Течен Флоридно-Ториев Реактор (LFTR - Liquid Fluoride Thorium Reactor)

[epwpixieq-1]

Създавам матази тема за тези които имат някакъв интерес,  теоретичен, праткически или просто са любознателни в тази насока. В началото се двоумих къде  да я сложа, но по причина, че в крайна сметка отново имаме висока температура на работния флуид, реших да я сложа при топлинните машини. На първо време ето встъпителна информация за тези които разбират англииски:
https://www.youtube.com/watch?v=YVSmf_qmkbg
https://en.wikipedia.org/wiki/Liquid_fluoride_thorium_reactor

Тория е доста разпространен в земната кора като има и стандартни химически процеси на извличане:
https://en.wikipedia.org/wiki/Monazite ( най-широко разпространения минерал със съдаржание на Торий )
 
Поради широкото си разпространение в природата (средно няколко кубически сантиметра на кубически метър земя), възможността на тези реактори да се правят малки, без необходимост на високо налягане на работния флуид и тяхната технологична безопасност, е доста вероятно след десетилетие две в много сфери от живота ни да имаме реакторчета подобни на този, само че направени с цел трансформиране на енергия: https://www.youtube.com/watch?v=Q_b8tGcA1V4

[технократ]

Ето една по обширна статия за ядрената енергетика базирана на торий.
http://zahariada.blog.bg/drugi/2013/09/04/energiiniiat-potencial-na-torii-gorivniia-cikyl.1145717 Ползата е двойна, един път енергия от разпада на тория на уран 233 втора полза от енергията на разпада на уран 233 получен от тория в реактора. Така че тази ядрена каскада е много обещаваща. Но все пак залежите от този метал не са чак толкова големи, по големи са от тези на урана но все пак метала не е много разпространен в природата.

[epwpixieq-1]

Интересен факт, които не знаех, че при урана, използването на горивото е страшно лимитирано. При реакторите с тежка вода ( light water ) само 0.7%, а при леките водни ( light water )  само 0.5% от енергията на урана се усвоява. Контраста при LFTR е че усвояването на енергията от тория, натурално започва от над 90% просто от начина на протичане на реакцията. Процентите са толкова различни че са направо умопомрачаващи.

Друг много интересен факт е че изобретателят на ректорите под високо налягане ( high pressure reactors ) Евгетний Уайгнер (https://en.wikipedia.org/wiki/Eugene_Wigner), като в момента такива са всички комерсиално действащи, в зората на ядрената индустрия е защитавал тезата че реакторите, както и еволюционно те да се развият, не трябва да бъдат базирани на уран като гориво а на торий основно и най-вече от гледна точка на енергийна ефективност както и безопасност на процеса.

[технократ]

Друг много интересен факт е че изобретателят на ректорите под високо налягане ( high pressure reactors ) Евгетний Уайгнер (https://en.wikipedia.org/wiki/Eugene_Wigner), като в момента такива са всички комерсиално действащи, в зората на ядрената индустрия е защитавал тезата че реакторите, както и еволюционно те да се развият, не трябва да бъдат базирани на уран като гориво а на торий основно и най-вече от гледна точка на енергийна ефективност както и безопасност на процеса.

А защо не се набляга на тория като ядрено гориво а на уран, сигурно има причини. Урана също се обогатява с неутрони, при неговият дележ се образува плотоний който също може вторично да бъде като ядрено гориво.

[nizo]

epwpixieq-1, това ти ли си? След толкова много правописни грешки, у мен възниква съмнение, че някой друг пише от акаунта на epwpixieq-1!

[Радико]

Изборът на урановите реактори пред ториевите е по чисто политически причини и не знам струва ли си да бъде обсъждан.

[epwpixieq-1]

А защо не се набляга на тория като ядрено гориво а на уран, сигурно има причини.

Причините така да се каже са няколко, като на сегашно време може да се каже оновно инерция в индустриалната и регулационната системи. В началото обаче са били няколко: Първо, през 50-те когато се правят първите реактори е имало вече повече от 10 годишен опит от работа с уран, основно военен опит разбира се. Второ след използването на урана, като "отпадъчен" продукт от реактора се получава обогатен уран който знаем за какво се използва. През 50-те разбирането е било че трябва по някакъв начин да се обогатява урана за използването му във военната индустрия (а това е скъп процес) така че избора на горивото а и от там типовете реактори които следват, както много добре се разбира, изобщо не е бил икономически а военен. Все пак е по добре цивилното население да плаща за обогатяването на урана, тоест за електричеството ( каквото и да струва това ) отколкото военните. Трето, във САЩ, откъдето тръгват много от прототипните реактори поне през 50те и 60те, националната лаборатория определена за разработката им е била Orgon Nationаl Lab в Чикаго, който екип, воден от Енрико Ферми, е бил изцяло поддръжник на урановите реактори под налягане (това може да се счита за политика, както казва Радико),  Четвърто, както при всяка друга силно специализирана индустрия, така и при ядрената, този които строи реактора той продава горивото. В гояма част реакторите се продават на нула като горивото е това от което се прави печалбата.  Така клиента, електрогенериращите компании, са вързани да купуват "горивото" от този които прави реактора.

Има и други фактори, като влияние на определени индустрии и интереси но като цяло горе-посочените са основните. Ако отделите време да гледате посоченото видео ще научите и много повече по въпроса. За съжаление в един идеален свят или само във приказките и във филмите доброто, или по-ефективната технология побеждава, в реалния свят обаче има страшно много фактори които влияят на този "свободен" избор, особено когато става въпрос за технологии с висока комплектност и силни добавъчни интереси ( особено военни ).

[epwpixieq-1]

Документален филм за успеха на ORNL ( Oack Ridge National Lab ), лабораторията развила концепцията и построила първия LFTR през 1965 г ( и оперирала реактора до 1970 ).  За тези които разбират за какво се говори, и имат понятие от съвременните проблеми на водните реактори (под налягане), фитилчето е богато на информация. Основното и най-важното е че през цялото време на опериране, както вече беше споменато, система е в термодинамично равновесие при всички нива на опериране (17:00). След спиране на реактора и изследване на компонентите не е открита корозия по металите след като през тях е циркулирала разтопена сол в продължение на 6500 часа. Операционната температура на реактора е била 650 С^о което по онова време е била от най-високите за всички познати реакторни модели. При стандартните, съвременни реактори под налягане, температурата на опериране е около 300 С^о, и е имитирана от това че реактора се охлажда от вода под налягане. На база на този успех екипа, през 1968 г, е предложил да бъде построен реактор тип термален "брийдер", реактор който практически сам си подготвя горивото, и при който се произвежда повече фижън материал отколкото консумира при реакцията (17:50) (верижна реакция).
https://www.youtube.com/watch?v=tyDbq5HRs0o

[juliang]

... Второ след използването на урана, като "отпадъчен" продукт от реактора се получава обогатен уран който знаем за какво се използва.

Само ще ти кажа че не си прав. И за бомбите, и за реакторите ти трябва обогатен уран. За реакторите става и не много обогатен, за бомбите ти трябва доста по-обогатен.
Под "обогатен" (за който не му е ясно) се има предвид съотношението между уран 235 и уран 238. Реално уран 238 е много по-стабилен и много по-слабо радиоактивен и не върши работа като гориво. Обаче разделянето на двата изотопа е изключително сложна задача, и оттам и получаването на уран 235. Единствената работеща на практика технология е разделянето на двата изотопа по тегло. Макар и малко, но се различават по тегло, и това на практика е единствената разлика. За да се се разделят, се прекарват през огромно число много скъпи и капризни центробежни сепаратори.




В тях урана е загрят до газообразно състояние. Това е и голямата трудност при добиването.

Има и малко истина в приказката ти. И това е че в отработеното гориво има нещо дет интересува военните. А именно - плутония. Плутония става за бомби, ма не става за реактори (или поне не засега).

За филмчето ... честно казано не знам... работата с течна сол е доста рисковано занятие. Температури от порядъка на 600-800 градуса са проблем за почти всички метали, и просто не ми е ясно от какво ще изработваш детайлите. А и 7 мегавата ... за мен 7 негавата е горелка среден размер Струва около 30-40 хиляди евра. Това не са мощности за които си заслужава да се говори. А предполагам че с увеличаването на размера проблемите растат експоненциално.

[valex]

Една бърза статия за нов руски реактор:
https://www.economic.bg/bg/news/6/rusiya-s-revolyutsionno-otkritie-v-yadrenata-energetika.html
https://www.mediapool.bg/rosatom-zapochna-proizvodstvo-na-gorivo-za-reaktori-na-barzi-neutroni-news287533.html

[Радико]

Юлияне седем мегавата са си седем мегавата. И за да не съм голословен, при пет киловата на домакинство (стандартната разрешена мощност на домакинство) това прави 1400 домакинства демек един средно голям градски квартал. Това са технологии които бяха скрити в сеифовете до скоро заради доктрината за ограничен суверенитет. Не можеше да се развива евтина и достъпна енергетика която да стопи зависимостта на малките държави от империите. Обаче времената се менят. Оказва се, че от ввтър и слънце може да се получи достатъчно енергия при това без влагането на скъпи и специални материали. Демек технологии достъпни за малките държави и съответно увеличаващи суверенитета им. Кофти за империите САЩ и Русия е за това бъркат в сейфовете и вадят скритите козове. Обаче, имаше една песничка:
Дали аз закъснях или времето бързаше. Закъсняха значи.

В допълнение на линковете от valex, първата американска атомна подводница работи с такъв реактор "все още" и до ден днешен не е презареждана с гориво. Мисля че не се бъркам.

[epwpixieq-1]

Под "обогатен" (за който не му е ясно) се има предвид съотношението между уран 235 и уран 238. Реално уран 238 е много по-стабилен и много по-слабо радиоактивен и не върши работа като гориво.

И понеже една "картинка" е колкото хиляда думи:

[epwpixieq-1]

За филмчето ... честно казано не знам... работата с течна сол е доста рисковано занятие. Температури от порядъка на 600-800 градуса са проблем за почти всички метали, и просто не ми е ясно от какво ще изработваш детайлите.

juliang, на нас може и да не ние ясно, но на хората които правят експериментите, им е било ( и все още им е ) ясно. Тук не говорим че аз или някой от колегите ще прави тези реактори или материали, макар че кой знае, с ентусиазъм далеч се стига, най-малкото научаваме неща които са взъможни, които както вие казвате "просто не ми е ясно". Както някой беше казал ( не мога да си спомня кой ), познанието че съществува решение е 50% от решението на проблема.

Ето ви и причината, в едно изречение, пордаи която е основна ( освен плутония ) да има уранови реактори а не ториеви ( този който говори е егашният директор на ORNL ):
https://www.youtube.com/watch?v=Qaptvhky8IQ&t=71m15s

[juliang]

И понеже една "картинка" е колкото хиляда думи:

Да, горе-долу това е картинката. Съгласен съм само донякъде с най-горния надпис, за светлозелените полета. В сравнение с говната в средата уран 235 наистина е "сравнително слабо радиоактивен", но реално той е горивото и си е бая радиокативен. Тия в средата (без плутония) се разпадат за месеци и точно поради тази причина прътите с отработеното гориво си стоят до реактора, вътре в "ковчега" един цикъл на презареждне. Чак след година-две се вадят навън.

Както се вижда на картинката, новото гориво е 97% уран 238 и 3% уран 235. След като отработи, остават 95% уран 238, под 1% уран 235 и другото са "продукти на горенето". Затова и казват че ефективността на ядрения реактор е само 5%. Реално тя е около 30%, щото са "изгорени" 2/3 от горивото (уран 235). Това че в горивото в началото е имало 97% баласт ... не знам защо го включват в сметката. Все едно в печката да сложиш 3% въглища и 97% камъни и да кажеш че ефективността на горенето е 3%...

А защо горивото е само 3% ще попитате... Едната причина е че както казах сепарацията на двата урана е невъобразимо сложна и пипкава работа, и колкото по-обогатен уран искате, толкова повече степените на сепарация се увеличават. А това е и скъпо и отнема време.
И втората причина е ... ами сещате се. Това гориво не става за бомби. Така че дори и по някакъв немислим начин някой успее да се докопа до свежо гориво, той няма да може да направи нищо опасно (е, освен някоя "мръсна бомба"). За истинска бомба е необходим много по-обогатен уран - над 90% от "бъркоча" трябва да е уран-235.

...Това са технологии които бяха скрити в сеифовете до скоро заради доктрината за ограничен суверенитет. Не можеше да се развива евтина и достъпна енергетика която да стопи зависимостта на малките държави от империите.

Не, не искаха да позволят на държави като Иран и Сирия да могат да произвеждат гориво за атомни бомби. Разбирам че е несправедливо, но ... представете си къде щяхме да живеем, ако Сирия или Либия имаха достъп до ядрено оръжие... Не знам как изпуснаха Пакистан и Севрна корея... ма поне тия са що-годе мирни...
И реално технологиите са известни на широката общественост, проблема е че не всеки може да произведе оборудването за обогатяване. Не може и да си го купи. Не може да си купи дори материалите за производството на такова оборудване, нито инструментите за производството му.

[epwpixieq-1]

работата с течна сол е доста рисковано занятие. Температури от порядъка на 600-800 градуса са проблем за почти всички метали, и просто не ми е ясно от какво ще изработваш детайлите.

Точен въпрос изисква точна информация която дава отговора, и такава намерих наскоро. Това е сплавта (Ni - основно,Cr,Mo,Fi,Si + други, като точните % са да дени в началото на ст. 2 ) от която са били направени съдовете задържащи течната сол, така че да не подлежат на корозия, в средата в която оперират. Надявам се да можете да я прочетете:
http://haynesintl.com/docs/default-source/pdfs/new-alloy-brochures/corrosion-resistant-alloys/brochures/n-brochure.pdf?sfvrsn=18