Реактор на атомній електростанції можна порівняти з чайником, що кипить. Отримана пара направляється на турбіну, щоб крутити електрогенератор. Але якщо підігрів чайника можна вимкнути, підігрів атомного реактора йде зсередини – від уранового палива. Це паливо продовжує небезпечно кип’ятити воду навіть через півдесятиліття після того, як воно відпрацювало в реакторі. Якщо недогледіти, уранове паливо легко перегріє корпус реактора та розплавить його. Але ця ядерна загроза може залишитися в минулому завдяки новому китайському реактору HTR-PM. Розробники заявляють, що HTR-PM неможливо розплавити.
У новій рецензованій статті в журналі Joule детально описано два випробування атомної станції, яка не може розплавитися. Довговічність обумовлена такими природними якостями, як ізольоване паливо та щільність нагрітого газу.
Наприклад, сьогодні захоплена запорізька АЕС постійно перебуває під загрозою розплавлення, оскільки вона потребує зовнішньої електроенергії, щоб тримати температуру реакторів в допустимих межах. При тривалому вимкненні електрики реактори ЗАЕС перегріються та розплавляться, спричинивши витік радіації.
В Чорнобилі сталося таке розплавлення реактора та витік ядерного палива – пошукайте в інтернеті фотографії так званої стопи слона.
Китайський реактор HTR-PM здатний охолоджуватися навіть під час відключення електроенергії, а це означає, що він повністю уникає швидкого нагрівання та катастрофи.
На жаль, HTR-PM – це не той проект, який можна застосувати до існуючих атомних енергоблоків, оскільки він передбачає нову парадигму, яка називається реактором з гальковим шаром.
Китайська дослідницька група використовує паливо TRISO (скорочення від tristructural isotrope), яке має форму, схожу на багатошарову кульку. Сучасне уранове паливо представляє собою спресовані циліндри. П
Покриті круглі ядра уранового палива знаходяться в центрі кульки, а зовнішня сторона покрита керамікою. Це відомий дизайн, придуманий ще на початку атомної ери, коли ядерні дослідники шукали оптимальне рішення щодо палива.
Частинки TRISO здатні запобігти вивільненню продуктів поділу з паливних елементів при максимальній температурі 1620C, таким чином визначаючи середню щільність потужності приблизно 1/30 від комерційного реактора з водою під тиском. А тепло, яке виробляє це паливо меншої щільності, може розсіюватися в навколишнє середовище природним шляхом: шляхом теплопровідності, випромінювання та природної конвекції.
Китайський діючий реактор із гальковим шаром називається HTR-PM і розташований на атомній станції в затоці Шидао поблизу східного краю провінції Шаньдун.
Реактор . експлуатується з 2022 року і пройшов два повних випробування його здатності відновлюватися після повної втрати енергоживлення — один у серпні 2023 року та один у вересні 2023 року
Під час випробувань реактор працював, як було задумано, передаючи надлишок тепла навколишній конструкції, яка була спеціально розроблена, щоб триматися без електроенергії.
Замість того, щоб перегрітися й розплавитися, паливо досягло значно нижчої максимальної температури , що продиктовано його багатошаровою та ізольованою конструкцією.
Усередині реакторного простору газоподібний гелій циркулював природно, оскільки він нагрівався знизу та охолоджувався зверху. Реактор досяг максимальної температури лише 870°C через 3,5 години без електроенергії.
Для контексту: аварія на Фукусімі в 2011 році досягла 2800 градусів Цельсію. Показник 870 градусів Цельсію недостатньо, щоб розплавити нержавіючу сталь (будь-якого сорту), чавун або навіть латунь. Корпус реактора залишається неушкодженим і витоку радіації не відбувається.
Цей китайський реактор — не єдиний проєкт на базі палива TRISO. Електростанція ядерної інженерії Університету штату Іллінойс в Урбана-Шампейн та італійська корпорація Ultra Safe Nuclear також беруть участь у співпраці над мікрореактором з живленням TRISO на кампусі UIUC. Але проект у Китаї виробляє 200 МВт електроенергії, що робить його невеликим реактором замість мікрореактора, який створює лише близько 20 МВт потужності. Ultra Safe називає свою конструкцію «акумулятором» через повний замкнений корпус.
