Ta elektrownia jądrowa ma być najbezpieczniejsza na świecie

Pierwszy na świecie „odporny na topnienie” reaktor jądrowy pomyślnie przeszedł test bezpieczeństwa i działa już komercyjnie.

Chiński Uniwersytet Tsinghua jako pierwszy na świecie wykazał nieodłączne bezpieczeństwo pierwszego działającego komercyjnego reaktora jądrowego na złożu żwirowym poprzez odcięcie zasilania i umożliwienie systemom pasywnym utrzymania kontroli nad rdzeniem reaktora.

➔ PRZECZYTAJ TAKŻE: Fakty i mity na temat skutków wybuchu w Czarnobylu

Starsze reaktory jądrowe, takie jak reaktory wodne ciśnieniowe (PWR), mają wadę konstrukcyjną polegającą na konieczności podjęcia odpowiednich kroków w celu ich wyłączenia w sytuacji awaryjnej, a systemy bezpieczeństwa wymagają źródła zasilania do zasilania pomp cyrkulujących chłodziwo. Ponadto te chłodziwa mogą powodować własne problemy.

Jest to jeden z powodów, dla których katastrofa w Fukushimie w 2011 roku miała gorsze skutki, niż powinna mieć. Elektrownia była nie tylko przestarzałą konstrukcją z lat 70. XX w., którą należało wycofać, ale także ją i jej trzy reaktory nawiedziło trzęsienie ziemi i tsunami, które znacznie przekraczały parametry techniczne i zniszczyły zapasowe generatory diesla. Na domiar złego zniszczenia i gruz w okolicy uniemożliwiły ekipom ratunkowym dotarcie do elektrowni na czas, aby zapobiec eksplozji chemicznej spowodowanej rozkładem wody chłodzącej na wodór i stopieniem rdzeni reaktora.

Reaktory IV generacji, takie jak wysokotemperaturowy reaktor ze złożem żwirowym chłodzony gazem (HTGR) w elektrowni jądrowej Shidao Bay w zatoce Shidao w prowincji Shandong, który został zbudowany przez Uniwersytet Tsinghua, China Huaneng Group i China National Nuclear Company, różnią się od siebie. Ich konstrukcja ma być z natury bezpieczna. W rzeczywistości inżynierowie z całą pewnością deklarują, że reaktory ze złożem żwirowym nie ulegają stopieniu.

Zamiast prętów paliwowych chłodzonych krążącą wodą w zbiorniku ciśnieniowym, reaktor ze złożem żwirowym to w zasadzie duży bezciśnieniowy zbiornik wypełniony kulistymi kamykami wykonanymi z warstw paliwa ze wzbogaconego uranu, węgla pełniącego rolę moderatora i powłoki z węglika krzemu. Ponadto chłodziwem jest hel, który jest chemicznie obojętny i zawsze pozostaje gazem we wszystkich temperaturach wykraczających poza sferę kriogeniczną.

Kamyczki wytrzymują temperatury do 1600 °C (3000 °F), chociaż rdzeń reaktora nie może osiągnąć temperatury powyżej. Ciepło wydobywające się z kamyków powoduje naturalną cyrkulację helu, gdy pompy są wyłączone, a wysoki stosunek powierzchni do objętości kamyków oznacza, że ​​straty ciepła przewyższają wytwarzanie ciepła.

Pomaga także samoregulacja reaktora, jeśli chodzi o reakcję jądrową. Kiedy temperatura reaktora wzrasta, atomy paliwa poruszają się szybciej, tworząc efekt zwany poszerzeniem dopplerowskie, w którym neutrony poruszają się z różnymi prędkościami. Oznacza to, że paliwo pochłonie więcej szybkich neutronów, pozostawiając ich mniej do podtrzymania reakcji. Im wyższa temperatura, tym bardziej tłumiona jest reakcja.

Wersja krótka: taki reaktor nie może się stopić

System nie jest nowy. Opiera się na niemieckiej elektrowni AVR, która działała przez 21 lat i przeszła ten sam test bezpieczeństwa, co reaktor w Chinach, z tą różnicą, że ten pierwszy był reaktorem eksperymentalnym, natomiast ten w zatoce Shidao to pierwszy na świecie komercyjny reaktor ze złożem żwirowym. W obu testach zasilanie zostało wyłączone, podczas gdy rdzenie pracowały, i przejęły funkcje bezpieczeństwa pasywnego.

W teście w zatoce Shidao dwa reaktory ze złożem żwirowym podłączone do turbiny parowej o mocy 210 MWe moderowały własne reakcje jądrowe i utrzymywano bezpieczne temperatury, a rdzeń wyłączał się w ciągu kilku minut. Zarówno reakcja, jak i temperatura ustabilizowały się w ciągu około 35 godzin. Ponadto nie doszło do pogorszenia stanu paliwa jądrowego.

Test został udokumentowany w Joule.

źródło: Uniwersytet Tsinghua | New Atlas