Pour répondre aux demandes d'énergie et rétablir la domination de l'énergie du pays, les entreprises américaines développent plusieurs types de réacteurs avancés.
Un type de réacteur avancé, un réacteur en fusion en fusion, utilise des combustibles dissous dans des refroidisseurs de sel en fusion au lieu des carburants solides utilisés dans les réacteurs nucléaires traditionnels. Ces réacteurs comportent des caractéristiques de sécurité améliorées et des températures élevées, ce qui offrira aux services publics plus de flexibilité sous forme de chaleur et d'électricité efficaces.
Maintenant, une nouvelle capacité de test scientifique au Idaho National Laboratory (INL) aidera à commercialiser les réacteurs en fusion en fusion.
Contrairement aux systèmes similaires, le lit d'essai de boucle de flux de sel en fusion permet une surveillance et une analyse en temps réel continues qui rendent la recherche en fusion en fonte de sel beaucoup plus efficace et efficace.
Les chercheurs de l'INL ont récemment effectué une série inaugurale du banc d'essai pour évaluer les performances de la technologie du sel fondu à base de chlorure.
« La plupart des boucles d'essai se concentrent sur le test des matériaux structurels », a déclaré Ruchi Gakhar, scientifique principal du département de la technologie avancée de l'INL. « Après quelques heures de fonctionnement, ils démantèlent la boucle pour étudier comment les matériaux se sont dégradés. »
« En revanche, notre boucle à l'INL est unique car elle sert de banc d'essai pour les capteurs électrochimiques avancés et les instruments de bulles », a poursuivi Gakhar. « Ces instruments nous permettent de surveiller et d'étudier les performances matérielles en temps réel tandis que la boucle est toujours opérationnelle. Cette approche n'a pas été mise en œuvre ou explorée dans les boucles de flux dans d'autres institutions. »
Les sels de chlorure sont connus pour être peu coûteux et excellents pour transférer la chaleur, c'est pourquoi ils sont une option attrayante dans les réacteurs de sel en fusion. Cependant, les scientifiques doivent s'assurer que ces sels peuvent s'écouler en douceur et n'endommagent pas les réacteurs qu'ils refroidissent. C'est là que le nouveau banc d'essai d'INL entre en jeu. Il permet aux chercheurs de voir comment ces sels se comportent dans un environnement fluide.
INL fait partie d'une équipe développant l'expérience du réacteur en chlorure fondu, qui démontrera le premier réacteur de sel fondu à spectre rapide opérationnel au monde. En collaboration avec Southern Company et Terrapower, INL synthétisera et gérera le sel de carburant, chargera et exploitera le réacteur, et effectuera toutes les travaux de désactivation et de démontage de la post-opération.
La boucle de flux de sel en fusion offrira des informations pour mieux comprendre comment les matériaux se corrodent et comment les capteurs fonctionnent à des températures élevées.
« Ce sera un grand pas vers la construction (réacteurs de sel en fusion) qui durent plus longtemps et nécessitent moins d'entretien, de réduction des coûts et d'amélioration de la fiabilité », a déclaré John Carter, directeur du département de la technologie avancée du sel fondu.
Comment ça marche
Tout comme un radiateur de voiture circule le liquide de refroidissement à travers le moteur pour absorber et dissiper la chaleur, garantissant que le moteur se déroule en douceur sans surchauffe, la boucle de débit de sel fondu à l'INL circule du sel fondu par un système fermé.
« De la même manière qu'un radiateur est crucial pour les performances d'une voiture, notre boucle de flux de sel en fusion est vitale pour les performances (réacteur à sel fondu) », a déclaré Gakhar, qui a passé trois ans dans une équipe à développer le système. « La boucle nous permet de maintenir un contrôle précis de la température et un transfert de chaleur. »
Le système est fabriqué en acier inoxydable, comme le métal utilisé dans les éviers de cuisine, mais beaucoup plus dur.
Il y a un mélange spécial de sels appelés chlorure de chlorure de lithium à l'intérieur du système. Pour garder le mélange de sel pur, un gaz inerte (non réactif) est utilisé. Ce gaz remplit l'espace au-dessus du sel dans divers réservoirs, empêchant la contamination, tout comme la façon dont un capuchon de radiateur maintient la saleté hors du liquide de refroidissement d'une voiture.
Les structures spéciales du système permettent aux chercheurs de tester comment les différents matériaux s'usent avec le temps. Ils peuvent insérer et retirer des échantillons sans arrêter le débit, un peu comme vérifier l'huile dans votre voiture sans éteindre le moteur.
Le système dispose de cinq ports d'électrodes qui permettent aux scientifiques d'effectuer des expériences électrochimiques. Cela les aide à contrôler l'état chimique du sel et à surveiller la corrosion en temps réel, comme la façon dont les capteurs d'une voiture surveillent la santé du moteur. Les ports de tube dip bubbler mesurent des choses comme la densité du fluide, la tension de surface et le niveau du sel fondu. Il existe des dispositifs spéciaux insérés dans le système pour mesurer les changements de température dans différentes zones. C'est comme comment les capteurs d'une voiture vérifient le niveau et la qualité du liquide de refroidissement.
Cela aide les scientifiques à comprendre les propriétés de transfert de chaleur.
« Ce travail nous accélérera vers notre avenir énergétique avancé », a déclaré Carter. « Il permettra le développement de matériaux avancés résistants à la corrosion, de capteurs et d'instruments pour des applications à ultra-haute température. »
