風力、太陽光、地熱、水力、波力エネルギー…再生可能資源は、世界のエネルギー生成産業を脱炭素化し、化石燃料の使用を排除するあらゆる計画の重要な柱です。しかし、断続的、場所への依存、土地要件など、多くの理由により、単独でそれを行うことはできません。

世界のエネルギー部門から温室効果ガスを完全に除去するには、24 時間 7 日確実に電力を生産できる、安価で拡張可能な形式のゼロエミッション エネルギーが必要です。電力網が負荷の急増や再生可能エネルギー供給の中断に対処できるように、出力を急速に増減できればなおさらです。現時点でこの役割を果たすのに最適な候補は先進的な原子力である。

誰も自分の裏庭がチェルノブイリや福島の代名詞になることを望んでいませんが、原子力は明らかに最も重要な問題の一つです。 最も安全なエネルギー生成形態。石炭と石油由来のエネルギーでは、供給されるエネルギー 24.6 テラワットあたり 18.4 人、0.07 人の死亡者が発生していますが、原子力発電による死者数はわずか XNUMX 人です。これには、その評判を汚す原因となった注目を集める災害も含まれています。

を考慮して 2℃の気温上昇による予測死亡者数 – 300～3世紀の間にXNUMX億人からXNUMX億人の早死にが広がる – 第XNUMX世代の原子力発電は順調に本格的に復活しており、何十年にもわたる開発、高度なモデリング、および材料技術を味方につけているため、おそらくそれは可能であるすでに優れた安全性記録をさらに向上させる予定です。

多額の民間投資と米国エネルギー省の支援を受けている有望な取り組みの 80 つは、ビル・ゲイツのテラパワーと GE 日立ニュークリア・エナジーとのコラボレーションです。ナトリウム（ラテン語でナトリウム）は、XNUMX万ドルの国防省補助金のおかげで、「溶融塩エネルギー貯蔵システムを備えたコスト競争力のあるナトリウム高速炉」を適切な商業規模で実証する機会を得ています。 10月に発表.

ナトリウム

ナトリウムの実証プラントは、2020年代半ばから後半までに、まだ未知の場所で完全に稼働し、電力網に接続される予定です。高速中性子炉では、原子炉冷却材として水の代わりに高温の液体ナトリウムが使用されます。

ナトリウムの重要な利点の 785 つは、固体状態と気体状態の間の温度範囲が 100 度にも及ぶことです。水は XNUMX ケルビンの範囲しか提供できないため、より大量の熱エネルギーを処理するには加圧する必要があります。高レベルの圧力は爆発を引き起こす可能性があり、原子力グレードの高圧コンポーネントは安価ではないため、プラントのコストも大幅に増加します。

液体ナトリウムは、通常の大気圧で原子炉から驚くべき量の熱を逃がし、さらに水素と酸素に解離しないという利点があるため、福島型の水素爆発は問題外です。また、腐食性がなく、疑問符が付く問題を回避します。 溶融塩リアクター.

開発中の多くの次世代原子炉と同様、ナトリウム設計では高分析低濃縮ウラン (HALEU) を核燃料として使用します。天然ウランは地中から出てきて、核エネルギーを生成するために分割される約 0.7 パーセントの U-235 同位体を含み、従来の低濃縮ウラン (LEU) 原子炉燃料は、遠心プロセスまたはガス拡散によって 3 ～ 5 パーセントを含むように濃縮されます。 U-235、HALEU はさらに濃縮されており、5 ～ 20 パーセントです。ちなみに、核兵器には90パーセント以上濃縮されたウランが必要です。

HALEU 燃料は、従来の原子力発電所からの使用済み燃料を再処理することによって生産でき、その高品位により原子炉の性能と効率が向上し、先進的な原子炉を LEU プラントよりもはるかに小型化できるようになりました。ナトリウムは軽水炉より燃料効率が4倍高いはずだと主張している。

安全面では、停電時には制御棒が重力により自然落下し、空気の自然循環が緊急冷却として機能する。液体ナトリウム設計のおかげで、このプラントは軽水炉のような巨大な格納シールドを必要とせず、この設計により原子炉が地下に設置されるため、コストを削減しながら安全率が再び高まります。

ナトリウム プラントは 100 パーセントの出力で 24 時間年中無休で稼働し、熱の形で一定の 7 MWe を出力するように設計されています。この熱は液体ナトリウム冷却システムを介して外部に伝達され、世界中の多くの直接太陽光発電所で実証されているものと同様の別の溶融塩熱エネルギー貯蔵システムに伝達されます。この蓄電システムのもう一方の端には、一定の電力を受け取り、約 345 世帯に電力を供給するのに十分な電力を生成できる一連の蒸気タービンがあります。

ナトリウム

そしてここに、Natrium のデザインが大きな追加のパンチを詰め込んでいます。この貯蔵システムは、ナトリウム発電所が貯蔵された熱を利用し、タービンを公称原子炉出力の 150% まで上昇させ、500 時間以上にわたって 5.5 MWe を送り出すことで、需要の急増や断続的な再生可能エネルギー供給の低下に対応できることを意味します。

これは、ほぼギガワット時のボーナス オンデマンド エネルギー貯蔵量に相当します。均等よりはるかに多い 開発中の最大のグリッド規模のバッテリープロジェクト。これは、特に脱炭素化の状況において、このような負荷反応システムが、予測不可能な発電サイクルの山と谷を通じて再生可能エネルギー源をサポートする重要な役割を果たすことになるため、非常に大きな利点となります。

DoE のデモプラントへの資金提供は、Natrium にとって明らかに素晴らしいニュースです。Natrium は、同様のプラントを大規模に展開する前に、その能力を開発して証明する必要があります。このプラントは、起動すると大幅に大規模になり、より効率的になります。それはある種の恩返しでもある テラパワー同社は、米国政府が中国との技術取引を制裁する際に、独自の進行波発生器技術を試験および実証するため、北京郊外に実験用原子炉を建設する準備を進めていた。 プロジェクトを放棄せざるを得なくなった 2019インチ

すべてうまくいけば、ナトリウム設計は迅速な建設と試運転が約束され、従来の設計よりも原子力グレードのコンクリートの使用量がはるかに少なくなります。これがコストを抑え、排出量に対する「グリーンプレミアム」を削減する大きな要因となります。無料エネルギー。このような設計は原子力発電に再び輝きを与えるのに役立つでしょうか?化石燃料が削減されるにつれて、これらの企業にとってのチャンスは非常に大きくなるでしょう。時が教えてくれる。

情報源： ナトリウム

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出典: https://newatlas.com/energy/natrium-molten-salt-nuclear-reactor-storage/