Компания Kairos Power приступила к строительству демонстрационного реактора низкой мощности Hermes в Ок-Ридже, штат Теннесси. Этот реактор не будет подключен к энергосети, а предназначен для отработки технологий реактора с шаровыми твэлами. Вместо воды, используемой в обычных ядерных реакторах, в реакторе Kairos Power в качестве теплоносителя используется расплавленная соль фторида. Такая конструкция обеспечивает высокую безопасность, так как реактор способен автоматически останавливаться и эффективно отводить тепло в случае аварии.
Параллельно с этим, компания возводит в Ок-Ридже еще одну установку, ETU 3.0, которая, по сути, является неядерной версией Hermes. Этот испытательный стенд позволит инженерам изучать работу оборудования, не беспокоясь о радиации, и найти способы сделать строительство и эксплуатацию такой ядерной станции более экономичными. Это важно, поскольку основные затраты приходятся не на сам реактор, а на сопутствующие инженерные сооружения. Строительство в Оук-Ридже — это только половина проекта. Сам реактор имеет модульную конструкцию. Эти модули будут построены и испытаны на заводе в Альбукерке, штат Нью-Мексико, перед отправкой в Теннесси.
Hermes — это реактор с шаровыми твэлами, в котором ядерное топливо заключено в сферические гранулы, сделанные из слоев обогащенного урана, углерода и керамики. Эти изотропные частицы называются TRISO, имеют размер примерно с маковое зерно и действуют как крошечные ядерные сосуды под давлением. Они формируются в крупные, круглые гранулы размером с булыжник. Гранулы помещаются в сердцевину реактора, конструкция которого больше напоминает бункер. Свежее топливо загружается сверху; гранулы, скапливаясь вместе, запускают и поддерживают реакцию; а отработанное топливо собирается в нижней части реактора.
Обычно такие реакторы охлаждаются гелием, но Hermes охлаждается расплавленными фторидными солями, циркулирующими через реактор. Такие соли обладают превосходной химической стабильностью, передают тепло при высоких температурах, а также удерживают продукты деления, которые могут выделяться из топлива. Соли поддерживают температуру активной зоны реактора на уровне 585°C, отводя тепло в теплообменник. Этот вторичный солевой контур соединен с парогенератором, который, в свою очередь, приводит в действие турбину. По данным Kairos, реактор способен вырабатывать 140 МВт электроэнергии и имеет чистый КПД 45%.
Если питание реактора выходит из строя, топливные гранулы автоматически регулируют ядерную реакцию. По мере нагрева реактора доступно меньше нейтронов для поддержания реакции, и она затухает. В течение нескольких часов реактор достигает стабильного состояния. В это время расплавленная соль продолжает циркулировать естественным образом, охлаждая активную зону. Даже если температура реактора резко поднимется, топливные гранулы, будучи чрезвычайно прочными, не разрушатся ни при каком прогнозируемом сценарии. Все это происходит при обычном давлении на уровне моря, поэтому не требуется специальная защитная конструкция или условия высокого давления. Реактор также изготовлен из нержавеющей стали 316, которая обладает высокой устойчивостью к коррозии от солей.
Проект Hermes получил грант Министерства энергетики США в $303 млн и будет завершен к 2027 году. Компания Билла Гейтса Terra Power тоже работает над реактором на расплаве солей натрия в Вайоминге, но, в отличие от Kairos, все еще ждет одобрения правительства, чтобы построить саму атомную станцию. Первый в мире реактор на жидкосолевом расплаве тория был построен в США в 1960-х годах, но вскоре был закрыт. Между тем, Китай начнет строительство первой в мире промышленной атомной электростанции с реактором на расплавленной соли тория в 2025 году.
