Salzschmelze-Reaktoren könnten die Zukunft der kohlenstofffreien grünen Energie sein und kosten bereits weniger als Kohlekraftwerke.
Die in den 1960er Jahren erstmals gebauten und betriebenen Salzschmelze-Reaktoren sind eine interessante und vielversprechende Energietechnologie. Für diese Reaktoren gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Konstruktionen. Im Wesentlichen verwenden sie alle hauptsächlich geschmolzene Fluoridsalze, die unter niedrigem Druck gehalten werden. Kühlmittel für den Reaktor .
Während Salzschmelze-Reaktoren ursprünglich vor etwa 60 Jahren entwickelt wurden, gerieten sie aufgrund ihrer Korrosivität aus dem Rampenlicht, wobei Investitionen in andere Energiearten zu dieser Zeit lukrativer erschienen. Heute wird das Interesse an Salzschmelze-Reaktoren wiederbelebteine Alternative zu Standard-Energiequellen auf Kern- und Kohlenstoffbasis.
Was sind Salzschmelze-Reaktoren?
Es gibt eine große Anzahl unterschiedlicher Designs für Salzschmelze-Reaktoren MSRs. Sie verwenden im Allgemeinen a geschmolzener Kraftstoff das ist eine Mischung aus Lithium- und Berylliumfluoridsalzen, gelöst in angereicherten Uranfluoriden anstelle des in den meisten Reaktoren verwendeten festen Brennstoffs. Der Kern des Reaktors verwendet dann Graphit, um den Salzfluss auf etwa 700 Grad Celsius zu lenken. Die vom Brennstoff erzeugte Wärme wird dann zur Erzeugung des Dampfes für den Reaktor verwendet, der Turbinen antreibt, die Elektrizität erzeugen.
Wenn Sie sich fragen, was Salzschmelze-Reaktoren sind, ist einer der am meisten diskutierten MSRs der Flüssigfluorid-Thorium-Reaktor LFTR, der verwendet wird. Thorium und Uran in einem Fluoridsalz gelöst. Um dies genauer zu verstehen und zu verstehen, warum diese Anordnung von in Salzen gelöstem Kraftstoff von Vorteil ist, untersuchen wir die Energieerzeugungskapazitäten von MSR.
Wie funktioniert ein Salzschmelze-Reaktor?
Eine Möglichkeit, die Energieerzeugungskapazität eines bestimmten Prozesses zu messen, ist die Verwendung der Metrik. ERoEI auch bekannt als Energie, die durch investierte Energie zurückgegeben wird. Im Wesentlichen ist dies ein Verhältnis der Energie, die wir aus etwas herausholen können, zu der Energiemenge, die wir in das System stecken müssen, um diese Energie zu erhalten.
Sonnenkollektoren haben einen ERoEI von ungefähr 10, was bedeutet, dass Sie das 10-fache der investierten Energiemenge zurückerhalten. Bei fossilen Brennstoffen wie Kohle liegt diese Zahl irgendwo zwischen 18 und 43. Aber was ist mit Salzschmelze-Reaktoren? Wie funktionieren sie?Ihr ERoEI wird auf ungefähr 1200 geschätzt.
Die Energieabgabe eines Salzschmelze-Reaktors ist erheblich und sehr effizient, was ein starkes Argument für die Verwendung dieser Reaktortypen darstellt.
Aber ERoEI ist nicht die einzige Möglichkeit, den Nutzen eines bestimmten zu betrachten. Stromquelle Sie können auch sehen, wie viel Rohmaterial für die Erzeugung einer bestimmten Energiemenge benötigt wird. Im Vergleich zu Kohle gibt es immer noch wenig Wettbewerb. Um ein Gigawattjahr Strom zu produzieren, müsste ein Kohlekraftwerk überarbeitet werdenfünfhundertsiebzig Kilometer kohlegefüllter Zug, während ein Salzschmelze-Reaktor nur 1000 Kilogramm des Brennstoffs benötigt, der normalerweise Thorium oder Uran ist.
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Bei jedem Ableger der Kernenergieerzeugung gibt es jedoch im Allgemeinen viele Rückschläge angesichts der möglichen Umweltschäden und des Problems der Entsorgung von Atommüll, das gelöst werden muss.
Der Abfall aus Salzschmelze-Reaktoren
Salzschmelze-Reaktoren sind tatsächlich eine der besseren Kraftwerkskonstruktionen in Bezug auf die Abfallerzeugung, selbst im Vergleich zu herkömmlichen Kohlekraftwerken. Wenn Kohle zur Energieerzeugung verbrannt wird, entsteht dadurch eine erhebliche Menge AscheKohlekraftwerke produzieren natürlich auch eine erhebliche Menge Kohlendioxid als Nebenprodukt.
Im Vergleich zu Salzschmelze-Reaktoren sind Kohlekraftwerke deutlich weniger effizient. MSRs produzieren pro Gigawattjahr Strom etwa 1 Tonne Abfall. Vergleichen Sie dies mit etwa 9 Millionen Tonnen Kohlendioxid für ein Kohlekraftwerk, das dieselbe Menge produziertEnergie.
Es ist jedoch zu beachten, dass es einen qualitativen Unterschied in der Art der Abfälle gibt. Die Abfälle aus Salzschmelze-Reaktoren sind radioaktiv und müssen mindestens 300 Jahre gelagert werden, bevor sie wieder in den Boden gelangen können.
Salzschmelze-Reaktoren sind nur eine hocheffiziente Variante traditioneller Kernkraftwerke, und in letzter Zeit ist Kernkraft zu einer sichereren Energiequelle geworden. Der Vergleich mit herkömmlichen Kernreaktoren macht die Effizienz von MSRs tatsächlich viel deutlicher. Wie bereits erwähnt, aEin typischer MSR erfordert etwa 1000 Kilogramm Salzbrennstoff pro Gigawattjahr produzierten Stroms. Ein traditioneller fester Brennstoff. Kernreaktor benötigt ungefähr 250 Tonnen angereichertes Uran, um die gleiche Arbeit zu erledigen, und ein Großteil der Abfälle muss über 100.000 Jahre gelagert werden, bevor sie wieder auf die Erde gelangen können.
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Die erhebliche Menge an Abfällen aus modernen Kernreaktoren ist ein Problem, aber Salzschmelze-Reaktoren stellen eine mögliche Lösung dar. Viele MSR-Konstruktionen ermöglichen es auch, einen Großteil der Abfälle aus herkömmlichen Reaktoren als Brennstoff zu verwendenDer Abfall eines Jahres aus einem normalen Reaktor könnte einen MSR etwa 250 Jahre lang mit Strom versorgen.
Der Wirkungsgrad dieser Salzschmelze-Reaktoren ist klar, außerdem sind sie relativ sichere Alternativen zur traditionellen Kernenergie.
MSRs sind sicher
Kernschmelze. Die zwei am meisten gefürchteten Wörter rund um die Kernenergie. Herkömmliche Kernbrennstoffreaktoren mit festem Brennstoff können dem Risiko einer Kernschmelze ausgesetzt sein, wenn die Wärme aus dem Kern nicht richtig verwaltet wird. Da Salzschmelze-Reaktoren einen Kern haben, der bereits geschmolzen ist,Grundsätzlich besteht keine Gefahr einer Kernschmelze.
Vielleicht am wichtigsten, weil die Kerne des MSR steht nicht unter Druck, Explosion ist kein potenzielles Risiko. Die Tatsache, dass MSRs unter atmosphärischem Druck betrieben werden können, bedeutet, dass Ein Leck in einem Rohr führt nicht automatisch zum Ausstoßen einer Menge Kraftstoff und Kühlmittel. Dies ist ein wichtiger Sicherheitsvorteil, der eine passive Wärmeabfuhr ermöglicht. Dies würde Ereignisse wie Fukushima verhindern. Dies bedeutet auch, dass dies nicht der Fall istFür solche Szenarien ist kein teurer Sicherheitsbereich erforderlich.
Der beste Weg, um über die Funktionsweise eines MSR nachzudenken, besteht darin, ihn als einen Topf zu betrachten, der heiß hält. viskose Flüssigkeiten . Durch Kernreaktionen in diesen Flüssigkeiten wird der Topf von selbst erwärmt. Wenn Sie Wasser um diesen Topf laufen lassen, wird es zu Dampf, der Strom erzeugt, aber dies kühlt auch den Topf. Wenn der Topf jedoch abkühlt, wird der TopfDie Kerne der Atome in der viskosen Flüssigkeit im Inneren, die Salze, rücken näher zusammen, wodurch sich das Tempo der Kernreaktion beschleunigt und schneller mehr Wärme erzeugt. Es handelt sich um ein selbstregulierendes System. Dies bedeutet, dass MSRs relativ einfach zu bedienen sind und häufig nicht funktionieren.Es sind keine Steuerstäbe erforderlich, um die Kernreaktionen zu steuern.
Nach dem Einsetzen der Spaltung im Salzschmelze-Reaktor verbinden sich die schädlichen Spaltprodukte automatisch mit dem Salzschmelze Entsorgung dieser gefährlichen Nebenprodukte sicher. Konventionelle Kernenergie geht nicht so vor.
Auch in diesen Reaktoren gibt es eine letzte Sicherheitsvorkehrung. Am Boden des "Topfes", in dem sich das geschmolzene Salz befindet, befindet sich ein Abflussrohr für das Salz. Unter normalen Umständen befindet sich ein elektrischer Ventilator, der das Salz abkühlt und verfestigtErstellen Sie einen festen Salzstopfen, der verhindert, dass der Rest des Salzes durch das Rohr fließt. Wenn der Strom ausfällt oder etwas anderes schief geht, schaltet sich der Lüfter automatisch aus. Der Stopfen schmilzt und das geschmolzene Salz fließt über das Rohr abgroße Tanks. Die Wärme aus dem geschmolzenen Salz wird dann durch natürliche Konvektion in diesen Tanks über die Erde abgeführt, ein relativ sicherer Weg, um das Problem zu lösen.
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Neben der Verhinderung der Kernschmelze muss bei Kernreaktoren auch berücksichtigt werden, wie wahrscheinlich es ist, dass der Brennstoff von schlechten Akteuren gestohlen und zur Herstellung von Atombomben und anderen Geräten verwendet wird. Herkömmliche Kernkraftwerke erfordern eine erhebliche Mengevon festen Brennstoffen, um vor Ort zu bleiben, um die Reaktoren einfach aufgrund der Verbrennungsrate betriebsbereit zu halten.
Reaktoren für geschmolzenes Salz müssen sehr sporadisch betankt werden, was bedeutet, dass in diesen Reaktoren in den meisten Fällen kein überschüssiger Brennstoff vor Ort gelagert werden muss, was die Wahrscheinlichkeit verringert, dass dieser Kernbrennstoff in die falschen Hände gelangt.
Ab heute werden Salzschmelze-Reaktoren immer weiter in die Rampenlicht der Energieerzeugung . Mehrere Privatunternehmen bauen ihren eigenen Stil des Salzschmelze-Reaktors, um hoffentlich als Ersatz für fossile Brennstoffe zu dienen. Während Kernkraftwerke nicht das goldene Kind erneuerbarer Energien sind, bieten Salzschmelze-Reaktoren mit wenigen Kompromissen genügend Nutzen, um möglicherweise als kohlenstofffreie Energieerzeugung zu dienenMethode der Zukunft, natürlich auch in Verbindung mit traditionellen erneuerbaren Energien.