Các nhà nghiên cứu từ Viện năng lượng nguyên tử Trung Quốc thử nghiệm hệ thống loại bỏ nhiệt dư (RHR). Phương pháp tiên tiến này được cho là có thể giúp các nhà máy điện hạt nhân thế hệ tiếp theo của Trung Quốc tái chế chất thải phóng xạ và có khả năng chống nóng chảy tốt hơn.

Được sử dụng trong các nhà máy điện hạt nhân để ngăn lò phản ứng quá nhiệt, hệ thống RHR giúp duy trì trạng thái làm mát, an toàn của lõi lò. Phương pháp tiếp cận sáng tạo này cũng có thể giúp giảm 90% chất thải hạt nhân nhờ việc tái chế liên tục nhiên liệu hạt nhân.

Các nhà khoa học cho biết, phương pháp mới nhất này có thể cho phép khai thác năng lượng nhiều hơn gấp 100 lần từ cùng loại nhiên liệu được sử dụng trong các lò phản ứng làm mát bằng nước.

Mô phỏng mới nhất về hệ thống loại bỏ nhiệt thụ động cho lò phản ứng nhanh được xem là bước đột phá. Theo nhóm nghiên cứu, nó có thể đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển nhà máy điện hạt nhân thế hệ thứ tư với chu trình nhiên liệu vòng kín.

Lò phản ứng nhanh tích hợp sử dụng kim loại lỏng làm chất làm mát, thường là natri. Các lò phản ứng này được phân biệt bởi chu trình nhiên liệu vòng kín, trong đó nhiên liệu đã qua sử dụng được tái chế trong cùng một cơ sở với lò phản ứng.

Điều này có thể cho phép khai thác năng lượng nhiều hơn gấp 100 lần từ cùng loại nhiên liệu được dùng trong lò phản ứng làm mát bằng nước, vì uranium chưa sử dụng có thể được chuyển đổi thành các nguyên tử plutonium mới và được tái chế.

Công nghệ này sử dụng chất thải hạt nhân hiện có làm nhiên liệu và áp dụng hệ thống tái chế điện hóa tại lò phản ứng để tạo ra chu trình nhiên liệu khép kín, cho phép lò phản ứng tạo ra nhiều nhiên liệu hơn, giảm chất thải hạt nhân tồn tại lâu dài.

Các nhà nghiên cứu cho hay, các lò phản ứng nhanh sử dụng neutron chuyển động nhanh để tận dụng nhiên liệu hạt nhân tốt hơn. Khi các “neutron nhanh” này gây ra phản ứng phân hạch, các neutron bổ sung được giải phóng, mang lại lợi ích độc đáo cho lò phản ứng nhanh.

Lò phản ứng nhanh chủ yếu làm mát bằng kim loại lỏng, nhưng cũng có thể sử dụng khí hoặc muối nóng chảy, miễn là không có chất làm chậm để làm chậm neutron. Bơm cơ học dùng để tuần hoàn chất làm mát qua lõi lò phản ứng để loại bỏ nhiệt khỏi nhiên liệu.

Lò phản ứng nhanh có thể hoạt động bằng nhiên liệu tái chế từ các lò phản ứng khác, cải thiện đáng kể hiệu suất nhiên liệu, hiệu quả của các nhà máy điện hạt nhân và giảm thiểu chất thải. Theo Viện năng lượng nguyên tử Trung Quốc, hệ thống loại bỏ nhiệt thụ động mới đã được tích hợp vào thiết kế của lò phản ứng nhanh.

Nhà máy điện hạt nhân thế hệ thứ tư mới nhất của Trung Quốc, lò phản ứng sinh sản nhanh làm mát bằng natri CFR-600. Lò phản ứng kế tiếp CFR-1000 cũng được lên kế hoạch, dự kiến ​​là lò phản ứng nhanh cấp gigawatt thương mại đầu tiên của Trung Quốc, là bước đệm tiến tới lò phản ứng nhanh có chu trình nhiên liệu hoàn toàn khép kín.

Do hoạt động bên trong lò phản ứng có thể khó kiểm tra, nhóm nghiên cứu phát triển công nghệ mô phỏng để nghiên cứu hiệu quả hệ thống loại bỏ nhiệt. Sử dụng công nghệ này, họ phát triển cơ sở thử nghiệm mô phỏng lò phản ứng nhanh tích hợp, tái tạo quá trình chuyển đổi của lò phản ứng, từ hoạt động bình thường sang loại bỏ nhiệt sau khi tắt. Nhóm nghiên cứu sử dụng cơ sở này để thực hiện các thử nghiệm trên hệ thống mới của họ.