formeringsreaktor

Prinsippskisse som viser hoveddeler av og energiomsetningselementer for en formeringsreaktor. Formeringsreaktoren er en hurtigreaktor med plutonium som brensel og kjølt med flytende natrium (smeltepunkt 98 °C). Rundt reaktorkjernen ligger formeringsladningen, en kappe av uran som etter hvert omdannes til plutonium
Av /Store norske leksikon ※.

Formeringsreaktor er en kjernereaktor som danner mer fissilt materiale enn det som brukes til fisjon. Det dannes altså mer kjernebrensel enn det forbrukes.

Faktaboks

Uttale
formˈeringsreˈaktor
Også kjent som

avlsreaktor, breeder-reaktor

I en kjernereaktor pågår det en fisjonsprosess som spalter atomkjerner og samtidig frigjør nøytroner. Noen av disse frigjorte nøytronene kan bli absorbert av omkringliggende fertilt materiale og omdannet til fissilt materiale gjennom en etterfølgende transmutasjon. Dette skjer i alle kjernereaktorer, men i en formeringsreaktor er fisjonen tilrettelagt slik at mengden nydannet fissilt materiale er større enn mengden som blir fisjonert. For eksempel kan den fertile uranisotopen ²³⁸U transmuteres til den fissile plutoniumisotopen ²³⁹Pu.

Fissilt materiale kan bli brukt til å lage nytt kjernebrensel. Det vil si at det dannes mer kjernebrensel enn det som forbrukes og det er dette som har gitt denne typen reaktoren navnet formeringsreaktor. Den kalles også avlsreaktor.

Naturlig forekommende uran består av flere uranisotoper, men bare rundt 0,7 prosent er fissilt (²³⁵U), og dermed anvendelig som kjernebrensel i en ordinær reaktor. Formeringsreaktoren kan derfor i prinsippet utnytte de resterende 99 prosent av uranet til kjernebrensel og dermed i stor grad redusere behovet for uran. I praksis kan mer enn 60 prosent av uranressursen utnyttes til energiformål med denne reaktortypen.

Typer formeringsreaktorer

Formeringsreaktorer kan deles inn i to hovedkategorier:

Hurtige formeringsreaktor (FBR)

Karakteristisk for hurtige formeringsreaktorer er at fisjonsprosessen skjer med hurtige nøytroner, det vil si nøytroner om ikke er bremset ned av en moderator. Forkortelsen FBR, av engelsk Fast Breeder Reactor, blir brukt om denne reaktortypen. Disse reaktorene har til nå brukt flytende metall som kjølemiddel, i særlig grad natrium, men også bly. I Gen IV-programmet arbeides det med å utvikle en gasskjølt hurtigreaktor med bruk av heliumgass.

I de reaktorene som er utviklet til nå, blir plutonium og eventuelt høyere transuraner dannet fra fertilt uran (²³⁸U ). Reaktorene er fleksible nok til også å kunne produsere det fissile uranet ²³³U fra thorium (²³²Th).

Termisk formeringsreaktor

En termisk formeringsreaktor opprettholder fisjonsprosessen ved hjelp av termiske nøytroner, det vil si nøytroner som er bremset ned ved hjelp av en moderator. Reaktorer av denne typen bruker kjernebrensel basert på thorium. Som kjølemiddel brukes tungtvann eller en flytende saltsmelte.

I en thoriumreaktor produseres det fisssile uranet ²³³U fra thorium. Dette gjøres uten å bygge opp tyngre transuraner. Disse reaktorene er mindre fleksible, men med tanke på faren for spredning av kjernefysisk materiale er denne begrensningen gunstig, da transuranene er mer egnet til utvikling av kjernevåpen.

Anvendelser

Med en vesentlig bedre utnyttelse av uranet har formeringsreaktor blitt sett på som et attraktivt alternativ til dagens termiske reaktorer, men rikelig tilgang på anriket uran til lave kostnader har lenge dempet interessen for å satse på å utvikle denne teknologien videre.

Bruk av formeringsreaktorer kan også i prinsippet bidra til å redusere mengden av de langlivede transuranene i det høyaktive avfallet, særlig plutonium. Med en lukket brenselsyklus vil de radioaktive actinidene som dannes bli matet tilbake som kjernebrensel, slik at de «brennes opp». Dermed reduseres behovet for sluttforvaring.

Dagens formeringsreaktorer er imidlertid både kostbare og teknisk utfordrende. Flere demonstrasjonsanlegg er bygd rundt omkring i verden, og noen av dem har også vært i kommersiell drift. Av de mest kjente nevnes Phénix og etterfølgeren Superphénix som ble utviklet i Frankrike på 1970-tallet. Begge disse kraftverkene er nå tatt ut av drift grunnet tekniske og sikkerhetsmessige problemer.

I dag er utvikling av nye formeringsreaktorer en viktig del Gen IV-programmet. Foreløpig er det bare den russiske formeringsreaktoren BN-800 i Belojarsk kraftverk, som er kommet i kommersiell drift. To nye formeringsreaktorer av typen CFR-600 bygges i Kina, og ventes å komme i drift innen 2024.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg