Sodium-cooled fast reactor
சோடியம்-குளிரூட்டப்பட்ட வேகமான உலை என்பது திரவ சோடியத்தால் குளிர்விக்கப்படும் வேகமான நியூட்ரான் உலை ஆகும். SFR என்ற முதலெழுத்துக்கள் குறிப்பாக இரண்டு தலைமுறை IV உலை முன்மொழிவுகளைக் குறிக்கின்றன, ஒன்று கலப்பு ஆக்சைடு எரிபொருளைப் (MOX) பயன்படுத்தி தற்போதுள்ள திரவ உலோக குளிரூட்டப்பட்ட உலை (LMFR) தொழில்நுட்பத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டது, மற்றொன்று உலோக எரிபொருள் ஒருங்கிணைந்த வேகமான உலை அடிப்படையாகக் கொண்டது. பல சோடியம் குளிரூட்டப்பட்ட வேகமான உலைகள் கட்டப்பட்டுள்ளன, அவற்றில் சில தற்போது செயல்பாட்டில் உள்ளன, குறிப்பாக ரஷ்யாவில். மற்றவை திட்டமிடலில் உள்ளன அல்லது கட்டுமானத்தில் உள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, 2022 ஆம் ஆண்டில், அமெரிக்காவில், டெர்ராபவர் (அதன் பயண அலை தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி) வயோமிங்கின் கெம்மேரரில் உள்ள நேட்ரியம் முறையீட்டின் கீழ், GEHitachi இன் PRISM ஒருங்கிணைந்த வேகமான உலை வடிவமைப்புடன் இணைந்து உருகிய உப்பு ஆற்றல் சேமிப்புடன் அதன் சொந்த உலைகளை உருவாக்க திட்டமிட்டுள்ளது. ரஷ்ய அனுபவத்தைத் தவிர, ஜப்பான், இந்தியா, சீனா, பிரான்ஸ் மற்றும் அமெரிக்கா ஆகியவை தொழில்நுட்பத்தில் முதலீடு செய்கின்றன. எரிபொருள் சுழற்சி அணு எரிபொருள் சுழற்சி இரண்டு முக்கிய விருப்பங்களுடன் ஒரு முழு ஆக்டினைடு மறுசுழற்சியைப் பயன்படுத்துகிறதுஃ ஒன்று யுரேனியம்-புளூட்டோனியம்-மைனர்-ஆக்டினைடு-சிர்கோனியம் உலோக அலாய் எரிபொருளுடன் கூடிய இடைநிலை அளவிலான (150-600 MWe) சோடியம்-குளிரூட்டப்பட்ட உலை, இது உலைகளுடன் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட வசதிகளில் பைரோமெட்டலர்ஜிகல் மறுசுழற்சியை அடிப்படையாகக் கொண்ட எரிபொருள் சுழற்சியால் ஆதரிக்கப்படுகிறது. இரண்டாவது கலப்பு யுரேனியம்-புளூட்டோனியம் ஆக்சைடு எரிபொருளுடன் கூடிய நடுத்தர முதல் பெரிய (500-1,500 MWe) சோடியம்-குளிரூட்டப்பட்ட உலை, பல உலைகளுக்கு சேவை செய்யும் மைய இடத்தில் மேம்பட்ட நீர் செயலாக்கத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட எரிபொருள் சுழற்சியால் ஆதரிக்கப்படுகிறது. வெளியேறும் வெப்பநிலை இரண்டிற்கும் தோராயமாக 510-550 டிகிரி செல்சியஸ் ஆகும். சோடியம் குளிரூட்டும் திரவ உலோக சோடியம் மையத்திலிருந்து வெப்பத்தை எடுத்துச் செல்ல பயன்படுத்தப்படலாம். சோடியம்-23 என்ற ஒரே ஒரு நிலையான ஐசோடோப்பு மட்டுமே உள்ளது, இது ஒரு பலவீனமான நியூட்ரான் உறிஞ்சியாகும். இது ஒரு நியூட்ரானை உறிஞ்சும்போது அது சோடியம்-24 ஐ உருவாக்குகிறது, இது 15 மணி நேர அரை ஆயுளைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் நிலையான ஐசோடோப்பு மெக்னீசியம்-24 ஆக சிதைகிறது. பூல் அல்லது லூப் வகை சோடியம்-குளிரூட்டப்பட்ட உலைகளுக்கான இரண்டு முக்கிய வடிவமைப்பு அணுகுமுறைகள் பூல் வகை மற்றும் லூப் வகை ஆகும். குளம் வகைகளில், முதன்மை குளிரூட்டியானது முக்கிய உலைக் கலனில் உள்ளது, எனவே இதில் உலை மையமும் வெப்பப் பரிமாற்றியும் அடங்கும். அமெரிக்க EBR-2, பிரெஞ்சு ஃபெனிக்ஸ் மற்றும் பிறர் இந்த அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்தினர், மேலும் இது இந்தியாவின் முன்மாதிரி ஃபாஸ்ட் ப்ரேடர் ரியாக்டர் மற்றும் சீனாவின் CFR-600 ஆகியவற்றால் பயன்படுத்தப்படுகிறது. வளைய வகைகளில், வெப்பப் பரிமாற்றிகள் உலை தொட்டிக்கு வெளியே உள்ளன. பிரெஞ்சு ராப்சோடி, பிரிட்டிஷ் முன்மாதிரி ஃபாஸ்ட் ரியாக்டர் மற்றும் பிறர் இந்த அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்தினர். நன்மைகள் அனைத்து வேகமான உலைகளும் தற்போதைய நீர் சார்ந்த உலைகளை விட பல நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன, இதில் கழிவு நீரோடைகள் கணிசமாகக் குறைகின்றன. முக்கியமாக, ஒரு உலை வேகமான நியூட்ரான்களில் இயங்கும்போது, புளூட்டோனியம் ஐசோடோப்புகள் ஒரு நியூட்ரானை உறிஞ்சும்போது பிளவுபடுவதற்கான வாய்ப்புகள் அதிகம். எனவே, வேகமான நியூட்ரான்கள் யுரேனியம் மற்றும் புளூட்டோனியத்தால் பிடிக்கப்படுவதற்கான சிறிய வாய்ப்பைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் அவை கைப்பற்றப்படும்போது, பிளவுபடுவதற்கான மிகப் பெரிய வாய்ப்பைக் கொண்டுள்ளன. இதன் பொருள் என்னவென்றால், டிரான்ஸ்யூரனிக் கழிவுகளின் சரக்கு வேகமான உலைகளிலிருந்து இல்லை. திரவ சோடியம் போன்ற திரவ உலோக குளிரூட்டிகளின் முதன்மை நன்மை என்னவென்றால், உலோக அணுக்கள் பலவீனமான நியூட்ரான் மதிப்பீட்டாளர்களாக உள்ளன. தண்ணீரில் காணப்படும் ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் உலோக அணுக்களை விட மிகவும் இலகுவானவை என்பதால் நீர் மிகவும் வலுவான நியூட்ரான் மதிப்பீட்டாளராகும், எனவே நியூட்ரான்கள் ஹைட்ரஜன் அணுக்களுடன் மோதும்போது அதிக ஆற்றலை இழக்கின்றன. இது ஒரு வேகமான உலைக்கு குளிரூட்டியாக தண்ணீரைப் பயன்படுத்துவதை கடினமாக்குகிறது, ஏனெனில் நீர் வேகமான நியூட்ரான்களை வெப்ப நியூட்ரான்களாக (மிதமான) மெதுவாக்க முனைகிறது (குறைந்த மிதமான நீர் உலைகளுக்கான கருத்துக்கள் இருந்தாலும்). திரவ சோடியம் குளிரூட்டியின் மற்றொரு நன்மை என்னவென்றால், சோடியம் 371K இல் உருகி, 1156K இல் கொதிக்கிறது/ஆவியாகிறது, இது திட/உறைந்த மற்றும் வாயு/நீராவி நிலைகளுக்கு இடையே 785K வித்தியாசம். ஒப்பிடுகையில், நீரின் திரவ வெப்பநிலை வரம்பு (பனி மற்றும் எரிவாயுவுக்கு இடையில்) சாதாரண, கடல் மட்ட வளிமண்டல அழுத்த நிலைகளில் வெறும் 100K ஆகும். சோடியத்தின் குறைந்த குறிப்பிட்ட வெப்பம் இருந்தபோதிலும் (தண்ணீருடன் ஒப்பிடுகையில்), இது திரவ கட்டத்தில் குறிப்பிடத்தக்க வெப்பத்தை உறிஞ்ச உதவுகிறது, அதே நேரத்தில் பெரிய பாதுகாப்பு விளிம்புகளை பராமரிக்கிறது. மேலும், சோடியத்தின் அதிக வெப்ப கடத்துத்திறன் திறம்பட வெப்ப திறன் கொண்ட நீர்த்தேக்கத்தை உருவாக்குகிறது, இது அதிக வெப்பத்திற்கு எதிராக வெப்ப மந்தநிலையை வழங்குகிறது. சோடியம் அணு உலையின் செயல்பாட்டு வெப்பநிலையை விட அதன் கொதிநிலை மிக அதிகமாக இருப்பதால் அழுத்தம் கொடுக்க வேண்டிய அவசியமில்லை, மேலும் சோடியம் எஃகு உலை பாகங்களை அழிக்காது, உண்மையில் உலோகங்களை அரிப்பிலிருந்து பாதுகாக்கிறது. குளிரூட்டியால் அடையப்பட்ட அதிக வெப்பநிலை (ஃபெனிக்ஸ் உலை வெளியேறும் வெப்பநிலை 560 டிகிரி செல்சியஸ்) நீர் குளிரூட்டப்பட்ட உலைகளை விட அதிக வெப்ப இயக்கவியல் செயல்திறனை அனுமதிக்கிறது. மின்காந்த விசையியக்கக் குழாய்கள் மூலம் மின்சாரக் கடத்தியில் உருகிய சோடியத்தை நகர்த்த முடியும். சோடியம் அழுத்தப்படுவதில்லை என்ற உண்மை மிகவும் மெல்லிய உலைக் கலனைப் பயன்படுத்தலாம் என்பதைக் குறிக்கிறது (எ. கா. 2 செமீ தடிமன்). உலைகளில் அடையப்பட்ட மிக அதிக வெப்பநிலையுடன் இணைந்து, இதன் பொருள் மூடல் முறையில் உள்ள உலை செயலற்ற முறையில் குளிர்விக்க முடியும் என்பதாகும். எடுத்துக்காட்டாக, காற்றுக் குழாய்களை வடிவமைக்க முடியும், இதனால் மூடப்பட்ட பிறகு அனைத்து சிதைவு வெப்பமும் இயற்கையான வெப்பச்சலனம் மூலம் அகற்றப்படும், மேலும் உந்தி நடவடிக்கை தேவையில்லை. இந்த வகை உலைகள் சுய கட்டுப்பாடு கொண்டவை. மையத்தின் வெப்பநிலை அதிகரித்தால், மையப்பகுதி சற்று விரிவடையும், அதாவது அதிக நியூட்ரான்கள் மையத்திலிருந்து தப்பித்து, எதிர்வினையை மெதுவாக்கும். குறைபாடுகள் சோடியத்தின் ஒரு குறைபாடு அதன் இரசாயன வினைத்திறன் ஆகும், இதற்கு தீயைத் தடுக்கவும் அடக்கவும் சிறப்பு முன்னெச்சரிக்கைகள் தேவைப்படுகின்றன. சோடியம் தண்ணீருடன் தொடர்பு கொண்டால் அது சோடியம் ஹைட்ராக்சைடு மற்றும் ஹைட்ரஜனை உற்பத்தி செய்ய வினைபுரிகிறது, மேலும் ஹைட்ரஜன் காற்றுடன் தொடர்பு கொண்டு எரிகிறது. 1995 ஆம் ஆண்டு மோன்ஜு அணு மின் நிலையத்தில் ஏற்பட்ட விபத்தில் இது நிகழ்ந்தது. கூடுதலாக, நியூட்ரான் பிடிப்பு அதை கதிரியக்கமாக மாற்றுகிறது; இருப்பினும் அரை ஆயுள் 15 மணி நேரம் மட்டுமே. மற்றொரு சிக்கல் கசிவு. அதிக வெப்பநிலையில் சோடியம் ஆக்ஸிஜனுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது பற்றவைக்கிறது. இத்தகைய சோடியம் தீயை தூள் மூலம் அல்லது காற்றை நைட்ரஜனுடன் மாற்றுவதன் மூலம் அணைக்க முடியும். ரஷ்ய இனப்பெருக்க அணு உலையான பி. என்-600,17 வருட காலப்பகுதியில் 27 சோடியம் கசிவுகளைப் பதிவு செய்தது, அவற்றில் 14 சோடியம் தீக்கு வழிவகுத்தன. வடிவமைப்பு இலக்குகள் இயக்க வெப்பநிலை எரிபொருளின் உருகும் வெப்பநிலையை விட அதிகமாக இருக்கக்கூடாது. எரிபொருளுக்கு இடையேயான இரசாயனத் தொடர்புக்கு (எப். சி. சி. ஐ) இடமளிக்கப்பட வேண்டும். எஃப். சி. சி. ஐ என்பது எரிபொருளுக்கும் உறைகளுக்கும் இடையில் உருகுவதாகும்; யுரேனியம், புளூட்டோனியம் மற்றும் லாந்தனம் (ஒரு பிளவு தயாரிப்பு) ஆகியவை உறையின் இரும்புடன் ஒன்றாகப் பரவுகின்றன. உருவாகும் அலாய் குறைந்த யூடெக்டிக் உருகுதல் வெப்பநிலையைக் கொண்டுள்ளது. எஃப். சி. சி. ஐ உறையின் வலிமையைக் குறைக்கவும், சிதைவு ஏற்படவும் காரணமாகிறது. யுரேனியத்திலிருந்து புளூட்டோனியம் உற்பத்தி செய்வதன் மூலம் டிரான்ஸ்யூரானிக் மாற்றத்தின் அளவு மட்டுப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. மெக்னீசியம் ஆக்சைடு போன்ற ஒரு மந்தமான மேட்ரிக்ஸைப் பயன்படுத்துவது ஒரு வேலை. மெக்னீசியம் ஆக்சைடு இரும்பு போன்ற தனிமங்களை விட நியூட்ரான்களுடன் (வெப்ப மற்றும் வேகமான) தொடர்பு கொள்வதற்கான குறைந்த நிகழ்தகவு அளவைக் கொண்டுள்ளது. உயர் மட்ட கழிவுகள் மற்றும், குறிப்பாக, புளூட்டோனியம் மற்றும் பிற ஆக்டினைடுகளின் மேலாண்மை கையாளப்பட வேண்டும். பாதுகாப்பு அம்சங்களில் ஒரு நீண்ட வெப்ப மறுமொழி நேரம், குளிரூட்டும் கொதிநிலைக்கு ஒரு பெரிய விளிம்பு, வளிமண்டல அழுத்தத்திற்கு அருகில் செயல்படும் ஒரு முதன்மை குளிரூட்டும் அமைப்பு மற்றும் முதன்மை அமைப்பில் உள்ள கதிரியக்க சோடியம் மற்றும் மின் நிலையத்தில் உள்ள நீர் மற்றும் நீராவிக்கு இடையில் ஒரு இடைநிலை சோடியம் அமைப்பு ஆகியவை அடங்கும். புதிய கண்டுபிடிப்புகள் மூலதன செலவைக் குறைக்கலாம், அதாவது மட்டு வடிவமைப்புகள், ஒரு முதன்மை வளையத்தை அகற்றுதல், பம்ப் மற்றும் இடைநிலை வெப்பப் பரிமாற்றியை ஒருங்கிணைத்தல் மற்றும் சிறந்த பொருட்கள். எஸ். எஃப். ஆரின் வேகமான ஸ்பெக்ட்ரம் ஒரு முறை எரிபொருள் சுழற்சிகளைக் கொண்ட வெப்ப ஸ்பெக்ட்ரம் உலைகளை விட கிடைக்கக்கூடிய பிளவு மற்றும் வளமான பொருட்களை (குறைக்கப்பட்ட யுரேனியம் உட்பட) கணிசமாக திறம்பட பயன்படுத்த உதவுகிறது. 2020 ஆம் ஆண்டில் நேட்ரியம் அதன் எஸ். எஃப். ஆரின் வளர்ச்சிக்காக அமெரிக்க எரிசக்தித் துறையிலிருந்து 80 மில்லியன் டாலர் மானியத்தைப் பெற்றது. இந்த திட்டம் 5-20% யுரேனியம் கொண்ட உயர்-அளவீட்டு, குறைந்த செறிவூட்டப்பட்ட யுரேனியம் எரிபொருளைப் பயன்படுத்த திட்டமிட்டுள்ளது. அணு உலை நிலத்தடியில் வைக்கப்பட்டு ஈர்ப்பு விசை-செருகப்பட்ட கட்டுப்பாட்டு கம்பிகளைக் கொண்டிருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்பட்டது. இது வளிமண்டல அழுத்தத்தில் செயல்படுவதால், ஒரு பெரிய கட்டுப்பாட்டு கவசம் தேவையில்லை. அதன் பெரிய வெப்ப சேமிப்பு திறன் காரணமாக, அதன் தொடர்ச்சியான சக்தியான 345 மெகாவாட்டிற்கு அப்பால், 5 + மணி நேரங்களுக்கு 500 மெகாவாட் எழுச்சி சக்தியை உற்பத்தி செய்ய முடியும் என்று எதிர்பார்க்கப்பட்டது. சோடியம்-குளிரூட்டப்பட்ட உலைகளில் பின்வருவன அடங்கும்ஃ இவற்றில் பெரும்பாலானவை சோதனை ஆலைகள், அவை இனி செயல்படவில்லை. நவம்பர் 30,2019 அன்று, கனேடிய மாகாணங்களான நியூ பிரன்ஸ்விக், ஒன்ராறியோ மற்றும் சஸ்காட்செவன் ஆகியவை நியூ பிரன்ஸ்விக்கை தளமாகக் கொண்ட ஏ. ஆர். சி நியூக்ளியர் கனடாவிலிருந்து சிறிய சோடியம் ஃபாஸ்ட் மாடுலர் அணு உலைகளில் ஒத்துழைப்பதற்கான கூட்டுத் திட்டம் குறித்து ஒரு அறிவிப்பைத் திட்டமிட்டுள்ளதாக சிடிவி தெரிவித்துள்ளது. ஃபாஸ்ட் பிரீடர் ரியாக்டர் ஃபாஸ்ட் நியூட்ரான் ரியாக்டர் ஒருங்கிணைந்த ஃபாஸ்ட் ரியாக்டர் முன்னணி-குளிரூட்டப்பட்ட ஃபாஸ்ட் ரியாக்டர் கேஸ்-குளிரூட்டப்பட்ட ஃபாஸ்ட் ரியாக்டர் ஜெனரேஷன் IV ரியாக்டர் குறிப்புகள் வெளிப்புற இணைப்புகள் இடாஹோ தேசிய ஆய்வகம் சோடியம்-குளிரூட்டப்பட்ட ஃபாஸ்ட் ரியாக்டர் உண்மைத் தாள் தலைமுறை IV சர்வதேச மன்றம் எஸ். எஃப். ஆர் வலைத்தளம் ஐஎன்எல் எஸ். எஃப். ஆர் பட்டறை சுருக்கம் ஏஎல்எம்ஆர்/பிஆர்ஐஎஸ்எம் திரவ உலோக ஃபாஸ்ட் ரியாக்டர்கள் ரேடியோஆக்டிவ் வேஸ்ட்