溶融塩技術プラットフォーム
Molten Salt Technology Platform
https://www.nnl.co.uk/より
National Nuclear Laboratory イギリスの国立核研究所
溶融塩技術プラットフォームは溶融塩技術の開発に積極的に関与しているベンダー、規制当局、学者、国立研究所のコミュニティである。高レベルはこの分野におけるイギリスの現在の専門知識を紹介し、ネットゼロを満たす実現可能性を示している。
溶融塩技術は、安全性、経済性、環境面だけでなく、技術的成熟度の観点からも他の高度な原子力技術と並んで位置する可能性を秘めている。これは、公認機関を通じた協力、教育、溶融塩開発の進展の普及を促進することによって達成することができる。
溶融塩とは何か？
塩はイオンと呼ばれる正および負に帯電した原子で構成されている。イオン間の結合は非常に強いため、非常に高温でのみ液体になる。食卓塩、または塩化ナトリウムの場合、これは801℃で発生する。この液体状態では、塩は溶融したと見なすことができる。各溶融塩はその化学構造に応じて異なる特性を示す。
溶融塩の一般的な特徴は次の通りである。
● 流体挙動
● 多種多様な材料の溶媒としての作用
● 有用な伝熱特性
● 高温・低蒸気圧
● 電気の良い導体
溶融塩はどこで使用されるか？
溶融塩は触媒および除染試薬として機能し、非鉄金属製造、燃料電池、石炭ガス化および水素製造に用途がある。溶融塩は電気を通すことができるため、電池材料としても使用できる。また、太陽光発電の熱伝達と熱エネルギー貯蔵にも重要である。なぜ溶融塩は核にとって重要な選択肢なのか？
1． 溶融塩は放射線に強く、高レベルの放射線にさらされても比較的小さな損傷を受ける。
2． それらの溶媒特性は、核燃料(ウラン、プルトニウム、トリウム)に加えて、核分裂、腐食、または活性化生成物を溶解するために使用できる。これにより、物理的、化学的、電気化学的プロセスを行うことができる。
3． それらの高い熱容量は、溶融塩が冷却剤として機能し、大量の熱エネルギーを炉心からヘッド交換器に伝達することを可能にする。熱は直接使用することも、電気に変換することもできる。また、電池として機能するエネルギー貯蔵用途にも最適である。
4． 高温と低蒸気圧により、効率が向上する。
5． 電気伝導の能力により、電流を流し、未使用の燃料などの再利用可能な成分から廃棄物を分離して溶解させることができる。
ネットゼロのサポート
溶融塩技術は、核燃料サイクルを閉じるために使用することができる。それは使用済核燃料を浄化して再利用することができることを意味する。
溶融塩反応器
溶融塩反応器は幅広い技術であり、溶融塩は燃料と冷却剤の組み合わせとして、または冷却剤としてのみ使用できる。原子炉はエネルギー生産または「廃棄物燃焼」用に設計することができ、長寿命の放射性同位元素の含有量を減らす。溶融塩反応器は、様々な燃料、主にウランまたはトリウム、および最適なモード(熱スペクトルまたは高速スペクトル)の様々な塩で動作できる。熱スペクトル・モードでは、中性子は減速材によって減速されるが、高速スペクトル・モードでは、減速されない。中性子の速度は、それらが原子炉内の元素とどのように相互作用するかを決定する。
利点は次の通りである。
● 非常に柔軟な設計―大小
● 一部の設計は核廃棄物を排除できる
● 効率的な発電、水素製造、地域暖房のための高温運転
● パッシブセーフティ
〇 塩が熱くなると膨張し、核反応が遅くなる
〇 一部の原子炉は「凍結プラグ」で設計されている。温度が上昇しすぎると、塩が別の格納容器に移される。
〇 原子炉の設計は、従来の原子炉よりも低い圧力で動作するため、容器の加圧による 爆発は発生しない。
● 動作圧力が低いため、厚くて重い容器製造の必要性が減り、建設コストが削減される。
● 核分裂性燃料は塩と密接に混合され、拡散に対する耐性を高める。
花火化学処理
溶融塩原子炉では、固体燃料を使用する既存の原子炉技術とは対照的に、燃料は溶融塩と混合される。世界中のいくつかのサイト、例えばイギリスのセラフィールドは燃料の再利用可能な成分を廃棄物から分離するために水性再処理を使用している。高度な形態の水性再処理が開発されている。代替的かつ補完的な選択肢は熱化学処理である。溶融塩は水性再処理における有機溶媒よりも高レベルの放射線に対してより堅牢である。実際、溶融塩反応器は運転中に塩を浄化するために熱化学プロセスを運転しても良い。
エネルギーの伝達と貯蔵
溶融塩は熱エネルギー貯蔵に一般的に使用される。現在の用途は太陽光発電の集中である。発電に使われない余剰熱は溶融塩に転用され、断熱タンクに蓄えられる。日没後、この熱エネルギーは、太陽がプラントにエネルギーを供給しなくなったときに蒸気を生成し、電気を生成するために使用できる。この蓄熱容量は1日を通して電力生産をスムーズにし、太陽光発電技術に関連する変動を軽減するためにも使用できる。溶融塩は通常硝酸塩または炭酸塩であるが、塩化物やより高度な材料の使用への関心が高まっている。原子力の文脈では、原子力は継続的な電力源を提供するため、溶融塩エネルギー貯蔵は、ピーク時と低電力需要の間の「バッファー」として使用できる。
溶融塩諮問グループ
溶融塩技術プラットフォームには溶融塩諮問グループからの代表がある。溶融塩諮問グループは溶融塩技術に関する独立した見解をイギリス政府に提供できる学者のコミュニティである。彼等の独立性を損なわないために、代表者は溶融塩技術プラットフォーム会議に参加して、学界の発展に関する最新情報を提供し、溶融塩技術プラットフォーム・コミュニティからのフィードバックを提供する。
