爱达荷国家实验室的熔盐测试回路助力下一代核反应堆

为了实现在未来十年内拥有一座投入运营的熔盐核反应堆的目标，南方电力公司和爱达荷国家实验室已经完成了首个同类试验台的首次运行，以促进该技术的快速发展。随着下一代核反应堆（即第四代核电站）的开发，熔盐反应堆越来越有可能成为核电站。这些核电站用混合有核燃料的盐浆取代放射性燃料棒和水冷却系统，与老一代核电站相比，它们具有无数优势。

研究小组成员正在往循环中添加盐

例如，这种反应堆比老式核电站更安全，因为它们在低得多的压力下运行，从而使得事故发生时的结构应力和故障不再那么严重。

熔盐核反应堆 (MSR) 还具有独特的被动方法，可以防止核灾难。一些核电站的反应堆室内装有所谓的“冻结塞”。一旦发生断电，保持这块盐处于冻结状态的系统就会失效，导致冻结塞溶解。这样一来，盐/燃料浆液就会被动地排入地下储罐，在那里安全冷却。另一方面，如果反应堆过热，浆液中的膨胀会使核燃料扩散，使裂变更难继续，从而有效地关闭核电站。

此外，熔融核反应堆比以前的核反应堆效率更高，甚至有可能利用其他核反应堆中未完全消耗的废料。与传统的废燃料棒相比，熔融核反应堆产生的废物更少，分解速度更快，而且由于体积相对较小，可以根据需要进行模块化部署。

话虽如此，熔盐堆面临的一大挑战是，极热的熔盐往往会对其接触到的任何物质造成严重破坏。

爱达荷国家实验室 (INL)、南方公司和TerraPower联合开展了该项目。该项目名为熔融氯化物反应堆实验 (MCRE)，上个月刚刚取得了重大里程碑，当时该项目宣布已使用原型炉以每批 18 公斤（39 磅）的速度制造了基于变性铀的燃料。这与反应堆最终达到临界状态所需的 3.5 吨相差甚远，但这是一个开始，燃料的生产效率达到 90%。

目前，MCRE项目已成功完成熔盐流动回路试验台，旨在开发一种能够承受熔盐腐蚀作用的反应堆。

这个封闭系统由不锈钢制成，内部装有氯化锂-氯化钾盐浆（是的，这就是整个复杂的名称）。随着盐在系统中循环，科学家能够调整浆液的性质（例如温度），而无需停止流动。实际上，这意味着他们可以在下一代核燃料实时循环时对其进行研究。

五种不同的传感器能够分析不同的统计数据，例如盐的表面张力和流体密度，以及监测系统中的腐蚀程度和任何一点的传热量。通过观察盐的性质如何影响它们接触的材料，研究小组希望找到燃料浆和密封系统之间的完美匹配。

“大多数测试回路都侧重于测试结构材料，”INL 熔盐先进技术部门首席科学家 Ruchi Gakhar 说道。“运行几个小时后，他们会拆开回路，研究材料是如何降解的。”

“相比之下，我们在 INL 的回路是独一无二的，因为它是先进电化学传感器和起泡器仪器的试验台，”他补充道。“这些仪器使我们能够在回路仍在运行时实时监控和调查材料性能。这种方法尚未在其他机构的流动回路中实施或探索。”

您可以在以下 INL 视频中了解有关熔盐测试回路的更多信息。

爱达荷国家实验室的熔盐测试回路