Tavaly összefogott az állami és a magánszféra, és az együttműködés keretében megkezdték egy új típusú nukleáris üzemanyag tesztelését, amely nagy ígéretekkel indult: csökkentett nukleáris hulladék és jobb teljesítmény nyomott nehézvizes reaktorokban. Az eredmények most érkeztek meg, és figyelemre méltó módon azt mutatják, hogy az új összetétel valóban képes lehet beváltani az ígéreteket.
A Clean Core Thorium Energy (CCTE) nevű energetikai cég a hét elején kiadott közleményében bejelentette, hogy lezárult a szabadalmaztatott üzemanyaguk, az Advanced Nuclear Energy for Enriched Life – röviden ANEEL – hatékonyságát vizsgáló kétéves teszt. Az Idaho National Laboratory (INL) Advanced Test Reactor nevű kísérleti reaktorában végzett vizsgálatok szerint az ANEEL üzemanyag több mint nyolcszor akkora kiégési teljesítményt ért el, mint a hagyományos nyomott nehézvizes reaktorok tipikus értékei. A vállalat szerint ezek az eredmények megnyitják az utat a nukleáris energia fenntartásának hatékonyabb módszerei előtt.
Hibrid összetétel
Az ANEEL a tórium és a nagy tisztaságú, alacsony dúsítású urán (HALEU) kombinációja. Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma szerint, ahogy a kisebb és kompaktabb nukleáris reaktorok közelednek a kereskedelmi alkalmazáshoz, a HALEU kulcsfontosságú lesz ahhoz, hogy ezek a fejlett reaktorok egységnyi térfogat mellett nagyobb teljesítményt tudjanak leadni. A jelenlegi reaktorok legfeljebb 5%-ra dúsított uránüzemanyagot használnak, amely urán-235 izotópot tartalmaz – ez felelős az energiatermelésért a nukleáris láncreakciók során.
A nyomott nehézvizes reaktorok nehézvizet (deutérium-oxidot) használnak a nukleáris reakciók hűtésére és szabályozására, és ezek jelentik a világ harmadik leggyakoribb reaktortípusát, a globális reaktorállomány 11%-át kitevő aránnyal. Az ezekben a reaktorokban használt urán általában egyáltalán nincs dúsítva, vagyis az üzemanyag mindössze körülbelül 0,72% vagy annál kevesebb urán-235-öt tartalmaz a hasadáshoz – magyarázta az INL az ANEEL-tesztek indulásáról szóló korábbi közleményében.
Éles tesztelés
2024 májusától kezdődően a kutatócsoport 12 ANEEL üzemanyag-rúdelemet helyezett az Advanced Test Reactorba, és 20, 40, illetve 60 GWd/MTU (gigawattnap/metrikus tonna urán) kiégési célértékeket határozott meg. Az Egyesült Államok Nukleáris Szabályozási Bizottsága szerint a kiégés azt mutatja meg, hogy mennyi urán használódik fel a reaktorban, és így mennyi energia termelhető vele.
Érdemes ugyanakkor megjegyezni, hogy az Egyesült Államokban működő kereskedelmi atomreaktorok nyomottvizes vagy forralóvizes reaktorok, amelyek könnyűvizet – vagyis gyakorlatilag normál vizet – használnak. A CCTE vezérigazgatója, Mehul Shah azonban elmagyarázta, hogy az ANEEL kiégési célértékeit azért állították be, hogy megállapítsák, az üzemanyagkeverék képes-e a könnyűvizes reaktorokéhoz hasonló teljesítményt nyújtani.
Ha igen, akkor az ANEEL olyan alternatívát jelenthetne, amely hasonló energiaszintet biztosít, miközben jobb üzemanyag-hasznosítást, kedvezőbb biztonsági tulajdonságokat, természetes proliferációs ellenállást és a hosszú élettartamú radioaktív hulladék izotópjainak jelentős csökkentését kínálja – mondta Shah.
Figyelemre méltó eredmények
Nyolc üzemanyag-rúdelem már tavaly elérte az első két célértéket, a fennmaradó négy pedig nemrég túllépte a 60 GWd/MTU értéket. Ráadásul az Advanced Test Reactor sugárzási körülményei valójában agresszívebbek annál, mint amit ezek az elemek valódi nyomott nehézvizes reaktorokban tapasztalnának, ezért a tesztek részletes adatokat szolgáltatnak arról, hogyan reagál az üzemanyag „olyan gyorsított körülmények között, amelyek a hosszú távú reaktorüzemelést szimulálják” – közölte a CCTE.
„A célunk az volt, hogy gyakorlati módon vezessük be a tóriumot a nukleáris üzemanyagciklusba, meglévő reaktorok felhasználásával, és ez a mérföldkő jelentős lépést jelent ezen cél felé” – mondta Shah.
Jelenleg az üzemanyag-rúdelemek utólagos sugárvizsgálata zajlik, szintén az INL létesítményeiben – közölte a CCTE. Ezt követően a vállalat ANEEL üzemanyag-demonstrációkat tervez kereskedelmi erőművekben.
Forrás: https://gizmodo.com
