Liquid metal fast reactor

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

Liquid metal fast reactor (LMFR) – rodzaj reaktora jądrowego, w którym czynnikiem chłodzącym w obiegu pierwotnym jest ciekły metal.

W rosyjskich okrętach podwodnych projektu Alfa (NATO: Alfa) stosowane są reaktory chłodzone ciekłym stopem ołowiu z bizmutem. Jedynym amerykańskim okrętem podwodnym, który przez pewien okres swojej służby używał tego typu reaktora, był USS "Seawolf" (SSN-575) (reaktor chłodzony ciekłym sodem).

Czynnikami chłodzącymi mogą być:

  • metale ciekłe w temperaturze pokojowej
  • stopione metale

W praktyce, wszystkie reaktory chłodzone metalami są reaktorami prędkimi. Wszystkie używane metale mają trzy wysoko pożądane cechy chłodziw reaktorów prędkich:

  • Dobra charakterystyka przewodnictwa cieplnego. Rdzenie szybkich reaktorów mają skłonność do generowania dużych ilości ciepła w małej objętości w porównaniu z reaktorami innych klas.
  • Niska absorpcja neutronów. Ta własność jest pożądana przez każdy czynnik chłodzący reaktor, ale szczególnie ważna dla reaktorów prędkich – małe pochłanianie neutronów jest główną zaletą chłodziwa.
  • Małe spowolnienie neutronów. Na przykład woda nie mogłaby być użyta z powodu zbyt dużego spowalniania neutronów przechodzących przez nią.

Za datę powstania reaktorów prędkich uznaje się powstanie reaktorów neutronowych chłodzonych ciekłym metalem, albo powstanie wzbogacających reaktorów typu LMFBR lub jednostek napędowych stosowanych w marynarce wojennej. Wyodrębnia się także dwie inne główne klasy reaktorów prędkich

  • chłodzone gazem reaktory prędkie
  • różne odmiany reaktora typu SCWR.

Okręt podwodny USS "Seawolf" (SSN-575) był drugim atomowym okrętem podwodnym i jedynym amerykańskim posiadającym reaktor chłodzony ciekłym sodem. Został on wprowadzony do eksploatacji w 1957 roku. Przecieki na przegrzewaczu które pojawiły się w czasie eksploatacji zostały zbocznikowane. Po to, aby dokonać standaryzacji reaktorów w posiadanej flocie, reaktor chłodzony sodem został zamieniony w 1958 roku na reaktor wodny ciśnieniowy S2W, który po raz pierwszy zastosowano na słynnym "Nautillusie" (SSN-571) - pierwszym amerykańskim okręcie wyposażonym w napęd jądrowy.

Doświadczalny reaktor atomowy chłodzony sodem (SRE – Sodium Reactor Experiment) został także wybudowany w Północnoamerykańskim Lotniczym Międzynarodowym Laboratorium w Susana Field położonym w górach Simi Hills, na południowy zachód od Los Angeles. 26 czerwca 1959 reaktor SRE uległ awarii częściowego stopienia rdzenia. Była to pierwsza w historii energetyki atomowej awaria power excursion. Spowodowała ona przegrzanie rdzenia i w rezultacie stopienie jednej trzeciej paliwa jądrowego oraz uwolnienie znaczących ilości radioaktywnych gazów. Trzeba zaznaczyć, że stopienie rdzenia reaktora może zajść przy każdym rodzaju czynnika chłodzącego, więc ten incydent nie rzutuje negatywnie na stosowanie sodu jako chłodziwa.

Reaktor Fermi 1 w Monroe County, Michigan był doświadczalnym reaktorem prędkim powielającym (reaktor FBR), chłodzony sodem, który pracował od 1963 roku do 1972 roku. W 1963 roku uległ awarii częściowego stopienia rdzenia i w roku 1975 został wycofany z eksploatacji.

Rosyjskie reaktory BN-600 i BN-350 oraz amerykański EBR-II były chłodzone sodem. Reaktor EBR-I chłodzony był stopem metali sód/potas. Stop sód/potas jest ciekły w temperaturze pokojowej. Ciekłe metale jako chłodziwa używane są w większości prędkich reaktorów powielających.

Wiele typów reaktorów IV generacji będących w stadium opracowań projektuje się jako chłodzone ciekłymi metalami.

  • Sodium-Cooled Fast Reactor (SFR)
  • reaktor prędki chłodzony ołowiem
  • Połączeniem typów jest reaktor molten salt reactor.