為了實(shí)現(xiàn)在未來十年內(nèi)擁有一座投入運(yùn)營的熔鹽核反應(yīng)堆的目標(biāo)，南方電力公司和愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)完成了首個同類試驗(yàn)臺的首次運(yùn)行，以促進(jìn)該技術(shù)的快速發(fā)展。隨著下一代核反應(yīng)堆（即第四代核電站）的開發(fā)，熔鹽反應(yīng)堆越來越有可能成為核電站。這些核電站用混合有核燃料的鹽漿取代放射性燃料棒和水冷卻系統(tǒng)，與老一代核電站相比，它們具有無數(shù)優(yōu)勢。

研究小組成員正在往循環(huán)中添加鹽

例如，這種反應(yīng)堆比老式核電站更安全，因?yàn)樗鼈冊诘偷枚嗟膲毫ο逻\(yùn)行，從而使得事故發(fā)生時的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和故障不再那么嚴(yán)重。

熔鹽核反應(yīng)堆 (MSR) 還具有獨(dú)特的被動方法，可以防止核災(zāi)難。一些核電站的反應(yīng)堆室內(nèi)裝有所謂的“凍結(jié)塞”。一旦發(fā)生斷電，保持這塊鹽處于凍結(jié)狀態(tài)的系統(tǒng)就會失效，導(dǎo)致凍結(jié)塞溶解。這樣一來，鹽/燃料漿液就會被動地排入地下儲罐，在那里安全冷卻。另一方面，如果反應(yīng)堆過熱，漿液中的膨脹會使核燃料擴(kuò)散，使裂變更難繼續(xù)，從而有效地關(guān)閉核電站。

此外，熔融核反應(yīng)堆比以前的核反應(yīng)堆效率更高，甚至有可能利用其他核反應(yīng)堆中未完全消耗的廢料。與傳統(tǒng)的廢燃料棒相比，熔融核反應(yīng)堆產(chǎn)生的廢物更少，分解速度更快，而且由于體積相對較小，可以根據(jù)需要進(jìn)行模塊化部署。

話雖如此，熔鹽堆面臨的一大挑戰(zhàn)是，極熱的熔鹽往往會對其接觸到的任何物質(zhì)造成嚴(yán)重破壞。

愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室 (INL)、南方公司和TerraPower聯(lián)合開展了該項(xiàng)目。該項(xiàng)目名為熔融氯化物反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn) (MCRE)，上個月剛剛?cè)〉昧酥卮罄锍瘫?dāng)時該項(xiàng)目宣布已使用原型爐以每批 18 公斤（39 磅）的速度制造了基于變性鈾的燃料。這與反應(yīng)堆最終達(dá)到臨界狀態(tài)所需的 3.5 噸相差甚遠(yuǎn)，但這是一個開始，燃料的生產(chǎn)效率達(dá)到 90%。

目前，MCRE項(xiàng)目已成功完成熔鹽流動回路試驗(yàn)臺，旨在開發(fā)一種能夠承受熔鹽腐蝕作用的反應(yīng)堆。

這個封閉系統(tǒng)由不銹鋼制成，內(nèi)部裝有氯化鋰-氯化鉀鹽漿（是的，這就是整個復(fù)雜的名稱）。隨著鹽在系統(tǒng)中循環(huán)，科學(xué)家能夠調(diào)整漿液的性質(zhì)（例如溫度），而無需停止流動。實(shí)際上，這意味著他們可以在下一代核燃料實(shí)時循環(huán)時對其進(jìn)行研究。

五種不同的傳感器能夠分析不同的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，例如鹽的表面張力和流體密度，以及監(jiān)測系統(tǒng)中的腐蝕程度和任何一點(diǎn)的傳熱量。通過觀察鹽的性質(zhì)如何影響它們接觸的材料，研究小組希望找到燃料漿和密封系統(tǒng)之間的完美匹配。

“大多數(shù)測試回路都側(cè)重于測試結(jié)構(gòu)材料，”INL 熔鹽先進(jìn)技術(shù)部門首席科學(xué)家 Ruchi Gakhar 說道。“運(yùn)行幾個小時后，他們會拆開回路，研究材料是如何降解的。”

“相比之下，我們在 INL 的回路是獨(dú)一無二的，因?yàn)樗窍冗M(jìn)電化學(xué)傳感器和起泡器儀器的試驗(yàn)臺，”他補(bǔ)充道。“這些儀器使我們能夠在回路仍在運(yùn)行時實(shí)時監(jiān)控和調(diào)查材料性能。這種方法尚未在其他機(jī)構(gòu)的流動回路中實(shí)施或探索。”

您可以在以下 INL 視頻中了解有關(guān)熔鹽測試回路的更多信息。

愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室的熔鹽測試回路