TerraPower, firma założona przez Billa Gatesa, we współpracy z GE Hitachi Nuclear Power planuje stworzenie innowacyjnego reaktora jądrowego o nazwie Natrium. Jego cechą szczególną jest system magazynowania nadwyżek energii w ciekłej soli. Reaktory Natrium mają być dostępne na rynku przed rokiem 2030.
Technologia Natrium
Natrium jest reaktorem na neutrony prędkie. Jego chłodziwo stanowi ciekły sód, od którego reaktor bierze swoja nazwę. Zaletą wykorzystania sodu do chłodzenia reaktora jest jego wysoka przewodność cieplna, umożliwiająca efektywne odprowadzanie ciepła z rdzenia. Ponieważ temperatura wrzenia sodu przy ciśnieniu normalnym jest o wiele wyższa od temperatury pracy reaktora, nie istnieje konieczność utrzymywania go pod wysokim ciśnieniem, jak ma to miejsce w przypadku reaktorów chłodzonych wodą. Dzięki temu budowa reaktora jest mniej skomplikowana. Dodatkowo, sód nie powoduje korozji stalowych części reaktora.
Technologia magazynowania energii w ciekłej soli była już z powodzeniem wykorzystywana w energetyce solarnej. Jej istotą jest odbiór wytwarzanego w reaktorze ciepła przez sól, która następnie przechowywana jest w izolowanym cieplnie pojemniku. W czasie zwiększonego zapotrzebowania na energię sól jest pompowana do generatora, w którym bierze udział w produkcji pary obracającej turbinę.
Moc nominalna reaktora Natrium to 345 MWe, jednak użycie zmagazynowanej energii umożliwia zwiększenie jej do 500 MWe na ponad 5 godzin.
Cel stworzenia reaktora z magazynem energii
Celem firmy Billa Gatesa jest stworzenie ekologicznego i ekonomicznego źródła energii, które będzie można łatwo przyłączyć do sieci energetycznej. Reaktory Natrium charakteryzują się niewielkimi rozmiarami, a także prostotą konstrukcji. Cechują się wysokim bezpieczeństwem, dlatego ich wykorzystanie nie wymaga specjalnych zezwoleń. Niskie koszty ich budowy i utrzymania a także wysoka wydajność paliwa (czterokrotnie większa niż w przypadku reaktorów lekkowodnych) mają uczynić cenę uzyskiwanej z nich energii konkurencyjną w porównaniu z energią ze źródeł odnawialnych.
Reaktory Natrium będą stale produkowały energię z maksymalną mocą, magazynując energię w czasie zmniejszonego zapotrzebowania, a oddając w godzinach, gdy jej wykorzystanie się zwiększa. Taka możliwość regulacji mocy przyczyni się do zwiększenia stabilności sieci. Reaktory magazynujące energię będą szczególnie użyteczne w systemach opierających się na OZE. Produkowana przy ich użyciu elektryczność może być wykorzystana w okresach, gdy pogoda uniemożliwia uzyskanie energii z wiatru czy słońca.
Według twórców technologia Natrium może zastąpić paliwa kopalne wykorzystywane dotychczas w procesach przemysłowych takich jak odsalanie wody, uzyskiwanie wodoru i produktów petrochemicznych oraz produkcja stali. Wykorzystanie reaktora jądrowego przyczyni się do zmniejszenia śladu węglowego tych produktów.
Nowoczesna energia atomowa
Natrium jest reaktorem IV generacji, do której należą najnowsze i najbardziej zaawansowane reaktory jądrowe. Obecnie reaktory tego typu znajdują się w fazie projektów i badań. Większość z nich nie będzie dostępna komercyjnie przed rokiem 2030. Wśród reaktorów IV generacji najbardziej rozwijaną do tej pory rodziną są reaktory chłodzone sodem, do których właśnie należy Natrium. Znalazły się one na liście najbardziej obiecujących i wartych rozwoju systemów Międzynarodowego Forum Generacji IV.
Wśród podstawowych celów technologii IV generacji znajdują się zrównoważony rozwój, bezpieczeństwo, redukcja kosztów wybudowania i eksploatacji reaktora oraz minimalizacja ilości odpadów. Natrium dobrze wpisuje się w te cele. Zastosowanie ciekłego sodu jako chłodziwa nie tylko przyczynia się do zwiększenia bezpieczeństwa, ale także umożliwia znaczne ograniczenie wykorzystania betonu, uproszczenie konstrukcji i zmniejszenie kosztów. Wydajność paliwa pozwala zredukować ilość odpadów radioaktywnych. Magazynowanie energii natomiast ogranicza straty. Jeżeli przez lata dzielące nas od wprowadzenia reaktora na rynek nie nastąpią znaczące zmiany w opłacalności jego wykorzystania, to tworzące go TerraPower oraz GE Hitachi Nuclear Power mają szansę stać się znane jako pionierzy w dziedzinie produkcji reaktorów nowej generacji wykorzystujących systemy magazynowania energii.
Źródła:
https://newatlas.com/energy/natrium-molten-salt-nuclear-reactor-storage/
http://large.stanford.edu/courses/2015/ph240/dodaro2/
https://www.scientificamerican.com/article/can-sodium-save-nuclear-power/
https://nuclear.pl/energetyka,genIV,reaktory-iv-generacji,0,0.html