Idaho National Laboratuvarı, 4. Nesil Nükleer Reaktörleri üretmedeki en büyük problemi çözdü. Yeni bir proses kullanarak, son teknoloji erimiş tuz reaktörlerinde yakıt verimliliğini arttıracak yeni bir yol geliştirdiler.
4. Nesil olarak adlandırılan bu nükleer santrallerinin bir sınıfı, zenginleştirilmiş uranyum ya da plütonyum yakıt çubukları ve su moderatör/soğutucunun yerine nükleer yakıt ve erimiş tuz karışımını kullanan erimiş tuz reaktörleridir. İlk başta biraz tuhaf görünen bu konsept, günümüzde yaygın olarak kullanılan basınçlı su reaktörlerine kıyasla her türlü avantajı sağlamaktadır.
Birkaç farklı türde erimiş tuz reaktörü vardır ve de ortak özellikleri vardır.
Öncelikle, geleneksel reaktörlerden daha yüksek sıcaklıklarda ve atmosferik basınçta çalışırlar. Bu da onları daha verimli hale getirir ve mekanik gerilimleri azaltırken, nükleer reaksiyon kendi kendini sınırladığı için eriyerek sızıntı yapma riskini de ortadan kaldırır. Ayrıca, hidrojen ve ksenon gibi tehlikeli veya zarar verici gazlar basit bir kimyasal işlemle kolayca dışarı atılır.
Yaklaşık 600 °C (1.112 °F) sıcaklıkta çalıştıkları için erimiş tuz reaktörleri %50 daha fazla verimliliğe sahiptir. Yakıtlarını sürekli olarak geri dönüştürebilirler, bu da nükleer atıkları azaltır. Ayrıca yeni yakıt eklenebilir ve atıklar esasen tesisatla bertaraf edilebilir.
Ayrıca oldukça esnektirler, çeşitli yakıtları kullanabilirler, bu da sadece ekonomiye değil aynı zamanda nükleer silahların yayılmasını azaltmaya da yardımcı olur. Reaktör tasarımlarının modüler olabileceğinden ve petrol üretimi, hidrojen üretimi, tuzdan arındırma, yüzer enerji santralleri ve gemi tahriki dahil olmak üzere çeşitli endüstriyel uygulamalar için kullanılabilir.
Kulağa iyi ve hoş geliyor ama neden daha önce erimiş tuz reaktörleri inşa edilmedi? Cevap, bu tür reaktörlerin nükleer çağın başlangıcından beri kullanılıyor olmasıdır. Aslında, ilk atom bombasını yapmak üzere müttefiklerin Manhattan Projesi için hazırlanan ilk reaktör tasarımlarından biri tuz ve uranyumdan oluşan bir bulamaç kullanacaktı. Ancak bu uzun sürmedi çünkü yeterli uranyum yakıtı yoktu ve erimiş tuz tasarımı plütonyum yapmak için iyi değildi, bu yüzden Oppenheimer ve arkadaşları bunun yerine grafit reaktörü tercih ettiler.
O zamandan beri, biri denizaltılar için ve diğeri uçaklara güç sağlamak için olmak üzere bir dizi erimiş tuz projesi yapıldı, ancak bunlar hiçbir zaman tutmadı. Bunun nedeni nükleer reaktörlerin okul kitaplarındaki resimlerde görüldüğü kadar basit olmamasıdır.
Avantajlarına rağmen, erimiş tuz reaktörlerinin dezavantajları da vardır. Korozyon sorunlarının yanı sıra termal ve nötron stresine de eğilimlidirler. Ayrıca tuzlar metal bileşenlerin koruyucu oksit tabakalarını sıyırır. Bir de yakıtın olduğunu hatırlarsak, daha karmaşık bir hal alıyor.
Tüm bunların ötesinde, nükleer reaksiyonları sıcak sıvıların akan karışımlarına dayandırmak, teknik açıdan biraz şüpheli olan bazı nükleer fizik alanlarını kapsıyor. Reaktör fiziği simülasyonları için standartlaştırılmış hesaplama araçlarının eksikliğinin yanı sıra, yapısal malzemelerin uzun süreli çalışmadan nasıl etkilendiğine dair de sınırlı bir anlayış vardır.
Ve eğer bu bir nükleer mühendisi korkutmaya yetmiyorsa, bir de reaktör için yakıt üretme sorunu var. Geleneksel yakıt çubuklarında olduğu gibi metalik uranyum kullanamazsınız. Klorür tuzlarında çözünecek bir formda olması gerekiyor. Bu da uranyum triklorür (UCl₃) ya da uranyum tetraklorür (UCl₄) gibi bir çeşit uranyum klorür anlamına geliyor ki bu da üretim karmaşıklığı, kimyasal kararlılık ve reaktivite, ek kimyasal işlem adımları ve korozyon sorunları gibi zorlukları beraberinde getiriyor.
Kaynak: https://newatlas.com/energy/fuel-breakthrough-molten-salt-nuclear-reactor/
