Reaktor na kroglično gorivo

Reaktor na kroglično gorivo (ang.Pebble-Bed Reactor - PBR) je tip jedrskega reaktorja, ki je hlajen s plinom in ima grafit za moderator. PBR spava v razred visokotemperaturnih reaktorjev (VHTR) in je eden izmed šestih dizajnov reaktorjev četrte generacije.

Skica reaktorja na kroglično gorivo

Grafitno gorivo za reaktor

PBR uporablja gorivo v obljiki kroglic (pebbles), ki so velike kot teniška žogica. Kroglice sp zgrajene iz pirolitičnega ogljika (ki služi kot moderator) in na tisoče majhnih TRISO gorivnih delcev. TRISO delci so zgrajeni iz cepilnega materiala kot je ²³⁵U), obdani so s keramično plastjo silicijevega karbida, ki jih drži skupaj in zadržuje fisilne produkte. V jedru reaktorja je več tisoč kroglic. Reaktor hladi inertni plin kot je helij, dušik ali ogljikov dioksid, hladilni plin ne reagira kemično z gorivni krogljicami. Zaradi visokih temperatur je višji termodinamični izkoristek, ki je do 50%.

Ta tip reaktorja je pasivno varen, to pomeni, da niso potrebno dodatni aktivni varnostni sistemi. Pri visoki temperaturi se avtomatsko zmanjša kritičnost. Ker je reaktor grajen za visoke temperature, bo preživel tudi scenarije, kjer se temperatura dvigne do 1 600 °C.

Koncept je prvi predlagal Farrington Daniels v 1940ih, komercialni razvoj se je začel šele v 1960ih. Nemci so zasnovali AVR reaktor,, ki je imel velike tehnične in ekonomične probleme, zato so projetk opustili. AVR načrt so licenčno ponudili Južni Afriki kot PBMR in Kitajski kot HTR-10, slednji je edini operativni. Inštituti in univerze, kot so MIT, University of California at Berkeley, General Atomics (U.S.), Nizozemsko podjetje Romawa B.V., Adams Atomic Engines in Idaho National Laboratory razvijajo to tehnologijo.

Kot gorivo se lahko uporablja fisilne materiale kot so uran, plutonij in torij. Kritičnost se doseže, da se zbere dovolj kroglic v pravilno geometrijo. Reaktor potrebuje zaščito pred požarom zaradi grafita. V idealnem primeru bi hladilni plin direktno poganjal turbino, s tem bi bil dosežen največji izkoristek. Vendar bi lahko poškodba kontamninirala hladilni plin, ki bi potem razširil radioaktivne materiale. Zato je možna tudi uporaba izmenjevalnika toplote. Odpadno toploto iz turbine bi se lahko uporabljalo za ogrevanje ali pa bi poganjal drugi toplotni stroj.

Konvencionalni tlačnovodni reaktor ima visoke stroške izgradnje zaradi kompleksnosti hladilnih krogov in potrebuje veliko varnostnih sistemov. Tudi voda postane kontaminirana z delci in vsrkava nevtrone. Primarni hladilni krog mora biti redno inšpektiran. Pri PBR ni možna eksplozija pare.

Glej tudi

• reaktorji IV. generacije
• visokotemperaturni reaktor
• pasivna jedrska varnost

Zunanje povezave

• IAEA HTGR Knowledge Base
• AVR, experimental high-temperature reactor : 21 years of successful operation for a future energy technology ISBN 3-18-401015-5
• High Temperature Reactor 2006 Conference, Sandton, South Africa Arhivirano 2006-09-30 na Wayback Machine.
• MIT page on Modular Pebble Bed Reactor
• Research on innovative reactors in Jülich
• Differences in American and German TRISO-coated fuels

Idaho National Laboratory - ZDA

• Conceptual Design of a Very High Temperature Pebble-Bed Reactor 2003
• NGNP Point Design - Results of the Initial Neutronics and Thermal-Hydraulic Assessments During FY-03, Rev. 1
• New Generation Nuclear Plant (NGNP) Project, Preliminary Point Design 2003
• The Next Generation Nuclear Plant - Insights Gained from the INEEL Point Design Studies 2004
• Computation of Dancoff Factors for Fuel Elements Incorporating Randomly Packed TRISO Particles 2005

Južna Afrika

• Coalition Against Nuclear Energy South Africa
• Eskom
• PBMR (Pty.) Ltd.
• Pebble Bed Modular Reactor - PBMR - Home
• Atomic Energy in South Africa Arhivirano 2004-02-18 na Wayback Machine.
• Earthlife Africa: Nuclear Energy Costs the Earth campaign Arhivirano 2005-08-28 na Wayback Machine.
• Steve Thomas (2005), "The Economic Impact of the Proposed Demonstration Plant for the Pebble Bed Modular Reactor Design" Arhivirano 2005-10-18 na Wayback Machine., PSIRU, University of Greenwich, UK
• NPR (April 17, 2006) NPR: South Africa Invests in Nuclear Power