液态氟化钍反应器的主要问题是什么?

特别是LFTR设计有几个主要问题,已经合理地解决了。
第一个问题是在线燃料加工的化学过程(由于热增殖中子预算非常紧张,需要在线处理以提高繁殖率,并防止裂变产物中毒反应)。 标准溶液是氟化作用,产生UF6,它是一种气体,喷射,然后冷凝它。 虽然这需要大量的增殖盐,但这种盐以LiF / BeF2 / ThF4盐开始,因此应该相当便宜。 这已被提议为增殖风险,但在LFTR中,育种比率如此之低,任何转移将使植物无功能。

第二个问题是要求锂的同位素分离不是那么多或中子,而是要防止氚的产生。 已经提出了几种方法,并且该技术可用; 燃料盐的喷射是操作的预期部分,因此生产的任何锂都将被除去,与氧气结合,并为您提供氚水,用于遏制,运输和销售氚。

另一个问题是验证Hastelloy-N或其他材料的耐腐蚀性。 哈氏合金本质上是一种高镍不锈钢,盐的电负性和材料的许多组分产生了许多不同的反应,特别是添加了裂变产物。测试已经进行,最终的材料可能是镍镀Hastelloy。

第四个问题是需要仅在U233燃料上运行它; 任何其他燃料盐根本就没有中子经济来运行它。 由于U233的库存处于危险之中(表面上是为了降低扩散风险)这可能是一个主要问题。 但该系统可以间歇模式运行,盐温较高,盐中富含铀; 你最终会使用这个循环大约1.5倍的时间来产生足够的U233以关闭燃料循环。 这一步也会产生一点钚,除非你能以某种方式获得U235武器,这是不太可能发生的。

并且,设计本身不是问题,但应注意许可。 国际原子能机构有一个关于熔盐反应堆的工作组,由于它也有在线处理,除了受到发电厂规范之外,还将获得像燃料后处理设施一样的许可证。 许可证的这种复杂性相当小,但尝试在美国构建它可能会花费数十亿美元的合规成本。

如果我们诚实的话,LFTR远非完全开发的设计。

不要误会我的意思,我是核电倡导者,也是柯克索伦森和众多技术爱好者的大订户,但我将列出这个反应堆仍然存在的一些重大问题。

首先,LFTR在热谱中运行,因此需要慢化剂。 本设计使用由石墨形成的慢化剂。 目前还没有人证明石墨芯基体能够承受长期强烈的中子通量,高温和强氟化物暴露。 有些人建议主持人可以在疲倦时更换,只是更好,但你如何建议这样做,因为在第二次核心燃料盐混合物附近存在的第二个严重的伽马辐射条件? 你能远程完成这项工作吗? 还没有人证明这个问题的前进方向。

其次,LFTR需要连续和在线燃料盐再处理,裂变产物被移除,protiium被移除,U233被替换,等等。 所涉及的各种化学或物理过程已经在实验室规模上单独进行了演示,但是即使是概念验证设计也没有人这样做过,也没有人在热室内远程完成这一过程,这也是这里的要求,因为我在上面提到过,很多这样的东西将具有巨大的放射性。

第三,核反应堆的监管环境是围绕监测,跟踪和核算反应堆裂变库存的能力而设计的,其中涉及扩散和显然需要控制以保持裂变材料的安全。 这在今天的所有运行反应堆中都得到了促进,因为它们的燃料库存很容易和单独的包装 – 作为燃料元件或捆包。 在巨大均匀的大量熔融液体中加载燃料时,没有人考虑过上述要求或如何实现这一要求。

第四,鉴于燃料和冷却剂盐混合物的性质,我们仍然可以有效地保护反应堆内部构件免受腐蚀。 这些材料的温度将升高,它们可能具有强烈的放射性,具有强烈的中子和γ通量,并且还存在盐本身的性质。 此外,还必须考虑反应器内贵金属的潜在沉积,以及由冷却盐中的锂夹杂物形成的氚的演变。

最后但并非最不重要的是,与任何现有的燃料循环不同,LFTR的运行是因为它拥有自己的燃料后处理装置,作为其操作和设计的一个组成部分。 没有它,它实际上无法运作。 在当今的核环境中,所有当前的燃料后处理都是在大型专用设施中进行的,这对于执行这项非常复杂和困难的任务是必要的。 这些设施受到国际原子能机构的全面保障,并在国家一级运作,即使这样,它们也很不常见。 如果您将LFTR作为一种设计进行开发并将其商业化销售,那么您可以为国家客户提供他们自己的燃料后处理系统和扩散工具套件。 跟踪裂变库存本身就很难监控这样的设施,因为工厂的日常常规操作需要去除prot和铀的移动。 这些将密切反映一个生产武器级裂变材料的流氓政府的工作。 而且你的设计将从第一天开始为他们提供必要的系统。

就目前而言,LFTR提供了一个诱人的一瞥,看看未来有多么出色的核能,尤其是钍,但是这个概念仍然存在许多重大问号。

幸运的是,还有其他中间设计并不具有革命性,但似乎为依赖熔盐冷却剂系统的许多反应堆提供了共同的巨大优势。 两个这样的设计是Integral熔盐反应堆(IMSR)和稳定盐反应堆(SSR),它似乎提供了远离PWR / BWR设计的“垫脚石”,并且朝向更明亮,更便宜和最终更安全的能源。

如果“重大问题”是指现在不构建它们的理由,那么实际上没有。 用于饲养燃料的LFTR,熔盐和钍有两个方面。 必须首先建造熔盐部分。 可操作的熔盐反应堆有一个可行的设计和几个友好的国家,所以我希望在短短几年内看到它运行。 我认为他们的融资问题已经解决了。

作为美国公民,我感到惭愧的是,我的国家完全放弃了这个球。 几十年前我们有一个工作的熔盐反应堆。

除了下面讨论的问题(在线燃料化学处理,增殖毯提取,腐蚀(虽然可以解决),中子经济,石墨生命)我们还有一个高放射性,非常热的盐“解决方案”,必须泵送在(高表面)热交换器周围和通过泵。 这意味着任何泄漏都会产生严重的污染后果。 这不是监管实例有利于……