Réacteur À Sel Fondu: Repenser le cycle du combustible dans le futur du nucléaire ?

Par Fouad Sabry

Qu'est-ce qu'un réacteur à sels fondus

Une sorte de réacteur à fission nucléaire connu sous le nom de réacteur à sels fondus, ou MSR en abrégé, est un réacteur dans lequel le principal réfrigérant du réacteur nucléaire et /ou le combustible est un mélange de sel fondu. Il n'y a eu que deux MSR en fonctionnement, et tous deux étaient des réacteurs de recherche aux États-Unis. L' expérience du réacteur à sel fondu des années 1960 visait à prouver le concept d'une centrale nucléaire mettant en œuvre un cycle du combustible au thorium dans un réacteur surgénérateur, tandis que l' expérience du réacteur d'avion des années 1950 était principalement motivée par la taille compacte qu'offre la technique. L'expérience du réacteur d'avion a été menée dans les années 1950. Des recherches accrues sur les conceptions de réacteurs de génération IV ont commencé à raviver l'intérêt pour la technologie et, en septembre 2021, la Chine était sur le point de lancer son MSR au thorium TMSR-LF1. Cet intérêt a été suscité par le fait que de nombreux pays avaient des projets utilisant la technologie.

Comment vous en bénéficierez

(I) Insights et validations sur le sujets suivants :

Chapitre 1 : Réacteur à sels fondus

Chapitre 2 : Réacteur nucléaire

Chapitre 3 : Réacteur à lit de galets

Chapitre 4 : Réacteur surgénérateur

Chapitre 5 : Réacteur à neutrons rapides

Chapitre 6 : Coefficient de vide

Chapitre 7 : Sûreté nucléaire passive

Chapitre 8 : Combustible nucléaire

Chapitre 9 : Réacteur de génération IV

Chapitre 10 : Réacteur à gaz à haute température

Chapitre 11 : Cycle du combustible au thorium

Chapitre 12 : Alvin M. Weinberg

Chapitre 13 : Expérience sur le réacteur à sels fondus

Chapitre 14 : Réacteur au fluorure liquide et au thorium

Chapitre 15 : FLiBe

Chapitre 16 : Énergie nucléaire à base de thorium

Chapitre 17 : Réacteur à sels fondus intégral

Chapitre 18 : Réacteur nucléaire ThorCon

Chapitre 19 : Réacteur à double fluide

Chapitre 20 : Réacteur à sel stable

Chapitre 21 : TMSR -LF1

(II) Répondre aux principales questions du public sur le réacteur à sels fondus.

(III) Exemples concrets d'utilisation du réacteur à sels fondus dans de nombreux domaines.

(IV) 17 annexes pour expliquer, brièvement, 266 technologies émergentes dans chaque industrie pour avoir une compréhension complète à 360 degrés des technologies des réacteurs à sels fondus.

À qui ce livre est destiné

Professionnels, étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs, passionnés, amateurs et ceux qui veulent aller au-delà des connaissances ou des informations de base pour tout type de réacteur à sel fondu.

• Langue: Français
• Éditeur: Un Milliard De Personnes Informées [French]
• Date de sortie: 17 oct. 2022

Aperçu du livre

Copyright

Réacteur à sels fondus Copyright © 2022 par Fouad Sabry. Tous droits réservés.

Tous droits réservés. Aucune partie de ce livre ne peut être reproduite sous quelque forme ou par quelque moyen électronique ou mécanique, y compris les systèmes de stockage et de récupération de l’information, sans l’autorisation écrite de l’auteur. La seule exception est faite par un examinateur, qui peut citer de courts extraits dans une critique.

Couverture dessinée par Fouad Sabry.

Ce livre est une œuvre de fiction. Les noms, les personnages, les lieux et les incidents sont soit des produits de l’imagination de l’auteur, soit utilisés de manière fictive. Toute ressemblance avec des personnes réelles, vivantes ou mortes, des événements ou des lieux est entièrement fortuite.

Bonus

Vous pouvez envoyer un e-mail à [e-mail] avec pour objet « Réacteur à sels fondus: repenser le cycle du combustible dans l’avenir de l’énergie nucléaire? « , et vous recevrez un e-mail contenant les premiers chapitres de ce livre.

Fouad Sabry

Visitez le site Web de 1BK à l’adresse

www.1BKOfficial.org

Préface

Pourquoi ai-je écrit ce livre ?

L’histoire de l’écriture de ce livre a commencé en 1989, alors que j’étais étudiant à l’école secondaire des étudiants avancés.

C’est remarquablement comme les écoles STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics), qui sont maintenant disponibles dans de nombreux pays avancés.

STEM est un programme basé sur l’idée d’éduquer les étudiants dans quatre disciplines spécifiques - science, technologie, ingénierie et mathématiques - dans une approche interdisciplinaire et appliquée. Ce terme est généralement utilisé pour désigner une politique éducative ou un choix de programme dans les écoles. Elle a des répercussions sur le perfectionnement de la main-d’œuvre, les préoccupations en matière de sécurité nationale et la politique d’immigration.

Il y avait un cours hebdomadaire dans la bibliothèque, où chaque élève est libre de choisir n’importe quel livre et de lire pendant 1 heure. L’objectif de la classe est d’encourager les élèves à lire des matières autres que le programme éducatif.

Dans la bibliothèque, alors que je regardais les livres sur les étagères, j’ai remarqué d’énormes livres, totalisant 5 000 pages en 5 parties. Le nom du livre est « L’Encyclopédie de la technologie », qui décrit tout ce qui nous entoure, duzéro absolu aux semi-conducteurs, presque toutes les technologies, à cette époque, ont été expliquées avec des illustrations colorées et des mots simples. J’ai commencé à lire l’encyclopédie, et bien sûr, je n’ai pas pu la terminer dans le cours hebdomadaire de 1 heure.

J’ai donc convaincu mon père d’acheter l’encyclopédie. Mon père m’a acheté tous les outils technologiques au début de ma vie, le premier ordinateur et la première encyclopédie technologique, et les deux ont un grand impact sur moi et ma carrière.

J’ai terminé toute l’encyclopédie pendant les mêmes vacances d’été de cette année, puis j’ai commencé à voir comment l’univers fonctionne et comment appliquer ces connaissances aux problèmes quotidiens.

Ma passion pour la technologie a commencé il y a plus de 30 ans et le voyage continue.

Ce livre fait partie de « L’Encyclopédie des technologies émergentes » qui est ma tentative de donner aux lecteurs la même expérience étonnante que j’ai eue quand j’étais au lycée, mais au lieu des technologies du 20ème siècle, je suis plus intéressé par les technologies émergentes du 21ème siècle, les applications et les solutions industrielles.

« L’Encyclopédie des technologies émergentes » sera composée de 365 livres, chaque livre sera axé sur une seule technologie émergente. Vous pouvez lire la liste des technologies émergentes et leur catégorisation par industrie dans la partie « Bientôt disponible », à la fin du livre.

365 livres pour donner aux lecteurs la possibilité d’accroître leurs connaissances sur une seule technologie émergente chaque jour au cours d’une période d’un an.

Introduction

Comment ai-je écrit ce livre ?

Dans chaque livre de « The Encyclopedia of Emerging Technologies », j’essaie d’obtenir des informations de recherche instantanées et brutes, directement de l’esprit des gens, en essayant de répondre à leurs questions sur la technologie émergente.

Il y a 3 milliards de recherches Google chaque jour, et 20% d’entre elles n’ont jamais été vues auparavant. Ils sont comme une ligne directe vers les pensées des gens.

Parfois, c’est 'Comment puis-je enlever le bourrage papier'. D’autres fois, ce sont les peurs déchirantes et les désirs secrets qu’ils n’oseraient jamais partager qu’avec Google.

Dans ma quête pour découvrir une mine d’or inexploitée d’idées de contenu sur « Réacteur à sels fondus », j’utilise de nombreux outils pour écouter les données de saisie semi-automatique des moteurs de recherche comme Google, puis je lance rapidement chaque phrase et question utile, les gens demandent autour du mot-clé « Réacteur à sels fondus ».

C’est une mine d’or de perspicacité des gens, que je peux utiliser pour créer du contenu, des produits et des services frais et ultra-utiles. Les gens gentils, comme vous, veulent vraiment.

Les recherches de personnes sont l’ensemble de données le plus important jamais collecté sur la psyché humaine. Par conséquent, ce livre est un produit vivant, et constamment mis à jour par de plus en plus de réponses à de nouvelles questions sur « Réacteur à sels fondus », posées par des gens, tout comme vous et moi, s’interrogeant sur cette nouvelle technologie émergente et aimeraient en savoir plus à ce sujet.

L’approche pour écrire ce livre est d’obtenir un niveau plus profond de compréhension de la façon dont les gens recherchent autour de « Réacteur à sels fondus », révélant des questions et des requêtes auxquelles je ne penserais pas nécessairement de mémoire, et répondant à ces questions avec des mots super faciles et digestes, et de naviguer dans le livre d’une manière simple.

Donc, quand il s’agit d’écrire ce livre, j’ai veillé à ce qu’il soit aussi optimisé et ciblé que possible. Le but de ce livre est d’aider les gens à mieux comprendre et à développer leurs connaissances sur le « réacteur à sels fondus ». J’essaie de répondre aux questions des gens aussi fidèlement que possible et de montrer beaucoup plus.

C’est une façon fantastique et belle d’explorer les questions et les problèmes que les gens ont et d’y répondre directement, et d’ajouter de la perspicacité, de la validation et de la créativité au contenu du livre – même des pitchs et des propositions. Le livre révèle des domaines de recherche riches, moins encombrés et parfois surprenants que je n’atteindrais pas autrement. Il ne fait aucun doute qu’il devrait accroître la connaissance de l’esprit des lecteurs potentiels, après avoir lu le livre en utilisant cette approche.

J’ai appliqué une approche unique pour rendre le contenu de ce livre toujours frais. Cette approche dépend de l’écoute de l’esprit des gens, en utilisant les outils d’écoute de recherche. Cette approche m’a aidé à :

Rencontrez les lecteurs exactement là où ils se trouvent, afin que je puisse créer un contenu pertinent qui touche une corde sensible et favorise une meilleure compréhension du sujet.

Gardez le doigt sur le pouls, afin que je puisse obtenir des mises à jour lorsque les gens parlent de cette technologie émergente de nouvelles façons, et surveiller les tendances au fil du temps.

Découvrez des trésors cachés de questions ont besoin de réponses sur la technologie émergente pour découvrir des informations inattendues et des niches cachées qui renforcent la pertinence du contenu et lui donnent un avantage gagnant.

Les éléments constitutifs de la rédaction de ce livre sont les suivants :

(1) J’ai cessé de perdre du temps sur le contenu voulu par les lecteurs, j’ai rempli le contenu du livre avec ce dont les gens ont besoin et j’ai dit au revoir aux idées de contenu sans fin basées sur des spéculations.

(2) J’ai pris des décisions solides, et pris moins de risques, pour être aux premières loges de ce que les gens veulent lire et savoir – en temps réel – et utiliser les données de recherche pour prendre des décisions audacieuses, sur les sujets à inclure et les sujets à exclure.

(3) J’ai rationalisé ma production de contenu pour identifier les idées de contenu sans avoir à passer manuellement au crible les opinions individuelles pour gagner des jours et même des semaines de temps.

C’est merveilleux d’aider les gens à accroître leurs connaissances d’une manière simple en répondant simplement à leurs questions.

Je pense que l’approche de l’écriture de ce livre est unique car elle rassemble et suit les questions importantes posées par les lecteurs sur les moteurs de recherche.

Remerciements

Écrire un livre est plus difficile que je ne le pensais et plus gratifiant que je n’aurais jamais pu l’imaginer. Rien de tout cela n’aurait été possible sans le travail accompli par des chercheurs prestigieux, et je tiens à souligner leurs efforts pour accroître les connaissances du public sur cette technologie émergente.

Dédicace

Pour les éclairés, ceux qui voient les choses différemment et veulent que le monde soit meilleur, ils n’aiment pas le statu quo ou l’État existant. Vous pouvez trop être en désaccord avec eux, et vous pouvez discuter encore plus avec eux, mais vous ne pouvez pas les ignorer, et vous ne pouvez pas les sous-estimer, parce qu’ils changent toujours les choses ... Ils poussent la race humaine en avant, et tandis que certains peuvent les voir comme des fous ou des amateurs, d’autres voient du génie et des innovateurs, parce que ceux qui sont assez éclairés pour penser qu’ils peuvent changer le monde, sont ceux qui le font, et conduisent les gens à l’illumination.

Épigraphe

Un type de réacteur à fission nucléaire connu sous le nom de réacteur à sels fondus, ou MSR en abrégé, est un réacteur dans lequel le caloporteur principal du réacteur nucléaire et / ou le combustible est un mélange de sel fondu. Il n’y a jamais eu que deux RSM en exploitation, et les deux étaient des réacteurs de recherche aux États-Unis. L’expérience du réacteur à sels fondus des années 1960 visait à prouver le concept d’une centrale nucléaire qui met en œuvre un cycle de combustible au thorium dans un réacteur surgénérateur, tandis que l’expérience du réacteur aéronautique des années 1950 était principalement motivée par la taille compacte offerte par la technique. L’expérience du réacteur d’avion a été menée dans les années 1950. La recherche accrue sur la conception de réacteurs de génération IV a commencé à revigorer l’intérêt pour la technologie et, en septembre 2021, la Chine était sur le point de commencer son TMSR-LF1 thorium MSR. Cet intérêt a été suscité par le fait que de nombreux pays avaient des projets utilisant la technologie.

Table des matières

Copyright

Bonus

Préface

Introduction

Remerciements

Dédicace

Épigraphe

Table des matières

Chapitre 6 : Réacteur à sels fondus

Chapitre 2 : Réacteur nucléaire

Chapitre 3 : Surgénérateur

Chapitre 4 : Surgénérateur

Chapitre 5 : Réacteur à neutrons rapides

Chapitre 6 : Sûreté nucléaire passive

Chapitre 7 : Combustible nucléaire

Chapitre 7 : Combustible nucléaire

Chapitre 9 : Réacteur de génération IV

Chapitre 9 : Réacteur à eau supercritique

Chapitre 11 : Réacteur rapide refroidi au plomb

Chapitre 12 : Alvin M. Weinberg

Chapitre 13 : Expérience de réacteur à sels fondus

Chapitre 14 : Réacteur au fluorure de thorium liquide

Chapitre 15 : Réacteur à sels fondus Fuji

Chapitre 16 : Liste des conceptions de petits réacteurs modulaires

Chapitre 17 : Réacteur intégral à sels fondus

Chapitre 18 : Énergie nucléaire à base de thorium

Chapitre 19 : Réacteur intégral à sels fondus

Chapitre 20 : L’énergie transatomique

Chapitre 21 : Réacteur à sels stables

Épilogue

À propos de l’auteur

À venir

Annexes : Technologies émergentes dans chaque industrie

Chapitre 6 : Réacteur à sels fondus

Un type de réacteur à fission nucléaire connu sous le nom de réacteur à sels fondus, ou MSR en abrégé, est un réacteur dans lequel le caloporteur principal du réacteur nucléaire et / ou le combustible est un mélange de sel fondu. Il n’y a jamais eu que deux RSM en exploitation, et les deux étaient des réacteurs de recherche aux États-Unis. L’expérience du réacteur à sels fondus des années 1960 visait à prouver le concept d’une centrale nucléaire qui met en œuvre un cycle de combustible au thorium dans un réacteur surgénérateur, tandis que l’expérience du réacteur aéronautique des années 1950 était principalement motivée par la taille compacte offerte par la technique. L’expérience du réacteur d’avion a été menée dans les années 1950. La recherche accrue sur la conception des réacteurs de génération IV a commencé à revigorer l’intérêt pour la technologie, avec divers pays ayant des projets, et en septembre 2021, la Chine est sur le point de démarrer son réacteur TMSR-LF1 thorium MSR. [réf. nécessaire].

On pense que les RSM sont plus sûrs que les réacteurs conventionnels en raison du fait qu’ils fonctionnent avec du combustible déjà en fusion. De plus, en cas d’urgence, le mélange de carburant est conçu pour s’écouler du cœur et dans une enceinte de confinement, où il se solidifiera dans les réservoirs de vidange de carburant. Cela élimine la possibilité que les réacteurs traditionnels (à combustible solide) connaissent une fusion nucléaire incontrôlée ainsi que les explosions d’hydrogène associées, comme on l’a vu lors de la tragédie nucléaire de Fukushima. Au lieu d’augmenter la pression à l’intérieur des tubes de combustible pendant la durée de vie du combustible, comme cela se fait dans les réacteurs à combustible solide traditionnels, ce type de réacteur maintient une pression constante partout. Les RSM ont également la capacité d’être rechargés en carburant pendant leur fonctionnement, ce qui est effectivement la même chose que le retraitement nucléaire en ligne. Les réacteurs conventionnels, en revanche, doivent être arrêtés pour pouvoir être rechargés en combustible (les réacteurs à eau lourde comme le CANDU ou les RESP de classe Atucha étant une exception notable).

Une autre caractéristique clé des RSM est des températures de fonctionnement d’environ 700 ° C (1 292 ° F), nettement plus élevées que les REL traditionnels à environ 300 ° C (572 ° F), offrant un niveau d’efficacité plus élevé dans la production d’électricité, le potentiel des installations qui stockent de l’énergie pour le réseau, la production économique d’hydrogène et, dans quelques cas, des options pour réduire la chaleur industrielle.

La corrosivité des sels chauds et la composition chimique changeante du sel lorsqu’il est transmuté par le flux de neutrons dans le cœur du réacteur sont deux difficultés pertinentes qui doivent être abordées tout au long du processus de conception.

Les RSM offrent une multitude d’avantages incomparables à ceux offerts par les réacteurs nucléaires conventionnels; Mais, pour des raisons historiques, elles n’ont pas été mises en œuvre.

Par rapport aux réacteurs conventionnels, les RSM, en particulier ceux dans lesquels le combustible est dissous dans le sel, présentent un certain nombre de caractéristiques distinctives. La pression à l’intérieur du cœur d’un réacteur peut être assez basse, mais la température peut être assez élevée. À cet égard, un MSR est plus analogue à un réacteur refroidi à l’eau légère qui utilise du métal liquide pour le refroidissement qu’à un réacteur à eau légère normal. Contrairement au combustible à passage unique qui est utilisé dans la majorité des centrales nucléaires des États-Unis à l’heure actuelle, les RSM sont souvent conçus comme des réacteurs de sélection équipés de cycles de combustible fermés.

Afin de limiter les excursions de réactivité, les concepts de sécurité dépendent d’un coefficient de température de réactivité négatif et d’une augmentation probable significative de la température. Il est possible d’installer un deuxième conteneur qui est refroidi passivement sous le réacteur comme technique alternative pour arrêter le réacteur. En cas de dysfonctionnement, ainsi qu’à des fins d’entretien courant, le combustible est vidangé du réacteur. La réaction nucléaire en chaîne est arrêtée, ce qui fonctionne également comme un mécanisme de refroidissement secondaire. Pour certains modèles expérimentaux sous-critiques très sûrs, des accélérateurs produisant des neutrons ont été proposés comme solution.

Les RSM présentent de nombreux avantages potentiels par rapport aux réacteurs à eau légère déjà utilisés :

L’élimination de la chaleur du processus de désintégration s’effectue passivement dans les RSM, tout comme dans toutes les conceptions de réacteurs à basse pression. Étant donné que le combustible et le caloporteur sont le même fluide dans certaines conceptions, le retrait du caloporteur élimine également le combustible du réacteur. Ceci est analogue à la façon dont le retrait du modérateur dans un REL élimine également le liquide de refroidissement dans cette conception. Contrairement à la vapeur, les sels de fluorure ont du mal à se dissoudre dans l’eau et ne produisent pas d’hydrogène qui peut être brûlé. Les sels fondus, contrairement à l’acier et à l’oxyde d’uranium solide, ne sont pas endommagés par le bombardement de neutrons qui se produit dans le cœur du réacteur; Pourtant, la cuve du réacteur l’est toujours.

Étant donné qu’un MSR basse pression ne contient pas la vapeur radioactive à haute pression d’un REB, il ne subit pas de fuites de vapeur radioactive et d’eau de refroidissement et ne nécessite pas le confinement coûteux, la cuve à noyau en acier, la tuyauterie et l’équipement de sécurité nécessaires pour contenir la vapeur radioactive. La grande majorité des conceptions MSR, en revanche, prévoient que les produits de fission radioactifs transportant des fluides soient en contact direct avec les pompes et les échangeurs de chaleur.

Étant donné que les RSM sont capables de fonctionner avec des neutrons lents, il est possible qu’ils rendent les cycles fermés du combustible nucléaire plus rentables. Tout réacteur qui achève le cycle du combustible nucléaire et diminue ainsi les conséquences environnementales, à condition que le plan soit exécuté dans son ensemble, comprend: Grâce à un processus de séparation chimique, les actinides à vie longue sont reconvertis en combustible de réacteur. La majorité des déchets qui sont rejetés sont des produits de fission, souvent appelés cendres nucléaires, qui ont des demi-vies plus courtes. Pour cette raison, le temps requis pour le confinement géologique est réduit des dizaines de milliers d’années requises par le combustible nucléaire irradié d’un réacteur à eau légère à seulement 300 ans. De plus, il permet l’utilisation de combustibles nucléaires alternatifs comme le thorium.

Le pyrotraitement peut être utilisé sur la phase liquide du combustible afin d’extraire les produits de fission, également appelés cendres nucléaires, des combustibles actinides. Cela peut offrir des avantages par rapport à la méthode plus traditionnelle de retraitement, malgré le fait qu’un développement important est encore nécessaire.

La fabrication de barres de combustible n’est pas nécessaire (remplacée par la synthèse de sels combustibles).

Certaines conceptions sont compatibles avec le spectre des neutrons rapides, qui peuvent « brûler » des matériaux transuraniens gênants provenant de réacteurs nucléaires à eau légère standard, tels que Pu240, Pu241 et supérieur (plutonium de qualité réacteur).

En moins d’une minute, un MSR peut réagir aux changements de charge (contrairement aux centrales nucléaires à combustible solide « traditionnelles » qui souffrent d’empoisonnement au xénon).

Les réacteurs à sels fondus sont capables de fonctionner à des températures élevées, ce qui se traduit par un niveau accru d’efficacité thermique. Il en résulte une réduction de la taille, des coûts et des effets sur l’environnement.

Les RSM ont le potentiel de fournir une « puissance spécifique » élevée, qui fait référence à une puissance élevée à faible masse, comme le montre ARE.

En raison de son potentiel pour une économie de neutrons favorable, le MSR est une option attrayante pour le cycle du combustible au thorium déficient en neutrons.

Comparativement peu de progrès par rapport à la majorité des conceptions de la génération IV

Dans les systèmes qui utilisent du sel de combustible en circulation, les radionucléides qui sont dissous dans le combustible entrent en contact avec des pièces d’équipement importantes comme les pompes et les échangeurs de chaleur, qui nécessiteraient probablement un entretien à distance et pourraient être coûteux.

Pour certaines RSM, un traitement chimique sur place est nécessaire pour contrôler le mélange du cœur et éliminer les produits de fission.

Modifications nécessaires à la réglementation afin de tenir compte de différents aspects de la conception

Les alliages à base de nickel sont utilisés dans la construction de certaines conceptions MSR afin de contenir le sel fondu.

Les alliages à base de nickel et de fer sont sujets à la fragilisation sous un flux de neutrons élevé. : 83

Risque de corrosion.

Les sels fondus ont besoin d’une surveillance vigilante de leur état redox afin d’atténuer le risque de corrosion.

Cela présente un ensemble unique de défis pour les systèmes qui utilisent du sel de combustible en circulation, dans lequel un mélange complexe d’isotopes fissiles et fertiles, ainsi que leurs produits respectifs de fission, de transmutation et de désintégration, est pompé à travers le réacteur.

Les conceptions qui utilisent du sel combustible statique utilisent la modularisation du problème. Le sel combustible est stocké à l’intérieur de broches de combustible, qui sont remplacées régulièrement, principalement en raison de dommages causés par l’irradiation neutronique, est un élément fondamental du concept opérationnel; tandis que la composition chimique du sel de refroidissement est plus simple et, sous un contrôle d’état redox approprié, ne met en aucune façon les broches de combustible ou la cuve du réacteur à un risque de corrosion.

(En ce qui concerne le contrôle des états redox), veuillez vous référer aux descriptions fournies pour le combustible et les sels de refroidissement utilisés dans le réacteur à sels stables.

Les RSM qui ont été créés à l’ORNL dans les années 1960 ne pouvaient être utilisés sans risque que pendant une durée limitée et ne fonctionnaient qu’à environ 650 °C.

Les risques potentiels de corrosion comprennent la dissolution du chrome par des sels de fluorure de thorium liquide à > 700 °C, menaçant ainsi les composants en acier inoxydable.

D’autres agents d’alliage typiques, tels que le cobalt et le nickel, sont susceptibles d’être transformés par rayonnement neutronique, ce qui raccourcit la durée de vie.

Dans le cas où les sels de lithium (tels que.

FLiBe), Il est avantageux, bien que coûteux, d’utiliser 7Li afin de réduire la production de tritium (le tritium a la capacité de s’infiltrer dans les aciers inoxydables), de provoquer une fragilisation et de fuir vers les environs).

Hastelloy N a été créé par l’ORNL afin d’aider à relever ces défis, en outre, des travaux sont en cours pour obtenir l’approbation d’autres types d’acier de construction pour une utilisation dans les réacteurs (316H), 800H, inco 617).

Certaines conceptions MSR pourraient être modifiées pour créer un réacteur surgénérateur capable de générer des matières nucléaires pouvant être utilisées dans des armes.

Tant le MSRE que les réacteurs nucléaires des avions utilisaient des niveaux d’enrichissement si élevés qu’ils étaient dangereusement proches de ceux utilisés dans les bombes nucléaires. Ces niveaux violeraient la loi en vertu de la grande majorité des systèmes de réglementation contemporains qui sont en place pour les centrales électriques. La grande majorité des conceptions contemporaines évitent ce problème.

La durée de vie du noyau d’un MSR qui utilise des neutrons thermiques modérés peut être raccourcie en raison des dommages causés par les neutrons aux matériaux solides du modérateur. Par exemple, le MSRE a été construit avec des tolérances extrêmement lâches pour ses bâtons modérateurs en graphite afin que les dommages causés par les neutrons puissent varier leur taille sans endommager les bâtons de modérateur eux-mêmes. Étant donné que le graphite change de taille lorsqu’il est grenaillé avec des neutrons, il n’est pas possible d’utiliser la tuyauterie en graphite dans les conceptions MSR « à deux fluides ». Les tuyaux en graphite se fendraient et fuiraient s’ils étaient utilisés dans ces conceptions. En raison de la nécessité d’éviter la modération, un MSR qui utilise des neutrons rapides ne peut pas utiliser de graphite de toute façon.

Les RSM thermiques ont un temps de doublement plus lent que les surgénérateurs à neutrons rapides, malgré le fait que leurs ratios de reproduction sont plus faibles.

Les sels fondus sont l’une des nombreuses méthodes qui peuvent être utilisées pour le refroidissement des RSM.

Les réacteurs à combustible solide refroidis aux sels fondus portent plusieurs noms différents, notamment « système de réacteur à sels fondus » dans la proposition de génération IV, « réacteurs à convertisseur de sels fondus » (MSCR), « réacteurs avancés à haute température » (AHTR) et « réacteurs à haute température au fluorure ». Tous ces noms font référence au même type de réacteur (FHR, désignation préférée du DOE).

Les RFH ne peuvent pas simplement retraiter le combustible et ont des barres de combustible qui doivent être produites et certifiées. Ce processus peut prendre jusqu’à vingt ans à partir du moment où le concept est conçu pour la première fois. Le RFH maintient les avantages en matière de sûreté et d’économie d’un caloporteur à basse pression et à haute température, caractéristiques qui sont également partagées par les réacteurs refroidis au métal liquide. Notamment, il n’y a pas de production de vapeur dans le cœur, comme il y en a dans les REB, il n’y a donc pas besoin d’un récipient sous pression en acier massif et coûteux (comme requis pour les REP). Parce qu’elle peut fonctionner à des températures élevées, une turbine à gaz à cycle Brayton à la fois efficace et légère peut être utilisée pour le processus de conversion de la chaleur en énergie.

Une partie importante de la recherche qui est actuellement effectuée sur les FHR est axée sur le développement d’échangeurs de chaleur minuscules et compacts qui peuvent réduire les volumes de sels fondus et les dépenses liées à ces quantités.

Le potentiel corrosif des sels fondus peut être assez important, et ce potentiel augmente à mesure que la température augmente.

En ce qui concerne le circuit de réfrigération principal, il est essentiel d’avoir un matériau résistant à la corrosion même lorsqu’il est soumis à des températures élevées et à un fort rayonnement.

Des expériences montrent que le Hastelloy-N et les alliages similaires sont adaptés à ces tâches à des températures de fonctionnement allant jusqu’à environ 700 °C.

Cependant, il y a un manque d’expérience opérationnelle.

Des températures de fonctionnement encore plus élevées sont souhaitables – à 850 °C, la production thermochimique d’hydrogène devient possible.

Aucun essai n’a été effectué pour valider les matériaux pour cette plage de température, malgré le fait que les composites de carbone, les alliages de molybdène (p. ex.

TZM), les carbures, ainsi que la possibilité d’utiliser des alliages ODS ou des matériaux à base de métaux réfractaires.

Un chercheur privé a proposé qu’une solution pourrait être d’utiliser les nouveaux alliages bêta-titane Au, car cela permettrait non seulement de fonctionner à des températures très élevées, mais augmenterait également la marge de sécurité.

Les mélanges de sels ont été sélectionnés afin de rendre le réacteur plus fonctionnel et sécurisé.

Le fluor n’a qu’un seul isotope stable (¹⁹F) et, sous l’influence du bombardement neutronique, ne devient pas facilement radioactif.

Contrairement au chlore et à plusieurs autres halogénures, le fluor a également un taux d’absorption des neutrons plus faible et modère (ralentit) les neutrons plus efficacement.

Les températures élevées provoquent l’ébullition des fluorures à faible valence, malgré le fait que plusieurs pentafluorures et hexafluorures bouillent à des températures très modérées.

Avant de pouvoir être réduits à leurs composants, ils doivent être chauffés à des températures extrêmement élevées.

Lorsqu’ils sont maintenus sensiblement en dessous de leurs températures d’ébullition respectives, les sels fondus de ce type sont dits « chimiquement stables ».

Les sels de fluorure ont une faible solubilité dans l’eau et ne créent pas d’hydrogène brûlable.

Le chlore a deux isotopes stables (35 Cl  et ³⁷ Cl), ainsi qu’un isotope à décomposition lente entre eux qui facilite l’absorption des neutrons de ³⁵ Cl.

La présence de chlorures permet de construire des réacteurs surgénérateurs rapides.

Il y a eu une réduction significative de la quantité de recherches menées sur la conception de réacteurs utilisant des sels de chlorure.

Le chlore, contrairement au fluor, doit passer par le processus de purification afin de séparer l’isotope stable plus lourd, ³⁷ Cl, réduisant ainsi la production de tétrachlorure de soufre qui se produit lorsque ³⁵ Cl absorbe un neutron pour devenir 36 Cl, puis se dégrade par désintégration bêta à ³⁶S.

Le lithium doit être sous forme de ⁷ Li purifié, car le ⁶Li capture efficacement les neutrons et produit du tritium.

Même si du ⁷ Li pur est utilisé, la création de quantités substantielles de tritium est déclenchée par des sels contenant du lithium, analogues aux centrales nucléaires utilisant de l’eau lourde.

Afin d’abaisser leurs points de fusion, les sels de réacteur se trouvent souvent dans des mélanges proches de l’eutectique. En raison de son point de fusion bas, le sel peut être fondu plus facilement au démarrage, et il y a moins de chances que le sel gèle lorsqu’il est refroidi dans l’échangeur de chaleur.

Étant donné que les sels de fluorure fondu ont une « fenêtre redox » relativement grande, le potentiel redox du système de sels fondus peut être modifié. Avec l’ajout de béryllium, le composé connu sous le nom de fluor-lithium-béryllium (ou « FLiBe ») peut être utilisé pour réduire le potentiel redox et presque éliminer la corrosion. Cependant, en raison du fait que le béryllium est un élément très toxique, des mesures de sécurité supplémentaires devront être incluses dans la conception afin d’empêcher qu’il ne soit rejeté dans l’environnement. Une grande variété de sels différents ont également le potentiel d’induire de la corrosion dans la tuyauterie, en particulier si le réacteur est suffisamment chaud pour produire de l’hydrogène hautement réactif.

À ce jour, la majorité des études se sont concentrées sur FLiBe, principalement en raison du fait que le lithium et le béryllium sont relativement bons modérateurs et se combinent pour générer une combinaison de sels eutectiques avec un point de fusion inférieur à celui de chacun des sels composants.

En outre, le doublement des neutrons peut se produire dans le béryllium, augmentant l’efficacité de l’économie neutronique.

Après avoir absorbé un neutron, le noyau du béryllium s’engagera dans ce processus, ce qui entraînera la libération de deux neutrons.

En raison de l’essence qui contient des sels, on ajoute généralement 1 % ou 2 % (par mole) d’UF4 .

Des fluorures de thorium et de plutonium ont également été utilisés à un moment donné.

L’ORNL a été le premier endroit au monde à découvrir des méthodes de préparation et de travail avec du sel fondu. L’élimination des oxydes, du soufre et des contaminants métalliques est l’objectif du procédé de purification utilisé sur le sel. La présence d’oxydes peut entraîner le dépôt de particules solides pendant le fonctionnement du réacteur. À la température de fonctionnement, l’assaut corrosif du soufre sur les alliages à base de nickel nécessite leur élimination afin que le processus puisse se poursuivre. Aux fins du contrôle de la corrosion, les métaux structurels comme le chrome, le nickel et le fer doivent être éliminés.

Un étage de purification de réduction de la teneur en eau utilisant du gaz HF et du gaz de balayage à l’hélium a été spécifié pour fonctionner à 400 °C.

La contamination par l’oxyde et le soufre dans les mélanges de sel a été éliminée à l’aide d’un barbotage gazeux du mélange HF –H2 , le sel étant chauffé à 600 °C.

Un avantage qui peut venir avec l’utilisation d’un MSR est le potentiel du traitement en ligne.

Le traitement sur une base continue entraînerait une diminution du stock de produits de fission, En éliminant les produits de fission qui ont une grande section efficace d’absorption des neutrons, la corrosion peut être contrôlée et l’économie des neutrons peut être améliorée, en particulier le xénon.

Pour cette raison, le MSR est un excellent choix pour une utilisation dans le cycle du thorium pauvre en neutrons.

Le traitement en ligne du combustible peut introduire des risques d’accidents de traitement du carburant: ¹⁵ qui peuvent déclencher la libération de radio-isotopes.

Dans certaines circonstances impliquant la reproduction du thorium, le produit intermédiaire protactinium 233 Pa serait retiré du réacteur et laissé se désintégrer en ²³³U très pur, un composant attrayant pour la fabrication de bombes.

Les modèles plus à jour suggèrent d’en utiliser un avec une puissance spécifique inférieure ou une deuxième couverture de reproduction du thorium.

Il en résulte une dilution du protactinium à un degré tel que seule une petite fraction des atomes de protactinium est capable d’absorber un deuxième neutron ou proton, via une réaction chimique (n, 2n) (dans laquelle un neutron incident n’est pas absorbé mais frappe un neutron hors du noyau), générer ²³²U.

Parce que ²³²U a une courte demi-vie et que sa chaîne de désintégration contient des émetteurs gamma durs, il réduit l’intérêt de la composition