Sıvı florür toryum reaktörü
Reaktör birincil sistem tasarımı değişimleri > İkili akışkan reaktör

İkili akışkan tasarım "tekil akışkan reaktör" tasarımına kıyasla mekanik olarak daha karmaşıktır. "İkili akışkan" reaktör, toryum yakıt döngüsünden uranyum-233 yakan yüksek nötron yoğunluğuna sahip bir çekirdek tasarımına sahiptir. Toryum tuzunun ayrı bir örtüsü, nötronları emer ve toryum, protaktinyum-233 haline dönüştürülür. Protaktinyum-233, nötron akışının daha düşük olduğu örtü bölgesinde bırakılabilir, böylece nötronları yakalamak yerine yavaş yavaş U-233 bölünebilir yakıtla bozunur. Bu yetiştirilen bölünebilir U-233, basit florlaştırma ile geri kazanılabilir ve fisyon için çekirdeğe yerleştirilebilir. Çekirdeğin tuzu, önce florlaştırma ile uranyumun giderilmesi, daha sonra da vakumlu damıtma ile saflaştırılarak taşıyıcı tuzların temizlenmesi ve tekrar saflaştırılması ile sağlanır. Damıtma sonrasında kalan durgun dipler, bir LFTR'nin fisyon ürünlerinin boşa harcanmasıdır.
Çekirdek ve örtü sıvısını ayırmanın kazanımları şunları içerir:
Basitleştirilmiş yakıt işlemi. Toryum, kimyasal olarak lantanitler adı verilen birkaç fisyon ürünü ile benzerdir. Toryum ayrı bir örtü ile toryum lantanitlerden yalıtılmış olarak tutulur. Çekirdek akışkanında toryum olmadan, lantanit fisyon ürünlerinin çıkarılması basitleştirilir.
Düşük bölünebilir envanter. Bölünebilir yakıt küçük bir çekirdek akışkanında yoğunlaştığı için gerçek reaktör çekirdeği daha yoğundur. Dış örtü yetiştirme için üretken yakıt içeren bir bölünebilir malzeme yoktur. Bu nedenle, 1968 ORNL tasarımı 250 MW (e) ikili akışkan MSBR reaktörünü çalıştırmak için sadece 315 kilogram fissil malzeme gerektirmiştir. Bu, başlangıçtaki bölünebilir başlangıç yükünün maliyetini düşürmekte ve belirli miktarda bölünebilir materyal üzerinde daha fazla reaktörün başlatılmasına izin vermektedir.
Daha verimli üreme. Toryum örtü, sızdırılmış nötronları çekirdek bölgesinde etkili bir şekilde yakalayabilir. Örtüde yaklaşık sıfır fisyon oluştuğundan, örtü kendisinden önemli miktarda nötron sızdırmaz. Bu, nötron kullanımının yüksek verimliliğine (nötron ekonomisi) ve özellikle küçük reaktörlerde daha yüksek bir ıslah oranına neden olur.
İkili akışkan tasarımın bir tasarım zayıflığı çekirdek ile örtü bölgesi arasında bir engel duvarın olması gereğidir, bu duvarın hızlı nötron hasarı nedeniyle devirli olarak değiştirilmesi gerekir. Grafit, düşük nötron emilimi, ergimiş tuzlarla uyumluluk, yüksek sıcaklık direnci ve yakıt ve örtü tuzlarını ayırmak için yeterli sağlamlık ve bütünlük nedeniyle ORNL tarafından seçilen bir malzemeydi. Nötron radyasyonunun grafit üzerindeki etkisi, gözenekliliğin artmasına ve fiziksel özelliklerde bir bozulmaya neden olması için grafitin yavaşça büzülmesini ve daha sonra şişmesini sağlamaktı. Grafit boruların uzunluğu değişkendir ve çatlayabilir veya sızdırma yapabilir. ORNL, ikili akışkan tasarımının peşinde olmamayı tercih etti ve ikili akışkan reaktörden hiç örnek inşa edilmedi.
İkili akışkan tasarımın bir diğer tasarım zayıflığı karmaşık bir tesisat yapısında olması idi. ORNL, kabul edilebilir düşük güç yoğunluğunda yüksek bir reaktör güç seviyesi elde etmek için çekirdeğin ve örtü borularının karmaşık iç içe geçmelerinin kullanılmasının gerekli olduğunu düşündü. Daha yeni araştırmalar, karmaşık ilaveli grafit tüp ihtiyacını ortaya koydu; kabuk reaktöründe basitleştirilmiş uzun bir tüp, karmaşık tüp olmadan yüksek toplam reaktör gücüne izin verecekti.