Mẫu thiết kế mới cho lò phản ứng hạt nhân muối nóng chảy sẽ giúp năng lượng hạt nhân an toàn và có giá thành rẻ hơn.
Một cải tiến mới trong thiết kế của mẫu lò phản ứng hạt nhân cũ sẽ khiến năng lượng hạt nhân sạch và an toàn hơn, do đó hoàn toàn có thể thay thế các nguồn năng lượng hóa thạch. Công ty năng lượng Terrestrial tại Ontario, Canada đã thương mại hóa mẫu thiết kế lò phản ứng hạt nhân mà họ đã thực hiện thành công tại phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge ở Tennessee, công ty cũng có kế hoạch cấp quyền sử dụng mẫu thiết kế này tại Canada vào cuối năm nay.
Terrestrial đã sử dụng muối nóng chảy để làm dung dịch làm mát thay vì sử dụng nước.
Các nhà nghiên cứu tại Oak Ridge đã thưc hiện trên nhiều lò phản ứng hạt nhân muối nóng chảy trong suốt nhiều thập kỷ qua. Công ty Terrestrial đã tiến hành điều chỉnh một trong các mẫu lò phản ứng này theo nhiều cách khác nhau và đã tuyên bố công nghệ họ mới phát hiện được không tốn quá nhiều chi phí để thực hiện.
Các lò phản ứng hạt nhân thông thường nếu muốn thực hiện trên quy mô lớn sẽ tốn nhiều chi phí hơn so với các nhà máy năng lượng sử dụng nhiên liệu hóa thạch vì những quy định an toàn nghiêm ngặt về các công trình như ống bơm dự phòng, công trình bảo vệ và nhiều bộ phận hỗ trợ khác.
Ông Simon Irish, CEO của Terrestrial, cho biết thiết kế muối nóng chảy cho phép đơn giản hóa và giảm đáng kể chi phí cho hệ thống an toàn.
Trong thiết kế này, nếu trường hợp mất điện hoặc tai nạn xảy ra, hệ thống sẽ tự động làm mát và ngăn chặn sự lan tỏa các chất phóng xạ. Trong khi thiết kế tại các lò phản ứng hạt nhân thông thường việc làm mát bằng nước phải được điều chỉnh và trong trường hợp ống bơm ngừng hoạt động, nhiên liệu sẽ nóng dần lên có thể dẫn đến rò rỉ chất phóng xạ ra môi trường.
Ở lò phản ứng hạt nhân của Terrestrial, uranium được trộn với chất làm mát muối nóng chảy, trong trường hợp nhiên liệu trở nên quá nóng, hỗn hợp này sẽ giản nở làm chậm quá trình phân rã và làm giảm nhiệt độ nhiên liệu. Quy trình trên tự động điều tiết và ngăn việc nhiệt độ quá cao xảy ra. Mặt khác nhiệt độ sôi của hỗn hợp làm mát rất cao, nên sẽ không bốc hơi như nước trong trường hợp các bơm ngừng hoạt động.
Trong trường hợp lò phản ứng hạt nhân ngừng hoạt động, nhiên liệu và hỗn hợp bị rò rỉ, phản ứng phân rã sẽ chậm lại và nhiên liệu nóng chảy bị đông cứng, hạn chế sự lan tỏa của các chất phóng xạ.
Ông Irish cho biết thiết kế này giảm được đến hai phần ba lượng chất thải hạt nhân bởi vì lò phản ứng sẽ vận hành ở nhiệt độ cao gấp đôi các lò phản ứng thông thường, tăng hiệu năng và giảm lượng nhiên liệu cần thiết. Việc tái chế nhiên liệu cũng sẽ được thực hiện đơn giản hơn.
Để hiện thực hóa mẫu thiết kế Oak Ridge, công ty Terrestrial đã điều chỉnh để các bộ phận có thể sản xuất được tại nhà máy và vận chuyển đến các nhà máy năng lượng bằng xe tải.
Một tính năng đặc biệt khác của thiết kế là các bộ phận chính đều được sử dụng một lần. Thách thức được đặt ra khi bộ phận quan trọng là than chì có độ bền không cao, điều đó đồng nghĩa với việc các kỹ sư vận hành nhà máy phải thay thế nó thường xuyên. Công ty đã có giải pháp cho phép lưu trữ những bộ phận chính của lò phản ứng vào nơi an toàn để có thể được thay thế mỗi bảy năm.
Terrestrial đã hoàn thành bản thiết kế ban đầu và đang làm việc với Oak Ridge để cho ra đời bản thiết kế chi tiết, các công ty sản xuất có thể dựa vào đó để sản xuất các bộ phận. Công ty hi vọng lò phản ứng năng lượng đầu tiên sẽ đi vào hoạt động vào những năm đầu của thập kỷ sau.
(Theo MIT Technology Review)
