- 美國能源部批准了熔融鹽反應堆的核安全設計協議。
- 熔融氟化鹽作為燃料和冷卻劑，運行在低壓環境下。
- 被動安全系統依賴物理原理，降低機械應力風險。
- Natura Resources 計劃商業部署高温熱能應用，結合水處理技術。
美國能源部批准了一項核安全設計協議，該協議建立了對正在阿比林基督教大學建設中的實驗性熔融鹽反應堆的監管對齊。該協議由核能開發商 Natura Resources 管理，確立了評估液體燃料研究反應堆的主要安全特徵、結構材料和操作限制的技術協議。這一監管步驟提供了聯邦授權設施建設和系統測試所需的基線參數。獲準的安全框架專注於液體燃料核架構獨特的物理學和流體化學。
與傳統的輕水反應堆依賴固體濃縮鈾燃料顆粒封裝在金屬棒內不同，這一設計利用溶解於熔融氟化鹽基質中的四氟化鈾。熔融鹽同時作為燃料介質和主要核心冷卻劑，當鹽混合物流經中央石墨核心結構時，受控的核分裂產生的運行温度超過 600 攝氏度，同時保持在無壓的管道迴路內。運行熱力學呈現與固體燃料水反應堆不同的安全和機械特性。傳統的輕水反應堆需要液態冷卻劑保持在高壓下，通常接近每平方英寸 2,250 磅，以防止在操作温度下沸騰。
熔融鹽反應堆的運行特性
相對而言，熔融氟化鹽混合物在環境壓力條件下保持液態，通常在每平方英寸 15 至 20 磅的壓力下運行，並且具有超過 1,400 攝氏度的高沸點。
接近大氣壓的運行降低了對容器、熱交換器和主要管道的機械應力，消除了壓力驅動失冷事故的物理驅動因素。被動安全系統的部署策略中，核心反應性控制和緊急關閉系統依賴於被動物理，而非機械泵或主動電氣系統。主要反應堆容器連接到位於核心正下方的專用排水箱。在意外的温度上升或斷電情況下，被動冷凍閥在斷電時融化，導致液體燃料鹽通過重力排入下方的儲存箱。儲存箱的幾何形狀使燃料鹽分離，以在無需人工幹預或備用電源的情況下停止鏈式反應。
衰變熱通過儲存箱壁被動散失，使燃料鹽在低於 450 攝氏度時冷卻並固化。
商業部署計劃與水處理
Natura Resources 正在運用雙軌監管策略，以在全國首個先進液體燃料核反應堆商業部署前驗證工程模型。能源部的協議涵蓋了 1 兆瓦熱演示單元，指定為 MSR-1，位於大學研究設施內。該公司正與美國核監管委員會進行預申請活動，以便為更大規模的商業單元獲取許可。運行初始研究循環以收集有關鹽淨化、熱腐蝕率、材料在中子輻射下的耐久性以及燃料鹽化學所需的經驗數據，以校準全規模反應堆的安全代碼。
商業部署計劃優先考慮超越電力生成的高温熱能應用。第二冷卻迴路通過隔離熱交換器將熱量從主要核系統轉移到外部工業過程。今年早些時候，Natura 與 NGL Energy 建立了一項協議，評估將 100 兆瓦熱熔融鹽設計與二疊紀盆地的水處理基礎設施結合的可能性。由第二鹽迴路提供的熱能可為工業蒸餾系統供電，以淨化產生水，這是石油和天然氣開採的礦物重廢水副產品，將其轉化為可用於工業、農業和計算設施的水。
熔融鹽反應堆的潛在影響
熔融鹽反應堆的設計與傳統反應堆相比，具有更高的安全性和效率。其低壓運行和被動安全系統能有效降低事故風險，這對於核能的未來發展至關重要。此外，結合高温熱能應用與水處理技術，能為能源產業帶來新的解決方案，特別是在資源回收和可持續發展方面，顯示出核能在環保和工業應用上的潛力。