IV generationens kärnreaktor (effektivare)

Fjärde generationens kärnkraft är mycket effektivare då den ”bränner” bränslet bättre, men varför är den det?
Har försökt googla men blir inte mycket klokare varför det i processen skulle vara effektivare. Någon som kan förklara det så till och med jag förstår?

Det är flera effekter som spelar in, men de två huvudsakliga är högre utbränning och slutna bränslecykler. Det som idag begränsar hur stor andel av energin i bränslet som vi kan ta ut under en laddningscykel är nästan uteslutande att bränslet (både det fissila materialet och inkapslingen) åldras väldigt fort i den extrema miljön som det är i härden. Inkapslingen blir spröd och bränslet sväller. För att det ska fortsätta vara säkert tar man ut bränslet med god marginal. I svenska härdar betyder det ca 50-60 GWd/t (andelen U-235 räcker till 30-40 GWd/t, resten är Pu som bildats in-situ under drift). I (vissa) Gen-IV-reaktorer räknar man med upp till 150 GWd/t och då krävs det andra material. I de flesta fall handlar det då om rostfritt stål för inkapslingen (eller ingen alls) och metalliskt bränsle eller bränsle baserat på kiselkarbid istället för oxid.

Det andra är upparbetning och slutna cykler, men då på ett (förhoppningsvis) spridningssäkert sätt där det inte finns rent Pu någonstans i cykeln. Men även med upparbetning så är det svårt att köra bränslet mer än 4-5 varv för sedan har inventoriet av minor actinides byggts upp så pass mycket att härden blir instabil på grund av bristen på fördröjda neutroner, och det är mycket dyrt att ta bort MA från bränslet. Ett alternativ är att köra underkritiskt med en extern neutronkälla, ett så kallat Accelerator Driven Subcritical System, där en protonaccelerator tillsammans med ett spallationsmål står för neutronerna. Men ADS hör inte till Gen IV utan är ett eget spår.

Gen IV kan betyda lite olika saker. Det finns ett konsortium (Gen IV Consortium som de så fiffigt kallar sig) där industrin och forskare gått samman och först tagit fram ett manifest som beskriver vilka villkor nästa generations reaktorer borde uppfylla. Sen har man tagit fram sex grundkoncept som har potential att uppfylla dessa. Man kan ju tycka att det är lite ironiskt att alla sex koncepten redan testats på 50- och 60-talen, men nu är ju snart framtiden här. Här finns allt från smältsaltsreaktorer med online-upparbetning till pebblebed-reaktorer. Vissa men inte alla har ett snabbt spektrum. Vissa är småskaliga, andra är bjässar. Vissa kyls av vatten, andra av gas eller metall o.s.v. Gemensamt för dem alla är att ingen aktör planerar att bygga någon elproduktionsanläggning inom överskådlig framtid med någon av teknologierna, om man nu inte räknar ryssarnas metallkylda dit.

Man använder inte väte för att moderera neutronerna, utan man låter dom röra sig med full fart. Då bildas det mycket mer plutonium 239, vilket också kan klyvas. Om det bildas mer plutonium än vad det förbrukas uran 235 så tar bränsle inte slut på länge. Plutonium bildas av uran 238 och en neutron, även i en vanlig kokarvattenreaktor, men i lägre grad.

Tackar för rea svar. God jul.

Absorptionstvärsnittet för neutroner i U-238 är lägre vid fissionsenergier än vid termiska energier så det är långt ifrån hela sanningen. Man måste komma upp mot 8-10 MeV innan man börjar tjäna på ett hårdare spektrum för att öka produktionen av Pu jämfört med andra processer.

Edit: om jag minns rätt så här på kvällen så är tre av Gen IV-koncepten termiska (eller epitermiska) och tre snabba.