Jadrový reaktor prevážaný kamiónom vhodný aj do vesmíru

Firma Westinghouse dosiahla v polovici septembra významný míľnik vo vývoji svojho mikroreaktora eVinci. Národnému reaktorovému inovačnému stredisku (NRIC) patriacemu pod Ministerstvo energetiky USA odovzdala Správu o predbežnom návrhu bezpečnosti (PSDR).

Účelom tohto dokumentu, ktorý bol vypracovaný tímom pozostávajúcim z 300 technických špecialistov, je umožniť testovanie eVinci v priestoroch Národného laboratória v Idahu (INL).

Skúšobná platforma na testovanie mikroreaktorov (DOME) sa nachádza v „kontejmente“, teda železobetónovej ochrannej schránke pôvodne určenej pre experimentálny množivý reaktor (EBR II) chladený sodíkom. Ten bol v roku 1994 po 30 rokoch prevádzky vypnutý, dnes je zakonzervovaný.

Jeden z troch návrhov

Westinghouse je jednou zo spoločností, ktoré sa podelia o grant vo výške 3,9 milióna dolárov (3,57 milióna eur). Okrem eVinci sa do výberu dostal aj mikroreaktor Pylon, využiteľný na Zemi aj vo vesmíre od Ultra Safe Nuclear Corporation. Má mať výkon jeden megawatt, chladiť ho bude hélium a ako palivo používa TRISO.

Ide o „kamienky“ vyrobené z oxidu uránu pokryté niekoľkými vrstvami uhlíka a karbidu kremíka, ktoré nielen vydržia vysokú teplotu štiepnej reakcie, ale aj udržia jej rádioaktívne produkty vo vnútri. Ultra Safe Nuclear Corporation už v auguste otvorila v Oak Ridge v štáte Tennessee pilotný projekt továrne na výrobu tohto druhu jadrového paliva.

Posledným členom trojice je Kaleidos od firmy Radiant. Je to kompaktný plynom chladený reaktor, ktorý sa zmestí do štandardného prepravného kontajnera. S výkonom 1,2 megawattu umožní nahradiť dieselové generátory na odľahlých miestach alebo poskytnúť núdzovú energiu počas katastrof.   

Predpokladaný začiatok testov týchto mikroreaktorov je plánovaný na rok 2026.

Prakticky bez pohyblivých častí

Mikroreaktor eVinci má zaujímavú konštrukciu prakticky bez pohyblivých častí, čo zvyšuje jeho spoľahlivosť. Jedinou súčasťou, ktorá sa pohybuje, je riadiaci valec (Control Drum). Zmenou jeho polohy sa mení tok neutrónov a tak reguluje výkon reaktora.  

Schéma reaktora eVinci. Foto: Westinghouse

Inovatívnou črtou je odvod tepla pomocou tepelných trubíc (Heat Pipes). Ide o technológiu známu napríklad z chladičov počítačových procesorov. Vo vnútri trubice sa odparuje a kondenzuje tekutina, čo umožňuje preniesť veľké množstvo tepla pri malých rozmeroch.

Palivom je opäť TRISO (TRISO Fuel) obsahujúce urán obohatený na 19,75 percenta. Vzhľadom na to, že pri tomto druhu paliva sú vysokorádioaktívne štiepne produkty uzatvorené v tvrdom obale, zjednodušuje to jeho výmenu.  

Okrem iného dovoľuje tento typ paliva aj vysokú mieru „vyhorenia“, teda pomeru „spotrebovaného“ paliva k jeho celkovému množstvu. Podarilo sa dosiahnuť až 19 percent, čo je asi trojnásobok maximálnej miery „vyhorenia“ pri bežných vodou chladených a moderovaných reaktoroch.

Ako moderátor, ktorý spomaľuje neutróny a tak zvyšuje pravdepodobnosť jadrového štiepenia, sa používa uhlík (Graphite Core Blocks). Reaktor obsahuje aj tyče na núdzové vypnutie reaktora (Shut Down Rod).

Do vonkajšej infraštruktúry sa reaktor zapája prostredníctvom výmenníka tepla (Primary Heat Exchanger). Ak sa teplo vyrobené reaktorom využije priamo na vykurovanie, dokáže reaktor poskytnúť 15 MW. V prípade, že teplo z reaktora poháňa parnú turbínu, vie dodať až 5 MW elektriny.

Prevoz kamiónom alebo vlakom, na mieste ostane roky

Reaktor sa naplní palivom vo výrobnom závode a na miesto určenia dovezie kamiónom alebo po železnici. Pripojenie do už existujúcej infraštruktúry by malo trvať maximálne tridsať dní.

Na jednu náplň paliva by mal reaktor fungovať aspoň osem rokov. Potom sa reaktor opäť vráti do továrne, kde sa renovuje a znovu naplní palivom.  

Kanada či vesmír

Jeden z prvých reaktorov eVinci by mal byť inštalovaný v kanadskej provincii Saskatchewan, kde premiér Scott Moe oznámil, že projekt získal dotáciu 80 miliónov dolárov (73,4 milióna eur). Predpokladá sa, že reaktor by mal byť v prevádzke v roku 2029.

Westinghouse vyvíja aj reaktor AstroVinci určený pre vesmírne aplikácie. Jeho technologický princíp bude založený na eVinci. Použiteľný bude na orbite alebo na Mesiaci. Bude sa dať prispôsobiť typu misie a vyrobí 10 až 100 kilowattov elektrickej energie. Palivo by malo vydržať až desať rokov.