Reactors آب تحت فشار: یک تکنولوژی کم کربن ثابت شده

راکتورهای آب تحت فشار (PWRs) برای دهه ها ستون فقرات قدرت هسته ای تجاری بوده اند، زیرا جهان تلاش برای دستیابی به اهداف جهانی آب و هوایی را تقویت می کند، این تکنولوژی بالغ منبع قابل اعتماد و بزرگ برق بدون انتشار گازهای گلخانه ای را ارائه می دهد.با توجه به آژانس بین المللی انرژی اتمی (IAEA) ، PWR، ظرفیت توسعه هسته ای آنها را در برابر سوخت های متناوب تر می کند.

چگونه PWRs انرژی پاک را تحویل می دهد

در PWR، آب با فشار بالا هر دو هسته راکتور و اعتدال نوترون را خنک می کند، نگه داشتن واکنش زنجیره شکافت پایدار است. انرژی حرارتی آب گرم از طریق ژنراتور بخار برای تولید توربین های بخار که توربین های هسته ای بسته را به طور ذاتی حاوی یادداشت های رادیواکتیو است، زیرا PWR در دما بالا عمل می کند و فشار، آنها به راکتورهای مدرن که بیشتر از راکتورهای کربن قابل مقایسه هستند، می رسند.

پیشرفت های تکنولوژیکی نسل بعدی PWRs

نوآوری ثابت نیست. طرح های جدید PWR شامل سیستم های کنترل دیجیتال، مواد پیشرفته و تکنیک های ساخت و ساز مدولار است که هر دو هزینه و زمان ساخت و ساز را کاهش می دهد، این بهبودها به طور مستقیم با نیاز آب و هوا برای استقرار انرژی پاک سریع تر و ارزان تر هماهنگ می شوند.

Reactors کوچک (SMRs): انعطاف پذیری و سرعت بخشیدن

شاید مهم ترین تکامل، توسعه PWR های کوچک ماژولار باشد. [۲] این واحدهای کارخانه ای از ۵۰ MWe تا ۳۰۰ MWe، اجازه می دهد تا خدمات به اضافه ظرفیت به صورت فزاینده ای، طراحی هایی مانند NuScale’s VOYGR و GE هیبت ۳۰۰X (اگر چه BWR آب جوش است، بسیاری از SMRS در حال انجام است) نشان می دهد که چگونه می توان قطعات استاندارد شده برای ذخیره سازی شده از کارخانه های بزرگ (SLTF).

پیشرفته مواد و سیستم های ایمنی

آلیاژهای و پوشش های جدید طول عمر پوشش های راکتور را گسترش می دهند و پوشش سوخت را پوشش می دهند.برای مثال، سوخت های تحمل کننده تصادف (ATF) با پوشش پوشش مخلوط کننده های پوششی با پوشش کروم در سطح جهانی می توانند دمای بالا را برای دوره های طولانی تر تحمل کنند، کاهش خطر تولید هیدروژن در طول یک خاموشی ایستگاه، سیستم های ایمنی منفعل - مانند گردش طبیعی و خنک کننده و تزریق تحریک - نیاز به ساخت و تولید بیشتر، و یا سیستم های PVER 3، شامل این سیستم های عملیاتی بیشتر است.

دوقلوهای دیجیتال و AI برای کارایی عملیاتی

اپراتورهای در حال استقرار مدل های دوقلو دیجیتال از سیستم های راکتور برای پیش بینی سایش، بهینه سازی چرخه سوخت و کارکنان آموزش ماشین آلات یادگیری ماشین تجزیه و تحلیل داده های سنسور برای تشخیص ناهنجاری قبل از تبدیل شدن به مسائل، این تعمیر و نگهداری پیش بینی کاهش بدون برنامه ریزی، افزایش عوامل ظرفیت - آماده بالای 90٪ در بسیاری از ناوگان PWR به طور مستقیم ترجمه به تمیز کردن کیلووات ساعت در سال، ساخت یک ابزار هسته ای موثر برای از زغال سنگ طبیعی و گاز طبیعی.

PWRs در مخلوط انرژی کم کربن

علم آب و هوا روشن است: کربن عمیق نیاز به یک نمونه کارها از فن آوری های کربن صفر (PWRs ارائه شرکت، قدرت قابل ارسال است که مکمل های تجدید پذیر متغیر مانند باد و خورشیدی است، هنگامی که خورشید تنظیم می کند یا آرام باد، راکتورهای هسته ای همچنان تولید در تمام خروجی را ادامه می دهند، این synergy بدون نیاز به ذخیره سازی گسترده باتری یا ظرفیت های تجدید پذیر، قابلیت های تجدید پذیر را بهبود می بخشد.

پایداری شبکه و اجتناب از حذف

یک PWR (1200 MWe) می تواند بیش از یک میلیون خانه را به خود اختصاص دهد و از تقریبا 6 میلیون تن CO2 در سال در مقایسه با یک کارخانه زغال سنگ از اندازه مشابه، فراتر از کربن، PWRs هیچ دی اکسید گوگرد، اکسید نیتروژن یا ذرات ایالات متحده را جایگزین کند، بسیاری از کشورها، از جمله فرانسه، کره جنوبی و ایالات متحده، به توانایی ثابت کربن در پایین ترین میزان کربن خود، در کمتر از هر واحد، در تولید کربن، استفاده می کنند.

ملاحظات اقتصادی و سیاسی

هزینه های سرمایه اولیه بالا بزرگترین مانع برای پروژه های جدید PWR است، با این حال، تجربه اخیر با طرح های اولیه یک نوع درس هایی را ارائه داده است که هزینه های پایین تر برای ساخت های بعدی، آسیب پذیری قانونی و حمایت دولت برای باز کردن پتانسیل کامل آب و هوا از فن آوری PWR ضروری است.

استراتژی های کاهش هزینه

ساخت و ساز واحدهای Vogtle AP1000 در گرجستان، در حالی که تاخیر و بودجه بیش از حد، داده های حیاتی برای ساخت آینده ارائه داده است. واحد Vogtle 4 در یک جدول زمانی کوتاه تر تکمیل شد، نشان دادن منحنی یادگیری، ساخت و ساز مدولار، مدیریت پروژه یکپارچه و استفاده از ابزار طراحی دیجیتال (BIM) می تواند هزینه های بیشتر کاهش دهد.

همکاری بین المللی: زنجیره های کوتاه و عرضه

هماهنگ کردن استانداردهای نظارتی در سراسر کشورها اجازه می دهد تا طرح های راکتور به سرعت تر به کار گرفته شود. مجمع تنظیم مقررات کوچک تر Reactorvar تلاش می کند تا الزامات توالی یابی را هماهنگ کند، علاوه بر این، عرضه سوخت چند ملیتی و چارچوب های مدیریت سوخت صرف شده می توانند نگرانی های گسترش و دفع زباله مانند کانادا، انگلستان و لهستان را به طور فعال در حال توسعه سیاست های جدید PWR.

مطالعات موردی: ساخت های جدید در عصر آب و هوا

چین دارای بزرگترین برنامه ساخت و ساز PWR است، با ده ها واحد به طور همزمان ساخته شده است. طراحی Hualong One (CPR1000 مشتق شده) به پاکستان و آرژانتین صادر شده است.در امارات متحده عربی، کارخانه Barakah - چهار کره طراحی APR1400 PWRs - در حال حاضر 25٪ از برق کشور بدون کربن در اروپا، اولو (E) تاخیر در آب و هوا این کشور را فراهم می کند.

موانع آینده: مدیریت زباله و پذیرش عمومی

نگرانی عمومی در مورد زباله های رادیواکتیو اغلب به عنوان دلیلی برای مقابله با گسترش هسته ای ذکر می شود، با این حال، حجم زباله های PWR کوچک است: تمام سوخت های تولید شده در 50 سال گذشته، میدان فوتبال را کمتر از 10 روش دفع پیشرفته پوشش می دهد و چرخه های سوخت جدید می توانند مقدار و سمیت زباله های سطح بالا را کاهش دهند.

زمین شناسی عمیق Repositories

مخزن Onkalo فنلاند که انتظار می رود عملیات را در اواسط 2020 آغاز کند، سابقه ای برای دفع دائمی دارد. سوئد و فرانسه در پشت آن قرار دارند. ایالات متحده همچنان به مطالعه مفاهیم جایگزین پس از تثبیت کوه Yucca ادامه می دهد.

چرخه های سوخت پیشرفته و بازیافت

PWRs می تواند سوخت MOX ( اکسید مخلوط) تولید شده از پلوتونیوم دوباره پردازش شده، کاهش حجم زباله های سطح بالا، فرانسه از MOX در ناوگان PWR خود برای دهه ها استفاده کرده است، بازیافت حدود 10٪ از سوخت های آینده استفاده شده مانند پردازش نمک ذوب شده و چرخه های سریع راکتور می تواند بار توسعه سوخت های تحمل کننده را کاهش دهد.

مشارکت اجتماعی و شفافیت

اعتماد ساختمان نیاز به گفتگوی باز در مورد ایمنی، زباله و مزایای اقتصادی دارد.[۵] بسیاری از جوامع نزدیک به گیاهان PWR موجود، به ویژه در ایالات متحده و اروپا، پشتیبانی بالا را نشان می دهند، زیرا آنها درک اشتغال ایجاد و درآمد مالیاتی را درک می کنند. این صنعت ارتباطات را از طریق جلسات عمومی منظم، داشبورد آنلاین و نظارت مستقل بهبود داده است.

مسیر رو به جلو: نوآوری و همکاری

تکنولوژی PWR یک مفهوم از گذشته نیست بلکه یک پلت فرم برای پیشرفت آینده است.ترکیب پیشرفت های افزایشی - چرخه های سوخت طولانی تر، سوختگی های بالاتر، کنترل های دیجیتال و طرح های پیشرفته مانند SMRs PWRs برای حفظ ارتباط بین المللی در R&D، تراز تنظیم مقررات و مدیریت زباله ضروری است برای مقیاس این راه حل ها به سرعت.

اهداف جهانی آب و هوا خواستار آن هستند که هر ابزار در جعبه ابزار کم کربن به طور موثر مورد استفاده قرار گیرد. PWRs قابلیت اطمینان بی نظیر و سابقه ثابت شده را ارائه می دهد.با سرمایه گذاری مداوم در نوآوری، سیاست های حمایتی و تعامل صادقانه با تکنولوژی عمومی، PWR می تواند به امنیت آینده انرژی پایدار و کم کربن کمک کند.