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Reattori a sali fusi
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Alessandro
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Reattori a sali fusi

Che ne pensate di queste filiera, di recente nei newsgroup se ne sta parlando molto. Punti di forza e svantaggi/limiti?


Incollo ad es.

"
http://www.theoildrum.com/node/5002
http://www.theoildrum.com/node/4971

" The Liquid-Fluoride Thorium Reactor (LFTR) is a thorium reactor concept
that uses a chemically-stable fluoride salt for the medium in which nuclear
reactions take place. This fuel form yields flexibility of operation and
eliminates the need to fabricate fuel elements. This feature solves most
concerns that have prevented thorium from being used in solid-fueled
reactors. The fluid fuel in LFTR is also easy to process and to separate
useful fission products, both stable and radioactive. LFTR also has the
potential to destroy existing nuclear waste.(The) LFTR(s) operate at low
pressure and high temperatures, unlike today's LWRs. Operation at low
pressures alleviates much of the accident risk with LWR. Higher temperatures
enable more of the reactor heat to be converted to electricity (50% in LFTR
vs 35% in LWR). (The) LFTR (has) the potential to be air-cooled and to use
waste heat for desalinating water.LFTR(s) are 100-300 times more fuel
efficient than LWRs. In addition to solving the nuclear waste problem, they
can operate for several centuries using only uranium and thorium that has
already been mined. Thus they eliminate the criticism that mining for
nuclear fuel will use fossil fuels and add to the greenhouse effect.

The Obama campaign, properly in my opinion, opposed the Yucca Mountain
nuclear repository. Indeed, there is a far more effective way to use the $25
billion collected from utilities over the past 40 years to deal with waste
disposal. This fund should be used to develop fast reactors that consume
nuclear waste, and thorium reactors to prevent the creation of new
long-lived nuclear waste.... "

In pratica, con meno di una tonnellata/anno di torio si possono produrre
1000 MWe di potenza  (la Norvegia da sola ha milioni di tonn di riserve di
torio!), partendo dalle scorie fin qui accumulatesi, che vengono
praticamente totalmente eliminate (ovvero convertite in prodotti di fissione
dalla vita breve); il torio di per sè non produce elementi a lunga vita. Il
sistema è intrinsicamente sicuro, perchè è ad alta temperatura e a pressione
atmosferica, non esistono rischi di esplosioni o sovrapressioni e in caso di
fuoriuscite il liquido solidifica presto e viene raccolto in forma sicura in
appositi
contenitori, senza  alcun rischio di inquinamento radioattivo; in
definitiva, la sicurezza del sistema non dipende da minuscoli dettagli o da
rigorosi standard di controllo di qualità. Il combustibile non richiede
fabricazione del combustibile, nè il reattore pesanti e complessi
contenitori in
pressione, anzi può essere facilmente costruito in officina e trasportato
via camion (viste le modeste dimensioni dovute all' enorme densità di
potenza e non essendo l' impianto in pressione), riducendo al minimo il
lavoro sul sito, con enormi risparmi di empo e denaro; il sistema scala
inoltre molto facilmente, è piuttosto semplice costruire impianti della
potenza di poche decine di MW così come di alcuni GW. Essendo ad alta
temperatura, si possono usare efficienti turbine
a gas con un rendimento superiore al 50% (contro il 30-35% attuali) con la
possibilità di raffreddamento ad aria con torri a secco, anzicchè ad acqua,
per cui insieme alla sicurezza siti di installazione non tradizionali sono
con essi perfettamente possibili (+ vicini ai centri di consumo) o usare
questi
reattori per applicazioni termiche a bassa temperatura (dissalazione,
teleriscaldamento, ecc..).

Mi sembra in definitiva una tecnologia che valga almeno la pena di
considerare in maniera più approfondita " "

02-02-2009 15:53
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Alessandro
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Messaggio: #2
RE: Reattori a sali fusi

Incollo ancora :

" E' particolarmente interessante
a questo proposito la testimionanza di Alvin Weinberg (premio nobel per la
fisica, forte sosotenitore di questa tecnologia), lucido n° 32 di questa
presentazione, che riassume cmq molti fatti interessanti dei MSR
http://energyfromthorium.com/ppt/Thorium...ep2008.ppt

" Why didn't the molten-salt system, so elegant and so well thought-out,
prevail? I've already given the political reason: that the plutonium fast
breeder arrived first and was therefore able to consolidate its political
position within the AEC. But there was another, more technical reason.
[Fluoride reactor] technology is entirely different from the technology of
any other reactor. To the inexperienced, [fluoride] technology is daunting.
It was a successful technology that was dropped because it was too different
from the main lines of reactor development. I hope that in a second nuclear
era, the [fluoride-reactor] technology will be resurrected "

Al di là di tutto è una lezione interessante, tante tecnologie pur potenti
ed innovative sono troppo "rivoluzionarie", almeno nel periodo in cui
vengono sviluppate, per essere adeguatamente capite "

02-02-2009 16:02
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Alessandro
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Messaggio: #3
RE: Reattori a sali fusi

" interessante questo pezzo : " in addition to the thorium present in mine
tailings and in surface monazite sands (120 trilioni di tonn), burning coal
at the average 1000 MWe power plant produces about 13 tons of thorium per
year. That thorium is recoverable from the power plant's waste ash pile "

In pratica, ad es. da un kg di carbone si può ricavare abbastanza torio da
produrre più di 10 volte l' energia del kg di carbone stesso....abbastanza
impressionante.... "...

"... un cilindro di modeste dimensioni (un
metro di diametro per 6-7 di altezza, più lo schermaggio) può produrre più
di 900 MW termici; è un sistema a pressione atmosferica (nessuna necessità
di componenti che devono essere lavorati in chissà quale industria
siderurgica), per cui molti elementi tipici di un reattore ordinario (barre
di controllo, sistema di contenimento, ecc..) risultano obsoleti, e che può
essere agevolmente costruito in maniera modulare in officina, trasportato ad
es. via camion e assemblato nel sito, con lavori e tempi (e quindi costi)
ridotti al minimo nel sito di installazione. Vedi ad es. (a parte il
pistolotto finale sulla situzione attuale del nucleare Usa, è un articolo
interessante)
http://thoriumenergy.blogspot.com/2008/1...-come.html
e link in esso elencati "

"" My interest is in Reactors in the 100 to 300 MWe size range. In addition
to our reactors being small in output, I see a big advantage in small
physical size. My focus on smallness started out with the idea that reactors
could be built more quickly and more cheaply in factories than on site.
Factory construction favors small, compact and easily transportable
reactors. The transportable part limited upward size. "

"Dr. LeBlanc's design can easily be built as medium size reactors. LeBlanc
has calculated that a core that is one meter (a littleover a yard) in
diameter, and six meters (20 feet) long could produce 400 MWs of electrical
output. Such a core would be easily transportable and would cost next to
nothing to build. David's core is so cheap to build that he contemplates
replacing it every 20 years or so....if costs could be lowered enough, the
low cost low burn molten salt reactor - could potentially make an excellent
peak load producer, that could also provide backup for renewable
generators."

"David LeBlanc's simple design concept could be built in varying sizes. The
cylinder could simply be longer or shorter. The whole reactor package could
be quickly built in factories as modules, trucked or shipped by rail to the
set up site, and then the modules could be assembled in a few weeks. Since
the MSR/LFTR is very compact, the containment structure would be small. The
inherent safety and self controlling features of the MSR/LFTR are such that
it does not require an onsite operations staff, further limiting the need
for large structures to house a large staff. Reactors can be clustered, thus
allowing for the production of the power equivalent of a vary large LWR,
without the drawback of a huge loss of power to the grid system when a
single reactor shuts down. "

Aggiungerei che un reattore di quelle dimensioni sarebbe pure perfetto
(considerando anche le caratteristiche termiche molto favorevoli, essendo il
sistema ad alta temperatura e potenzialmente ad alta efficienza) per usi in
cogenerazione, per es. la dissalazione dell' acqua nel mezzogiorno italiano
laddove oggi si usa elettricità per questi scopi o il teleriscaldamento nel
nord per usi termici e produzione di acqua calda; solo per il riscaldamento
e l' acs in Italia, se non sbaglio, vengono consumati IIRC circa 30
Mtep/anno (correggetemi pure se sbaglio); per es. la cogenerazione di 30 o 40 mila MW termici potrebbe evitare il
ricorso a 10-15 miliardi di mc di gas metano all' anno, praticamente la metà
di tutto quello usato nel riscaldamento civile in Italia " ...

"... Interessante, in uno dei link nel sito c' è un grafico molto utile su tutte
le potenziali applicazioni non elettriche del reattore
http://www.energyfromthorium.com/forum/d...;mode=view"








Messaggio modificato il: 02-02-2009 alle 16:42 da Alessandro.

02-02-2009 16:07
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vromanello
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RE: Reattori a sali fusi

Ho dato un rapido sguardo al topic sopra.
In effetti il reattore in oggetto rappresenta una tecnologia nuova, rivoluzionaria, e per certi aspetti elegante.
I vantaggi sopra citati sono veri ed importanti. Tant'è che l'MSR è annoverato tra i reattori della famigerata Gen.IV (non a caso).
Ovviamente qualche contro c'è sempre.
Intanto flussare un composto attraverso un core significa sempre avere un certo tasso di radiolisi, ed in questo caso i prodotti sono altamente tossici e corrosivi. I problemi di corrosione poi credo siano abbastanza seri. Inoltre è necessario avere un impianto di riprocessamento che purifichi i sali, e questo può rappresentare un problema da un punto di vista della proliferazione (anche se questo è un problema al quale io ho sempre creduto poco).
Poi ci sono due problemi di ordine 'pratico'.
In USA non si costruiscono reattori da anni, per una serie di circostanze: la produzione del combustibile e dei 'pezzi di ricambio' ha consentito a tali industrie di sopravvivere. Non so se sarebbe stata la stessa cosa con reattori tipo MSR (e quindi poi, una volta che si volesse realizzare un nuovo impianto potrebbe essere un problema).
Poi c'è un problema culturale. Tutta la tecnologia, i metodi, i codici di calcolo, sono stati concepiti per schemi eterogenei. Ora rimetterci mano comporta uno sforzo organizzativo non secondario. Non dimentichiamo poi l'enorme esperienza accumulata sui reattori di tipo classico (è quella che ci fa 'dormire tranquilli' in una certa misura).
In ogni caso l tecnologia MSR presenta degli indiscutibili punti di forza, merita di essere studiata ed approfondita nel dettaglio: spero il nostro Paese investa un qualche sforzo anche in questo senso (sarebbe sicuramente tempo e denaro speso bene a mio avviso).

Messaggio modificato il: 31-03-2009 alle 00:29 da vromanello.

31-03-2009 00:28
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Alessandro
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RE: Reattori a sali fusi

Grazie Romanello per aver accettato di partecipare alla discussione.

E' interessante il fatto che uno dei fisici che ottene il brevetto dei PWR (il nobel americano Alvin Weinberg) fu sempre un sostenitore della tecnologia, considerando piuttosto i LWR una tecnologia di transizione

Credo che sia importante notare che i MSR, a parte le caratteristiche di sicurezza molto spinte e la possibilità di eliminare i transuranici, è esso stesso un sistema autofertilizzante, per cui si può produrre da una tonn di Th persino più di 10-11 TWh di elettricità (considerando che essendo un sistema ad alta temp possono ottenersi pure alti rendimenti); per cui anche assumendo un futuro consumo mondiale > 80 mila TWh/anno (contro i circa 20 mila attuali) occorrerebbero molto meno di 10 mila tonn di torio all' anno, quando già oggi se ne estraggono, chiaramente esclusivamente per usi non energetici, più di 30 mila tonn/anno.

Segnalo anche un interesante documento di Uri Gat che aveva lavorato in Germania per un progetto chiamato MOSEL, reattori a sali fusi con spettro epitermico (senza moderatore, una opzione possibile con i MSR).
http://thoriumenergy.blogspot.com/2006/1...tions.html
http://www.energyfromthorium.com/pdf/ult...eactor.pdf
Avendo seguito un pò i link al sito http://thoriumenergy.blogspot.com/
non mi pare che i problemi di corrosione o di radiolisi siano minimamente credibili nell' intervallo di temp cui operano i MSR, almeno nella configurazione a fluoruri (anzi uno dei vantaggi è che la lega flibe ha una enorme stabilità chimica e radiologica nell' operazione dei MSR, che io sappia - felice cmq su questo punto di conoscere autorevoli e documentare smentite)

Gli unici svantaggi che vedo (a parte la controversia eterna sulla proliferazione), come sostieni anche tu, sono appunto di standard industriale, compreso il fatto che le attuali aziende oggi fanno guadagni proprio dalla fabbricazione del combustibile, che nei MSR è appunto assente (cosa che considero un vantaggio, come principio...) e dalla manutenzione/ricambio dei reattori esistenti e sono quindi poco propensi a cambiare il proprio modello di lavoro/investimenti

01-04-2009 18:43
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