Dual Fluid Reaktor
Die Entwickler haben eine Firma in Kanada gegründet und sind dabei, einen Testreaktor in Ruanda zu bauen.
Kraftwerk der 5.Generation, komplette Neuentwicklung eines Reaktorprinzips, Funktionsweisen von Reaktoren der 4. Generation sind schon teilweise 80 Jahre bekannt
völlig voneinander getrennte Kreisläufe von Kühlmittel und Brennmaterial, es gibt nur indirekten thermischen Kontakt, sie umfließen sich im Reaktorkern
Kühlmittel ist Blei --> gute Abschirmung, hohe Wärmekapazität, eventuelle Wärmespitzen werden abgeschwächt
Brennmittel Uran-Chrom-Gemisch (Eutektikum mit Schmelztemperatur unter 1000°C, Uran alleine liegt bei 1132°C und wäre zu hoch)
Uran muß nicht angereichert werden --> senkt Kosten und Aufwand
Auch Thorium möglich
Atommüll generell, würde für Deutschland für mehrere hundert Jahre reichen
Betriebstemperatur 1000°C --> viel besserer Wirkungsgrad als bei anderen Reaktoren,
Druck 1 bar --> kein Handling von Überdruck nötig, weil die metallischen Flüssigkeiten nicht gasförmig werden
Bei klassischen Reaktoren müssen die Brennstäbe getauscht werden (kann 1 Monat dauern). Anschließend kommen die "verbrauchten" Brennstäbe ins Abklingbecken, weil die Spaltprodukte noch Wärme abgeben.
Pyrochemische Prozeßeinheit
Die Spaltprodukte werden hier im laufenden Betrieb vom Brennmaterial chemisch abgetrennt und geben die Wärme über einen weiteren Kreislauf ans Blei ab.
Was hier letztendlich an noch radioaktiven Material übrig bleibt, müßte 90% nur noch max 100 Jahre und 10% max 300 Jahre gelagert werden
Nutzbare bzw erwünschte Produkte zB: Molybdän-99 als Radiotracer, Rhodium
Sämtliche Elemente können durch die pyrochemische Prozeßeinheit übrigens sortenrein getrennt, gelagert und wenn gebraucht später auch genutzt werden
passive Sicherheitsmechanismen --> Kernschmelze ist schon von der Funktiosweise des Reaktors nicht möglich
kann elektrisch und/oder thermisch genutzt werden
für die Stromerzeugung ist superkritisches Wasser oder superkritisches CO2 angedacht
superkritisch heißt, gasförmig und flüssig gleichzeitig --> Vorteile für Turbinenantrieb
Whitepaper Kernkraft der fünften Generation von Dual Fluid
Kapitel
Welche Materialien eignen sich?
Das Material, das die beiden Flüssigkeiten trennt, muss wärmeleitend und korrosionsbeständig gegenüber Blei und Metallbrennstoff sein. Im Vergleich zu Leichtwasserreaktoren ist die Auswahl an möglichen Strukturmaterialien relativ groß, denn die schnellen Neutronen im Dual Fluid Reaktor werden mit geringerer Wahrscheinlichkeit durch die Strukturmaterialien eingefangen. Dadurch verändern diese sich weniger schnell.
Beispiele für solche Materialien sind Legierungen aus Refraktärmetallen oder hochbeständige Keramiken wie Silizium, Titan oder Zirkoniumkarbid, die seit einiger Zeit in industriellen Anwendungen unter extremen Bedingungen eingesetzt werden. Darüber hinaus können hitzebeständige Beschichtungen mit Stoffen wie Yttriumoxid, das reinem Uran bis zu 1500 °C standhält, verwendet werden.
Refraktärmetalle sind korrosionsbeständig, haben einen hohen Schmelzpunkt und dehnen sich bei Erwärmung nur wenig aus. Ihre Wärmeleitfähigkeit ist hoch.
Götz Ruprecht, einer der Entwickler, Vortrag + Fragerunde, von 2021
ein etwas längerer Artikel der Entwickler Armin Huke und Götz Ruprecht
Der Dual-Fluid-Reaktor und die Möglichkeiten der Kernenergie
Eine gute Übersicht
Details – Dual Fluid Reaktor
ein Erklärbärvideo von 2023
hier geht's technisch ins Detail, 3/4 Stunde Vortrag, 3/4 Stunde Fragerunde, 2 Wochen altes Video