溶融塩の研究
Molten Salt Research
https://inl.gov/
アメリカエネルギー省アイダホ国立研究所のホームページ
溶融塩は核燃料や冷却剤、化学種の精製と分離、エネルギー貯蔵など、様々な用途に使用できる多様な流体グループである。
INL(アイダホ国立研究所)は、将来のエネルギー解決策を効果的かつ安全に展開するために、高度なエネルギー生産と使用済み燃料管理に関連する複雑な問題を研究および解決している。
溶融塩化学と電気化学的性質の研究
溶融塩は目標金属の精製と分離、エネルギー貯蔵、核燃料や冷却剤としてなど、様々な用途で広く使用されている。
原子炉のような高温環境で溶融塩がどのように変化するかをより良く理解するために、INLの研究者達は、塩組成を測定するための非侵入分光法と、塩の組成をリアルタイムで監視するためのリモートセンサーを開発および実証している。
研究者達はまた、温度、塩の化学的性質、および封じ込め材料が腐食、熱油圧、熱伝達にどのように影響するかを調査するために、溶融塩フローループを開発している。
塩系燃料サイクルの研究
溶融塩は以前に使用された燃料をリサイクルするためにも使用でき、これは熱プロセッシングとして知られている技術である。この再処理により、原子炉で再利用できるウランやプルトニウムなどの貴重な元素が回収される。研究者達は使用済の実験増殖炉燃料からウランを回収するための進行中のリサイクル・プロセスと、経済性と設計によるセーフガード機能を備えた高度なプロセスをサポートしている。
調査には、溶融塩の基本的な特性、特に超ウラン元素や照射燃料などの一般的で取り扱いが難しい成分が含まれる。研究者やエンジニアは、新鮮な材料とリサイクルされた材料の両方から、燃料塩を合成するためのスケーラブルな技術も開発している。
研究者達はまた、熱処理と溶融塩原子炉の両方からの塩を含む、塩ベースの放射性廃棄物の形態解決策を調査している。
研究所・実施施設
INLには、溶融塩の研究を専門とするいくつかの研究所がある。INLのエネルギー革新研究所の熱化学研究所は、代替燃料塩(すなわち、原子炉で使用されるものの挙動を模倣する非放射性塩)の特性評価、腐食研究、分析および実験的電気化学、分光法、および核廃棄物形態開発を実行するために使用される。
技術開発研究所には、溶融塩の研究やプロセス開発に使用される不活性雰囲気のグローブ・ボックスと高温炉が複数ある。水化学研究室には、片面不活性雰囲気グローブ・ボックス、換気装置、ベンチトップ実験と分析用のスペースがある。タービン・デッキは、機器のテストが可能な広い部屋である。ロボット・アームと3Dプリンターを収容し、材料や機械ハードウェアのプロトタイピングを迅速に行うことができる。
照射材料特性評価研究所は微細構造、マイクロ化学、マイクロメカニカル分析、および照射された核燃料および材料の特性評価に焦点を当てた多目的施設である。
分析ラボは、放射性試料の化学的、放射化学的、物理的および分析データを提供する。
燃料応用科学棟は、小型ホットセル、グローブ・ボックス、核燃料製造、使用済み燃料処理オプション、核廃棄物管理に関連する機器を収容する放射線施設である。花火化学システム開発専用の長さ46フィートのグローブ・ボックスを収容している。このグローブ・ボックスには、実験と燃料塩合成のための一連の溶融塩炉が含まれている。
燃料調整施設はDOEが所有するナトリウム結合金属燃料の処理をサポートする。また、1～10 kgスケールのプロセス・テストとデモンストレーションに使用される開発用電解精製器を備えたグローブ・ボックスも収納されている。
高温燃料試験施設(HFEF)は、燃料および材料の照射後検査を実施するためのINLの旗艦施設である。溶融塩の研究に関連して、HFEFにはスケーラブルな熱化学リサイクル・テストベッドが含まれており、1～10 kgスケールで使用済み燃料の熱化学リサイクルをテストできる。HFEFには、使用済み燃料を使用した小規模試験に使用される10～100 gスケールの炉と、いくつかの制御された雰囲気炉システムもある。これらのシステムは、電気化学、熱化学、酸化、および廃棄物プロセスの開発とテストに頻繁に使用される。
溶融塩熱物理検査能力(MSTEC)は、照射および非照射アクチニド材料用の近日発売予定の最先端のシールド・アルゴン・グローブ・ボックスである。国立原子炉革新センターから資金提供を受けて、MSTECは一連の熱物性特性評価装置、多機能炉、およびラボスケールの実験のための用途の広いワークスペースを提供する。
極限環境における溶融塩のエネルギー・フロンティア研究センター
ブルックヘブン国立研究所が率いるINLは、溶融塩の基本的な理解を提供することに専念するエネルギー・フロンティア研究センターのパートナーである。
