熔盐再生： 改变游戏规则

高温和腐蚀性盐类造成的腐蚀一直困扰着以熔盐为基础的核反应堆工业。但现在，一种旨在生产碳纳米材料的技术可能成为清洁熔盐反应堆设计中循环冷却剂燃料中杂质所需的突破。

高温和腐蚀性盐类引起的腐蚀问题长期困扰着以熔盐为基础的核反应堆工业和太阳能热能储存等其他工业。爱沙尼亚纳米技术公司 UP Catalyst 组建了一个专家联盟，开发一种尖端技术，通过提供一种可以过滤掉固体颗粒的系统，有望更好地控制盐的质量。

UP Catalyst 公司生产可持续碳材料的技术与核能发电技术的共同点是都依赖高温，都需要去除盐中的杂质。熔盐反应堆（MSR）是利用由盐组成的热液体燃料代替传统反应堆常用固体燃料的核反应堆。燃料盐具有独特的性质，使其既能作为热源，又能作为冷却剂，是一种高效灵活的发电选择。

这个名为 MoReCCU（碳捕集与利用熔盐再生）的项目的想法源于最大限度提高资源效率的需要。UP Catalyst 公司采用电解法，以熔盐为电解质，对二氧化碳进行再处理，生产碳纳米材料和石墨。UP Catalyst 公司与葡萄牙机械和工业工程科学与创新研究所（INEGI）、布拉迪斯拉发斯洛伐克理工大学（STU）和莱里达大学合作，共同优化熔盐碳捕集与电化学转化（MSCC-ET）技术。这是一种在高达 800 摄氏度的高温下进行的工艺。该联盟在开发该技术的过程中，正在努力实施最佳行业实践。

金属氧化是高温的自然后果，它也会对熔盐的质量以及 UP Catalyst 的最终产品（碳）的质量产生负面影响。在该项目中，将建造一个半自动化的熔盐循环系统，以清除电解质混合物中的杂质。这样既可以保存盐，使其重复使用多达 100 次，又可以提高所生产碳的质量。在去除杂质的过程中，这一解决方案解决了多年来一直困扰核工业的重要生产问题。

净化熔盐

对提取的原材料进行净化通常是一个漫长的过程，需要根据客户的要求使用化学品对碳进行净化和表征。该系统的创新之处在于，从反应堆提取碳后可立即获得高纯度的清洁碳，从而简化了净化过程并提高了效率。为了实现这一目标，联合企业正在设计一种耐高温装置，可以从液体介质中分离出固体颗粒。镍基合金已广泛应用于核能和太阳能行业，因为它们会产生表面氧化，从而提供一个有效的保护层，防止进一步腐蚀。然而，即使具有温和的腐蚀特性，它们仍会释放出少量金属颗粒。

MoReCCU 项目旨在监测熔盐中金属微粒的累积浓度，从而更好地控制熔盐的清洁度。这对熔盐核反应堆尤为重要，因为熔盐的腐蚀性和盐/燃料混合物化学成分的变化给维护工作带来了巨大挑战。通过向业界提供一种可在高达 800 度的环境中运行并能处理熔盐腐蚀性的设备，他们可以更快地对不同的腐蚀相关故障做出反应。核熔盐反应堆的工作温度通常在 700 度左右。通过将过滤装置用作固体材料清除装置，技术人员还可以分析颗粒的成分。这些信息可以作为新出现的腐蚀相关事故的预警信号。利用这项技术还可以清除衰变的燃料产品，从而提高反应堆的效率和安全性。

该项目正在应对重要的生产挑战，包括废物管理、能源效率和资源效率。它提供了一种可持续的替代方案，以减少对破坏环境的碳酸盐盐开采的需求，同时还以降低生产成本为目标。在过去的三年里，碳酸盐的成本飙升了 260%，这主要是由于其在能源存储应用中的广泛使用。通过应对这些挑战，该项目提出了一种有前途的成本效益战略，以重新利用有价值的材料。该装置适用于各行各业。作为项目负责人和技术拥有者，UP Catalyst 公司将协调技术和运营活动。莱里达大学将构思该系统并确定关键要求。位于布拉迪斯拉发的斯洛伐克理工大学将负责熔盐再生系统的设计，该系统随后将由财团合作伙伴 INEGI 负责建造。

过滤系统项目的开发时间表包括几个重要的里程碑。实验室规模的试验过滤器已于近期完成。随后将选择过滤材料，并在今年 9 月前完成全尺寸设计。公斤级反应堆的设计完成后，将于 2023 年底开始吨级反应堆的设计工作。到 2024 年秋季，团队的目标是将吨级过滤系统准备就绪并投入使用。这些关键的里程碑代表了项目开发的系统化方法，表明了团队及时有效地实现目标的决心。

在高温条件下去除盐中的杂质，核工业可以提高熔盐燃料的质量，更有效地控制腐蚀，提高反应堆设计的效率和安全性。