natriumkjølt hurtigreaktor

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 ※.

Artikkelstart

Natriumkjølt hurtigreaktor er en type hurtigreaktor som bruker flytende natrium som kjølemiddel. En videreutvikling av denne reaktortypen inngår i Gen IV-programmet.

Reaktoroppbygging

En hurtigreaktor opprettholder fisjonsprosessen med hurtige nøytroner og er følgelig ikke avhengig av noen nøytron-moderator. Det gjør at reaktoren kan fungere som en formeringsreaktor som både produserer og forbruker kjernebrensel. I Gen IV-programmet er målet å utforme reaktoren slik at alle transuranene som dannes skal kunne forbrukes og i noen tilfeller bli brukt som brensel. Dermed fjernes de transuranene som har lang halveringstid fra brenselet og en unngår å måtte transportere dem bort som kjernefysisk avfall. På denne måten skal reaktoren kunne bidra til å løse de problemene som er knyttet til sluttforvaring av langlivet kjernefysisk avfall fra de kjernereaktorene som er i drift i dag.

Under utformingen av reaktoren må det tas hensyn til de farer som er knyttet til håndtering av natrium, som er et stoff med høy kjemisk reaktivitet. Reaktoren blir derfor utstyrt med to kjølekretser som begge benytter flytende natrium som kjølemiddel (se figur). Man oppnår da å få en ønsket avstand mellom reaktoren, der fisjonsprosessen foregår, og dampgeneratoren som produserer vanndamp under høyt trykk til den kraftproduserende enheten.

Brenselet som brukes er en metallegering av uran og plutonium, men reaktoren skal også kunne benytte brukt kjernebrensel fra lettvannsreaktorer i tillegg til utarmet uran. Brenselselementene kapsles inn med stål og rommet mellom de innkapslede elementene fylles opp med flytende natrium.

Natrium som kjølemiddel

Ved å bruke flytende metall i stedet for vann som kjølemiddel oppnår en at reaktoren kan arbeide under tilnærmet atmosfæretrykk og dermed redusere faren for lekkasjer. Natrium har en lavere spesifikk varmekapasitet enn vann, men bruk av flytende metall gir et kjølemiddel med en forholdsvis høy termisk konduktivitet. Det gjør at metallet utgjør en effektiv varmekapasitet og fungerer som en form for termisk treghet mot mulig overoppheting. Faren for at en overoppheting skal føre til en trykkøkning som kommer ut av kontroll blir også liten da kokepunktet til natrium er 883 °C, som er langt over reaktorens driftstemperatur. Natrium utgjør heller ikke noe korrosjonsproblem for stålet i reaktoren. Reaktoren har også en innebygd passiv sikkerhet som innebærer at kjedereaksjonen trappes ned når reaktoren overopphetes.

En innvending som anføres mot å bruke natrium som kjølemiddel er at stoffet har en høy kjemisk reaktivitet. I kontakt med vann reagerer det eksplosivt og natrium kan ta fyr hvis det kommer i kontakt med luft. Det er også et problem at forekomsten av nøytroner gjør natriumet radioaktivt, selv om halveringstiden for det aktiverte natriumet bare er 15 timer.

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