Westinghouse eVinci Mikroreaktor erreicht in Hochtemperaturtests selbsterhaltende Kritikalität – Rekordwert von 1.852°F

Westinghouse hat erneut Hochtemperaturtests seines eVinci Mikroreaktors durchgeführt, die den Ingenieuren neue Daten zum Verhalten des Reaktorkerns während des Aufheizens liefern. Das Experiment erreichte bei 1.225°F (etwa 663°C) Kritikalität und lieferte subkritische Reaktivitätsmessungen bei einer maximalen Kerntemperatur von 1.852°F (etwa 1.011°C). Die Forscher führten den Test am 3. September im National Criticality Experiments Research Center in Nevada durch, unterstützt vom Los Alamos National Laboratory und dem Nevada National Security Site, einer Einrichtung der National Nuclear Security Administration.

Die Ergebnisse erweitern das Testprogramm, das physikalische Messungen mit Vorhersagen aus Reaktormodellen vergleicht. Dieser Vergleich hilft Ingenieuren, Verbesserungsbedarf in den Simulationen zu identifizieren, bevor die Erkenntnisse auf Prototyp-Hardware angewendet werden.

Bedeutung der Hochtemperaturtests

Kritikalität bezeichnet den Zustand, in dem sich eine nukleare Kettenreaktion selbst aufrechterhält. Mithilfe kontrollierter Kriticalitätsexperimente überprüfen Ingenieure, wie sich veränderte Reaktorbedingungen auf das Verhalten auswirken. Der eVinci-Test erreichte diesen Zustand bei 1.225°F; anschließend führten die Forscher bei einer Kerntemperatur von 1.852°F subkritische Reaktivitätsmessungen durch. Laut Westinghouse stellte diese Messung einen neuen Temperaturrekord für derartige Reaktivitätsexperimente am NCERC dar. Darüber hinaus lieferte das Ergebnis den Forschern temperaturabhängige Daten, die näher an den erwarteten Betriebsbedingungen des Reaktors liegen.

Diese Messungen sind wichtig, da die Temperatur die physikalischen Eigenschaften der Materialien im Reaktor beeinflussen kann. Ingenieure benötigen präzise Daten, um diese Effekte zu verstehen und in ihre Vorhersagemodelle einzubeziehen.

Potenzielle Einsatzbereiche von eVinci

Das Experiment ist Teil des Build-Test-Learn-Entwicklungsprozesses von Westinghouse. Jeder Test bietet eine Gelegenheit, die Rechenergebnisse mit dem gemessenen Reaktorverhalten abzugleichen. Der eVinci-Reaktor nutzt eine kompakte Architektur rund um Heatpipes, TRISO-Brennstoff und einen Graphitkern. Die Heatpipes leiten die Wärme aus dem Reaktorkern ab, ohne konventionelle Pumpen zu verwenden, wie sie in vielen großen Reaktorsystemen üblich sind. Diese Anordnung ist das Herzstück des kompakten Reaktordesigns. Westinghouse entwickelt eVinci für Anwendungen, für die ein herkömmliches Kernkraftwerk physisch oder logistisch möglicherweise nicht infrage kommt – potenzielle Einsatzbereiche sind abgelegene Regionen, Verteidigungssysteme und Weltraummissionen.

Westinghouse gibt außerdem an, dass der Reaktor acht Jahre lang Strom liefern kann, ohne nachbetankt werden zu müssen. Obwohl das Unternehmen diese Betriebsdauer noch nicht in einer kommerziellen Reaktordemonstration nachgewiesen hat, bleibt sie Teil des Design- und Einsatzkonzepts von eVinci.

Die Hochtemperaturmessungen liefern den Westinghouse-Ingenieuren nun weitere Belege, um ihre Analysemodelle zu verfeinern. Diese Modelle helfen vorherzusagen, wie der Reaktor auf Veränderungen der Temperatur und anderer Betriebsbedingungen reagiert. Westinghouse-Präsident und CEO Dan Sumner beschrieb die Arbeit als Teil eines zyklischen Prozesses aus schnellem Bauen, Testen und Verbessern fortschrittlicher Kerntechnik. Er sagte: „Unser Team baut, testet, lernt und verbessert fortschrittliche Kerntechnologie in schneller Abfolge.“ Außerdem lobte er die Unterstützung des Energieministeriums, der NNSA, von Los Alamos und des NNSS für das Testprogramm.

Der kommissarische Assistant Secretary for Nuclear Energy, Chimi Zacot, bezeichnete das Projekt als Beispiel für den Fortschritt der USA in der Kerntechnik. Er erklärte, die Arbeit von Westinghouse spiegele den breiteren Vorstoß wider, fortschrittliche Kerntechnologien in den USA auszubauen. Das jüngste Experiment stellt zwar nicht die kommerzielle Inbetriebnahme von eVinci dar, liefert den Ingenieuren jedoch einen weiteren Satz Messdaten aus anspruchsvollen thermischen Umgebungen.

Technologische Durchbrüche und Anwendungsperspektiven des eVinci-Reaktors

Die Hochtemperaturtests des eVinci-Mikroreaktors zeigen sein Innovationspotenzial in der Kernenergietechnik. Die Messungen liefern den Ingenieuren nicht nur wichtige Daten, sondern ermöglichen es ihnen auch, ihre Vorhersagemodelle zu verbessern und das Verhalten des Reaktors unter extremen Bedingungen besser zu verstehen. Mit der kontinuierlichen Optimierung des Reaktordesigns machen die kompakte Architektur und der nachfüllfreie Betrieb von eVinci ihn für abgelegene Regionen und spezielle Anwendungen noch attraktiver. Diese Fortschritte spiegeln nicht nur die Anstrengungen der USA auf dem Gebiet der Kerntechnik wider, sondern könnten auch weitreichende Auswirkungen auf den künftigen Einsatz von Kernenergie haben.