GIF IV Generasjon IV Reaktorer Internasjonalt Forum Med tillegg om den dobbeltsylindriske Saltsmeltereaktoren Publisert av 232 THORWARDS AS 1
Innhold Hva er Generation IV? Om dagens kjernekraft og reaktorer Generation IVs mål og reaktortyper 2
Hva er generasjon IV? Reaktorteknologi som beregnes å kunne tas i bruk 2030. Ett initiativ av USAs energimyndighet DOE år 2000. Årsak: Fra et mellomlangt tidsperspektiv er kjernekraft en viktig energikilde The Generation IV International Forum (GIF IV) ble dannet 2000. (Formelt fra 2001) Pr i dag er det tretten medlemmer. (En av dem EURATOM.) Har blitt enige om å samarbeide om forskning på energisystemer som bygger på kjernekraft. 3
Kjernekraft i dag 2007: 14% av verdens elektrisitet kommer fra kjernekraft. 439 reaktorer i 31 land. 250 nye planlegges 90 nye bygges 4
Reaktortyper Reaktorer kan katalogiseres på flere måter, for eksempel... Om de bruker hurtige eller termiske (sakte) nøytroner Moderatorer som grafitt, vanlig vann, tungt vann Kjølemedium som vann, gass, flytende metall 5
Termiske reaktorer Anvender moderator, for å bremse opp de hurtige nøytronene fra fisjonen till termiske (langsomme) nøytroner. Termiske nøytroner forårsaker fisjon av 235 U med større sannsynlighet enn hurtige nøytroner. De aller fleste av dagens reaktorer er termiske Brensel: lavt anriket uran (LEU) Kjøling: vann er det vanligste 6
Hurtige reaktorer Ingen moderator. Kjøling: flytende metall. (Ikke vann, ettersom dette vil fungere som moderator.) Krever relativt høyanriket Brensel (HEU) Uvanlige i dag Kan anvendes for breeding og transmutering (omdanning til andre ikke- radioaktive grunnstoffer) 7
Brensel Naturlig uran inneholder 99,3% 238U og 0,7% 235U. 235U er spaltbart (fissilt), mens 238 U er fertilt (fruktbart, kan bli spaltbart). Naturlig thorium er 100% fertilt. Dagens termisk lettvannsreaktorer anvender bare 235U Uranet må anrikes, till ca 4% 235U Slik som brenslet anvendes i dag, beregnes det å rekke til ca 100 år. Med breederteknikk kan det rekke til flere tusen år. Det er mellom tre og fire ganger så mye thorium som uran. Med breederteknikk kan thoriumet vare i titusener av år Brenselspellet 8
Reaktorer i dag 265 (60 %) er trykkvannsreaktorer (PWR) 94 (21 %) er kokvannsreaktorer (BWR) Typisk reaktor: Termisk Åpen brenselsyklus Dårlig utnyttelse avuranet. Virkningsgrad ca 33 %. 9
Utviklingsområder GIF har satt opp målsetninger for å løse problemene med dagens kjernekraft. Disse berører Ressurshusholdning Økonomi Sikkerhet Avfall Spredning av fissilt materiale 10
De seks reaktortypene Seks typer som anses å kunne møte målsetningene innen tidsrammen som er blitt satt Gasskjølt hurtig reaktor (GFR) Blykjølt hurtig reaktor (LFR) Saltsmeltereaktor (MSR) Natriumkjølt hurtig reaktor (SFR) Superkritisk vann reaktor (SCWR) Høytemperaturreaktor (VHTR) 11
Gasskjølt hurtig reaktor (GFR) Heliumkjølt Hurtig nøytronspektrum Lukket brenselsyklus Utgangstemperatur på 850 C 1200 MWe 12
Blykjølt hurtig reaktor (LFR) Bly eller bly/vismutkjølt Hurtig nøytronspektrum Lukket brenselsyklus Uttemperatur på 550 C, kan eventuellt økes til drøye 800 o C Moduler på 300 400 MWe eller større reaktorer på 1200 MWe 13
Saltsmeltereaktoren(MSR) Kjøling og brensel: blandning av natrium, zirkonium og uranfluorid og/eller thoriumfluorid Grafittmoderator eller ingen moderator Lukket brenselsyklus Uttemperatur 700 til 800 C 1000 MWe 14
Dobbelt sylindrisk Saltsmeltereaktor (DCMSR) Den indre sylinder innholder det fissile 233 U som saltsmelta 233 UF 4 Den ytre sylinder innholder det fertile 232 Th som saltsmelta 232 ThF 4 Ingen grafittmoderator Kan brukes til hydrogenproduksjon 15
Natriumkjølt hurtig reaktor (Sfr) Natriumkjølt Hurtig elektronspektrum Lukket brenselsyklus Uttemperatur 510 til 550 C 150 til 500MWe eller 500 til 1500MWe 16
Superkritisk vannreaktor (Scwr) Kjøles med superkritiskt vann Termisk eller hurtig nøytronspektrum Uttemperatur 510 C, muligens 550 C 1700 MWe Korrosjonsproblemer er ikke utredet 17
Høytemperatur reaktor (Htr) Heliumkjølt Grafittmoderator Anvender termiske nøytroner Uttemperatur på ca 1000 C Brukbar til hydrogenproduksjon 600 MWth 18
Sammendrag Kjernekraft kommer til å ha sin plass også i framtiden. Generation IV fremmer forskning omkring den. Målsetningene er å øke sikkerhet, minske avfallet, overgå økonomisk konkurrerende kraftkilder å forhindre spredning av fissile materialer De reaktortyper som undersøkes skiller seg ut ifra de nåværende blant annet ved at enkelte er hurtig reaktorer, og at alle anvender høye temperaturer. Kilder: The Generation IV International Forum, http://www.gen4. org/ Wikipedia Generation IV Reactor, http://en.wikipedia.org/wiki/generation_iv_reactor Studsvik, http://vp081.alertir.com/ Archival Photographic Files, apf200502, Special Collections Research Center, University of Chicago Library. 19