(Minh họa)
Nhiên liệu hạt nhân là một nguồn năng lượng có tiềm năng to lớn nhằm giải quyết bài toán năng lượng sạch của nhân loại. Tại Hoa Kỳ, trước đây việc nghiên cứu h́nh thành ra loại nhiên liệu này thường do các tổ chức của chính phủ đứng ra phụ trách, nhưng nay có nhiều công ty tư nhân đă nhảy vào làm như
NuScale, Oklo và đặc biệt là
X-energy. Là công ty chuyên sản xuất ra ḷ phản ứng cỡ nhỏ lẫn nguồn nhiên liệu cho các ḷ đó,
X-energy đă nhận tài trợ từ Bộ Năng lượng Mỹ để chế tạo ra một loại
"sạn" hạt nhân chịu nhiệt cao gọi là
TRISO-X.
Để cho
TRISO-X được Ủy ban Quản trị Hạt nhân Hoa Kỳ phê duyệt, họ vừa đem đi cho thử nghiệm 16
"viên nhiên liệu" này tại Pḥng thí nghiệm Quốc gia ở Idaho (INL) trong ṿng 13 tháng. Sau đó mới có thể đem cho sử dụng chúng cho các ḷ Xe-100 cũng do công ty này chế tạo. Chỉ nhỏ ngang một trái banh bida, mỗi viên
TRISO-X có đường kính 60 mm với vỏ bên ngoài là một lớp đệm dày 5 mm gọi là vùng trống (không có chức nhiên liệu). Ở bên trong là khu vực chứa hàng ngàn hạt nhiên liệu
TRISO nhỏ có đường kính chừng 0,8 mm. Theo
X-energy th́ có đến18 ngàn hạt trong một viên như vậy.
Bản thân những hạt này cũng có một số lớp đệm bảo vệ trước khi vào đến lơi chứa uranium: ngoài cùng là vỏ carbon dày 0,04 mm và có thể chịu được nguồn nhiệt đến 2,000°C, rồi đếni một lớp gốm silic cacbua (SiC) mỏng hơn nhưng siêu cứng và chịu nhiệt, sau đó lại có một lớp cacbon chịu nhiệt khác. Cuối cùng đi qua một lớp đệm xốp th́ đến lơi, được làm bằng UCO (urani oxicacbua) hoặc UO₂ (urani oxit).
(Minh họa)
Một sự rủi ro lớn trong các biến cố hạt nhân truyền thống là sự tan chảy nhiên liệu, nhưng
TRISO-X có khả năng hóa giải sự nguy cơ này. Nhờ lớp cacbon chịu nhiệt cao, lại thêm lớp đệm xốp giúp giảm áp lực, các hạt
TRISO-X chịu được sức nóng đến 1,800 độ C nên khó bị tan chảy hay bị vỡ trong điều kiện cho vận hành b́nh thường. Mỗi hạt
TRISO-X c̣n là một rào chắn giúp ngăn các sản phẩm phân hạch bị ṛ rỉ ra ngoài do có lớp silic cacbua kín như bưng. Công ty cho biết khi đưa vào sử dụng th́ một ḷ phản ứng Xe-100 sẽ dùng đến 200 ngàn viên
TRISO-X.
Một trong 16 viên TRISO-X được đem đi cho chiếu xạ thử (Minh họa)
Tại pḥng thí nghiệm INL, các viên nhiên liệu
TRISO-X sẽ được cho thử nghiệm trong ḷ phản ứng ở đó suốt 13 tháng. Họ sẽ chiếu xạ chúng dưới nhiều mức công suất, nhiệt độ và những mức độ tiêu hao khác nhau để mô phỏng các t́nh huống trong thực tế. Dù hơn 1 năm nữa mới có kết quả đánh giá,
X-energy đă đón đầu sẵn khi đang cho xây dựng nhà máy TX-1 tại tiểu bang Tennessee để cho chế tạo ra các viên nhiên liệu độc đáo và an toàn này.
Theo Nucnet, X-energy.