實驗室熔鹽反應裝置

㈦ 關於太陽能熱發電熔鹽儲罐的問題

您好：
我是華威熔鹽泵客服，關於熔鹽或熔鹽泵相關問題，都可以問我

熔鹽罐

一、概述

熔鹽罐也稱為熔鹽槽，其作用是儲存高溫液體熔鹽。在熔鹽系統中，熔鹽罐的主要作用是儲存熱量。為用戶（反應器或者換熱器）提供所需要的熱量，或者把用戶多餘的熱量儲存在熔鹽罐中。是華威熔鹽泵的配套產品。

熔鹽罐一般是圓筒形卧式罐，開始使用時將固體熔鹽放入熔鹽罐中，通過某種加熱方式將熔鹽熔化，達到所需要的溫度後，利用熔鹽泵將熔鹽輸送到熔鹽爐、反應器、換熱器、蒸發器等需要換熱的裝置，達到換熱的目的。

以上為參考建議，如需具體資料可以與我們聯系，私信我或網路搜索「華威熔鹽泵」

㈧ 熔鹽反應堆的發展

美國橡樹嶺國家實驗室從20世紀50年代開始發展熔鹽堆，但由於一些非技術因素的原因在20世紀70年代中止。在技術方面，熔鹽堆在20世紀中期發展一個很重要的技術瓶頸是抗中子輻射和抗熔鹽腐蝕的材料研究，此時對於材料的研究還使用一些半經驗的研究方法。隨著最近幾十年來材料科學的發展及分析檢測手段的發展（如同步輻射技術和中子散射技術），熔鹽堆的研究又重新被美國政府提上日程，隨後其能源部又組織了英國、法國、日本、韓國、巴西、加拿大、阿根廷、南非等多個國家參加的高級政府代表會議，對發展新一代核能的國際合作開展了廣泛深入的探討，提出新一代核能體系——第四代核反應堆的研發，具體包含如下六種堆型：熔鹽堆（MSR），氣冷快堆（GFR），鉛冷快堆（LFR），鈉冷快堆（SFR），超臨界水冷堆（SCWR），超高溫堆（VHTR）。其中，熔鹽反應堆(Molten Salt Reactor, MSR)，具有極高的中子經濟性、大功率密度、固有負載可控、負溫度系數大、高轉化比、高可靠性、燃料組合耗費低、可增殖性等優點，在2002年日本東京召開的第四代核反應堆國際研討會上，被確定為優先發展的第四代核反應堆設計方案之一。

㈨ 什麼是|"固定床電化學反應器"

固定床反應器的結構型式主要分為絕熱式和換熱式兩類，以適應不同的傳熱要求和傳熱方式。

1.絕熱式固定床反應器

1.1單段絕熱式

絕熱式固定床反應器 甲醇氧化的薄層反應器

1-礦渣棉2-瓷環3-催化劑 1-催化劑 2-冷卻器

特點：反應器結構簡單，生產能力大。

缺點：反應過程中溫度變化較大。

應用：適用於反應熱效應不大的放熱反應，反應過程允許溫度有較寬變動范圍的反應；熱效應較大的，但對反應溫度不很敏感或是反應速率非常快的過程也可適用。

1.2多段絕熱床

多段絕熱式固定床反應器

(a)、(b)、(c)中間換熱式；(d)、(e)冷激式

根據段間反應氣體的冷卻或加熱方式，多段絕熱床又分為中間間接換熱式和冷激式。

中間間接換熱式

特點：催化劑床層的溫度波動小。

缺點：結構較復雜，催化劑裝卸較困難

應用：適用於放熱反應

冷激式

特點：反應器結構簡單，便於裝卸催化劑，催化劑床層的溫度波動小。

缺點：操作要求較高

應用：適用於放熱反應，能做成大型催化反應器

2、換熱式固定床反應器

按換熱介質不同，可分為對外換熱式固定床反應器和自熱式固定床反應器。

2.1、對外換熱式固定床反應器

以各種載熱體為換熱介質的對外換熱式反應器多為列管式結構，類似於列管式換熱器。

列管式固定床反應器

特點：傳熱面積大，傳熱效果好，易控制催化劑床層溫度，反應速率快，選擇性高。

缺點：結構較復雜，設備費用高。

應用：能適用於熱效應大的反應。

載熱體的選擇：一般反應溫度在240℃以下宜採用加壓熱水作載熱體；反應溫度在250℃～300℃可採用揮發性低的導熱油作載熱體；反應溫度在300℃的則需用熔鹽作載熱體，如KNO353%，NaNO37%，NaNO240%的混合物。

加壓熱水作載熱體的反應裝置。

以加壓熱水作載熱體的固定床反應裝置示意圖

1-列管上花板；2-反應列管；3-膨脹圈；4-汽水分離器；5-加壓熱水泵

用有機載熱體帶走反應熱的反應裝置。反應器外設置載熱體冷卻器，利用載熱體移出的反應熱副產中壓蒸汽。

以道生油作載熱體的固定床反應裝置示意圖

1-列管上花板；2、3-折流板；4-反應列管；5-折流板固定棒；6-人孔；7-列管下花板；8-載熱體冷卻器

以熔鹽作載熱體冷卻裝置在器內的反應裝置。

以熔鹽為載熱體的反應裝置示意圖

1-原料氣進口；2-上頭蓋；3-催化劑列管；4-下頭蓋；

5-反應氣出口；6-攪拌器；7-籠式冷卻器

2.2自熱式固定床反應器

如圖是三套管並流式催化床的氣體溫度分布和操作狀況圖。

三套管並流式冷管催化床溫度分布及操作狀況

特點：反應床層中溫度接近最佳溫度曲線、反應過程中熱量自給。

缺點：結構復雜，造價高，催化劑裝載系數較大。

應用：只適用於較易維持一定溫度分布的熱效應不大的放熱反應，能適用於高壓反應。

2.3其他型式固定床反應器

氣固相固定床催化反應器除以上幾種主要型式外，近年來又發展了徑向反應器。按照反應氣體在催化床中的流動方向，固定床反應器可分為軸向流動與徑向流動。軸向流動反應器中氣體流向與反應器的軸平行，而徑向流動催化床中氣體在垂直於反應器軸的各個橫截面上沿半徑方向流動，如圖所示

徑向固定床催化反應器示意圖

徑向流動催化床的氣體流道短，流速低，可大幅度地降低催化床壓降，為使用小顆粒催化劑提供了條件。徑向流動反應器的設計關鍵是合理設計流道使各個橫截面上的氣體流量均等，對分布流道的製造要求較高，且要求催化劑有較高的機械強度，以免催化劑破損而堵塞分布小孔，破壞流體的均勻分布。

㈩ 熔鹽堆的歷史

對熔鹽堆的集中研究始於美國飛行器反應堆實驗[US Aircraft Reactor Experiment, ARE]。ARE是一個2.5MW熱功率的核反應堆實驗，旨在使核反應堆達到可作為核動力轟炸機引擎的高功率密度。該計劃促成了幾個實驗，其中的三個引擎測試實驗統稱為熱轉移反應堆實驗：HTRE-1，HTRE-2和HTRE-3。其中一個實驗用熔融氟鹽NaF-ZrF4-UF4（53-41-6 摩爾百分比）作為燃料，用氧化鈹（BeO）作為慢化劑，用液態鈉作為二次冷卻劑[secondary coolant]，峰值溫度為860℃。它在1954年連續運行了1000小時。本實驗的金屬結構和管道採用了鉻鎳鐵600合金。
在20世紀60年代，橡樹嶺國家實驗室[Oak Ridge National Laboratory, ORNL]在熔鹽堆研究中居於領先，他們的大部分工作隨著熔鹽堆實驗[Molten-Salt Reactor Experiment, MSRE]達到頂峰。MSRE是一個7.4MW熱功率的試驗堆，用以模擬固有安全超熱釷增殖堆的中子「堆芯」。它測試了鈾和鈈的熔鹽燃料。被測試的233UF4液態燃料有著將廢料降至最少的獨特衰變道，廢料同位素的半衰期在50年以下。反應堆650℃的熾熱溫度可以驅動高效熱機——例如燃氣輪機。為了便於中子測量，龐大而昂貴的釷鹽增殖層被略去。
MSRE位於ORNL。MSRE管道、堆芯包殼和結構組件由哈斯特洛鎳基合金-N製造，其慢化劑是熱解石墨。MSRE於1965年達到臨界，並運行了四年。MSRE的燃料是LiF-BeF2-ZrF4-UF4（65-30-5-0.1），石墨堆芯慢化，二次冷卻劑是FLiBe（2LiF-BeF2）。MSRE溫度達到650℃，運行時間相當於滿功率運行1.5年。 橡樹嶺國家實驗室在1970-1976年間的最終研究成果是以下的MSR設計方案：它的燃料為LiF-BeF2-ThF4-UF4（72-16-12-0.4），慢化劑是使用周期為4年的石墨，二次冷卻劑為NaF-NaBF4，峰值工作溫度為705℃。
熔鹽堆可以帶來許多潛在的好處：固有安全設計（由被動組件帶來的安全性以及很大的負反應溫度系數），使用供應充足的釷來增殖鈾233燃料，更加清潔：（每百萬千瓦小時的）裂變產物廢料少10倍，掩埋處置時間縮短100倍（300年對數萬年），可以「燃燒掉」一些難處理的放射性廢料（傳統的固體燃料反應堆的超鈾元素）。在小尺寸、2至8MW熱功率或1至3MW電功率時依然可行。可以設計成潛艇或飛行器所需要的尺寸。可以在60秒內對負載變化作出反應（與「傳統的」固體燃料核電站不同）。 典型的熔鹽燃料反應堆[Molten-salt Fueled Reactor, MSFR]曾令許多核工程師激動。首推者是Alvin Weinberg，他取得了輕水反應堆的專利，並在美國橡樹嶺國家實驗室——著名的核研究中心——擔任主管。
在這里，兩個概念得到了研究：具有高中子密度堆芯、燃燒從釷燃料循環中產生的鈾233的「雙流」反應堆，和吸收中子、並最終被轉換為鈾233的釷鹽層。在雙流方案被研發的時代，這個設計的弱點在於已知設計中復雜的管道工程，以及當時沒有合適的管道材料。通常的鋼鎳合金或是吸收過多的中子，或是極易被腐蝕。石墨被認為過於脆，並且在強烈的中子輻照下會輕微地膨脹。鋯對中子來說足夠透明，但暴露在熱氟鹽中極易被腐蝕。
這兩個問題隨後被橡樹嶺國家實驗室的研究人員解決。管道腐蝕問題通過在哈斯特洛合金-N中添加示蹤級的鈦而得到解決。
「雙流」方案中的釷鹽和鈾鹽通過工程師仔細地設計慢化棒的形狀（使堆芯與增殖層的中子密度相似），並調整燃料後處理的化學工藝，便可以在更簡單、造價更低廉但仍然有效的「單流」反應堆中共存。
Weinberg研究小組的有功率堆設計方案與前述用以驗證「堆芯與增殖層」釷增殖堆中的超高溫、高中子密度「堆芯」部分的MSRE類似。 Weinberg及其橡樹嶺國家實驗室同事所提出的優勢包括：
操作與維護安全：在海平面壓力下，在超高溫和強輻照中，熔融氟鹽在機械意義上和化學意義上都是穩定的。氟與幾乎所有的嬗變產物都以離子形式相結合，使它保持在循環之外。即使是放射性的惰性氣體——特別是氙135，一種重要的中子吸收體——也產生於一個可以預知、可收容的位置：燃料最冷最分散的泵碗處。即便在事故中也不會向生物圈擴散。熔融鹽在空氣或者水中不可燃，並且錒系元素和放射性裂變產物的氟鹽通常都不溶於水。
在堆芯區域沒有高壓蒸汽，只有低壓的熔融鹽。這意味著熔鹽堆的堆芯不會發生蒸汽爆炸，並且不需要輕水堆中最昂貴的元件——堆芯的高壓蒸汽容器殼。取而代之的是用金屬板材建成的大桶和低壓管道（熔融鹽管道）。所用的金屬材料是哈斯特洛合金-N，一種稀有的抗高溫抗腐蝕鎳合金，但這種材料的用量大幅度減少，並且薄金屬的成型與焊接都不昂貴。
與輕水堆類似，釷增殖反應堆使用低能量的熱中子。因此它比起鈾-鈈燃料循環所需要的，卻難於處理的快中子增殖堆安全得多。釷燃料循環集合了反應堆安全性，燃料長期充裕以及無需昂貴的燃料濃縮設施等優點。
比起輕水堆，熔鹽燃料反應堆的工作溫度——從經過測試的MSRE（前述）及相關方案的650℃，到未經測試方案的950℃——要高很多。因此，熔鹽堆可以驅動非常有效的布雷頓循環（燃氣輪機）發電機。MSRE已經演示了650℃的運行，這使MSR成為最先進的「第四代反應堆」。高溫運行帶來的效率將燃料消耗、廢棄物排放與輔助設備（主要費用）減少50%以上。
熔鹽堆的尺寸可大可小，因此公用事業可以很容易地用收入建設一系列的小反應堆（比如100MW電功率），從而降低利息開支與商業風險。
熔鹽燃料堆並不是實驗性的。一些設計簡單、經過實際檢驗的熔鹽堆已經建成並在650℃工作了相當長的時間。熔鹽堆並不需要新的科學知識，在工程學意義上，要研發更新、更大或者模塊化的設計方案，所涉及的風險也非常低。
像所有的核電站一樣，熔鹽燃料堆對生物圈的影響很小。特別地，與化石燃料和可再生能源項目相比，它只佔用很少的土地，建設規模相對較小，並且它的廢棄物與生物圈相隔離。 在針對增殖優化的時候，釷增殖堆要求現場後處理，從增殖層中移出鏷233，使鏷233通過β衰變成為鈾233，而不是通過中子俘獲變成鈾234。這有可能允許將核燃料轉成核武器材料。
鈾233包含示蹤級的鈾232，在衰變鏈上，鈾232會產生具有強γ放射性的衰變子體鉈208。γ輻射對電子學的干擾會提高製造核武器的難度。利用同位素分離將鈾232去除更為困難。如果把鈾從釷及其它元素中分離出來，它的放射性活度起初較低，卻隨著釷228（半衰期2年）以及短壽命的釷序列衰變產物的富集而增強。濃縮天然鈾是現有更簡單的生產核武器的途徑。
與水汽接觸時，氟鹽會自然生成氫氟酸，當反應堆停堆、廢棄或被淹沒時會釋放出氫氟酸霧。 熔鹽堆燃料的後處理可以在相鄰的小型化工廠中連續進行。橡樹嶺國家實驗室的Weinberg小組發現，一個非常小的後處理設施就可以為一個大型的1GW的發電站服務：所有的鹽都要經過後處理，但只需要每十天處理一次。因此，反應堆燃料循環所產生的昂貴、有毒或放射性的產物總量要少於傳統的、必須儲存乏燃料棒的輕水堆。並且，除燃料和廢棄物之外，所有的一切都保持在後處理廠之內。後處理循環如下：
用氟噴淋從鹽中除去鈾233燃料。且必須在下一步之前完成。
用4米高的熔融鉍柱從燃料鹽中分離出鏷。
在小型存儲設施中讓鉍柱中分離出的鏷衰變到鈾233。由於鏷的半衰期為27天，因此儲存10個月即可確保99.9%衰變為鈾233燃料。
一個汽相氟鹽蒸餾系統對鹽進行提取。每種鹽的蒸發溫度是不同的。輕的載體鹽：氟化鈹和氟化鋰會形成鹽塊，並分別在1169℃和1676℃蒸發—在真空中該溫度會有所降低。氟化釷在約1680℃蒸發—在真空中溫度稍低。只有鑭系和鹼性稀土氟化物，比如氟化鍶，因為擁有更高的沸點而殘留：這裡麵包含糟糕的中子毒物。每GW電功率每年所產生的廢料大約為800公斤，因此設施非常小。長壽命的超鈾鹽被作為燃料送回反應堆內。
通過鹽蒸餾，熔鹽燃料堆可以燒釷，甚至輕水堆核廢料的氟鹽。
理論上，「雙流」反應堆設計方案可以將增殖釷與裂變燃料鹽分開。這可以消除以高溫蒸餾進行的氟化釷（沸點1680℃）與鑭系裂變產物氟鹽分離帶來的技術挑戰，其代價是反應堆結構更為復雜。橡樹嶺放棄了雙流設計方案，原因在於沒有適於運行在MSR堆芯的高溫、高中子及腐蝕環境的管道材料。 與其它增殖堆燃料循環及後處理相類似，釷燃料循環會在燃燒掉所有的錒系元素後產生乏燃料。這些乏燃料在數百年內都具有放射性，經過30年的衰變後，其主要衰變產物是銫137和鍶90等，經數百年的衰變後，主要是鍀99等長壽命裂變產物。在目前的核動力工業中，輕水堆的燃料開循環產生的乏燃料中含有大量的鈈同位素和次錒系元素。目前減少輻射的途徑幾乎完全依賴於錒系元素的移除和回收再加工過程。只要其中有少量不被移除，而是作為後處理廢料的一部分，便失去了大部分的優勢。
釷循環與鈾鈈循環相比，其產生的重錒系元素（heavy actinides）要少的多。這是因為大多釷燃料初始的質量數比較低，因而大質量數產物在產生前就容易因裂變而毀壞。然而，由於快中子的（n，2n）反應會產生鏷231（半衰期3 .1萬年）。鏷231與重錒系元素會破壞正常的燃料閉循環里的中子俘獲與裂變過程。盡管如此，如果對熔鹽堆進行化學分離，並將鏷233從堆芯中提取出來以避免中子俘獲，經過不斷累積後，將鏷233衰變產物鈾233放回反應堆，則鏷231同時也會被提取出堆芯。 熔鹽的腐蝕性是容易控制的。當氟的濃度較高時，鈾便成為緩沖劑，使得氟鹽從UF3過渡到UF4。可以通過加入少量的金屬鈹來吸收氟的方法來實現UF3的再生。在MSRE中，熔鹽中插入了一個鈹金屬棒使得UF3處於正確的濃度。
燃料棒的設計無需廣泛驗證（燃料棒設計的驗證通常會花費數年從而阻礙了新的核技術的有效部署）。燃料是熔融的，化學後處理過程去除了反應產物。同時考慮混合燃料，如Li+BeF+ThF。
熔鹽燃料反應堆可以具有被動核安全[passive nuclear safety]：測試反應性系數為負的熔鹽混合燃料，在過熱的情況下能夠降低能量的產生。大多熔鹽堆容器的底部都有一個能夠快速冷卻的冷凍塞。如果冷卻失敗，燃料會排空到下部的存儲設備中。
連續後處理簡化了許多反應堆設計和運行問題。例如，不存在氙135的中子吸收效應問題。裂變產物的中子吸收持續減輕。超鈾元素以及輕水堆中的長壽命「廢料」作為燃料被燒掉。
熔鹽堆的機械性和中子性比輕水堆簡單。堆芯中只有兩類物質：燃料鹽和慢化劑。因此常態反應下像水沸騰的正反應性空泡系數，化學相互作用等等對熔鹽堆影響很小。（事實上，因為水是慢化劑，在熱堆中沸騰會產生一個穩定的負反應性空泡系數。）
由於燃料可以用來冷卻堆芯，冷卻劑以及管道不需要進入高中子通量區。燃料在堆芯外的低中子通量區的熱交換器處冷卻。這將減少在管道，測試，開發等問題中對中子效應的擔憂。
鹽的蒸餾過程意味著裂變產物的分離和回收，這使得核電池的成本將變得低廉。氙以及轉化的其它稀有氣體從泵碗處的熔融燃料中分離出來。超鈾元素被放回到燃料中繼續燃燒。
對於石墨慢化、水冷、固體燃料的反應堆設計，在冷卻劑有空泡的情況下反應性系數會很容易增長（正的冷卻劑反應性空泡系數 - 如果反應堆冷卻失敗，反應將加速），使這樣的設計很不安全。不像其它的堆型，單一燃料的MSR中燃料與冷卻劑同是混合的熔融鹽。所以，如果MSR中出現冷卻劑中有空泡的情況，則燃料中也會產生空泡，從而導致核反應的終止。另外，還設計了一個循環外的非臨界熔鹽存儲裝置，通過打開反應堆下部的閥門可以很容易在幾秒的時間內排空反應堆內的燃料/冷卻劑，並利用重力作用將熔鹽推入外部專門設置的保存槽中。 然而，熔鹽堆存在一些設計上的挑戰，問題包括：
在緻密的熔鹽堆芯中，高中子通量和高溫能改變石墨慢化元件的形狀，導致其每運行四年就需要更換。清除密閉管道中的石墨是採用單流設計的主要動因。大多數熔鹽堆不用石墨作結構材料，而把它安置到容易更換的地方。有一種設計使石墨球浮在鹽中，這樣不需要關閉反應堆就能對其進行移除和連續檢測。
堆芯高中子密度會將鋰6迅速轉變成氚——氫的一種放射性同位素。在熔鹽堆中，氚形成氟化氫（HF），氟化氫是一種腐蝕性強、化學性質活潑的放射性氣體。因此，如果熔鹽堆設計使用了鋰鹽，則用鋰7同位素以阻止氚的形成。熔鹽堆證實從燃料鹽中移除鋰6阻止了氚的形成。因為鋰7至少比鋰6重14%，而且在鋰同位素中最常見，所以從天然鋰中提取出鋰6就相對容易和便宜。真空蒸餾鋰的效率達到每階段8%，並且僅需在真空室加熱天然鋰即可。
一些慢性腐蝕甚至發生在特殊的鎳合金中——哈斯特洛合金-N。如果反應堆暴露在氫中（形成HF腐蝕性氣體）腐蝕會更快。暴露於管道中的水蒸氣導致其吸收大量的腐蝕性氫，因此，熔鹽堆中的鹽實際上是運行在乾燥的惰性氣體層（通常是氦氣）中的。
當冷卻後，燃料鹽放射性地產生化學性質活潑的腐蝕性氣體——氟。盡管過程緩慢，但是仍需在關閉前移除燃料鹽和廢料，以避免氟氣（非放射性）的產生。遺憾地是，這一點是在實驗熔鹽堆關閉20多年以後，以一種不令人滿意的方式被發現的。
基於氯鹽（例如氯化鈉作載體鹽）的熔鹽堆有許多同樣的優點。然而，較重的氯核慢化能力較差，導致反應堆成為快堆。理論上浪費了更少的中子，增殖更有效，但安全性也更差。而且需要純的同位素氯37，以避免中子活化氯35生成長壽命的放射性活化產物氯36。氯36本身沒有什麼問題，但是會衰變成硫，形成易碎的四氟化硫。SF4是有毒的、腐蝕性氣體，降低鎳合金性能，遇水生成HF，損害人體粘膜。 由於不需要燃料的制備，因此降低了MSR的成本。但是因為反應堆製造商通常能從燃料制備得到長期利益，所以將其商業化會是一個挑戰。由於它使用原始的燃料,基本上只是一個混合的化工產品,這是當前的反應堆供應商不願意看到的。因為他們能從燃料組件銷售中長期受益。然而政府機構可以復制該模式，設計一種許可機制。可供選擇的商業模式是有償維護和熔鹽的後處理。
慢熱中子釷基增殖反應堆也有較低的增殖率。每年只能消耗釷燃料生產出大約109% 鈾233。這意味著要獲得足夠的鈾233為一個新的反應堆提供燃料需要8年或更長的時間,這將減慢部署這種類型的核反應堆。最實際的、快速地部署並開啟新的釷反應堆的計劃必須使用鈈，其來源為現有的輕水反應堆核廢料或退役的核武器。美國能源部已經有足夠的鈾233儲量去立即開啟一些反應堆。這樣也能減少社會核廢料的較高庫存。同時日本還利用質子治癌計劃的質子束源開展了一些簡單研究——日本富士項目。 綜上所述，不論用產生的每千瓦能量的成本——資本成本還是社會成本來衡量，釷基熔鹽增殖堆中的一些堆型都能成為人類已知能源中最有效並且最為先進的能源。
釷基燃料循環能通過兩方面來抗增殖：
其一，超熱釷增殖平均一年生產的燃料僅比它一年所消耗燃料最多多出9%，這是可以驗證的。若過度增殖造成堆室的迅速爆炸也會使得功率堆停止運行。
其二，釷基燃料循環中產生的無法被化學分離的釷230（產生過程較為緩慢）會逐漸污染釷232增殖材料。釷230經過反應變成鈾232，而鈾232在其衰變成鉈208的衰變鏈中具有很強的γ射線輻射性。該輻射性能損傷電子，因而鈾233/鈾232燃料反應堆會轉變成為炸彈的觀點是不切實際的。
地殼中釷的含量大約是鈾238的三倍，或者說是鈾235的400倍，其含量同鉛一樣豐富。
釷也十分便宜，目前，釷在市場上的售價為30美元/Kg。而21世紀初，鈾的價格已經升高到了100美元/Kg，這還不包括燃料濃縮和組件裝配所需的費用。 熔鹽燃料反應堆與熔鹽冷卻固態燃料反應堆有很大的區別，它在推薦的第四代核能系統中被稱作「熔鹽反應堆系統」[Molten Salt Reactor System]，也稱為MSCR，MSCR是熔鹽轉換反應堆設計[Molten Salt Converter Reactor]的首字母縮寫。其燃料後處理過程比較困難，且燃料棒需要組裝和查驗，從而在初始階段就阻礙了熔鹽反應堆工程的部署並長達20年。然而，由於它使用組裝燃料，反應堆製造廠商仍然可以通過賣燃料組件獲利。
MSCR具有安全和低壓高溫冷卻劑的成本優勢，也可以共享液態金屬冷卻反應堆。顯然，熔鹽反應堆堆芯沒有可導致爆炸的蒸汽，也沒有巨大昂貴的鋼制壓力容器。因為它能在高溫下運行，便可以通過使用效率高、重量輕的布雷頓循環汽輪機將熱能轉換為電能。
目前關於MSCRs的研究大多數都聚焦在小型熱交換器上。通過使用更小的熱交換器，更少的熔鹽，從而達到更加節約成本的目的。
熔鹽是高度腐蝕性的，隨著溫度升高腐蝕性更強。對於MSR主冷卻迴路來說，需要一種能夠承受高溫腐蝕和強烈輻照的材料。實驗表明哈斯特洛合金-N和類似合金能夠適應在高達700℃的高溫環境下運行的任務。然而，從目前所獲得的對於生產規模反應堆的長期經驗看來，其將需要滿足更高的運行溫度，但是在850℃熱化學產氫變成可能，它將產生嚴重的工程困難。這個溫度范圍的材料尚未確定，盡管復合碳，鉬合金(比如TZM)，碳化合金以及基於金屬的耐火材料或ODS合金可能具有可行性。 我們選擇熔鹽的基準是要使得反應堆更加安全並且實際可行。偏向採用氟鹽主要是因為它不像氯鹽那樣需要代價十分昂貴的同位素分離。在中子的輻照下氟鹽不是很容易變得有輻射性，並且它對中子的吸收截面相比氯鹽更小，而對中子的慢化效果相對氯鹽要更好。盡管許多五氟化物和六氟化物的沸點較低，但是低價態的氟化物沸點很高。氟鹽需要足夠多的熱量才能分解成更為簡單的成分，因而氟化物熔鹽在遠低於它的沸點的溫度下是「化學穩定」的。
反應堆熔鹽也需要是共熔的，這樣能有效降低熔鹽的熔點。這也將使得熱機效率更高，因為在熔鹽再度被加熱之前，它能從熔鹽中帶走更多的熱量。
也有一些鹽十分好用，值得對它進行同位素分離。使用氯鹽可以建造成快增值堆，而在反應堆設計上使用氯鹽方面也做了很多工作。但是氯鹽中的氯元素必須要提純為高純度的氯37，這樣能減少四氟化硫的產生（當受輻照後變得有放射性的氯衰變成硫時，便可以產生四氟化硫。）同樣，熔鹽中的鋰元素必須提純為高純度的鋰7，這樣可以減少氚元素的產生（氚元素可以形成氟化氫）。
由於熔融氟鹽的強氧化還原作用，能導致熔融氟鹽的化學勢發生變化，解決該問題可以通過在氟鹽里加入鈹形成所謂的「FLiBe」熔鹽，因為加入鈹後能降低電化學勢，並且能阻擋腐蝕。但是鈹有很強的毒性，因而在設計時必須要十分注意，以防止它泄漏到外面的環境中。許多其他的鹽都能導致熔鹽通道腐蝕，尤其是在高溫下，這時反應堆可以產生高活性的氫。
至今，熔鹽選擇方面絕大部分的研究都放在「FLiBe」熔鹽上，因為鋰和鈹是合理且有效的慢化劑，並且形成的能共熔的熔鹽的熔點要比其他組分的熔鹽低。由於鈹核在吸收一個中子後能放出兩個中子，從而也增強了中子的經濟性。對於燃料熔鹽，通常是加入1%-2%mol的UF4，也加入釷鹽和鈈鹽。MSFR只運行過一種混合燃料，MSRE使用了已知的三種核燃料。
比較幾種材料的中子俘獲和慢化效率後，紅色是含鈹的熔鹽，藍色是含ZrF4的熔鹽，綠色是含LiF的熔鹽 首先鹽必須是非常純凈的，並且有可能在大型熔鹽堆中保持潔凈。 鹽中如果含有水蒸氣就會形成有強烈腐蝕性的氫氟酸。其它雜質可能會引起不利的化學反應，極有可能要從系統中清理出去。在以水為慢化劑的傳統堆芯中，需要極大的精力去對水進行凈化和去離子化，以減小其腐蝕性。
在線後處理的可能性是熔鹽堆設計的一個優點。持續的處理會減少裂變產物的存量，控制腐蝕，並通過移除高中子吸收截面的裂變產物（特別是氙）提高中子的經濟性。這使得MSR特別適合貧中子釷燃料循環。在一些釷增殖情形中，中間產物鏷233將會從堆芯中移除，從而可以衰變產生高純度的鈾233，一種極具吸引力的核彈製造材料。如果留在燃料中，鏷可能會吸收太多中子從而導致在石墨慢化劑和熱譜下的增殖可能。很多最新的設計都建議使用更大量的釷。這會使少部分鏷原子吸收第二個中子，或者通過(n, 2n) 反應(中子不是被吸收而是打出核子中的另一個中子)，產生鈾232。因為鈾232半衰期比較短並且他的衰變鏈中含有高γ放射性的物質，這使得該種鈾的同位混合體不再具有製造核彈的吸引力。這個優點同時帶來的是處理更大量鹽而產生的額外費用。另一種設計建議是用重水做高效的慢化劑從而提高中子的經濟性（允許更多鏷吸收的中子損失）。但是這些設計使得反應堆只能運行在低溫低熱效率下。必要的熔鹽後處理技術只在實驗室程度上被闡明了。全尺度的商用反應堆得以應用的前提就是研發一個具有商業競爭力的熔鹽清潔系統。