Reaktorów szybkich neutronów sodu ochłodzonego (RNR-Na) jest eksperymentalnym szybko neutronów reaktor że zastosowania cieczy sodu do jej chłodzenia.
Czasami mówimy o reaktorach SFR (dla układu reaktorów prędkich chłodzonych sodem ).
Reaktor neutronów prędkich chłodzony sodem to projekt badany obecnie w ramach Międzynarodowego Forum IV Generacji .
Opiera się na dwóch podobnych projektach, reaktorze chłodzonym ciekłym metalem i reaktorze Integral Fast Reactor zamkniętym przez Stany Zjednoczone w 1994 roku.
Reaktory tego typu przeznaczone są do wykorzystania jako źródło energii atomowej w elektrowni jądrowej .
Przewidywany cykl obejmowałby ponowne przetwarzanie wytworzonych aktynowców w dwóch wariantach.
W pierwszym wariancie reaktor miałby mieć moc pośrednią (150-600 MWe), chłodzony sodem, a jako element paliwowy zastosowano stop uranowo - plutonowo - drobny aktynowo - cyrkonowy , przy czym wypalone elementy paliwowe byłyby bezpośrednio ponownie przetwarzane w instalacjach zintegrowanych. do ogniwa paliwowego elektrowni.
Drugi, większy wariant mocy (500-1500 MWe) wykorzystywałby paliwo MOX , którego przetwarzanie oparte jest na innowacyjnych procesach fazy wodnej, scentralizowanej w instalacji obsługującej kilka reaktorów.
Temperatura wylotowa chłodziwa wynosiłaby w obu przypadkach od 510 do 550 stopni Celsjusza.
Zaletą reaktorów na stopiony metal jest duża pojemność cieplna chłodziwa, którego bezwładność cieplna zabezpiecza rdzeń przed przegrzaniem i ewentualnym stopieniem.
Woda nie jest dobre przenoszenie ciepła do szybkiego reaktorze, ponieważ działa ona jako moderatora i ma tendencję do thermalise na strumień neutronów . Neutrony są spowalniane, gdy mogą przenosić energię kinetyczną na atomy chłodziwa, przy czym ten transfer przez wstrząs sprężysty jest tym ważniejszy, że masy w zderzeniu są tego samego rzędu. Z tego punktu widzenia sód ma tę zaletę, że jego masa atomowa jest wyższa niż masa atomowa wodoru (i tlenu) wody, dzięki czemu neutrony są wolniej spowalniane.
Teoretycznie nadal byłoby możliwe stosowanie wody w stanie nadkrytycznym jako chłodziwa w reaktorze na neutrony prędkie, ale wiązałoby się to również z bardzo wysokimi ciśnieniami. W przeciwieństwie do wody sód nie musi być pod ciśnieniem, ponieważ jego temperatura wrzenia jest znacznie wyższa niż temperatura pracy reaktora.
Ponadto sód nie powoduje korozji stali reaktora. Z drugiej strony ma tę wadę, że jest wysoce reaktywną substancją chemiczną, która wymaga specjalnych środków ostrożności, aby kontrolować ryzyko pożaru sodu . Sód może palić się w powietrzu i gwałtownie eksploduje w kontakcie z wodą (reakcja znana jako RSE, dla „reakcja sód-woda” ( „ pęknięcie generatora pary byłoby krytycznym scenariuszem, w szczególności ze względu na zakres ESR wynikające z jednej strony z szybkiego tworzenia się warstwy wrzącej wody, do której wpadałby gorący sód (typ 1 ESR), a z drugiej strony z rozpylenia części sodu przez przepływ pary wodnej (poniżej 200 bar) generowanie aerozolu kropel sodu w chmurze par tak, że porównywalna reakcja na wybuch pyłu (typ CSR 2) ” ). W 1995 r . ofiarą takiego wypadku była elektrownia jądrowa Monju .
Sam sód jest aktywowany w 24 Na przez strumień neutronów, ale ten produkt aktywacji ma okres półtrwania tylko 15 godzin.
Temperatura pracy nie powinna przekraczać temperatury topnienia paliwa. Musimy przeprojektować oddziaływanie chemiczne między paliwem a jego powłoką, która tworzy eutektykę, ponieważ uran, pluton i lantan ( produkt rozszczepienia ) dyfundują do żelaza w powłoce. Utworzony w ten sposób stop ma małą zmianę temperatury stanu. Oddziaływanie chemiczne między paliwem a powłoką powoduje zmniejszenie wytrzymałości mechanicznej powłoki i może ostatecznie spowodować jej pęknięcie. Transmutacji z elementów transuranowych jest ograniczona do produkcji plutonu od uranu. Innym podejściem projektowym jest zastosowanie obojętnej matrycy z tlenku magnezu. Rzeczywiście, prawdopodobieństwo interakcji z neutronami (termicznymi i szybkimi) jest znacznie niższe dla tlenku magnezu niż dla innych pierwiastków, takich jak żelazo.
Reaktor prędki chłodzony sodem przeznaczony jest do zagospodarowania wysokoaktywnych odpadów promieniotwórczych (HA), w szczególności plutonu i innych aktynowców . Ważne cechy bezpieczeństwa systemu obejmują długi czas reakcji termicznej, duży margines do wrzenia chłodziwa, obwód pierwotny działający pod ciśnieniem atmosferycznym oraz pośredni obwód sodu pomiędzy radioaktywnym sodem w obwodzie pierwotnym a wodą i parą w obwodzie elektrownia. Dzięki innowacjom zmniejszającym koszty inwestycji, takim jak konstrukcja modułowa, usunięcie pętli głównej, integracja pompy i pośredniego wymiennika ciepła lub po prostu odkrycie lepszych materiałów budowlanych, szybki reaktor chłodzony sodem może być opłacalna technologia wytwarzania energii elektrycznej.