Reaktor postępującej fali lub fali spalania reaktora , w języku angielskim reaktor postępującej fali (TWR), jest pojęciem nigdy zrealizowane reaktor jądrowy , który konwertuje podatny izotop w izotop rozszczepialny przez jądrowej transmutacji podczas jego eksploatacji.
W przeciwieństwie do obecnych reaktorów typu PWR lub BWR , które wykorzystują wzbogacony uran , ten hipotetyczny reaktor przekształca własne paliwo, którym może być naturalny uran , zubożony uran lub tor w produkcie rozszczepialnym. Jego nazwa nawiązuje do faktu, że reakcje rozszczepienia nie są wówczas rozłożone w całej objętości rdzenia elektrowni jądrowej, ale zachodzą w powłoce, która rozchodzi się od rdzenia na zewnątrz.
Reaktory z ruchomą falą zostały wynalezione w latach pięćdziesiątych XX wieku i od tego czasu były sporadycznie badane. Koncepcja reaktora, który mógłby wytwarzać własne paliwo w swoim rdzeniu, została początkowo zaproponowana i zbadana w 1958 r. Przez Saveli Feinberga, który nazwał go „hoduj i spalaj”. Michael Driscoll opublikował dodatkowe badania nad tą koncepcją w 1979 roku, następnie Lev Feoktistov w 1988, Edward Teller i Lowell Wood w 1995, Hugo van Dam w 2000 i Hiroshi Sekimoto w 2001.
Nie zbudowano żadnego reaktora z falą wędrującą. Jednak w 2006 roku firma Intellectual Ventures rozpoczęła projekt TerraPower w celu opracowania i wprowadzenia na rynek pierwszej wersji tego typu reaktora. TerraPower to seria reaktorów małej i średniej mocy od 300 do 1000 MW . Bill Gates odniósł się do TerraPower podczas swojego wystąpienia na TED w 2010 roku.
TerraPower zalogował się 22 września 2015umowa z China National Nuclear Corporation (CNNC) dotycząca opracowania reaktora z falą bieżącą. TerraPower, w dużej mierze finansowana przez Billa Gatesa, planuje zbudować elektrownię demonstracyjną o mocy 600 MWe , nazwaną TWR-P, a następnie 1150 MWe komercyjne pod koniec lat 20. XX wieku.
Bill Gates, prezes firmy TerraPower, ogłosił w kwiecień 2016 że prototyp reaktora na falę ruchomą TerraPower zostanie zbudowany w Chinach do uruchomienia w 2024 r.
Początek październik 2017Współpraca TerraPower jest z CNNC zostało potwierdzone przez utworzenie joint venture , Global Innovation Nuclear Energy Technology Company Ltd , równie posiadanych przez obie firmy, które będą dzielić praw własności intelektualnej. Jednak pod koniec 2018 roku nowe przepisy USA dotyczące transferu technologii do Chin zmusiły TerraPower do rezygnacji z tego partnerstwa i poszukiwania innego partnera, ponieważ według Billa Gatesa amerykańskie przepisy są zbyt restrykcyjne, aby zbudować prototyp reaktora w Stanach Zjednoczonych.
W publikacjach TerraPower opisano reaktor typu basenowego chłodzony ciekłym sodem. Reaktor wykorzystuje głównie zubożony uran jako paliwo, ale wymaga niewielkiej ilości wzbogaconego uranu lub innego materiału rozszczepialnego, aby rozpocząć reakcję rozszczepienia . Niektóre szybkie neutrony powstające w reakcjach rozszczepienia są absorbowane przez otaczający uran, który w wyniku reakcji przekształca się w pluton:
.
W związku z tym rdzeń reaktora jest obciążony materiałem żyznym, a miejscowe dodanie niewielkiej ilości materiału rozszczepialnego wywołuje reakcję łańcuchową. Po rozpoczęciu reakcji w rdzeniu znajdują się cztery części: strefa zubożona, która zawiera produkty rozszczepienia i pozostałości paliw, strefa, w której następuje rozszczepienie wytworzonego materiału żyznego, strefa rozrodcza, w której paliwo rozszczepialne jest wytwarzane przez absorpcję neutronów przez żyzne paliwo i strefę źródłową, która zawiera nienaruszony żyzny materiał . Z biegiem czasu strefa rozszczepienia rozwija się, zużywając żyzny materiał umieszczony przed nią i pozostawiając pozostałości spalania. Wytworzone ciepło zamieniane jest na energię elektryczną za pomocą konwencjonalnego urządzenia turbinowego .
W przeciwieństwie do reaktorów wodnych ciśnieniowych, reaktory z falą ruchomą mogą w momencie budowy być załadowane wystarczającą ilością zubożonego uranu, aby produkować energię przez cały okres ich życia. Zużywają znacznie mniej uranu niż reaktory wodne ciśnieniowe na jednostkę energii elektrycznej wytworzonej w wyniku wyższego spalania paliwa, lepszej sprawności cieplnej i większej gęstości paliwa. Reaktor z falą bieżącą przeprowadza ponowne przetwarzanie „w ruchu” bez konieczności stosowania złożonych reakcji chemicznych, jak w konwencjonalnych reaktorach hodowlanych. Ogranicza to ilość krążącego materiału rozszczepialnego i jednocześnie spowalnia rozprzestrzenianie się broni jądrowej .
Uran zubożony jest produktem ubocznym przemysłu separacji izotopów , dostępnym w znacznych ilościach. We Francji w 2009 r. Wielkość zasobów wynosiła 250 000 ton. Podobnie jak inne technologie hodowlane, reaktory z falą ruchomą umożliwiłyby znaczne zwiększenie zasobów paliwa jądrowego.