Jan Leen Kloosterman. August 26, 2011

Transcriptie

1 Jan Leen Kloosterman August 26, August 26,

2 August 26, August 26,

3 Snelle reactor, vermogen 1 MWth, koelmiddel Na-K 1951: eerste productie van nucleaire electriciteit 1953: eerste demonstratie van splijtstof kweken 1962: eerste reactor met plutonium MOX kern 1963: eerste reactorsluiting (maar geen ontmanteling) August 26, Voorspelling mondiaal energieverbruik August 26, Reproduction factor (η = ν σ f / σ a ) 3.5 U-233 U Pu Energy (ev) 3

4 Gas-gekoelde snelle reactoren August 26, August 26,

5 HTRE-3 HTRE-2 NaF-ZrF-UF 4 splijtstof Vermogen 2.5 MWth Temperatuur C August 26, Molten Salt Reactor Experiment 1965: eerste reactor met LiF-BeF 2 -ZrF 4 -UF 4 splijtstof Vermogen 8 MWth, temperatuur C 1968: eerste reactor werkend op U-233 August 26, : shut-down 5

6 Molten Salt Breeder Reactor Hydrogen production Helium Brayton cycle August 26, Thermische gasgekoelde reactoren August 26,

7 Thermische gasgekoelde reactoren Kernoptimalisatie neutronica-th Evenwichtssamenstelling VHTR Pebble-flow door de kern Koppeling VHTR aan H2 TRISO s tijdens opbrand (stress in TRISO deeltjes en in splijtstofballen) TRISO faalkans berekeningen TRISO ontwerp voor Pu en MA Samenwerking met NRG, INL(USA) en onderzoekinstituten in EU August 26, Samenwerking INET (China) LS-PBR Liquid Salt-cooled Pebble Bed Reactor Vermogensdichtheid in cylindrische (l) en annulaire kern (r) Atmosferische druk Betere warmteoverdracht Hogere uitlaattemperaturen Hoger rendement Nieuwe toepassingen (H2) Samenwerking met ORNL Schaalverkleining U-battery height (cm) Powerprofile cylindrical core (MW/m 3 ) radius (cm) height (cm) Powerprofile annular core (MW/m 3 ) radius (cm) August 26,

8 U-Battery Modulair ontwerp Kleinschalig (20 MWth) Economy by number Verschillende toepassingen (electriciteit/warmte/.) Koelmiddel gas of vloeibaar zout / metaal Samenwerking Nucleair NL August 26, Stabiliteit van Kokend Water Reactor August 26,

9 Stabiliteit ESBWR GENESIS August 26, Generaties van (Kokend) Water Reactoren Geforceerde circulatie KWR Natuurlijke circulatie KWR Super-kritische WR ABWR, ABWR-2 (E)SBWR, SWR-1000 (2025?) August 26, ? 9

10 De Super-kritische Water Reactor Werkgebied reactor Hoge druk (250 bar) en temp (500 0 C) Eigenschappen water veranderen sterk Dichtheid water varieert sterk: stabiliteit! August 26, Thermisch en snel neutron spectrum Onderwijs Grote toeloop van studenten Nuclear Reactor Physics: 15 studenten Nuclear Technology: studenten Afstemming van alle nucleaire vakken Inpassing van Nuclear Engineering als specialisatie binnen Sustainable Energy Technologies (3TU) August 26,

11 Kernenergie is terug van weggeweest USA Power Plants by 2020 including nuclear (> 50 GWe) FINLAND 5th reactor KOREA nuclear capacity increase + 9 Gwe by ~ 2015 CHINA nuclear capacity increase > 30 Gwe by 2020 JAPAN nuclear capacity increase + 21 Gwe by % 40% Coal Oil Gas Nuclear R en Hydro INDIA nuclear capacity increase from 2.5 to 20 GWe by % August 26, % Source : TotalFinaElf Conclusies Snelle kweekreactoren Gesmolten-zout kweekreactoren Kleine reactoren speciale toepassingen Stabiliteit BWR s natuurlijke circulatie Super-kritieke water reactor Vernieuwing en uitbreiding onderwijs August 26,

12 Nieuwe toepassingen proceswarmte Current Approach Hydrogen Production H 2 Fossil Feedstock (Oil, Tar Sands, Coal) Carbon Future Approach Refinery Liquid Fuel Heat Furnace Nuclear Hydrogen Transport Services Carbon Dioxide Releases to Atmosphere H 2 and O 2 Carbon Refinery Liquid Fuel Heat August 26, Furnace Transport Services Gas-gekoelde snelle reactoren August 26,

13 Neutron reproductie factor 4 Reproduction factor (η = ν σ f / σ a ) U-235 U-238 Pu-239 Pu-240 Pu-241 Pu Energy (ev) August 26, LS-PBR Liquid Salt-cooled Pebble Bed Reactor Fluoride Salt Melting point ( C) heat capacity (kj kg -1 K -1 ) Moderating Ratio ξσs / Σa Li-Be Na-Be Li-Na-K Na-Zr Na-Zr-K Li-Na-Zr Na-NaB August 26,

14 High temperature: high efficiency Percent of current standard (%) Thermal efficiency (%) Power cost Fission product waste Reject heat cooling water consumption August 26, Stabiliteit van de ESBWR: GENESIS opstelling Eigenschappen Freon-134a Bundel grootte 5x5 staven Natuurlijke/geforceerde circ. Werkgebied P max = 25 kw p max = 12 bar (~75 bar water) Instrumentatie Gamma-transmissie Capaciteits sensoren Neutronica terugkoppeling ESBWR GENESIS August 26,