تصميم أجهزة إعادة تصنيع بذور المطابقة مع دورات الوقود النووي في المستقبل

فهم دورات الوقود النووي في المستقبل

وترمي دورات الوقود النووي المقبلة إلى معالجة أهداف الصناعة النووية المتعلقة بالاستدامة والسلامة والحد من النفايات في الأجل الطويل، خلافاً لدورة الوقود المفتوحة (المنطلقة) الحالية، التي يُستخدم فيها اليورانيوم مرة أخرى كدورات مجهزة بالوقود المستهلك، إلى إعادة تدوير المواد الانشطارية، والحد من حجم النفايات العالية المستوى وسمية هذه النفايات، وتحسين كفاءة الوقود عموماً، و الفئتان الرئيسيتان هما [دورة الوقود المستنفدة] [الخامسة والدقيقة]

حلقتا الوقود المغلقة وإعادة التجهيز

وفي [دورة الوقود المغلقة]، يعاد تجهيز الوقود المستهلك من الناحية الكيميائية لفصل اليورانيوم والبلوتونيوم والعناصر الأخرى العابرة للوراني، ويمكن أن يؤدي التراكم إلى ] [الزيادة في حجم النفايات المشعة]، التي تُستخدم بالفعل في العديد من عمليات إعادة تدوير المواد الكيميائية في جميع أنحاء العالم.

المفاعلات السريعة ومركبات ثوريوم

يمكن لمفاعلات النترونية السريعة أن تعمل كمحرقة أو مربيات في دورة وقود مغلقة ويمكنها أن تستهلك المواد التي تُسترجع من الوقود المستهلك لفترة طويلة، وتتحول إلى منتجات ألياف أقل. وفي غضون ذلك، فإن دورة الوقود [المتراوحة بين عدة أنواع] وقود متعدد الأطراف، [منتجات الوقود المحتوية على الترددات] [() هي بديل واعد

أهداف إدارة الوقود والحرق

كما تهدف دورات الوقود المقبلة إلى زيادة الحرق ] - وتؤثر الطاقة الحرارية المستخرجة من كل وحدة من الوقود، وتتسبب عمليات الحرق الرئيسية الحالية في متوسط حروق تبلغ 45 إلى 55 غيغاغرام/لتوزن، ولكن الدورات المقبلة قد تستهدف 70 غيغاغرام/لتر أو أكثر.

الترشيحات الرئيسية للتوافق

ولكي تكون عمليات إعادة التأهيل المتطورة الحالية والمقبلة متوافقة مع دورات الوقود المتطورة، يجب النظر في عدة سمات تصميمية تتراوح بين قياسات الهندسة الأساسية الكلية إلى مستوى قضبان الوقود، والهدف هو إنشاء مفاعل قابل لل المرونة والتكيف يمكن أن يعالج أنواعا متعددة من الوقود دون أن يتطلب تغييرات كبيرة في المعدات.

استخدام الوقود المرن

(أ) ما بعد [الخامسة والنصف] من الوقود [الخامسة والدقيقة] [الخامسة والدقيقة] [الخامسة والدقيقة]، بالإضافة إلى متغيرات الفلور واليورانيوم المنخفض (الثانية)

Enhanced Core Design

(ب) إن تركيبة البذور () في شكل مواد مؤثرة جداً، كما أن تركيبة السفن في أنواع الوقود المتعددة يمكن أن تؤدي إلى إحداث تغييرات في أنواع الوقود الأساسية، كما أن بعض المكونات يمكن أن تكون متجانسة.

Neutron Spectrum Management

(ب) يمكن أن تستلزم دورات الوقود المقبلة أن تعمل بحجم متطور [متعدد الأطراف] من الطيف النيوتروني ، وذلك لتحسين تحويل المواد الخصبة (مثلاً، 238 إلى 239، أو من النوع الثاني إلى 233)، ويمكن تحقيق ذلك عن طريق خفض نسبة الموصلات إلى الوقود باستخدام زيادة مكثفة في كمية الوقود المحتوية على مواد متحركة.

الممتنعون عن التصويت وإدارة الوقود

In future cycles, the excess reactivity of fresh fuel can be much higher than today, especially when loading plutonium or reprocessed uranium. Burnable absorbers (also called burnable poisons) are essential to control while maintaining a negative moderator temperature coefficient.

نظم الرقابة والسلامة

The reactivity control systems[FLT:]FLT:1] in a future —compatible PWR must handle the different control requirements of MOX or thorium fuels. because MOX has a lower delayed neutron detectaction, the reactor is closer to prompt criticality-deacting control rods and more reliable scram systems.[FLT safety:2]

اعتبارات السلامة وإدارة النفايات

تصميم عمليات إعادة تصميم الأسلحة الكيميائية لدورات الوقود في المستقبل تتداخل مباشرة مع السلامة وإدارة النفايات، ويجب ألا تكون عملية إعادة تصميم مرنة آمنة مع الوقود الجديد فحسب، بل أن تساعد أيضا على تخفيف عبء النفايات النووية.

التسامح مع الحوادث والسلامة السلبية

ويمكن أن تؤدي دورات الوقود المقبلة إلى تحسين [تشمل المادة 3 من قانون الوقود المستخدم في إطار آلية التمويل المتعددة الأطراف]، كما أن المواد الأساسية التي تستخدمها إدارة الوقود المحتوية على مركبات الكربون الكلورية فلورية، والتي يمكن أن تستوعب في الوقت الراهن، أنواعاً من الوقود المبرد، والتي يمكن أن تصمد أمام ارتفاع درجات الحرارة، وتخفض من توليد الهيدروجين في حادث فقدان الوقود.

تخزين الوقود المستهلك والحد من النفايات

وحتى مع إعادة التدوير، يجب التخلص من بعض النفايات، غير أن الحجم والسمية يمكن أن يخفضان بشدة.

التجزئة والتحويل (PT)

وفي دورات مغلقة متقدمة، ينبغي أن تكون هناك حاجة إلى استخدام مواد الحرق في المستقبل (العمليات الفوقية) (الفصل الكيميائي للنوكسيدات المشعة المحددة) تليها ) إلى تحويل المواد التي تستخدم الأشعة فوق البنفسجية إلى مواد متحركة، بحيث لا تزال القصف المتصاعدي لتحويل النظائر الطويلة الأجل إلى أهداف أقل مناً.

التحديات والفرص

إن الطريق إلى بناء وحدات خفض الانبعاثات التي تتفق تماما مع دورات الوقود النووي في المستقبل ليس بدون عقبات، غير أن هذه التحديات تتيح أيضا فرصا للابتكار والقيادة الصناعية.

الحواجز التقنية والتنظيمية

One[ major challenge is ]licensing: regulators currently approval reactors for a specific fuel type. Demonstrating that a single PWR design can safely operate with LEU, MOX, reprocessed uranium, and thorium drivers requires a huge amount of validation data-both experimental (eRCg.

الاعتبارات الاقتصادية والصناعية

ومن منظور اقتصادي، قد يكون بناء وحدة مرنة من نوع PWR أكثر تكلفة في البداية بسبب الحاجة إلى أجهزة إضافية، ومصارف رقابة أكبر، ونظم مناولة الوقود قابلة للتكيف، ولكن إذا تطورت دورة الوقود على مدى 60 عاماً من عمر المفاعل، فإن القدرة على تحويل أنواع الوقود دون إعادة تشغيل الشبكات الرئيسية يمكن أن توفر بلايين من خصائص التوليد.

مقاومة الانتشار

ومن الشواغل المشتركة التي تنطوي عليها دورات الوقود المغلقة خطر الانتشار النووي، لا سيما عند التعامل مع البلوتونيوم المنفصل عن ذويه.() وتسهم عمليات التفتيش التي يمكن أن تحرق وقود المكشوف في الحد من مخزون البلوتونيوم المدني، ولكن محطات إعادة المعالجة تظل مخاطر الانتشار.() كما أن تصميمات الأسلحة الكيميائية على أن تكون [مضاد FLT:0] مقاوم للانتشار () لا تنطوي على تجهيز مشترك للوقود في شكل

البحث وفرص التنمية

(ب) أن تكون جميع مجالات [الطاقة] التي يمكن أن تُستخدم في المستقبل هي: [الإطار العام]، مثل [الإطار] [النموذج 1]:]

خاتمة

(ب) أن يكون التعاون في المستقبل مع المواد النووية ذات الصلة، مع استمرار دورة الوقود النووي المجهزة في المستقبل، تحدياً هندسياً متعدد الأبعاد، يُحدِث على أساس النيوترونات الأساسية، ومواد الوقود، ونظم الأمان، والترخيص، وأن يكون الدفع كبيراً: فالمفاعلات التي يمكن أن تتطور مع دورة الوقود من طراز MOX إلى الهرمونات إلى استخدام اليورانيوم الضعيف بدرجة أكبر،