Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
By signing up, you agree to our Terms & Conditions and agree that Teknologiens Mediehus and the IDA Group may occasionally contact you regarding events, analyzes, news, offers, etc. by telephone, SMS and email. Newsletters and emails from Teknologiens Mediehus may contain marketing from marketing partners.
thorium energy bloghoved

Copenhagen Atomics Kontrolsystemer (del 1)

For to uger siden var jeg så heldig, at et par drømme gik i opfyldelse. Det er sku fedt når det lykkes og det er fedt at være en del af dem. Den første ”drøm” var at IDA fremtidsteknologi kom til os og spurgte, om vi ville hjælpe med at stable en event om thoriumenergi på benene. Det endte med at være den bedste event om thoriumenergi og MSR i Danmark til dato. For mig markerer dette en kæmpe milepæl. Jeg har været med til at starte en lang række ting i Danmark om thoriumenergi, og det har været et kæmpearbejde og push hele vejen. Denne IDA event var første gang, jeg oplevede et meget kraftigt pull, og jeg vil gerne sige en kæmpe tak til IDA Universe for at stable denne event på benene. Der er ved at blive lavet et antal videoer fra dagen, og her er et par af dem:

Øvrige film kan ses her:

Eller her:

Resten af denne blog vil jeg bruge på at forklare, hvordan sikkerheden omkring fremtidens atomkraft kan opbygges. Mere specifikt så handler det om 2 ting i forhold til driften af en reaktor. 1.) Walk-away-safety 2.) Priminister-safety.

Kort fortalt så er walk-away-safety et princip om, at en reaktor skal kunne lukke sig selv sikkert ned, hvis alle mennesker og al strøm forsvinder fra reaktorens kontrolsystemer. Der er en række MSR startups, som alle siger, at de vil lave deres reaktordesigns walk-away-safe heriblandt Copenhagen Atomics. Gammeldags atomkraft er ikke walk-away-safe. Det så vi tydeligt i Fukusima.

Kort fortalt så er priminister-safety et princip om, at ingen mennesker skal kunne manipulere reaktoren til at komme i en situation, hvor den bliver farlig. Det må ikke være muligt for mennesker, lige meget hvor mange stjerner de har på skulderen, at regulere reaktoren på en måde, som ikke var godkendt og ind-programmeret allerede før den blev startet. Så vidt jeg ved, så var det ThorCon Power, som først introducerede dette sikkerhedskoncept, og Copenhagen Atomics har også vedtaget at overholde priminister-safety princippet. Jeg forventer, at den del af de andre MSR startups også vil følge tråden.

I efteråret besøgte jeg det nyeste atomkraftværk i Indien, og vi blev bl.a. vist igennem kontrolrummet. Vi måtte ikke tage billeder, derfor har jeg været nødt til at sætte et andet billede ind her: Værket, vi besøgte, var under 5 år gammelt.

Illustration: Privatfoto

Rummet, vi besøgte, havde kontrol over to stk. 500 MWe reaktorer, og rummet var på ca. 100 m2, og der arbejdede ca. 20 mand i kitler. Der var mindst 100 skærme, og jeg gætter på langt over 1000 knapper foruden alle de kontroller, som kunne styres fra de mange, mange computere. Altså ca. 4 gange så stort som billedet ovenfor.

Jeg har mere end 5 års erfaring med IT outsourcing bl.a. til Indien og har utallige gange oplevet, hvordan Indere bare siger ja, selv om de ikke rigtig har forstået et budskab. Der står jeg så, i kontrolrummet på et atomkraftværk, som øjensynligt er landets stolthed. Alle ved at det er menneskeligt at fejle. Hvis man spørger sig selv, om flere knapper øger eller formindsker sandsynligheden for fejl, så er det ikke svært at indse; Hvis man skal undgå uheld, så skal man ikke putte 100 skærme og 1000 knapper og 20 Indere i et sådant rum.

Lad mig gøre det HELT klart! Rum som dette og især det design og den filosofi, som ligger bag, gør mig yderst utryg ved hele industrien og de folk, som arbejder der i dag. Jeg synes det er skræmmende, at de ikke selv kan se, at pris og kompleksitet i de gamle atomkraftværker er kørt ud på et sidespor, hvor de fleste beslutninger bedst kan betegnes som groteske. Desuden så er der mig bekendt ingen af de 800 reaktorer, vi har i verden i dag, som er hverken walk-away-safe eller priminister-safe. Jeg begræder denne udvikling og håber, vi kan gøre det bedre i fremtiden.

Nå men det er jo let at kritisere andre, så lad mig forklare, hvordan vi ville gøre. Walk-away-safe er det vigtigste princip, og det skal sikre at næste lige meget hvad der går galt, så vil vores Copenhagen Atomics Waste Burner stille og roligt lukke sig selv ned. Det kræver ikke, at nogle trykker på en knap, eller at der er strøm til at styre pumper eller ventiler. Vi ønsker, at hvis temperaturen stiger over et givet niveau, så skal reaktoren lukke sig selv ned. Desuden må kædereaktionen først startes, når der er et stabilt tryk i vores system. Hvis trykket falder, kunne det indikere, at systemet er utæt et sted. Hvis trykket falder eller stiger uden for et forudbestemt interval under driften, så skal reaktoren lukke sig selv ned. Ikke noget med mennesker og elektronik. Rent fysik og mekanik.

Freeze plug er en slags ventil, som holdes lukket ved, at man køler på røret udefra og derved holder en klump smeltesalt frosset inde i røret og agerer lukket ventil. Hvis temperaturen i salten og rørene oven for freeze pluggen stiger over et vist niveau, vil man ikke længere kunne holde salten frosset og freeze pluggen smelter og åbner så fuelsalten løber ned i dumptanken, og hele reaktoren går i stå.

Overheat valve er en slags ventil som åbner, hvis væsken foran ventilen bliver over en vis temperatur. Den findes i en lang række udformninger forskellige steder i industrien. Men de kan jo fejle, hvorfor vi foreslår, at man har flere af dem i parallel og gerne også i parallel med en freeze plug.

Overtryksventiler er en slags ventiler, som åbner, hvis trykket foran dem bliver for højt eller for lavt. Copenhagen Atomics Waste Burner er designet sådan, at hvis trykket i dumptanken falder under et vist niveau, så kan reaktoren slet ikke pumpe væsken rundt, og så går den i stå. Eller rettere, hvis der ikke er det rigtige tryk i dumptanken og i vacuumtanken, så vil disse overtryksventiler åbne, og salten vil flyde tilbage i dumptanken, og reaktoren vil gå i stå.

Der er mulighed for endnu to sikkerhedssystemer i walk-away-safe pakken. I det reaktordesign, som vi har skitseret ovenfor, vil kædereaktionen gå i stå, hvis det tunge vand længst til venstre forsvinder eller sænkes under et vist niveau. Dette vil ligeledes føre til, at reaktoren gå i stå. Vi skal altså have endnu et antal ventiler, som virker ved overtryk eller overheat, og som åbner og dumper det tunge vand, hvis trykket eller temperaturen ikke er inden for det normale sikkerhedsinterval.

Den sidste mulighed er, at man sprøjter en væske ind i enten fuel-salten eller det tunge vand, som har meget stor tilbøjelighed til at indfange neutroner. Når denne væske kommer i nærheden af kædereaktionen, vil kædereaktionen gå i stå med det samme og reaktoren vil lukke sig selv ned. Den ventil, som lukker den neutronslugende væske ind, skal, lige som de øvrige tidligere, være styret af tryk eller temperatur.

I Copenhagen Atomics er det vores opgave at teste forskellige kombinationer af disse ventiler og at anbefale en kombination, som vi forventer vil give 99.999xxx % sandsynlighed for at virke, hvis noget går galt. Det er så op til en myndighed at kontrollere og stole på det, vi lægger frem.

Det er nok vigtigt lige at sige at walk-away-safe princippet ikke siger noget om, at reaktoren skal lukke sig selv sikkert ned, hvis der sker en eksplosion fra en vulkan eller fra bomber eller andet udefra kommende, som ødelægger rør eller ventiler. Men til forskel fra andre reaktortyper, så har thermal molten salt reaktor den fordel, at de har en stor negativ temperaturkoefficient. Det betyder, at kædereaktionen aftager, hvis temperaturen af fuel-salten stiger. Det vil sige, hvis man ikke aktivt køler på salten udefra, så vil den også gå i stå. Med andre ord, skal vi mennesker gøre noget aktivt for at fjerne varmen fra systemet for at holde processen i gang. Så hvis blot man slukker for en pumpe i et af de sekundære loops, vil det hele også gå i stå. Dette er en unik feature, som desværre ikke findes i de gammeldags atomkraftværker.

Det er klart at mennesker skal kunne skrue op og ned for den effekt, der kommer ud af en reaktor, og hvis noget går galt, skal de omgående kunne lukke reaktoren ned. Altså nøjagtig som speederen og bremsen i en Tesla. I Copenhagen Atomics mener vi ikke, det skal være muligt at skrue op og ned for noget andet. Hvis der skal skrues på andre parametre, som måske forbedrer performance, så skal det ikke ske på en driftreaktor, men ske i R&D-afdelingen i nogle meget kontrollerede forsøg. Når R&D har fundet frem til noget, som er bedre, kan de godt opdatere styre-softwaren i reaktoren på samme måde, som Tesla opdaterer software i bilerne på vejen, når de er helt sikre på, at denne softwareupdate er sikker.

Nu nærmer vi os pointen i hele denne artikel. Nemlig, at hvis et menneske kan se på en skærm, at en værdi er kommet ud i det røde område og beslutter at lukke reaktoren ned, så kan software også gøre dette og formentlig meget hurtigere og med mindre fejlmargin. Vi mener derfor, det er usandsynligt, at de mennesker i kontrolrummet i en Copenhagen Atomics Waste Burner nogensinde kommer til at trykke på nogen knapper.

Outputeffekten styres bedst af dem, som styrer elnettet. De sender blot en kommando om, hvor meget effekt de gerne vil have ud. Hvis noget går galt, må mennesker ikke kunne forhindre reaktoren i at lukke sig selv sikkert ned aka. Priminister-safty. Per definition findes der ikke nogen tænkelig knap, som har en fornuftig eller positiv effekt, som noget menneske kan skrue på under driften. Alle sådanne ændringer skal være grundig gennemtestet i R&D afdelingen hos Copenhagen Atomics, før de sættes i drift.

Jeg er godt klar over, at der er en meget stor del af befolkningen, som ikke stoler på atomkraft og heller ikke på computere, og de vil naturligvis opponere meget kraftigt, hvis vores atomreaktor ikke har et kontrolrum. Det er simpelthen imod deres menneskelige intuition, at noget sådan kan være sikkert. Så vi har et kompromis til jer:

Der kommer én knap i kontrolrummet:

Samtidig kommer der alle de skærme og måleværdier, som disse mennesker kan ønske sig. Hvis menneskene i kontrolrummet ser nogle tal på skærmene, som gør dem utrygge, så kan de når som helst trykke på STOP- knappen, og reaktoren vil øjeblikkeligt lukke ned, simpelthen ved at en eller flere af de ventiler, som vi omtalte tidligere, åbner. Til gengæld for dette feel-good-kontrolrum, har vi to ønsker:

1.) Hvis et menneske nogen sinde trykker på STOP-knappen, så må man ikke starte reaktoren i normal drift igen, før det er blevet undersøgt, hvad der ville være sket, hvis mennesket ikke havde trykket STOP. Hvis det viser sig, at der var sket noget farligt, så kræver vi, at ALLE reaktorer af den type bliver stoppet øjeblikkeligt, indtil fejlen er rettet, og vi igen tror på, at stopknappen er unødvendig.

2.) Alle de tal, som kontrolrumstilhængeren gerne vil have vist på skærmene, vil vi også have mulighed for at gemme på en ekstern harddisk og evt. vise på andre skærme et andet sted i verden. Altså en slags halvoffentlig adgang til driftdata for alle reaktorer. En slags black box, som gør det muligt at forstå, hvad der er sket, hvis noget går galt, eller hvis nogle forsøger på noget andet end fredelig energiproduktion.

I del 2 af denne blog, vil jeg komme ind på, hvordan vi påtænker, at designe et sikkert system til kontrol af sådan en reaktor med walk-away-safety og priminister-safety og med et STOP-knapkontrolrum med remote logging. Det viser sig nemlig, at det ikke kun er i atomreaktorer, at disse principper er ønskværdige.

Tusind tak til Søren Nielsen for hjælpen med denne blog.

Thomas JamPedersen
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Hvorfor vælger i tungtvand og ikke grafit? Jeg kan forstå at det er en fordel at moderatoren fordamper hvis der kommer en overophedning, men hvad hvis der kommer en lækage på et rør med flydende salt. Dette vil muligvis føre til et øget damptryk, og derved risiko for dampeksplosioner. Er sikkerhedsfordelen ved tungtvand så meget bedre i forhold til grafit?

Og hvad skal rørene mellem vand og salt være lavet af? I en grafitmodereret reaktor vil dette ikke være nødvendigt med en barriere her, da grafit kan modstå smeltet salt. Men kan rørene både være modstandsdygtige overfor neutroner og flydende salt?

  • 0
  • 0

Hej Thomas, dejligt at se et reelt reaktor design. Er det rigtigt fortolket, at I udnytter tritiums høje diffusion i metaller og fjerner dannet tritium via kølevand/moderator? Det er rigtigt smart!

  • 1
  • 0

Er der nogen der er friske på at oprette en støtteforening for Copenhagen Atomics? De har i den grad brug for pengene, og så kunne man jo håbe på at initiativet kunne forblive på danske hænder i stedet for at blive solgt til et konglomerat om føje år.

Jeg er med på den :)

  • 4
  • 2

Vi må da håbe at regeringen er lige så meget oppe på dupperne med en atom lov som de er med en rumlov.

  • 1
  • 3

Det lyder interessant at Copenhagen atomics tænker i nye baner i forhold til sikkerhed, og at I regner med at opnå en større sikkerhed end for konventionelle A-kraftværker. Walk-away-safe konceptet lyder umiddebart interessant, men som beskrevet garanterer det ikke i sig sikkerheden i tilfælde af et målrettet angreb. State of the art indenfor nuklear sikkerhed er at lave en gennemgribende safety case, der tager højde for alle de hændelser der kan indtræffe som vil føre til et brud på den nukleare sikkerhed. Først når man har overbevist myndighederne om at man har håndteret alle de risici i safety casen på betryggende vis kan man få en ibrugtagningstilladelse. Normalt tager det flere år at få sådan en tilladelse, så der er nok at tage fat på hvis MSR reaktoren skal blive til noget, for ikke at tale om den politiske accept af konceptet.

  • 2
  • 1

Det lyder interessant med begreberne walk-away-safety og priminister-safety og klart at sikkerheden i mange mindre anlæg skal bygge på enklere principper end i få store anlæg.

Og vi havde jo for en del år siden begrebet dogme-film hvis succes byggede på enkle stramme principper så måske noget lignende kunne bane vejen for en nutidig udgave af atomkraft hvor alt styres af forudinstalleret software a la Tesla. (det var billedet af nødstopknappen der fremprovokerede ordet dogme)

Men det er naturligvis et kæmpe udviklingsarbejde for selvom man har processen fastlagt så udestår stadig at udvikle hele det mekaniske setup sideløbende med udviklingen af softwaren.

(Og igen i weekenden kører der ingen tog uden for mit vindue fordi godkendelsesproceduren for signalsystemets software er overvældende, og tilsyneladende med god grund! Og der er sikkert langt strengere krav til atomkraft!)

Men der er uden tvivl et enormt behov for der er vel mange samfund i verden hvor disse enheder af størrelse 50 - 100 MW er passende!

  • 1
  • 1

Hej Mark, brugen af tungt vand i copenhagenatomics’s design er ikke fastslået, men nærmere en mulighed vi undersøger.

Grafit er helt klart den foretrukne moderator i termiske saltsmeltereaktor designs, der bliver forfulgt til dato. Flibe energy, ThorCon Power, Terrestrial energy, Seaborg, og Kina's TMSR vil alle bruge grafit moderatorer.
Transatomic power vil bruge Zirconium Hydrid som moderator, en anden måde at bruge hydrogen som moderator.
I Copenhagenatomics mener vi at det er værd at undersøge mulighederne for tungt vand som moderator i en termisk saltsmeltereaktor. Hovedeårsagen til dette er at tungt vand er langt bedre til at moderere neutroner end kul, af årsager jeg ikke vil gå ind i her.
Med tungt vand følger en del problematikker, men også nogle lovenede aspekter.
Spørgsmålet vi stiller os selv i Copenhagenatomics er om fordelene opvejer ulemperne.

Det er stadig et åbent spørgsmål hvordan man bedst dekommissionerer grafit efter brug. Dette er ikke et problem tungt vand har.
Grafit er som nævnt en ringere moderator af neutroner end tungt vand, men har også en svag positiv temperatur koefficient af reaktivitet [Two-fluid molten-salt breeder reactor design study - ORNL (1968) - figur 6.10].
I Copenhagenatomics design, set ovenfor, holdes vandet ved 50 grader mens salten ca. er 700 grader. En eventuel positiv tempetatur koefficient of reaktivitet blive retarderet og kraftigt svækket af isolering mellem salt og moderator.
Som du nævner, har vand en negativ "void" koefficient af reaktivitet, men den skulle helst aldrig blive nødvendigt at udnytte. Små bobler vil dog altid være tilstede, da der deponeres energi fra absorption og opbremsning of stråling, stråling frigivet af salten. Dette betyder også at man behøver en “recombiner” der katalyseret løsslået deuterium og oxygen gas tilbage til tungt vand, ligesom i konventionelle reaktorer.
Da moderatoren er flydende kan kritikaliteten af reaktoren styres med vandstandshøjden. Yderligere kan moderatoren evakueres i tilfælde af et SCRAM. En egenskab du ikke har med ZrH eller grafit, eller hurtige spektrum reaktorer for den skyld.
Som du påpeger, er der spørgsmålet om brud på barrierer, som er et emne vi aktivt diskuterer.
For at isolere vandet fra det varme salt, overvejer vi aerografit. Aerografitten vil ligge imellem to koncentriske rør der separerer salten fra moderator vandet. à propos, hvis nogen har værdier for aerografits termiske konduktivitet er jeg interessert i kilder.

Ja Mark, rørmaterialer findes der er modstandsdygtige overfor neutroner og flydende salt. I Oak Ridge eksperimenterne brugte de Hastelloy N, men modern science har givet os bedre muligheder. Et hvert saltsmeltereaktor-design vil have krav til neutronstråling resistivitet og korrosions resistens, da forsinkede neutroner frigives uden for kernen (mellem en promille og en procent af det totale antal frigivne neutroner). Selvfølgelig vil intensiteten udenfor kernen være langt mindre, men stadig nok til det skaber specielle materiale krav. Siliciumkarbid bliver overvejet til brug i kernen, f.eks..

  • 0
  • 0

Hvordan går det med at bevise den her påstand, i kom med i forrige blog?..

"Hvis du mener at vind er billigere end kul og gas og KK, hvorfor bygger industrien det så ikke uden støtte? Eller endnu værre, hvorfor bygger folk stadig kul og gas værker uden støtte?"

Det hjælper ikke jeres sag, at bevist ignorere Søren Lunds spørgsmål.
Den seje ingeniør, ville indrømme at han kom til at lukke noget gas ud.

  • 3
  • 4

Er det rigtigt forstået, at hvis fx røret med freeze plug'en blokeres fysisk fx hvis det klemmes sammen, så vil reaktorens aktivitet i hvert fald ikke stige (pga. negativ void-koefficient). Men hvad sker der så?

  • 0
  • 0

Hej Jens Arne
Den 50-100 MW er egentlig tænkt som et forsøg på at holde hele reaktoren i en moderat størrelse. Oprindelig havde vi tanker om at bygge reaktoren i et par standard skibscontainere, som så kunne placeres indenfor en stor stråleafskærmning og tilsluttes diverse eksterne forsyninger - en art modulær opbygning, om du vil.
Det ville have nogle fordele rent logistisk, og samtidig vil anlæg i den størrelse være økonomisk overkommelige her i opstarts-fasen.

Man kunne væve lidt om at flere små anlæg giver større forsyningssikkerhed og et mere stabilt el-net end større anlæg, men det er nu ikke så meget vores fokus.
Til gengæld ønsker vi at give udviklingen et stort skub fremad, og det er vi sådan set allerede i gang med. Men meget af teknologien vi arbejder med er ukendt land, og derfor har vi brug for en masse support ... og så er det nemmere hvis vi starter "nedefra" med en forholdsvis lille reaktor.

Men jeg kan godt lide din pointe om helt decentrale anlæg - jeg kan i hvert fald nemt følge scenariet om energiforsyning til en by "in the middle of nowhere" kan få sit eget kraftværk uden behov for daglige leverancer af brændsel, og uden behov for at trække højspændingsledninger langvejs fra.

Mvh Bo Miller
Copenhagen Atomics / Mechanical Design

  • 0
  • 0

Deres white paper er stadigt fra 2014 og fyldt med totalt misforståede eller fordrejede påstande om vedvarende energi. Inklusiv en meget morsom sammenligning mellem udbygning af KK i Frankrig og den globale udvikling indenfor vedvarende energi i en tilsvarende tidsperiode, hvor det var meningen at læseren skulle få den opfattelse at fransk opbygning af KK havde været lynhurtig og global vækst i vedvarende energi var langsommelig.

Desværre ville enhver, der kan regne hurtigt kunne kalkulere at udviklingen i vedvarende energi på globalt plan overgår udviklingen i fransk KK kapacitet, og at output fra vedvarende energi yderligere er steget væsentligt hurtigere.

Passion er vigtigt, men det ville være fantastisk, hvis deres virkelighedsopfattelse blev facts baseret og at de istedet for at prøve at løbe vedvarende energi op forsøgte at definere sig i forhold til deres konkurrenter og meget klart fik defineret sig en niche som deres produkt kan klare sig indenfor.

Thomas Jam Pedersen tror på at Copenhagen Atomics kan løbe i en cirkel udenom det eneste storstilede forsøg på at fremstille en MSR reaktor på trods af, at de i Copenhagen Atomics går efter en meget kompliceret version af MSR teknologien, hvor fx Kineserne og den kommercielle konkurrent, der er længst fremme (Terrestrial Energy), går efter meget simple designs.

Det specielle ved deres MSBR teknologi er de sigter imod at kunne breede og løbende udskille isotoper. Det kan man bruge til at producere brændsel til eksistrende KK værker og til at sortere affald til brugbare fraktioner og dermed reducere dekommissioneringsudgifterne for eksisterende KK værker. Det virker samtidigt logisk at co-lokalisere sig i eksistrende KK værker, hvor en hel del af den dyre infrastruktur allerede er etableret og godkendt.

PS. Der bliver næppe bygget flere kulkraftværker i USA eller Europa, og indenfor få år stopper det også alle andre steder.

  • 1
  • 1

Hej Asger

Tak for dit indlæg.
Du har ganske ret, sikkerhed er en drilsk størrelse, for det er som regel altid det man ikke lige har tænkt på der går galt.

Sikkerhed kan dog altid - som du er inde på - opdeles meget groft i "uheld" og "angreb". Reaktorer skal dog strålingsbeskyttes i en grad der gør det forholdsvist svært at sabotere noget; og samtidig tænker vi på at bygge de mest radioaktive dele ned i et kammer under jorden, så man ville skulle flytte et flere meter tykt betonlåg for at få adgang. Det eneste der ville være over jorden var så de ikke-radioaktive komponenter. Det er i hvert fald grundtanken.

Prisen for dette er selvfølgelig begrænset levetid af reaktoren selv - før eller siden vil noget gå i stykker, og kan man ikke reparere, må man smide væk. I dette tilfælde kan vi så lade reaktoren ligge nede i jorden indtil strålingen er faldet til et acceptabelt niveau, hvorefter vi kan sende robotter ind og skære tingene i småstykker - hvorefter affaldsmaterialerne enten kan genanvendes til nye reaktorer eller bruges som brændsel i nye reaktorer. Det gælder for så vidt uanset om nedbrud skyldes sabotage eller almindeligt slid.

Det lyder jo smukt nok ... men vi har stadig til gode at komme så langt i reaktordesignet at vi med sikkerhed kan sige hvor de følsomme komponenter skal sidde henne. Nogle designforslag har en pumpe siddende nede under bunden på reaktoren, og det er som udgangspunkt næppe smart... men vi pusler med det.
Hovedsagen er at en reaktor altid vil have en vis levetid, og jo mere viden vi har om design og opbygning, jo bedre kan vi bygge tingene så de holder i den tid vi vil ha' dem til at holde.

Men all things aside ... jo, du har ganske ret, den politiske proces omkring atomkraft er ekstremt tung, og efterdønningerne af 1970'ernes ophedede debatter ses stadig. Vi er dog ikke nogen politisk pressionsgruppe, vi er en teknologisk arbejdsgruppe. Når tiden kommer til at bygge det første anlæg som arbejder med radioaktive materialer i en grad der overskrider dansk lovgivnings rammer, må vi undersøge mulighederne. Kan det ikke bygges i Danmark, vil vi naturligvis græde vores salte tårer; for potentialet i denne teknologi kan næsten ikke overdrives.

Med venlig hilsen
Bo Miller
Copenhagen Atomics / Mechanical Design

  • 0
  • 0

Det er første gang jeg ser et MSR design med vand i core. Er det virkelig hensigtsmæssigt? Er en af MSR fordelene ikke netop at vand er helt ude af billedet så man undgår høje tryk og mulighed for at diverse fissionsprodukter kan slippe ud sammen med vand og damp?

Mvh
Steen

  • 0
  • 0

Hej Steen

Tak for din kommentar. Det er korrekt, vand har også nogle ulemper. Vi har et møde om et par uger hvor vi kigger nærmere på blandt andet det.

En udfordring er fx. at sikre at vandet ikke koger. Det er lidt svært, når man fører et rør med 800 grader smeltet salt durk igennem vandet. Så vi pusler med isolering, højt vandflow om rørene, varmefordeling over store arealer og flere andre tricks, og så må vi se om det er teknisk muligt at skabe stor nok sikkerhed mod bulderkogning.

Men tungt vand har nogle fordele som vi heller ikke skal være blinde overfor. Nuklear-Nørderne i Copenhagen Atomics kan fortælle lange historier om fordelene ved tungt vand som moderator, og så må vi opveje fordele og ulemper. Det er charmen ved et så tværfagligt arbejde som vi har gang i her ... vi er mange forskellige fag med mange forskellige ekspertiser, og vi har et rigtig glimrende samarbejde på tværs af fagene.

Med venlig hilsen
Bo Miller
Copenhagen Atomics / Mechanical Design ("rør-nørd")

  • 1
  • 0

Mange tak for dit svar Bo!

Here er nogle forskellige kilder vedr. et interessant sikkerhedsaspekt ved MSR, nemlig at caesium og radioaktivt jod ikke vil slippe ud i forbindelse med et uheld. Jeg tænker på at vand i core måske kan ændre på dette.

http://liquidfluoridethoriumreactor.glerne...
Inherent Safety: Containing Radioactive Material
Radioactive cesium and iodine that were released in Fukushima-Daiichi would not be released in a LFTR accident. Cesium fluoride, strontium bi-fluoride are very stable salts.
“Fluoride combines ionically with almost any transmutation product. This is an MSFR’s first level of containment. It is especially good at containing biologically active ‘salt loving’ wastes such as Cesium 137. The salts do not burn, explode or degrade in air or water, and the fluoride salts of the radioactive actinides and fission products are generally not soluble in water or air.” Wikipedia

http://www.zmescience.com/ecology/what-is-...
Even a human engineered breach (such as a terrorist attack) of an MSR cannot cause any significant release of radioactivity. The fuel salts for MSRs work at normal atmospheric pressure, so a breach of the reactor containment vessel would simply leak out the liquid fuel which would then solidify in as it cooled. (By comparison, a breach of a conventional reactor leads to the highly pressurized and radioactive water coolant spewing into the atmosphere and potentially leaking into surrounding bodies of water.) Additionally, radioactive byproducts of fission like iodine-131, cesium-134 and cesium-137 (such as those released into the atmosphere and ocean by the Fukushima meltdown) are physically bound to the hardened coolant and do not leave the reactor site.

Mvh
Steen

  • 0
  • 0

Prisen for dette er selvfølgelig begrænset levetid af reaktoren selv - før eller siden vil noget gå i stykker, og kan man ikke reparere, må man smide væk. I dette tilfælde kan vi så lade reaktoren ligge nede i jorden indtil strålingen er faldet til et acceptabelt niveau,

Er saltet i MSR ikke korrosiv? Og neutron strålingen gør vel at metallet i strukturen transmuttere og bliver radioaktivt, og skrøbeligt. Temperaturen gør det vel ikke bedre.

Det at få pålideligheden op på et system der består af mange komponenter er ikke kun en skrivebords øvelse. Specielt ikke når komponenterne anvendes i et miljø hvor der ikke er meget driftserfaring.
Se på biler, det har taget dem 100 år at komme til hvor de er i dag.
Det vil tage mange år, og hundreder anlæg at komme op på en MTBF på et år..

  • 3
  • 0

Der er ikke et window of opportunity på 100 år for MSBR teknologi.

Men der satses altså også på simplere MSR teknologier, hvor man loader hele den mængde fissilt materiale som en reaktor skal bruge i hele sin levetid og så brænder i en syvårig periode, hvorefter man slukker for reaktoren og lader den falde til ro for så senere at tage den til en central facilitet for at fraktionere affaldet.

Time to market er vigtig og Terrestrial Energy tror på, at de er klar indenfor de næste fem år omend deres første business case var at levere procesvarme til Tarsand, hvad der nok ikke lige ligner et godt match al den stund alle Tarsand producenter er i økonomiske problemer.

Kineserne laver først en Pebble bed reaktor og derefter planlægges en rigtig MSR og tilsidst kommer der måske en MSBR baseret på Thorium.

Kinesernes reaktor er i øvrigt en forsøgsreaktor, hvor netop korrosion og ændringer i metallets struktur kan undersøges.

Terrestrial Energy har lagt en strategi, hvor de bygger deres reaktor bygninger som patronbælter, så de løbende kan sætte nye reaktorer i og senere kan tage brugte klar til reprocessering op.

I sidste måned rejste Terrestrial Energy ti millioner dollars http://www.nationalobserver.com/2016/02/22...

Vapor ware til de summer giver selvfølgelig grund til at håbe at andre investorer kan lokkes til fx Copenhagen Atomics.

Som en start skal Copenhagen Atomics lige ind på radaren for de medier der omtaler MSR virksomheder. http://www.nanalyze.com/2015/10/6-nuclear-...

  • 0
  • 0

Hej Claus. Lad os først betragte ORNL’s MSRE*, og yderlige antage at strømmen går, men uden frostpropperne åbnede og uden de kontrolstænker de havde blev sænket ned i kernen.
I dette tilfælde vil den stærkt negative temperatur koefficient og saltens void koefficient (i min tidligere kommentar snakkede jeg om moderatorvandets void koefficient) gøre at reaktorens energiproduktion næsten går i står.
Dette skyldes at salten ikke længere kan komme af med sin varme. Når pumpen stopper vil salten i kernen blive varmere og ekspandere, og dermed presses delvist ud af kernen, hvormed reaktoren ikke længere er kritisk.

Et lignende eksperiment blev også udført:
“MSRs have large negative temperature and void coefficients of reactivity, and are designed to shut down due to expansion of the fuel salt as temperature increases beyond design limits. The negative temperature and void reactivity coefficients passively reduce the rate of power increase in the case of an inadvertent control rod withdrawal (technically known as a ‘reactivity insertion’). When tests were made on the MSRE, a control rod was intentionally withdrawn during normal reactor operations at full power (8 MWt) to observe the dynamic response of core power. Such was the rate of fuel salt thermal expansion that reactor power levelled off at 9 MWt without any operator intervention.
The MSR thus has a significant load-following capability where reduced heat abstraction through the boiler tubes leads to increased coolant temperature, or greater heat removal reduces coolant temperature and increases reactivity. Primary reactivity control is using the secondary coolant salt pump or circulation which changes the temperature of the fuel salt in the core, thus altering reactivity due to its strong negative reactivity coefficient. The MSR works at near atmospheric pressure, eliminating the risk of explosive release of volatile radioactive materials.” **

Denne effect blev også brugt når man vil “slukke” reaktoren. I så fald stoppede de bare blæserne, der kølede den sekundære salt, og lod reaktoren blive subkritisk. ***
I Copenhagenatomics design forslaget løber salten gennem dumptanken, så i tilfælde af strøm tab, men uden frostpropperne åbnede, vil salten passivt løbe/siphon tilbage til dumptanken. Yderligere vil moderatorvandet også passivt dræne ud af kerne, så næsten igen fission kan tage sted.
Størstedelen af den energi der bliver produceret efter et “shutdown” er fra henfald af fissionsprodukter, ikke fission.

  • 1
  • 0