Lò phản ứng nhân giống hạt nhân là gì?

Một lò phản ứng nhân giống là một loại hạt nhân được thiết kế đặc biệt để tạo ra nhiều vật liệu phân hạch (nhiên liệu hạt nhân) hơn nó tiêu thụ.Tùy thuộc vào tỷ lệ nhân giống của lò phản ứng, nó có thể tạo ra nhiên liệu mới với tốc độ lớn hơn hoặc thấp hơn.Tỷ lệ nhân giống đại diện cho số lượng nguyên tử phân hạch mới được tạo ra cho mỗi sự kiện phân hạch.Giới hạn trên lý thuyết cho tỷ lệ nhân giống là 1,8, trong khi hầu hết các lò phản ứng nhân giống được thiết kế để tạo ra nhiều vật liệu phân hạch như chúng tiêu thụ.Người ta hy vọng rằng các lò phản ứng nhân giống sẽ thay thế thế hệ lò phản ứng thông thường hiện tại khi sự tiến bộ trong năng lượng hạt nhân tiếp tục. Hầu hết các lò phản ứng hạt nhân truyền thống tạo ra một số nhiên liệu bổ sung khi chúng hoạt động, tăng hiệu quả nhiên liệu.Khi ngành công nghiệp hạt nhân đã phát triển, các tỷ lệ này đã được đẩy mạnh hơn và cao hơn, dẫn đến các nền kinh tế nhiên liệu tốt hơn.Vẫn còn những rào cản kỹ thuật để phát triển các lò phản ứng nhân giống hiệu quả về chi phí, nhưng các nhà lai tạo có thể yêu cầu một số lợi thế mà các lò phản ứng truyền thống có thể.Điều tuyệt vời nhất là, sau khi tải ban đầu uranium hoặc plutonium, một lò phản ứng nhân giống sau đó có thể được cung cấp năng lượng chỉ bằng cách tải định kỳ của uranium không bị biến dạng (tự nhiên) hoặc (trong một loại lò phản ứng nhân giống khác) Thorium.Thorium có nhiều hơn gấp bốn lần trong lớp vỏ trái đất so với uranium, gây ra rất ít nguy cơ vũ khí hóa và tạo ra chất thải hạt nhân làm giảm cường độ đến mức nền nhanh hơn nhiều so với chất thải từ một nhà máy thông thường.Bằng cách sản xuất nhiên liệu hạt nhân sẵn sàng cho bom, như plutonium, họ tạo ra rủi ro vũ khí hạt nhân.Vấn đề này được giải quyết bởi một giai đoạn trong tiền xử lý hạt nhân trong đó các yếu tố khác như curium và neptunium được thêm vào với số lượng nhỏ vào plutonium.Hình thức xử lý này không có tác dụng đối với việc sử dụng plutonium làm nhiên liệu lò phản ứng, nhưng khiến việc sử dụng vật liệu này vô cùng khó khăn để tạo ra một quả bom nguyên tử, ngay cả khi sử dụng một thiết kế rất tinh vi.Có hai loại lò phản ứng nhân giống đã được đề xuất.Đầu tiên, lò phản ứng nhân giống nhanh, sử dụng điện tích nhiên liệu ban đầu của plutonium, sau đó chỉ cần uranium tự nhiên cho năng lượng.Một vài nguyên mẫu đã được xây dựng từ các nhà lai tạo nhanh, và Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc và Nga đều đang cam kết các quỹ để tiếp tục phát triển.Loại lò phản ứng nhân giống thứ hai là lò phản ứng nhân giống nhiệt, sử dụng điện tích nhiên liệu ban đầu của uranium được làm giàu, sau đó chỉ sử dụng thorium.Các lò phản ứng của nhà lai tạo nhiệt chỉ được xây dựng ở quy mô nhỏ cho đến nay, với Ấn Độ thực hiện những bước đầu tiên để phát triển quy mô công nghiệp, đã bắt đầu vào năm 2006.