Funksjon: Små modulære atomreaktorer - fremtiden for energi?

EnvironmentFeature

David Szondy

17. februar 2012

8 bilder

Gizmag tar en grundig titt på små modulære atomreaktorer og lurer på om de har nøkkelen til å løse verdens energi og kjernefysiske utfordringer (Photo: Shutterstock)

Dette året er en historisk for atomkraft, med de første reaktorene som vinner USAs godkjenning for bygging siden 1978. Noen har sett den grønne belysningen av to Westinghouse AP1000 reaktorer som skal bygges i Georgia som starten på en gjenoppbygging av atomkraft i Vest, men dette kan være en falsk daggry på grunn av problemene som beslaglegger konvensjonelle reaktorer. Det kan være at når en ny bom i atomkraft kommer, vil den ikke bli ledet av gigawattinstallasjoner, men ved batterier av små modulære reaktorer (SMR) med svært forskjellige prinsipper fra tidligere generasjoner. Men selv om en teknologi med stort mangfold og potensial står mange hindringer i veien. Gizmag tar en grundig titt på de mange former for SMR, deres fordeler og de utfordringene de må overvinne.

Globalt er det en økende etterspørsel etter elektrisitet som er billig, pålitelig og rikelig. Det er også et økende behov for å finne energikilder som ikke er avhengige av å gjøre forretninger med fiendtlige eller ustabile nasjoner. Samtidig har de siste bekymringene om global oppvarming resultert i at mange regjeringer løfter sine nasjoner for å redusere mengden karbondioksid de genererer, og nye, strengere miljøregler truer med å lukke kullkraftverk i Europa og USA. Håpet var at store investeringer i alternative teknologier som solenergi og vindkraft ville gjøre opp for denne kutt i genereringskapasitet, men ineffektiviteten og intermittent naturen til disse teknologiene gjorde det klart at noe med kapasiteten og påliteligheten til kull- og naturgassplanter var nødvendig. Kjernen, med andre ord.

Problemet er at kjernefysisk energi er den ordspråklige politiske hetpotet - selv i de tidlige dager da den nye energikilden eksploderte på verdensscenen. Den enorme mengden energi låst i atomet holdt et løfte om en fremtid som noe ut av en teknologisk arabisk natt. Det ville være en verden der elektrisitet var for billig til å måle, ørkener ville blomstre, skipene ville sirkel jorden på en klump av brensel, størrelsen på et baseball, flyene ville fly i måneder uten landing, de syke ville bli helbredet, og selv biler ville være atomdrevet. Men selv om atomkraft forårsaket utrolige forandringer i vår verden, i sin primære rolle, generering av elektrisitet til boliger og industri, endte det som mindre av et mirakel og mer av en svært komplisert måte å koke vann på.

Ikke bare komplisert, men dyrt og potensielt farlig. Selv om hundrevis av reaktorer ble bygget over hele verden, og noen land, som Frankrike, genererer mesteparten av sin elektrisitet, har kjernekraften stått overfor fortsatte spørsmål om kostnad, sikkerhet, avfallshåndtering og spredning. Ett hundre og fire kjernefysiske anlegg gir USA 20 prosent av landets makt, men en byggetillatelse hadde ikke blitt utstedt siden 1978 uten at nye reaktorer kommer på linje siden 1996 og etter opprør fra miljøbevegelsen Etter atomulykker på Three Mile Island, Tjernobyl og Fukushima, virket det lite sannsynlig at noe mer ville bli godkjent - til nå. Denne voldsomme innenlandske motstanden mot atomkraft har ført til at mange regjeringer har en nesten skizofren holdning til atomen.

Tyskland bestemte seg for eksempel å forlate kjernekraften helt til fordel for alternativ energi, men da ble den alvorlige vinteren 2011-12 blitt så kald at Donau fryste og Berlin måtte sette noen av de mothballed reaktorene i bruk igjen. Denne motstanden innebærer også at mange vestlige land har mangel på kjernekunstnere fordi mange ser det som en døende industri som ikke er verdt å komme inn på. Dette er spesielt akutt i USA og Storbritannia, og ingen av dem har beholdt kapasiteten til å bygge de store reaktorfartøyene, og de må produsere dette til utenlandske produsenter.

Verre, kjernefysikk lider av naturgass-bommen som ble båret av nye boreteknikker og fracking som åpnet store nye gassfelt i Vesten og droppet prisen på gass til det punktet hvor kull og atomkraft har vanskelig å matche den.

Tradisjonell kjernekraft: Tricastin kjernekraftverk i Frankrike

Og penger er et av hovedproblemene som står overfor en gjenoppbygging av atomkraft. Frem til nå har de slags reaktorer som brukes til å generere elektrisitet, tendens til å være gigantiske med reaktorer som når gigawattnivåer av utgang. Med store planter, små, lurer på at byggekostnadene kombinert med å skaffe tillatelser, sikre forsikring og møte juridiske utfordringer fra miljøverngrupper kan presse kostnadene ved et konvensjonelt atomkraftverk til så mye som 9 milliarder dollar. Det betyr også veldig lange byggetider på ti eller femten år. Dette er ikke hjulpet av at kjernefysiske anlegg er skreddersydd designet fra grunnen av i flere milliarder dollar øvelser ved å oppfinne hjulet. Med så mye tid og penger involvert, kan en uforutsette endring i forskrift eller oppdagelse av noe som en geologisk feil under reaktorområdet gjøre dette til et tilfelle med å sette mange svært dyre egg i en svært usikker kurv.

Deretter er det sikkerhetsproblemer. Reaktor design er tryggere i dag enn noen gang før. Fukushima ulykken skjedde fordi Fukushima 's reaktorer er en veldig gammel design - like gammel som de eldste aktive amerikanske reaktorene. Hvis jordskjelvet og tsunamien som rammet Fukushima hadde truffet en moderne reaktor, ville katastrofen sannsynligvis aldri ha skjedd. Store konvensjonelle reaktorer har imidlertid fortsatt sikkerhetsproblemer fordi de krever svært raske reaksjonstider for å unngå skade i tilfelle en ulykke. Ulykker kan gå så fort i en reaktor at operatørene må iverksette tiltak innen timer, kanskje til og med minutter. Hvis det oppstår en smelteulykke, betyr stor mengde drivstoff i reaktoren at mye radioaktivt materiale kan slippes ut i atmosfæren. Det gjør tid et viktig element.

Det berikede uranbrennstoffet som brukes i konvensjonelle reaksjoner, utgjør også et problem for spredning av atomvåpen. I motsetning til popular tro er uran som brukes i reaktorer og til og med plutoniumet som enkelte reaktorer produserer, ubrukelige for å bygge atombomber (isotopforholdene er feil), men prosessene som trengs for å produsere atombrensel og bombematerialer er nesten nøyaktig det samme. Så, selv om konvensjonelle reaktorer kanskje ikke er en spredningstrussel, er de anrikningsanleggene som tjener dem.

Små modulære reaktorer

En måte å omgå mange av disse problemene er gjennom utvikling av små modulære reaktorer (SMR). Disse er reaktorer som er i stand til å generere omtrent 300 megawatt kraft eller mindre, som er nok til å kjøre 45.000 amerikanske boliger. Selv om små, er SMRer riktige reaktorer. De er ganske forskjellige fra radiotermiske generatorer (RTG) som brukes i romfartøy og fjerntliggende fyr i Sibir. Kjernereaktorer som SMR bruker kontrollert nukleær fisjon for å generere kraft mens RTG bruker naturlig radioaktivt forfall for å drive en relativt enkel termoelektrisk generator som kun kan produsere maksimalt ca 2 kilowatt.

Når det gjelder strøm, er RTGer tilsvarende batterier mens små kjernefysiske reaktorer bare er "små" i forhold til konvensjonelle reaktorer. De er neppe den typen du vil holde i garasjen. I virkeligheten ville SMR kraftverk dekke området til et lite kjøpesenter. Likevel er en slik installasjon ikke så stor som kraftverk går, og en reaktor som bare produserer 300 megawatt, kan ikke virke verdt investeringen, men US Department of Energy tilbyr 452 millioner US $ i tilsvarende tilskudd for å utvikle SMR og private investorer som Bill Gates Foundation og firmaet Babcock og Wilcox setter opp penger til sine egne modulære reaktorprosjekter.

Den 60 år gamle gjennombrudd

En grunn til at myndighetene og den private næringen har interesse i SMR er at de har vært vellykket ansatt for mye lenger enn de fleste innser. Faktisk har hundrevis stampet rundt i verden i skrogene av atomubåter og andre krigsskip i seksti år. De har også blitt brukt i handelsskip, isbrytere og som forskning og medisinske isotopreaktorer på universiteter. Det var enda en installert i Antarktis på McMurdo stasjon fra 1962 til 1972. Nå blir de vurdert til bruk innenlands.

Saken for SMR

SMR har en rekke fordeler i forhold til konvensjonelle reaktorer. For det første er SMRer billigere å konstruere og kjøre. Dette gjør dem svært attraktive for fattigere, energi-sultne land; små, voksende lokalsamfunn som ikke krever en fullskala plante; og fjerntliggende steder som gruver eller avsaltningsanlegg. En del av årsaken til dette er ganske enkelt at reaktorene er mindre. En annen er at man ikke trenger å være tilpasset i hvert tilfelle, reaktorene kan standardiseres og noen typer bygges på fabrikker som kan benytte stordriftsfordeler. Det fabrikkbygde aspektet er også viktig fordi en fabrikk er mer effektiv enn byggingen på stedet med så mye som åtte til en når det gjelder byggetid. Fabrikkbygging gjør det også mulig å bygge, levere og installere SMR, og deretter returnere til fabrikken for demontering ved slutten av levetiden. Dette eliminerer et stort problem med gamle konvensjonelle reaktorer, det vil si hvordan de skal kastes.

SMR har også god design fleksibilitet. Konvensjonelle reaktorer kjøles vanligvis av vann - mye vann - det betyr at reaktorene må ligge i nærheten av elver eller kystlinjer. SMRer, derimot, kan avkjøles av luft, gass, smeltepunktsmetaller eller salt. Dette betyr at SMRer kan plasseres i fjerntliggende, innlandsområder hvor det ikke er mulig å plassere konvensjonelle reaktorer.

Sikkerhet

Dette kjølesystemet er ofte passivt. Med andre ord er det mer avhengig av den naturlige sirkulasjonen av kjølemediet i reaktorens inneslutningskolbe enn på pumper. Denne passive kjølingen er en av måtene som SMR kan forbedre sikkerheten. Fordi modulære reaktorer er mindre enn konvensjonelle, inneholder de mindre drivstoff. Dette betyr at det er mindre masse å bli påvirket dersom en ulykke oppstår. Hvis det skjer, er det mindre radioaktivt materiale som kan slippes ut i miljøet og gjør det enklere å designe beredskapssystemer. Siden de er mindre og bruker mindre drivstoff, er de lettere å avkjøle effektivt, noe som i stor grad reduserer sannsynligheten for en katastrofal ulykke eller nedsmelting i første omgang.

Dette betyr også at ulykker går mye langsommere i modulære reaktorer enn i konvensjonelle. Hvor de sistnevnte trenger ulykkesresponser i løpet av timer eller minutter, kan SMRs svare på timer eller dager, noe som reduserer sjansene for en ulykke som medfører stor skade på reaktorelementene.

SMR-designene som avviser vannkjøling til fordel for gass, metall eller salt har sine egne sikkerhetsfordeler. I motsetning til vannkjølte reaktorer opererer disse midlene ved et lavere trykk. En av farene ved vannkjøling er at et sprukket rør eller en skadet tetning kan blåse radioaktive gasser ut som å fryse ut av en overopphetet bil radiator. Med lavtrykksmedier er det mindre kraft for å presse gasser ut og det er mindre stress plassert på inneslutningsbeholderen. Det eliminerer også en av de skremmende episodene av Fukushima-ulykken der vannet i fartøyet brøt ned i hydrogen og oksygen og deretter eksploderte.

En annen fordel med modulær design er at noen SMRer er små nok til å bli installert under bakken. Det er billigere, raskere å konstruere og mindre invasiv enn å bygge en armert betong inneslutning kuppel. Det er også poenget med å sette en reaktor i bakken gjør den mindre utsatt for jordskjelv. Underjordiske installasjoner gjør modulære reaktorer lettere å sikre og installere i et mye mindre fotavtrykk. Dette gjør SMRs spesielt attraktive for militære kunder som trenger å bygge kraftverk for baser raskt. Underjordisk installasjon øker også sikkerheten med færre sofistikerte systemer som trengs, noe som også bidrar til å redusere kostnadene.

SMR-er kan bidra til spredning, kjernefysisk avfall og drivstoffforsyning, fordi noen modulære reaktorer er basert på konvensjonelle trykkvannreaktorer og forbrenning av forsterket uran, andre bruker mindre vanlige brensel. Noen kan for eksempel generere kraft fra det som nå betraktes som "avfall", forbrenning av utarmet uran og plutonium fra konvensjonelle reaktorer. Utarmet uran er i utgangspunktet U-238 hvorfra det smeltbare U-235 har blitt konsumert. Det er også mye mer rikelig i naturen enn U-235, som har potensial til å gi verden energi i tusenvis av år. Andre reaktormodeller bruker ikke selv uran. I stedet bruker de thorium. Dette drivstoffet er også utrolig rikelig, det er lett å behandle for bruk som drivstoff og har den ekstra bonusen å være helt ubrukelig for å lage våpen, slik at det kan gi strøm selv til områder der sikkerhetsproblemer har blitt reist.

Men det er fortsatt stikkpunktet at modulære reaktorer er per definisjon liten. Det kan være bra for en ubåt eller Sørpolen, men hva med steder som trenger mer? Er de alternative konvensjonelle atomkraftverkene? Det viser seg at svaret er nei. Modulære reaktorer trenger ikke å brukes enkeltvis. De kan settes opp i batterier på fem eller seks eller enda mer, og gir så mye strøm som et områdebehov. Og hvis en enhet må tas av linjen for reparasjoner eller til og med utskifting, trenger det ikke å forstyrre driften av de andre.

Typer av modulære reaktorer

La oss ta en titt nå på noen av de store typene modulære reaktorer under utvikling. Det er faktisk mange flere enn presenteres her, men dette bør gi et godt tverrsnitt av det som er i gang.

Lysvannreaktorer

En modulær lysvannreaktor er i utgangspunktet en nedskalert versjon av en konvensjonell reaktor. Som vanlige reaktorer bruker det vann som kjølevæske og en nøytron moderator (det vil si at vannet senker nøytronene produsert av atombrenselet, slik at uranatomer har en bedre sjanse til å absorbere dem og fremkalle nukleær fisjon. er bare å ha nok atombrensel på ett sted med en moderator slik at reaksjonen blir selvbærende). Ingeniører har allerede flere tiår med SMR-lys, fordi disse er typen som brukes på ubåter og isbrytere, så teknologien er allerede avansert og har hatt mange feltprøver under svært vanskelige forhold. Tenk deg et atomkraftverk som må fungere trygt som det blir kastet om i havet mens det er forseglet i en ubåteskrog, og du kan se de skremmende utfordringene som har blitt overvunnet.

Små lysvannreaktorer er ikke like effektive som deres større fettere, men de har en rekke fordeler. Damp er produsert i et atomkraftverk ved å lede en krets av kjølevann fra reaktoren gjennom dampgeneratoren, som er et separat fartøy fylt med samlerør. Det varme kjølevann kommer inn i generatoren, og når det løper gjennom rørene, oppvarmes en annen spyling fylt med vann ved hjelp av vannet fra reaktoren. Dette endrer seg til damp, noe som gjør turbiner som slår dynamoer. På en konvensjonell reaktor har de fleste typer dampgeneratoren utenfor reaktorkaret. Med lette vann SMRer kan dampgeneratoren plasseres inne i fartøyet. Dette gjør ikke bare reaktoren kompakt og selvstendig, men det gjør det også mye tryggere. Et vanlig problem i reaktorer er at radioaktivt vann lekker når det beveger seg fra reaktoren til dampgeneratoren. Med dampgeneratoren inne i reaktorkaret er det den mye sikrere situasjonen for bare ikke-radioaktivt vann / damp som går inn i og ut av reaktorkaret.

Westinghouse SMR

Westinghouse SMR er en miniatyrversjon av AP1000-reaktoren. Men hvor AP1000 produserer 1, 154 megawatt og krever en plante som dekker 50 hektar (20 ha), trenger Westinghouse SMR bare 15 (6 ha), legger ut 225 megawatt og kan bygges på 18 måneder i motsetning til flere år. Reaktor- og inneslutningsbeholderen står høyt og 27 meter høy og 32 meter (9, 8 m) i diameter, noe som gjør den kompakt nok til å være fabrikkbygd og transportert med jernbane til stedet. Dens drivstoff er standardberiget uran som trenger vedlikehold hvert annet år, men reaktorens passive kjølesystem er avhengig av naturlig sirkulasjon av vann i stedet for pumper, noe som betyr at selv om det kommer et fullstendig strømbrudd som Fukushima led, Westinghouse SMR kan gå i opptil en uke uten at det trengs noen operatørintervensjon for å forhindre skade.

mPower

Bakket av Babcock og Wilcox, er mPower basert på US Navy reaktor design og produserer 160 megawatt når systemets kondensatorer blir avkjølt av vann, men det kan også luftkjøles, men med lavere effekt. Syttifem fot (23 m) høy og 14 fot (4, 3 m) i diameter, mPower er konstruert for å være fabrikkbygd, rail-shipped og installert under bakken. I likhet med Westinghouse SMR bruker mPower et passivt kjølesystem og dampgeneratoren er integrert med reaktoren. I motsetning til Westinghouse SMR trenger mPower bare fylling hvert fjerde år, og prosessen innebærer bare å erstatte hele kjernen, som er satt inn som en patron. Reaktoren har et 60-års levetid og er designet for å lagre sin brukte brensel på stedet for varigheten.

NuScale

NuScale virker upraktisk liten med utgang på bare 45 megawatt, men det er ment å installeres tolv av gangen for å gi opptil 540 megawatt. Disse er hver plassert i et underjordisk basseng med vann og hver enhet avkjøles av naturlig sirkulasjon. På grunn av dette er det ingen pumper, og de eneste bevegelige delene i reaktoren er de som brukes til å betjene styrestengene. Når det er tid for tanking, blir reaktoren fjernet fra bassenget ved hjelp av en overheadkran og tatt til en annen del av anlegget.

Høy temperatur gasskjølte reaktorer

Som uttrykket antyder, benytter gasskjølte reaktorer en gass i stedet for vann som et reaktor-kjølemedium. I moderne reaktorer er denne gassen vanligvis helium fordi det er et inert element som ikke reagerer med andre materialer, men er et utmerket kjølevæske (bare spør en blandet gass dyphavsdykker, og han vil fortelle deg hvorfor de ha et oppvarmingsrør i sin dress mens du puster helium). Dette er viktig fordi moderatoren for atomreaksjonen ikke bruker vann, er en grafittkjerne, som er brannfarlig. Disse opererer ved relativt lave trykk og høye gastemperaturer på opp til 1800 grader F (1000 grader C) og gassen driver enten turbiner direkte eller via en dampgenerator. Denne reaktortypen har sikkerhetsfordeler fordi måten utformingen gjør atomreaksjonen selvregulerende. Når reaktoren blir varmere, sakter reaktionen ned og reaktoren avkjøles. Det gir seg også til mindre skalaer for å tillate fabrikkbygning og underjordisk installasjon.

GT-MHR

GT-MHR-reaktoren er bygget av et partnerskap ledet av General Atomics, og har en kapasitet på 285 megawatt og kan også brukes til å produsere 100 000 tonn hydrogengass per år. Det er interessant å skille på plutonium i våpen. Årsaken til dette var at GT-MHR opprinnelig ble utviklet for å kunne avhende sovjetiske atomvåpen etter avslutningen av den kalde krigen. Det tjener også til å markere de praktiske bruksområdene til SMRs evne til å brenne alternative atombrensel.

Rask neutronreaktorer

I konvensjonelle reaktorer reduseres nøytroner av en moderator som vann, karbon eller helium, slik at uranatomer har en bedre sjanse til å absorbere dem og starte fisjon. En rask neutronreaktor styrer den samme fissjonsreaksjonen, bortsett fra at den gjør det ved å reflektere hurtigflyttende nøytroner tilbake i uran i store mengder og derved øke fisjonen. Dette har fordelen av at reaktorer kan være veldig enkle i design (og dermed mindre) og å bruke beriket drivstoff, thorium eller til og med kjernefysisk avfall som drivstoff.

Det finnes to typer faste nøytronsystemer som brukes i dagens SMR-design. Den første er stearinlys, rasbrenn eller reise-bølge-reaktorer. Den andre stående bølge-reaktoren.

Den "stearinlys " navn for første variasjon stammer fra det faktum at det er hva drivstoffet ligner. Enkelt sagt, det er en stor plate av utarmet uran med en plugg av beriket uran fast i den ene enden. Når kjernefysiske reaksjonen starter, beriker det berikede uran platen ved å initiere en reaksjon som forvandler U-238 til Pu-239, en isotop av plutonium som kan fisjonere og generere kraft. Denne reaksjonen brenner langs platen på omtrent en centimeter per år, og skaper og brenner plutonium som det går. Det er en prosess som kan ta år, til og med flere tiår, da reaktoren burbles bort ved en temperatur på ca. 1 000 grader F (550 grader C) mens den avkjøles av flytende natrium-, bly- eller blybismuth-legering.

Den andre versjonen kalles en "stående bølge", og prinsippet er det samme, bortsett fra i stedet for en flott plate, består reaktoren av brennstenger av U-238 og reaksjonen startes i midten. Når reaksjonen går utover, blir de brukte stengene reshuffled av operatørene til alt drivstoffet er forbruket. Resultatet av dette er at en reistbølgeraktor bruker den brensel mer effektivt og kan kjøre i 60 år uten tanking. Teoretisk sett kan det gå i 200 år.

Med begge typer er de også uvanlige fordi de ikke har noen moderator, stole på passiv kjøling, kan bygges på fabrikker og ikke har noen bevegelige deler. De er like nær plug-and-play som atomreaktorer kan få.

Hyperion

Hyperion er en annen veldig liten modulær reaktor som produserer kun 25 megawatt, men det som mangler i kraft, gjør det i portabilitet. Reaktorbeholderen er kun 8 fot (2, 5 m) høy og 5 fot (1, 5 m) i diameter, har ingen bevegelige deler og kan gå i ti år uten tanking. Når tanking er nødvendig, returneres reaktoren til fabrikken og erstattes ganske enkelt som en gassflaske. Denne konfigurasjonen gjør det ikke bare mulig å bygge flere reaktor kraftverk, men de enkelte reaktorene kan også brukes til applikasjoner som gir varme til å trekke ut olje fra skiferbatterier, damp til industrielle formål og avløpsanlegg.

PRISM

Power Reactor Innovative Small Module (PRISM) er en GE-Hitachi-design. Det er natriumkjølt, installert under jorden og genererer 311 megawatt med tanking hvert sjette år. Dens evne til å forbrenne plutonium og utarmet uran gjør det av stor interesse for Storbritannia, som forhandler for å ha to installert på Sellafield-kjernefasiliteten der de ville bli brukt til å brenne kjernefysiske avfallsstamper. Dette er mer enn bare en avfallshåndtering. Det er beregnet at hvis dette virker, kan avfallet gi strøm til Storbritannia i 500 år.

Smeltede saltreaktorer

I denne typen SMR er kjølevæsken og drivstoffet ett i det samme. Kjølevæsken er en blanding av litium- og berylliumfluoridsalter. I dette er oppløst et drivstoff, som kan berikes uran, thorium eller U-233. Denne smeltede saltoppløsningen passerer ved relativt lavt trykk og en temperatur på 1300 grader F (700 grader C) gjennom en grafitt moderatorkjerne. Etter hvert som brennstoffet brenner, blir avfallsproduktene fjernet fra løsningen og nytt brennstoff tilsatt.

Flibe

Flibe (Fluoridsalt av litium og Beryllium) er en slags reaktor i en boks. Det amerikanske militæret ønsker å utvikle små reaktorer som lett kan settes opp på eksterne baser. Mot denne enden er Flibe designet rundt et kraftverk som pakker inn i et sett med lastcontainere. Tanken er å holde reaktoren i bakken, sette opp genereringsmaskinen og dekke partiet med en bygning. Den siste trenger ikke å være noe som inneslutningsbyggingen av en konvensjonell reaktor fordi reaktoren ikke bare passivt oppvarmes, men har også en saltplugg som må kjøles aktivt til enhver tid. Hvis reaktoren lider en sammenbrudd og reaktoren begynner å overopphetes, smelter støpselet og smeltet salt / brennstoffblanding kommer ut i en avløpsbeholder. Effekten er vurdert til 20 til 50 megawatt, og bruker U-233 og thorium for drivstoff. Dette eliminerer ikke bare spredningsproblemer (verken U-233 eller thorium er helt uegnet for våpen), men det åpner også en billig, lett oppnådd energikilde.

Utfordringer forblir

Like imponerende som mange av disse reaktorene, er de fleste av dem fortsatt på et eller annet stadium av utvikling eller godkjenning. Det er en lang vei derfra for å vende en bryter og se på lysene fortsetter. De fleste av disse designene har røtter som går tilbake over et halvt århundre.

På 1950-tallet påpekte admiral Hyman Rickover, arkitekten av den amerikanske atomflåten, at de små forskningsreaktorene, forløperne til SMR, hadde mange fordeler. De var enkle, små, billige, lette, enkle å bygge, svært fleksible i design og trengte veldig lite utvikling. På den annen side må praktiske reaktorer bygges på plan, trenger en stor mengde utvikling brukt på "tilsynelatende trivielle saker ", er dyre, store, tunge og kompliserte. Med andre ord er det et stort gap mellom det som er lovet av en teknologi i designfasen og hva den ender opp som en gang den er bygd.

Så det er med dagens stabile SMRs. Mange holder godt løfte, men de har ennå ikke bevise seg selv. Også de reiser mange spørsmål. Vil en SMR trenger færre mennesker til å kjøre den? Hva er dens sikkerhetsparametere? Vil de oppfylle gjeldende regelverk? Vil forskriftene endres for å passe til SMRs natur? Vil evakueringssoner, forsikringsdekning eller sikkerhetsstandarder endres? Hva med forskrifter om jordskjelv?

Faktisk er det i regjeringens regelverk at de modulære reaktorene står overfor deres største utfordringer. Uansett fakta om atomulykker fra Windscale til Fukushima, er en stor brøkdel av offentligheten, spesielt i Vesten, veldig nervøs for atomkraft i noen form. Det er kraftige lobbyer som står i motsetning til noen atomreaktorer som opererer, og reglene som er oppskrevet av regjeringer reflekterer disse omstendighetene. Mye av kostnadene ved å bygge kjernefysiske anlegg skyldes å oppfylle alle forskrifter, gi sikkerhetssystemer og bare håndtere alle de juridiske barrierer og papirarbeid som kan ta år og millioner av dollar for å overvinne. Modulære reaktorer har fordelen av å bli bygget raskt og billig, noe som gjør dem mindre av en økonomisk risiko, og fabrikkproduksjon betyr at en reaktor beregnet for en plante som savnet godkjenning, kan selges til en annen kunde andre steder. Og noen SMRer er like nok til konvensjonelle reaktorer at de ikke står overfor byrden av å være en "ny" teknologi under skeptisk gransking. Red tape er imidlertid fortsatt en veldig ekte ting.

Bare tiden vil fortelle om den lille reaktoren blir et vanlig syn på strømnettet, hvis det faller på vei som andre teknologiske drømmer, eller om det blir offer for byråkratens regjebok.

Flibe modulære reaktor er konstruert for transport i lastcontainere (Bilde: Flibe)

Koncept kunst av Flibe modulær atomreaktor installert på militærbase (Bilde: Flibe)

Sperring av en Hyperion-reaktorinstallasjon (Bilde: Hyperion Power Generation)

mPower reaktor installasjon tverrsnitt (Bilde: Babcock og Wilcox)

Diagram over NuScale-reaktoren (Bilde: KVDP)

Diagram over Westinghouse SMR som viser det er forskjellige funksjoner (Bilde: Westinghouse)

Tradisjonell kjernekraft: Tricastin kjernekraftverk i Frankrike

Gizmag tar en grundig titt på små modulære atomreaktorer og lurer på om de har nøkkelen til å løse verdens energi og kjernefysiske utfordringer (Photo: Shutterstock)

Anbefalt Redaksjonens