التوليد السريعة المبردة بالمعادن المنصهرة وأخواتها

1 المحافظة على النيترونات بمستوى عالٍ من الطاقة نسبياً بحيث يمكن الاستفادة من كميات النيترونات الناتجة على تفاعل pu 239 .

2 استخدام النور يوم 232 الذي يمكن استخدامه كمادة خصبة تولد u233 والتي تتميز بإنتاجية عالية للنيترونات .

وصل هذا النوع من المفاعلات مرحلة التجربة في بلدان عديدة .

وإذا ما تركت النيترونات السريعة بدون تهدئة فذلك سيساعد على الاستفادة من القيمة العالية لـ ( المردود النيتروني ) يتم توليد 7.2 نيترون لكل نيترون يتم اقتناصه من قبل pu239 . ولكن الصعوبة التي تواجهنا كون قيمة المقطع العرضي لتفاعل الانشطار وطئة جداً في حال النيترونات السريعة لذلك يجب توفير كميات كبيرة من المواد الإنشطارية وهذا ما يوضح سبب تحميل المفاعل بكميات كبيرة من المواد الإنشطارية .

التركيب النووي الأساسي متشابه لجميع مفاعلات التوليد السريعة .

يمكن أن يقسم قلب المفاعل الفعال active core غلاف خارجي blanket والتي ستكون من مادة خصبة وقلب المفاعل يدعى في بعض الأحيان بالبذرة seed والتي تمثل الكتلة الحرجة الحاوية على 15 % مادة انشطارية والباقي مادة خصبة .

وهناك خاصتان مهمتان لمفاعلات التوليد :

1 الحجم الصغير لقلب المفاعل يؤدي إلى الحصول على كثافة عالية للطاقة مقارنة بالمفاعلات الحرارية وهذا يتطلب استخدام نظام تبريد جيد وما يؤدي مواصفات جيدة .

2 تستخدم الـ FBR أقراصاً من أكاسيد الوقود مع أغلفة من الحديد المقاوم للصدأ بدلاً من الزركونيوم .

مفاعلات التوليد السريعة المبردة بالمعادن المنصهرة LMFBR

المعدن المنصهر المستخدم لهذا الغرض هو الصوديوم ، إن قلب المفاعل السريع قيد البحوث يحوي منظومات وقود صغيرة الحجم مقارنةً مع( l w r) والأعمدة أصغر قطراً أيضاً ، والمادة الإنشطارية هي pu239 لأنه من ناحية اقتصادية النيترونات أكثر فائدة بدلاً من u235 . إن قلب المفاعل يكون حاويا على أكاسيد pu و u ويحيط بها الغلاف المادي على u وستكون أغلبيته u239 الذي يعمل على توليد كميات من pu239 تفوق تلك التي تستهلك أثناء تفاعلات الانشطار .

تكون تفاعلات الانشطار في قلب المفاعل أما التوليد في قلب المفاعل والغلاف الخارجي وإن هذه المنظومات تحتاج إلى معاملة الوقود لاستخلاص المادة التي تولدت .

أعمدة الوقود المكونة من لغلاف المفاعل ذات تركيب متجانس أما أعمدة وقود قلب المفاعل فهو مكون من قاعدتها وقمتها مادة خصبة وفي وسطها مادة انشطارية تمثل البذرة ، وبهذا يكون القلب محاطاً بصورة كلية بمادة خصبة ، وكبديل لهذا التصميم يمكن تصميم يعتمد على أساس تقسيم على مناطق صغيرة كل منها يحوي منظومات تحوي مادة انشطارية وأخرى تحوي مادة صلبة .

إن معدن الصوديوم يمكن أن يستخدم بحالته السائلة وعلى مدى واسع من درجات الحرارة وله إمكانية استخدام تحت ظروف الضغط الاعتيادي ، وبالتالي مسألة تصميم دورة التبريد هذه تصبح أمراً سهلاً بالإضافة إلى سهولة التصميم مما يجعل إمكانية تشغيل المفاعل في درجة حرارة عالية مسألة ممكنة ، ولكن يقابل ذلك أيضاً من جهة أخرى فاعلية الصوديوم الكيماوية وخطورته فيما إذا امتزج مع الماء حيث يحدث انفجاراً وفرقعة بسبب تأثير الحرارة العالية الناتجة عن التفاعل والتي تحرق الهيدروجين المتحرر ، مما يؤدي إلى توجب أخذ الاحتياطات الشديدة لمنع حدوث كسر أو تآكل في الأنابيب أو أي جزء من أجزاء دورة التبريد . إن lmfbr مصممة على أن دورة الصوديوم تسخن دورة وسطى للصوديوم ، وفائدة هذه الدورة تسرب أية مواد مشعة . وإن ذلك يستدعي توفير مبادل حراري وسطي بين دورتي الصوديوم الرئيسية ووظيفته عزل دورة الصوديوم الرئيسية عن أي احتمال للاختلاط بالماء في الدورة الأخيرة .

هناك نوعان رئيسيان من FBRقيد النقاش :

1 لدى مجموعة الدول الأوروبية ( النوع الحاوي على حوض pooltype ) والذي يكون قلب المفاعل وأجزاء أخرى واقعة ضمن الوعاء الرئيسي . أي تكون منظومة إعادة تحميل الوقود ومضخة التبريد الرئيسية بالإضافة إلى المبادل الحراري تقع داخل الوعاء الرئيسي للمفاعل وذلك يؤدي إلى اختصار في كميات الأنابيب الخارجية .

2 يستخدم نظام الدورة LOOPTUPE في الولايات المتحدة ، تكون أجزاء منظومة الانتقال الحراري خارج وعاء المفاعل .

مفاعلات التوليد السريعة المبردة بالغاز (GCFBR)

إن هذه المفاعلات مشابهة ل LMFBR من الناحية النيترونية ولكن منظرها الخارجي شبيه ب HTGR من حيث استخدامها الغاز لتبريد قلب المفاعل و تتميز باحتوائها على وعاء كونكريتي ، و أيضا من حيث منظومة الانتقال الحراري

ان GCFBR تتميز بنسبة توليد أعلى من LMFBR و إن هذا يعزى جزئيا إلى غاز الهليوم الذي لا يمتص النيترونات بكمية كبيرة وكذلك لا يهدئها الى حدود وطئة في الطاقة بسبب قلة كثافته مقارنة مع الصوديوم السائل

هنا في هذه الحالة يجب اتخاذ الاحتياطات اللازمة في حالة فقد الضغط لتأمين قيام He بتبريد قلب المفاعل حيث الطاقة المتحررة عالية ، وتصميم وعاء المفاعل بحيث لا يسمح بتسرب الغاز بكميات كبيرة