur.
Un réacteur autorégénérateur sûr de thorium using les neutrons lents de thermique-énergie a également un bas taux breeding. Tous les ans il peut seulement multiplier le thorium dans environ 109% du carburant U233 qu'il consomme. Ceci signifie que l'obtention d'assez d'U233 pour un nouveau réacteur peut prendre huit ans ou plus, qui ralentiraient le déploiement de ce type de réacteur. Les plans de déploiement les plus pratiques et les plus rapides mettraient en marche les nouveaux réacteurs de thorium avec le plutonium à partir des pertes existantes de réacteur à eau légère ou des armes nucléaires déclassées. Cet arrangement diminue également les actions de la société des déchets fortement radioactifs.
La densité de neutron élevée dans le noyau convertit rapidement la plupart des isotopes de lithium au tritium, un isotope radioactif d'hydrogène. Dans un MSR, le tritium forme le fluorure d'hydrogène (HF). L'à haute fréquence de tritium est un corrosif, gaz chimiquement toxique et radiotoxique. Toutes les conceptions de MSR ont employé lithium-7 de façon isotopique épuré très cher pour leurs sels de porteur afin de réduire la formation de tritium aussi loin que possible. Le MSRE a montré que ceci a fonctionné.
De la corrosion lente se produit même dans l'alliage de nickel exotique, Hastelloy - N utilisé pour le réacteur. La corrosion est plus extrême si le réacteur est exposé à l'hydrogène qui forme le gaz corrosif d'à haute fréquence. La seule exposition à l'eau-vapeur cause la prise des quantités corrosives d'hydrogène, ainsi les MSRs pratiques actionnent le sel sous une couverture du gaz inerte sec, habituellement hélium.
Quand le froid, les sels de carburant produisent radiogéniquement le gaz toxique de fluor. Les sels devraient être vidangés et des pertes être enlevés avant des arrêts prolongés. Malheureusement, ceci a été découvert la manière désagréable, alors que le MSRE était arrêt sur une période de 20 ans.
Le mélange salin est toxique, et hydrosoluble. La conception de réacteur doit donc isoler le sel du biome. C'est une condition normale de sûreté des réacteurs de toute façon.

Un MSR basé sur des sels de chlorure a plusieurs des mêmes avantages. Cependant, les atomes plus grands et moins-denses du chlore cause le réacteur être un surrégénérateur rapide. Théoriquement, il gaspille même peu de neutrons et races plus efficacement, bien qu'il puisse être moins sûr. Il exigerait d'un sel avec du chlore isotopique-séparé, Cl37, pour empêcher l'activation neutronique du chlore dans le soufre qui formerait le chlorure de soufre corrosif.

réacteurs refroidis parsel

les réacteurs Fondu-sel-remplis de combustible (MSFR) sont très différents des réacteurs fondu-sel-refroidis (MSCR), une proposition de la GEN IV. Le MSCR ne peut pas retraiter le carburant facilement et a les barres de combustible qui ont besoin pour être fabriqué et validé, retardant le déploiement par jusqu'à vingt ans de commencement de projet. Cependant, puisqu'il emploie le carburant fabriqué, les fabricants de réacteur mettent en boîte toujours le proft en vendant des carburants. En outre, le coeur du réacteur maintient beaucoup des avantages de sûreté et de coût. Notamment, il n'y a aucune vapeur dans le noyau pour causer une explosion, et aucun grand, cher récipient à pression en acier. Puisqu'elle peut fonctionner à températures élevées, la conversion de la chaleur en électricité peut également utiliser une turbine à gaz efficace et légère du cycle Brayton De .

Une grande partie de la recherche courante sur MSCRs est concentrée sur les petits échangeurs de chaleur compacts en employant de plus petits échangeurs de chaleur, moins de sel fondu doit être employé et donc des économies significatives pourraient être réalisées.

Les sels fondus peuvent être fortement corrosifs, plus pour échauffement. Pour la boucle de refroidissement primaire du MSR, un matériel est nécessaire que puisse résister à la corrosion aux températures et au rayonnement intense . Les expériences prouvent que Hastelloy-N et alliages semblables sont tout adaptés aux tâches aux températures de fonctionnement jusqu'à environ 700 °C. Cependant, une expérience à long terme avec un réacteur de balance de production a pour être acquise encore. Des températures de fonctionnement plus élevées seraient souhaitables, d'autant plus qu'à la production chimique thermo de 850 °C de l'hydrogène devient possible. Des matériaux pour cette température ambiante n'ont pas été encore trouvés, bien que les composés du carbone , les carbures et le métal réfractaire basé ou des alliages d'ODS pourraient être faisables.

Choix fondu de sel

Les types de sels fondus qui sont choisis viennent d'une optimisation des caractéristiques de sel. Des fluorures fondus sont généralement choisis au-dessus d'autres sels en raison de l'utilité des éléments sans séparation isotopique , meilleure économie de neutron et efficacité de modération, pression de vapeur inférieure et meilleure stabilité chimique. Les chlorures ont été également considérés pour des réacteurs de sel fondu, mais pas presque autant travail a été effectué sur les conceptions de réacteur qui les utilisent. En plus, toutes les fois que le fluorure du lithium est employé en tant qu'élément de la composition en sel, le lithium doit être enrichi à une pureté très grande (99.999% ?) dans lithium-7 pour obtenir la production du tritium sous la commande.

En raison du " élevé ; Window" redox du ; disponible pour les sels de fluor fondus, tenant compte du potentiel chimique du système fondu de sel d'être manoeuvré, les types suivants de sels sont les plus prometteurs. FLiBe peut être employé en même temps que des additions du béryllium pour entraîner une réduction le potentiel électrochimique et pour éliminer presque entièrement des issues de corrosion. Cependant, le béryllium est extrêmement toxique aux humains. Beaucoup d'autres sels ont les issues potentielles de corrosion, particulièrement aux températures elevated étant parlées pour de futures installations productives de l'hydrogène .

Jusqu'ici, la plupart de recherche s'est concentrée sur FLiBe pour le système de transport de la chaleur nucléaire, pour les raisons évidentes pour laquelle le lithium et le béryllium sont les modérateurs raisonnablement efficaces, et forment un mélange salin eutectique avec un point de fusion inférieur que chacun des sels constitutifs. Le béryllium a également un avantage mesurable à l'économie de neutron du réacteur, due au doublement de neutron. Ce processus se produit quand le noyau de béryllium re-émettent deux neutrons après absorption d'un neutron simple. Pour les sels de transport de carburant, généralement 1% ou 2% par la fraction de taupe d'UF₄ est additionné, toutefois le thorium et les fluorures du plutonium ont été également employés. Le MSFR est le seul système qui a couru un réacteur simple, le MSRE, de chacun des trois carburants nucléaires connus.

Purification fondue de sel et retraitement

Les sels doivent être extrêmement purs au commencement, et très probablement seraient sans interruption nettoyés dans un réacteur à grande échelle de sel fondu. N'importe quelle vapeur d'eau dans le sel formera l'acide fluorhydrique (à haute fréquence) de qui est extrêmement corrosif. D'autres impuretés peuvent causer des réactions chimiques non-salutaires et devraient très probablement être nettoyées du système. Il convient noter que la plupart des centrales doivent s'assurer que le liquide réfrigérant primaire qu'elles emploient est extrêmement pur ; autrement, ils rencontreraient des issues de corrosion aussi bien.

La possibilité de retraitement en ligne peut être un avantage de la conception de MSR. Le retraitement continu assure un bas inventaire des produits de fission à tout moment, qui améliore l'économie de neutron. Ceci fait le MSR en particulier adapté au cycle du combustible de thorium neutron-pauvre . Pour laisser multiplier du thorium , le Protactinium de produit intermédiaire doit être enlevé du réacteur et être stocké pendant quelques mois tandis qu'il se délabre dans l'uranium 233 de . Gauche dans le carburant il absorberait trop de neutrons pour faire l'élevage avec un modérateur de graphite et un spectre thermique possibles (cependant avec le remplacement conçoit dans ce que le thorium est maintenu dans un fluide séparé du carburant, le protactinium peut simplement être dilué avec un plus grand volume de fluide de thorium qui réduit proportionnellement l'absorption de neutrons ; également quelques conceptions à eau lourde de réacteur ont pu surmonter ceci, quoiqu'à une efficacité thermique inférieure). La technologie de retraitement nécessaire, qui doit traiter le carburant complet tous les 10 jours, a été seulement démontrée à l'échelle de laboratoire. Pour un réacteur de puissance une si grande installation de retraitement est actuellement considérée peu économique.

Problèmes politiques

Pour exploiter le potentiel breeding du réacteur de sel fondu pleinement, le réacteur doit être coïmplanté avec une installation de retraitement. N'importe quel genre de retraitement nucléaire est encore illégal dans beaucoup de pays. Certains craignent que le fonctionnement d'un MSR pourrait préparer le terrain à l'économie de plutonium de avec ses dangers associés de prolifération. (L'argument semblable d'A mènent à l'arrêt du projet intégral du réacteur rapide dans le 1994 .)

En raison du manque récent de commandes pour de nouveaux réacteurs nucléaires, les affaires d'industrie nucléaire ont impliqué les paquets de vente de carburant pour recharger des réacteurs et des services de fourniture pour que les opérateurs de réacteur gardent le fonctionnement de réacteurs. La fabrication de carburant et les affaires d'entretien est fortement - concurrentielle, et seulement quelques fournisseurs qui font avoir survécu la profondeur de l'expérience. Le modèle économique pour les réacteurs remplis de combustible parsel serait semblable au modèle pour des réacteurs à eau légère, bien qu'il n'implique pas de fabriquer des carburants. L'industrie nucléaire devrait développer l'expérience et la confiance en viabilité des réacteurs de sel fondu avant qu'elle soit commercialisée. Ceci impliquerait des usines de démonstration de bâtiment et des décennies se développantes d'expérience d'opération.

Comparaison aux réacteurs à eau légère ordinaires

Les réacteurs de sel fondu sont une technologie non mûre. Aucun réacteur à grande échelle n'a été construit et a été actionné pendant une longue période, et les problèmes inattendus sont probables. Si un MSR sera économiquement et technologiquement viable est inconnu. Les petits, expérimentaux MSRs ont fonctionné tant que plusieurs années, et les problèmes étaient fixes.

Les MSRs peuvent être plus sûrs. Les sels fondus emprisonnent les produits de fission chimiquement, et réagissent lentement ou pas du tout en air. En outre, le sel de carburant ne brûle pas dans l'air ou l'eau. Le noyau et la boucle de refroidissement primaire est actionné à la pression atmosphérique, et n'a aucune vapeur, ainsi une explosion de pression est impossible. Même dans le cas peu probable d'un accident, la plupart des produits de fission radioactifs resteraient dans le sel au lieu de la dispersion dans l'atmosphère. Un noyau fondu est fusion-preuve, ainsi le plus mauvais possible accident serait une fuite. Dans ce cas-ci, le sel de carburant peut être vidangé dans le stockage passivement refroidi, contrôlant l'accident. Neutron-produisant on a même proposé des accélérateurs pour quelques plans d'expérience sous-critiques très sûrs.

Quelques types de réacteurs de sel fondu sont très efficaces. Depuis le noyau et le liquide réfrigérant primaire la boucle sont basse pression, il peut être construite avec des constructions soudées minces et relativement peu coûteuses. Ainsi, elle peut être loin moins chère que le récipient à pression massif exigé par le noyau d'un réacteur à eau légère. En outre, une certaine forme de sélectionneur fluide-rempli de combustible de thorium a pu employer moins de matériel fissile du par mégawatts que n'importe quel autre réacteur. Les réacteurs de sel fondu peuvent fonctionner extrêmement à températures élevées, avec des rendements exremely élevés en produisant l'électricité. Le tempearture sont assez haut de produire la chaleur de processus pour la production d'hydrogène ou d'autres réactions chimiques. Pour cette raison, elles ont été incluses dans les feuilles de route de GEN-IV pour davantage d'étude.

les sélectionneurs Fondu-sel-remplis de combustible de thorium étroitement le cycle du combustible nucléaire et éliminent potentiellement le besoin d'enrichissement en carburant et de fabrication de carburant, les deux dépenses importantes.

Le MSR a également une économie de neutron bien meilleure et, selon la conception, un spectre de neutrons plus dur. Ainsi, il peut fonctionner avec des carburants moins réactifs. Une partie conçoit (comme le MSRE) peut actionner une conception simple à partir de chacun des trois carburants nucléaires communs. Par exemple, elle peut multiplier d'uranium-238, thorium ou même brûler le carburant nucléaire dépensé par transuranien du des réacteurs à eau légère en revanche, un réacteur refroidi à l'eau ne peut pas complètement consommer le plutonium qu'il produit, parce que les impuretés croissantes des pertes de fission capturent trop de neutrons, " ; poisoning" ; la réaction.

Les sélectionneurs sel-remplis de combustible fondus de thorium peuvent fonctionner pendant des périodes prolongées, probablement décennies, sans ravitaillement, en précipitant chimiquement les poisons neutroniques.

Les MSRs mesurent sur un éventail de puissances. Réacteurs aussi petits que plusieurs mégawatts ont été construits et actionnés. On a proposé des conceptions théoriques jusqu'à plusieurs gigawatts.

En raison de leurs basses structures et noyaux compacts, les MSRs pèsent moins par watt (c'est-à-dire, ils ont un plus grand " ; power" spécifique ;) que d'autres conceptions prouvées de réacteur. Ainsi, dans de petites tailles, avec de longs intervalles de ravitaillement, elles sont un excellent choix pour actionner des véhicules, y compris des bateaux, des avions et le vaisseau spatial.

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