Tuumareaktorite uus põlvkond tulekul

 (27)
Rändlaine reaktor
Rändaline tuumareaktori skeem

Teadlased on välja mõelnud uudse disainiga tuumareaktori, mis muudaks nende väitel tuumaenergia odavamaks ja ohutumaks.

Uraani rikastamine ja reaktori avamine selle täitmiseks on tuumaelektrijaama käitamise juures kaks kõige keerulisemat ja kallimat protsessi. Enamgi veel: kasutatud tuumakütuse töötlemine on samuti keeruline, kulukas ning toob lisaks kaasa riskid keskkonna saastumise ja tuumamaterjali kurjal eesmärgil kasutamise osas.

Ettevõtte Intellectual Ventures teadlased on loonud uue reaktori prototüübi, mis vajab ainult väikest hulka rikastatud kütust ehk sellist kütust, mille aatomeid saab ahelreaktsioonis kergesti lõhustada. Uus reaktoritüüp on nimetatud rändlaine reaktoriks (traveling-wave reactor), vahendab TechnologyReview.

Oma töös muundab uue reaktori tuum mittereageeriva materjali järk-järgult vajaminevaks kütuseks. „Seda tüüpi reaktorid võivad teoreetiliselt töötada ilma laadimata sadu aastaid,” kirjeldab uut reaktoritehnoloogiat Intellectual Ventures juht John Gilleland.

Uus reaktor töötab kütusega, mis täna kuulub tuumajäätmete kategooriasse. Tavalised reaktorid kasutavad uraan-235, mis lõhustub küll tuumareaktsioonis kergesti, kuid on haruldane ja kallis, mistõttu tuleb seda spetsiaalsetes rikastustehastes eraldada enamlevinud uraan-238st. Iga 18-24 kuu jooksul tuleb reaktor avada, asendada sadu kütusekomplekte ja varustada reaktor kogu järgmiseks tööperioodiks uraaniga.

Viimatinimetatud protsessiga haakub tuumarelva leviku probleem, sest üks tuumareaktorite jaoks madal-rikastatud uraani ette valmistav tehas erineb väga vähe pommi jaoks sobivat kõrgrikastatud uraani valmistavast tehasest.

Rändlainete reaktori puhul läheb vaja aga ainult õhukest rikastatud U-235 kihti. Enamuse uut tüüpi reaktori kütusetuumast moodustab U-238, mida leidub maailma tuumajääkide hoidlates miljoneid tonne. „Uudne reaktoridisain loob eelduste kohaselt lihtsama võimaliku kütusetsükli, ning selliste reaktorite puhul on ühe planeedi kohta vaja ainult ühte uraani rikastusjaama,” leiab projekti MIT Nuclear Fuel Cycle juht Charles W Forsberg.

Nimelt muudab reaktor ise uraan-238 sobivaks plutoonium-239 tuumakütuseks. P-239 tekib ka tavalistes reaktorites, kuid selle kasutamine nõuab kasutatud kütuse eemaldamist, selle läbihekseldamist ja keemiliselt plutooniumi eraldamist. Tegu on ühe peamise aatomipommi valmistamise viisiga. Mööda rändlainereaktori tuuma liigub vähem kui meetripaksune aktiivne kiht, mille ees tekib plutoonium ja mis kohe reaktsioonis ära kasutatakse, välistades nii võimaluse sellest pomme teha.

Rändlaine reaktori idee sündis 1990. aastate alguses, kuid Gillelandi meeskond on esimene, kes lõi praktiliselt kasutatava reaktorimudeli. Tehnoloogia on patenteeritud ja praegu käivad läbirääkimised reaktoritootjatega. Samas on uute reaktorite puhul vaja lahendada mõned olulised küsimused - näiteks kuidas reaktor käitub õnnetuste puhul? Gilleland usub, et esimesed uut tüüpi reaktorid jõuavad turule 2020. aastate alguses.

Maailmas on praegu 439 töötavat tuumajaama, mis annavad 14,2 protsenti vajaminevast energiast. Ehitamisel on 42 uut tuumaelektrijaama.

Rändaline tuumareaktori skeem

Reaktori skeem: A. jahutuspumbad; B. reaktsioonigaaside paisumisruum; C. kuusnurksetes varrastes asuv kütus (roheline märgib kasutamata-, must kasutataud kütust); D. lõhustumislaine (punane); E: kütust tekitav laine (breeder Wave)(punane); F. vedelast naatriumist jahuti.