Pebble bed reactor
Wikipedia
Pebble-bed reaktorn är en typ av kärnreaktor som har fått sitt namn av att bränslet utgörs av sfäriska element något större än en biljardboll. Den här typen av reaktorer finns ännu bara på försöksstadiet och den här beskrivningen gäller en kinesisk prototyp kallad HTR-10.
Bränsleelementen är uppbyggda av små kulor kallade Trisopartiklar bestående av en urandioxidkärna med en diameter av en halv mm omgiven av ett lager av poröst kol som tar upp fissionsprodukter och ett lager av pyrolytisk grafit (grafit med kovalenta bildningar mellan kolplanen i grafitstrukturen) därefter ett lager av kiselkarbid och ytterst ett lager med pyrolytisk grafit. De här lagren skall förhindra att radioaktiva produkter frisätts från bränsleelementen. Varje bränsleelement består av 8300 Trisopartiklar och innehåller 5 g 17% anrikat uran.
Reaktorhärden består av 27000 sådana bränsleelement i en tank. Tankens väggar är klädda med grafit som fungerar som neutronreflektor. Kylningen sker med helium och i vissa reaktorkonstruktioner har man tänkt sig att använda det till 900°C upphettade heliumet direkt för att driva en turbin. I HTR-10 används istället en värmeväxlare där ånga till turbinen genereras.
Reaktorn kan drivas kontinuerligt eftersom bränsleelementen fylls på uppifrån och tappas ut nertill från reaktortanken. Bränsleelementen kontrolleras och om de inte är helt förbrukade och inte heller är skadade så kan de tillföras reaktortanken för ett genomgå ytterligare en cykel. Två oberoende avstängningssystem finns. Det ena består av tio kontrollstavar som finns i grafitreflektorn. Det andra systemet finns också i grafitreflektorn och består av sju hålrum som kan fyllas med små kulor av neutronabsorberande material.
Härdsmälta kan inte inträffa i en pebble-bed reaktor eftersom reaktionen avtar då temperaturen stiger så att temperaturen aldrig blir över c:a 2000°C, vilket bränsleelementen och konstruktionen i övrigt tål. En annan anledning till att kineserna intresserar sig för den typen av reaktor är att man tänker sig att kunna använda dem även för att kunna framställa vätgas genom termisk sönderdelning av vatten. Vätgas ser man som ett framtida bränsle för bland annat bilar.
Fördelen med Trisobränslet ur miljösynvinkel är att radioaktivitet inte kommer ut i naturen vare sig under drift i reaktorn eller vid hantering av bränslet. Vid olyckor kan enstaka bränsleelement bli så svårt skadade att utsläpp av radioaktivitet kan ske. En nackdel är att volymen av förbrukat bränsle som skall slutförvaras blir större än från exempelvis en lättvattenreaktor.
