مفاعل سائل مزدوج

المفاعل ثنائي السوائل هو مفهوم مفاعل من ابتكار شركة Dual Fluid Energy الكندية. يجمع هذا المفاعل بين تقنيات مفاعلات الملح المنصهر ومفاعلات التبريد بالمعادن السائلة . على عكس تصاميم مفاعلات الملح المنصهر التقليدية، يستخدم المفاعل ثنائي السوائل مزيجًا من الأكتينيدات المعدنية السائلة كوقود ، بينما يتم توفير المبرد عبر حلقة معدنية سائلة منفصلة، ​​عادةً باستخدام الرصاص المنصهر. ويهدف هذا المفاعل إلى استيفاء معايير مفاعلات الجيل الرابع التابعة للمنتدى الدولي . يصنف مطورو المفاعل ثنائي السوائل على أنه أول مفاعل نووي من الجيل الخامس ، ويتميز بالفصل المادي بين الوقود المعدني السائل والمبرد، وبإمكانية معالجة الوقود بشكل مستمر بما يتجاوز مفاهيم مفاعلات الجيل الرابع. ^{[ 1 ]}

يمكن أن يكون الوقود محلولًا منصهرًا من أملاح كلوريد الأكتينيدات ، أو معدنًا سائلًا نقيًا من الأكتينيدات. ويتم التبريد بواسطة الرصاص المنصهر في حلقة منفصلة. وهو مفاعل توليد سريع ، ويمكنه استخدام كل من اليورانيوم والثوريوم لتوليد المواد الانشطارية، بالإضافة إلى إعادة تدوير النفايات عالية الإشعاع المعالجة والبلوتونيوم .

المفاعل آمن بطبيعته، إذ يمكن إزالة حرارة الاضمحلال بشكل سلبي. ويستفيد هذا من الموصلية الحرارية العالية للمعدن المنصهر.

يمكن إذابة اليورانيوم-238 الموجود في عنصر وقود نووي مستهلك من مفاعل الماء الخفيف في ملح الكلور ، بما في ذلك النظائر العابرة لليورانيوم طويلة العمر . ويمكن لعملية التوليد والانشطار أن تُشغّل مفاعلًا كهربائيًا ثنائي السائل بقدرة 300 ميغاواط لمدة 25 عامًا تقريبًا. سيتحول الوقود الأولي بالكامل إلى نواتج انشطار، مما يقلل السمية الإشعاعية من مئات آلاف السنين إلى بضع مئات من السنين. ^{[ 2 ]} وهذا يُغني فعليًا عن الحاجة إلى التخزين طويل الأمد الذي يُسبب مشاكل.

بالنسبة لتصميم DF-300 (300 ميجاوات)، أفاد المطور بتكاليف كهرباء موحدة متوقعة تبلغ حوالي 2.7 سنت أمريكي لكل كيلوواط ساعة، استنادًا إلى افتراضات النمذجة التي تشمل الاستخدام العالي للوقود وتصميم المحطة المبسط. ^{[ 3 ]}

كان المفاعل الملحي المنصهر سريع الطيف المبرد بالرصاص (MSFR) في المملكة المتحدة في سبعينيات القرن العشرين سلفًا مفاهيميًا للمفاعل ثنائي السائل، والذي كان يقوم بإذابة الوقود الانشطاري في ملح منصهر، وقد أجريت عليه أعمال تجريبية خلال الفترة 1968-1973، قبل أن يفقد تمويله. ^{[ 4 ]}

طُوِّر مفاعل السائل المزدوج في البداية من قِبَل معهد أبحاث ألماني، هو معهد فيزياء الحالة الصلبة النووية في برلين. وفي فبراير/شباط 2021، أسّس المخترعون الستة، إلى جانب الفريق القائم، شركةً كنديةً تُدعى "Dual Fluid Energy Inc." لتسويق التصميم. وفي يونيو/حزيران 2021، حصلت الشركة على تمويل تأسيسي كندي يزيد عن 6 ملايين دولار.

تم الحصول على براءة اختراع واحدة، ^{[ 5 ]} وهناك براءة اختراع أخرى قيد الانتظار بشأن نوع الوقود المعدني السائل. ^{[ 6 ]}

فاز تصميم المفاعل بجائزة غاليليو للمعرفة في جوائز غرين تيك الألمانية لعام 2013، وذلك بناءً على تصويت الجمهور، على الرغم من أن لجنة التحكيم عدّلت القواعد لاستبعاد التصاميم النووية قبل إعلان الفائز. وقد رفع المشاركون في مشروع "المائع المزدوج" دعوى قضائية ناجحة لتصحيح هذا الخطأ. ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

في عام 2023، وقّعت الشركة اتفاقية مع هيئة الطاقة الذرية الرواندية لبناء مفاعل تجريبي. ومن المتوقع اكتمال بناء المفاعل بحلول عام 2026 وإتمام اختباراته بحلول عام 2028. ^{[ 11 ]}

• موقع مفاعل السائل المزدوج
• مفاعل السائل المزدوج في معهد فيزياء الحالة الصلبة النووية
• مفاعل السائل المزدوج - IFK - ملخص شامل للمفهوم بصيغة PDF