Seuraa 
Viestejä2
Liittynyt18.2.2014

Kaivampa netin ja tekniikan syövereistä aiheen: LFTR ja ydinvoima.

Mielestäni ydinvoima tulee olemaan muodossa tai toisessa tulevaisuudessa maailman pääasiallinen energian lähde. Ongelma on vain, että nykyiset reaktorit ovat hyötysuhteessaan _surkeita_ ja riskialttiita. Oak Ridge National Laboratory (ORNL) kuitenkin keksi ja kehitti jo noin 50 vuotta sitten jotain mullistavaa, joka jäi kuitenkin sotien takia maailmalta pimentoon.

Kyse on Molten Salt Reaktori tyypistä eli nykypäivänä Liquid Fluoride Thorium Reaktorista: http://en.wikipedia.org/wiki/Liquid_fluoride_thorium_reactor

Kyse on matalan käyttö paineen ja korkean lämpötilan ydinreaktorista, jossa ydinpolttoaine on liuotettu nestemäiseen suolaan. Reaktori on passiivisesti turvallinen: jos kaikki menee pileen ja virran saanti estyy tai reaktoriin tulee fyysisiä vaurioita, me kaikki olemme silti turvassa.
Ydinpolttoaine ei voi sulaa ja aiheuttaa meltdownia, koska se on jo sulatettu nestemäiseksi FLiBe (tai vastaavaan) suolaan. Reakori kattila ei voi räjähtää, koska se on matalassa paineessa (vrt. talous veden paineeseen).
Tämän reaktorin jälkeen jättämä ydinjäte on aktiivista vain ~50 vuotta, jos osataan toimia fiksusti.
Reaktori voisi jopa polttaa nykysyiset ydinjäteet.
Reaktorin hyötysuhde on monin kertainen nykyisiin LWR (Light Water Reactor) reaktoreihin nähden.

Jaan alkupaloiksi materiaalia aiheesta:
Lyhyt 5 tiivistys: http://www.youtube.com/watch?v=uK367T7h6ZY
Pidempi: http://www.youtube.com/watch?v=97GtL98kmPA
Ekonominen käsitys reaktorista: http://www.youtube.com/watch?v=vnBHvbExNO8

Kommentit (12)

Zäp
Seuraa 
Viestejä2315
Liittynyt19.10.2009

Eksoottisista reaktorityypeistä uutisoidaan säännöllisin väliajoin, ja aiheista kirjoittavat tiedetoimittajat, jotka eivät keskimäärin ole kovin hyvin perillä taustoista, lähes poikkeuksetta liiottelevat teknologian etuja suhteessa käytännön ongelmiin. Toriumin käytöstä ydinpolttoaineena on keskusteltu varsin pitkästi ketjussa:

http://www.tiede.fi/keskustelu/40650/ketju/thoriumreaktori/sivu/1

Monet tuossa keskustelussa esille nostetuista ongelmista pätevät myös toriumpolttoaineella toimivaan sulasuolareaktoriin.

Zäp
Seuraa 
Viestejä2315
Liittynyt19.10.2009

Lainaus:
Niin, eihän siitä kukaan ole kiinnostunut, kun sillä ei saa atomipommia

Toriumpolttoaineella toimivassa reaktorissa fissiili isotooppi on U-233, josta voidaan rakentaa myös ydinpommi. Sulasuolareaktoreihin liittyy proliferaatioriskejä aivan samalla tavalla kuin kiinteällä polttoaineella toimiviin reaktoreihin. Tämä erityisesti silloin jos reaktori on suoraan kytketty jälleenkäsittelyprosessiin, jolloin fissiilin isotoopin tuotanto ja käsittely sijaitsevat fyysisesti saman katon alla. Se, ovatko nuo riskit suurempia vai pienempiä kuin kevytvesireaktoreilla ei ole aivan yksinkertainen kysymys, mutta olemassa tuo riski joka tapauksessa on.

rmpm
Seuraa 
Viestejä204
Liittynyt8.8.2006

Tuo "toriumreaktorin polttoaineesta ei saa pommia" on uskomattoman sitkeässä istuva harhakäsitys siihen nähden, että siinä ei ole edes totuuden hiventä.

Käsitys toriumsyklin proliferaatioresistenssistä ylipäänsä nojaa siihen, että käsiteltävien aineiden radioaktiivisuus olisi este. Robotiikan kehitys yhtäältä ja säteilysuojelunäkökulmista piittaamattomien terroristitahojen kuvioihin tulo toisaalta ovat käytännössä vieneet näiltä argumenteilta pohjan.

JATth
Seuraa 
Viestejä2
Liittynyt18.2.2014

LFTR voidaan suunnitella siten, että asekelpoisen materiaalin tuotto on hyvin minimaalista. Pointti on siis että materiaalia on käytännössä mahdotonta tuottaa tarpeeksi nopeasti.

Ja haistan paranoidisuutta, että nyky maailmassa, nykyisillä tiukoilla säädöksillä sallittaisiin tämän reaktorin laiton toiminta. Jos jatkeittaisiin LFTR vertausta nyky reaktoreihin rauhallisin aikein?

Zäp
Seuraa 
Viestejä2315
Liittynyt19.10.2009

Asekelpoinen materiaali ei eroa millään tavalla materiaalista jota reaktori käyttää polttoaineena. Molemmissa tapauksissa kyse on uraanin isotoopista 233, jota syntyy torium-232:n neutronikaappausreaktiossa. Jos reaktorilla on kyky tuottaa itse oma polttoaineensa, mistä hyötämisessä juurikin on kyse, sillä on myös kyky tuottaaa ydiasemateriaalia.

Reaktori voidaan teknisesti suunnitella siten että ydinasekelpoisen materiaalin erottaminen on mahdollisimman vaikeaa, mutta fysiikkaa ei voida muuksi muuttaa. Kevytvesireaktoreilla on tässä mielessä puolellaan se etu, että polttoaine ladataan reaktoriin niin pitkäksi aikaa kerrallaan että käytöstä poistetun polttoaineen plutoniumkoostumus soveltuu huonosti pommimateriaaliksi. LFTR:n polttoainekierto perustuu jatkuvaan jälleenkäsittelyyn, jolloin polttoaineeseen syntyvää U-233 -isotooppia voidaan niin haluttaessa erottaa vaikka sitä mukaa kuin sitä syntyy.

Zäp
Seuraa 
Viestejä2315
Liittynyt19.10.2009

LFTR:n vertailu nykyisiin kevytvesireaktoreihin kannattaa aloittaa lukemalla tuo aikaisempi toriumreaktoriketju. Käytännössä toriumilla on uraaniin verrattuna sekä hyvä että huonoja puolia, mutta mistään ihmeratkaisusta ei ole kyse. Itse pitäisin suurimpana etuna sitä, että toriumkiertoon perustuva hyötöreaktori on mahdollista rakentaa termiseksi, mikä tuo mukanaan turvallisuusetuja plutoniumkiertoon perustuviin nopeisiin hyötöreaktoreihin verrattuna. Suurin ongelma on puolestaan se, että teknologiaa ei ole toteutettu lähellekään teollisessa mittakaavassa, joten kyse ei ole ratkaisusta joka voisi kilpailla kaupallisilla markkinoilla nykyisten kevytvesireaktoreiden kanssa. Nämä ongelmat korostuvat sulasuolareaktoreilla, kun toriumhyötöreaktorikierto yhdistetään teknologiaan jonka toimivuudesta ei ole näyttöä laboratoriomittakaavan ulkopuolella.

Paul M
Seuraa 
Viestejä8626
Liittynyt16.3.2005

Miten jakselee kuulakekoreaktori?

Tuollaisessa reaktorissa polttoaine on tennispallon kokoisten grafiittipallojen sisällä pieninä hitusina. Käyttölämpötila on niin korkea, että polttoainehituset ovat sulassa tilassa. Korkeasta ylälämpötilasta on se ilo, että terminen kierto saa ison lämpötilaeron. Sähköntuotannon hyötysuhteeksi tulee lauhdevoimalan hyötysuhde. Käsittääkseni vastapainevoimalakin olisi aivan mahdollinen hiilivoimalan hyötysuhteella.

Tuosta thoriumista on minulla mielikuva, että sitä riittäisi tuhansiksi vuosiksi. Onko mielikuva oikea?

 

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

Zäp
Seuraa 
Viestejä2315
Liittynyt19.10.2009
Paul M

Miten jakselee kuulakekoreaktori?

Tuollaisessa reaktorissa polttoaine on tennispallon kokoisten grafiittipallojen sisällä pieninä hitusina. Käyttölämpötila on niin korkea, että polttoainehituset ovat sulassa tilassa. Korkeasta ylälämpötilasta on se ilo, että terminen kierto saa ison lämpötilaeron. Sähköntuotannon hyötysuhteeksi tulee lauhdevoimalan hyötysuhde. Käsittääkseni vastapainevoimalakin olisi aivan mahdollinen hiilivoimalan hyötysuhteella.

Tuosta thoriumista on minulla mielikuva, että sitä riittäisi tuhansiksi vuosiksi. Onko mielikuva oikea?

Etelä-Afrikan PBMR-projekti kuopattiin rahoitussyistä 2010, mikä oli todella harmillinen takaisku teknologian kehitykselle. Tällä hetkellä prototyyppireaktoreita on käytössä ainakin Kiinalla (HTR-10), mutta muiden maiden suunnitelmista en ole kovin hyvin perillä. Varsinaisten kuulakekoreaktoreiden lisäksi samaa teknologiaa edustaa säännölliseen sydängeometriaan perustuva variaatio, missä polttoaine on perinteisemmän muotoisissa heksagonaalisissa grafiittiblokeissa. Tätä mallia edustaa mm. japanilainen HTTR. Kaikissa tapauksissa kyse on joka tapauksessa koe- tai prototyyppireaktoreista, eikä teknologia ole kaupallisessa käytössä.

Polttoainepartikkelien lämpötila kuulien sisällä ei kuitenkaan ylitä materiaalien sulamispistettä (uraanioksidi sulaa ~ 2800 asteessa). Suurin ero kevytvesireaktoreihin on pikemminkin jäähdytteen (helium) lämpötilassa, joka voidaan nostaa todella korkealle (ulostulolämpötila yli 900 astetta). Korkean hyötysuhteen lisäksi näin korkea lämpötila avaa uusia mahdollisuuksia mm. kemiallisille prosesseille ja vedyntuotantoon.

Mielikuvasi toriumista on oikea, mutta ei kerro koko totuutta. Toriumin riittävyys perustuu oikeastaan siihen että kyse ei ole perinteisen uraanipolttoainekierron tapaan harvinaisen fissiilin isotoopin käytöstä energiantuotantoon, vaan hyötöreaktoreihin perustuvasta polttoainekierrosta, jossa fissiiliä polttoainetta valmistetaan jatkuvasti lisää. Hyötöreaktorikierto on kuitenkin mahdollista saavuttaa myös uraanilla, jolloin myös maailman uraanivarat saadaan riittämään maailman tappiin asti. Siinä mielessä esim. tämän ketjun alun videoissa esitetyt väitteet toriumin energiasisällöstä uraaniin verrattuna eivät anna todellista kuvaa siitä mistä on kyse. Maailman uraanivarat riittävät nykyteknologiallakin niin pitkälle tulevaisuuteen että ihan akuuttiin ongelmaan hyötöreaktoriteknologian kehittäminen ei tuo vastausta.

rmpm
Seuraa 
Viestejä204
Liittynyt8.8.2006

Paineettomuus olisi merkittävä turvallisuushyöty muulla kuin vedellä jäähdytettävissä reaktoreissa, mutta esim. natriumjäähdytteisten hyötöreaktorien konsepteissa näkyy vielä yleensä vesi/höyry-sykli turpiineille, ja tästä seuraa ongelmallinen vesi-natrium-rajapinta. Eskomin kuulakekoreaktorin piti ensin perustua heliumin käyttöön suorassa kaasuturpiinisyklissä, mutta aika aikaisessa vaiheessa sielläkin peruutettiin höyryturpiineihin teknisten ongelmien takia.

 

Yleisongelma kaikissa uusissa konsepteissa on, että tarvittavaa infraa polttoainetehtaineen ym. ei kannata tehdä yksittäisiä laitoksia varten, vaan niitä pitäisi oikeastaan rakentaa samanaikaisesti kymmenen että polttoainetehtaan perustamisessa olisi mieltä. Poikkeus on sulasuolareaktori jossa jälleenkäsittelylaitos ja "polttoainetehdas" ovat osa voimalaitosta ja niitä tarvitaan siis joka voimalaitokselle omansa.

HooFoo
Seuraa 
Viestejä813
Liittynyt30.9.2006

Intiassa ollaan jo menossa:

Advanced Heavy Water Reactor is the latest Indian design for a next-generation nuclear reactor that will burn thorium as its fuel

Read more at: http://indiatoday.intoday.in/story/advanced-heavy-water-reactor-ahwr-thorium-reactor-bhabha-atomic-research-centre-mumbai-india/1/345888.html

Vaalimatematiikkaa: Jos et äänestä, niin äänestät sitä jota eniten vastustat.
Kopiointi + muuntelu + valinta => universaali evoluutio
Reality, not faith, has still the best resolution and interface

Suosituimmat

Uusimmat

Uusimmat

Suosituimmat