Aktuelle Bewertung der Flüssigsalzreaktortechnologie
Flüssigsalzreaktoren sind Kernreaktoren, in denen ein Flüssigbrennstoff in Form eines sehr heißen Fluorid- oder Chloridsalzes anstelle eines Festbrennstoffs eingesetzt wird. Da das als Kernbrennststoff dienende Salz flüssig ist, kann es sowohl als Brennstoff zur Erzeugung von Wärme als auch als Kühlmittel und Wärmeübertragungsmittel zum Kraftwerk dienen. Der flüssige Brennstoff kann nicht davonschmelzen. Das System arbeitet bei Normaldruck anstelle von sehr hohen Drücken und der Brennstoff ist weniger anfällig gegenüber der Zerstörung durch Neutronen, was bedeutet, dass der Brennstoff besser ausgenutzt werden kann. Während das ursprüngliche Konzept bereits in den 1960er Jahren erstellt wurde, weist es doch etliche gravierende Nachteile nach. Für die Gen IV-Schnellspektrum-Kernsysteme wurde aufgrund seiner zahlreichen Vorteile an dem Konzept festgehalten, wobei man das Ziel verfolgte, Modifizierungen im Sinne der Erfüllung der neuen Spezifikationen vorzunehmen. Wissenschaftler initiierten das EU-finanzierte Projekt "Evaluation and viability of liquid fuel fast reactor system" (EVOL), um anhand physikalischer, chemischer und werkstofftechnischer Studien den bestmöglichen MSFR zu bauen und nachzuweisen, dass dieser die Gen IV-Ziele erfüllt. EVOL führte umfassende Untersuchungen durch, um MSFR-Design und Systemkonfiguration unter Anwendung thermohydraulischer und neutronischer Berechnungen zu optimieren. Im Gegensatz zu früheren Bauformen strömt das abdeckende Salz in einem Kreislauf außerhalb des Salzbehälters. Diese Bauweise gewährleistet, dass aus dem Reaktorkern entweichende Neutronen durch die umgebende Decke eingefangen werden, wodurch eine hohe Neutronenökonomie erzielt wird. Hinsichtlich der spaltbaren Materialien, die dem MSFR als Brennstoff dienen, wurden zwei Salzmischungen vorgeschlagen, die Uran-235 und Plutonium-239 enthalten, welche die Anforderungen des Reaktors erfüllen. Im Mittelpunkt standen deren physikalisch-chemischen Eigenschaften einschließlich Viskosität, Dichte, Schmelzpunkt, Löslichkeit, Wärmekapazität und Verdampfungspunkt. Die Wissenschaftlern schlugen neue Schritte zur Brennstoffwiederaufarbeitung vor, welche die Wiederherstellung der Salzzusammensetzung gestatten. Überdies bewerteten sie das Verhalten aller Spaltprodukte bei der Wiederaufarbeitung. Die Bemühungen betrafen teilweise die Konzeption eines Reaktors auf Thoriumbasis, der Plutonium und minore Aktinide verbrennen und diese dann bei gleichzeitig minimierter Produktion von langlebigen Abfällen in Uran-233 umwandeln kann. Zu den Aktivitäten zur Projektverbreitung zählten 62 Publikationen und 85 Präsentationen auf Konferenzen.
Schlüsselbegriffe
schnelle Flüssigsalzreaktoren, schnelle Salzschmelzenreaktoren, Generation IV, Flüssigbrennstoff, Neutronenökonomie, Brennstoffwiederaufbereitung
