Pebble bed-reaktor, grafittmoderert og gasskjølt fisjonsreaktor som tilhører gruppen høytemperaturreaktorer, og som dermed inngår i en av de seks kategoriene med nye kjernereaktorer som er beskrevet i Gen IV-programmet. Reaktoren finnes foreløpig bare på forsøksstadiet.

Som navnet antyder består reaktoren av en seng med rullesteinlignende kuler (pebbles) innesluttet i en tank. Brenselet er innkapslet i disse kulene og innkapslingen inneholder grafitt som fungerer som en nøytron-moderator. Som andre høytemperaturreaktorer tillates høy utgangstemperatur og passiv sikkerhet.

Brenselet kan baseres på både naturlig og anriket uran. Andre brensler basert på thorium og plutonium, kan også brukes. Det åpner for at reaktoren kan bruke opparbeidet brensel fra ordinære reaktorer og nedgraderte kjernevåpen.

Reaktorens konstruksjon forenkler mange av de problemene som er knyttet til drift og sikring av konvensjonelle reaktorer.

Kulene sørger for at både brenselet og det påfølgende radioaktive avfallet (fisjonsprodukter) forblir innkapslet, noe som forenkler håndteringen av både brenselet og avfallet.

Reaktoren gjøres kritisk ganske enkelt ved å stable opp tilstrekkelig mange kuler. Reaktoren etterfylles med brenselselementer ovenfra og brukte elementer fjernes nedenfra. Dette kan gjøres kontinuerlig uten at anlegget må stenges, slik tilfellet er når brenselstavene skal erstattes i en konvensjonell reaktor. En kule blir typisk resirkulert fra bunn til topp ca. ti ganger i løpet av noen få år før den fjernes og erstattes med en ny.

Bruk av gass som kjølemiddel bidrar til å forenkle reaktorkonstruksjonen og bedre sikkerheten. Kulene holdes inne i en tank og kjølemiddelet helium (nitrogen og karbondioksid er også vurdert), sirkulerer gjennom åpningen mellom brenselskulene slik at varmen fraktes bort fra reaktoren. De svært omfattende sikkerhetstiltak som kreves i konvensjonelle vannkjølte reaktorer kan da unngås. Helium er i liten grad tilbøyelig til å absorbere nøytroner og dermed mindre tilbøyelig til å bli radioaktiv sammenliknet med vann.

En pebble bed-reaktor har også sikkerhetsmessige fordeler ved at den er utformet slik at en økning i temperaturen gir en negativ tilbakekopling som fører til at reaktorytelsen avtar. Dette omtales som negative effektreaktivitetskoeffisienter og gir en form for passiv sikkerhet og en enklere oppbygging av reaktoren. De fleste reaktorer i dag har innslag av negative effektreaktivitetskoeffisienter, men i pebble bed-reaktoren er denne mekanismen spesielt sterk, som gjør at reaktoren ikke er avhengig av noen form for mekaniske deler til å regulere prosessen. Sammen med at kjølesystemet er passivt (det kreves ingen pumping) og at det er laget for å tåle høye temperaturer, får reaktoren en høy grad av innebygd sikkerhet mot alvorlige kjernekraftulykker. Dessuten er helium en inertgass som ikke kan ta fyr. Dermed unngås dampeksplosjoner slik en risikerer i en lettvannsreaktor. Kjølemiddelet har ingen faseoverganger; det starter som gass og ender som gass.

Reaktoren er konstruert slik at selv om alle hjelpesystemer kollapser, vil ikke reaktoren bryte sammen, smelte, eksplodere eller gi farlige utslipp. Den vil ganske enkelt fase seg inn på et temperaturnivå der reaktoren bare går på tomgang og holde seg der. I denne tilstanden vil reaktortanken stråle ut varme, men tanken og brenselskulene forblir intakte og uskadede.

En ulempe ved å kapsle inn brenslet i kuler er at det radioaktive avfallet øker i volum, men ikke i radioaktivitet. Målt i becquerel per produsert kilowattime er avfallsmengden den samme. Avfallet, innkapslet i kuler, er enklere å håndtere, men også mer komplisert å opparbeide.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.