راکتورهای سریع نژادساز (FBRs) نشان دهنده پیشرفت مهمی در تکنولوژی انرژی هسته ای است که قادر به تولید مواد فیبری بیشتری نسبت به مصرف آنها در هنگام کاهش زباله های رادیواکتیو طولانی مدت است، زیرا تغییرات آب و هوایی سرعت فراوانی و شدت حوادث شدید آب و هوایی را تسریع می کند - از 5 طوفان و موج های گرمای رکوردشکن برای سیل فاجعه بار و ضربه های سرد طولانی مدت - این راکتورها باید به سرعت در حال توسعه و نه تنها در برابر یک شرایط شدید انرژی هسته ای، بلکه از شرایط سخت افزاری پیشرفته است.

تهدید رو به رشد آب و هوا به تاسیسات هسته ای

نیروگاه های هسته ای در سراسر جهان به طور تاریخی برای مجموعه ای از شرایط زیست محیطی طراحی شده اند، اما این پایه ها در حال تغییر هستند. طوفان با سرعت باد بالاتر، افزایش طوفان که از سوابق تاریخی تجاوز می کند و امواج گرما که دمای آب خنک کننده را فراتر از حد طراحی می رسانند، به روش های جدید تبدیل می شوند.

حوادث شدید می تواند یکپارچگی ساختاری را به خطر اندازد، سیستم های حذف گرما را مختل کند، به شبکه های برق آسیب برساند و به عنوان مثال، فاجعه واکنش اضطراری فوکوشیما 2011 توسط سونامی ایجاد شد که سیستم های برق دریایی و پشتیبان را مختل کرد، که منجر به کاهش شدید آب می شود، در حالی که FBR ها شامل ویژگی های ایمنی پیشرفته، ویژگی های منحصر به فرد خود - مانند سدیم خنک کننده که واکنش های بیرونی با استفاده از لایه های حرارتی شدید، از جمله درک آب و آب و آب های مقاوم می کند - از جمله ترکیب شده است.

آسیب پذیری های منحصر به فرد از واکنش سریع برسر

چالش های پرمیز سدیم

اکثر طرح های FBR از سدیم مایع به عنوان یک خنک کننده به دلیل خواص انتقال حرارت عالی و جذب نوترون پایین استفاده می کنند، سدیم با آب و اکسیژن بسیار واکنش پذیر است در طول حوادث شدید آب و هوایی که می تواند باعث سیل یا نفوذ آب شود، یا در صورت نقض مهار به دلیل باد بالا یا اثرات ضایعات، واکنش آب سدیم یک خطر متمایز ایجاد می کند.

استرس حرارتی و خستگی مواد

FBR ها در دمای بالاتر از راکتورهای آب نور عمل می کنند – اغلب بالاتر از ۵۰۰ درجه سانتی گراد نوسانات دمای سریع ناشی از از از دست دادن ناگهانی خنک کننده یا شروع مجدد پس از خاموش شدن می تواند استرس های حرارتی شدید ایجاد کند، چه از یک موج گرما یا یک طلسم سرد، می تواند این مواد را تشدید کند و نه تنها برای عملیات طبیعی بلکه برای خستگی حرارتی و مکانیکی پس از حوادث شدید آب و هوایی انتظار می رود.

استراتژی های طراحی هسته ای برای انعطاف پذیری

مهندسی ساختار

ساختمان های Reactor و ساختارهای کمکی باید برای مقاومت در برابر سرعت باد بیش از الزامات نظارتی طراحی شوند، اغلب بر اساس ارزیابی های خطر احتمالی که پیش بینی تغییرات آب و هوایی را در نظر می گیرند، بتن محکم با صفحات خط فولادی، شکل های خارجی آیرودینامیک برای کاهش بارگیری باد و پایه های بالا برای مقاومت در برابر سیل استاندارد است. Seismic به همان اندازه حیاتی است، زیرا زلزله می تواند همراه با حوادث آب و هوایی مانند نیروهای انتقال دهنده و سیستم های جداگانه.

سیستم های خنک کننده و حرارتی رد

برخلاف راکتورهای معمولی، FBR ها به عنوان خنک کننده اصلی به آب متکی نیستند، اما هنوز نیاز به رد گرما به محیط زیست دارند.در طول موج گرما، سینک نهایی گرما (اغلب یک رودخانه، دریا یا برج خنک کننده) ممکن است کمتر موثر باشد:

  • حذف گرمای خشک و جوش؛ حلقه های گردش طبیعی که بدون پمپ کار می کنند، می توانند گرمای باقی مانده را از بین ببرند، حتی اگر تمام قدرت از دست رفته باشد.
  • منابع خنک کننده پشتیبان گیری متنوع: ، کولر گازی یا مخازن ذخیره سازی آب بزرگ می توانند ظرفیت ذخیره سازی حرارت مستقل را فراهم کنند.
  • (FLT:0) زیر زمینی یا استخرهای خنک کننده محافظت شده: این ها کمتر تحت تاثیر شدید دمای محیط قرار می گیرند و می توانند در برابر تغییرات ناگهانی با هم ترکیب شوند.
  • ذخیره سازی انرژی انرژی (FLT:1) و یا سیستم های ذخیره سازی سدیم می توانند گرمای اضافی را در طول شرایط محیطی اوج جذب کنند و بعدا آن را آزاد کنند.

سیستم های ایمنی Passive و Self-Actuation

انعطاف پذیرترین طرح ها شامل ویژگی های ایمنی منفعل است که نیازی به عمل اپراتور یا قدرت خارجی ندارد. [۱] برای FBRs، سوخت فلزی با هدایت حرارتی بالا و ضریب های منفی می تواند به طور ذاتی گردش برق را محدود کند.

انتخاب سایت و چیدمان سایت های پاسخگو

انتخاب یک مکان با قرار گرفتن در معرض پایین طوفان، سیل و سونامی ها (استراتژی انعطاف پذیری مقرون به صرفه) باقی مانده است، با این حال، سایت های موجود ممکن است نیاز به مدل سازی دقیق آب و هوا با استفاده از داده های با وضوح بالا به شناسایی روند خطر آینده کمک کند: طرح سایت باید تجهیزات بحرانی (مانند پشتیبان گیری و تعویض) را از مناطق پیشرفته سیل جدا کند و تمام ساختارهای ایمنی مرتبط باید به روز رسانی سطح آب و هوا (F) نیاز داشته باشند.

پیشرفته مواد و حفاظت از خوردگی

دماهای بالا و محیط های شیمیایی تهاجمی مواد را که مقاومت در برابر اکسیداسیون، تخلیه و خزیدن. انحلال اکسید تقویت شده (ODS) و آلیاژهای پیشرفته نیکل برای پوشش سوخت FBR و اجزای ساختاری توسعه یافته اند، این مواد همچنین مقاومت بهتر به خوردگی از ناخالصی ها و رطوبت در مهاجم را نشان می دهد که می تواند پس از یک رویداد حفاظت از آب و هوا رخ دهد و پوشش و یا مسدود کردن برای تخریب آب و هوا در مناطق آب و هوا یا جلوگیری از یخ زدن آب و هوا.

دوقلوهای دیجیتال و نظارت بر زمان واقعی

انعطاف پذیری فقط در مورد برگزاری یک رویداد نیست؛ بلکه در مورد سرعت بازیابی (تکنولوژی دوقلو دیجیتال) است - جایی که یک نسخه مجازی از سیستم راکتور به طور مداوم با داده های سنسور به روز می شود - اپراتورهای قابل انعطاف برای شبیه سازی تاثیر سناریوهای شدید آب و هوا، استراتژی های پاسخ تست و ارزیابی سنسورهای هوشمند که تشخیص اختلال دما، لرزش یا رطوبت در عمل خودکار یا خنک کننده می تواند باعث شود.

چارچوب های نظارتی و آمادگی عملیاتی

تست های استرس و رویدادهای Beyond-Design-Basis

پس از فوکوشیما، رگولاتورهای سراسر جهان تست های استرس دوره ای را که پاسخ گیاهان را به رویدادهای شدید بیش از پایگاه های طراحی ارزیابی می کنند، برای FBR ها، این آزمایشات باید شامل خطرات همزمان – به عنوان مثال، طوفانی که قدرت را از محل خارج می کند و همچنین باعث سیل می شود، نتایج به ارتقاء هایی مانند اضافه کردن درب های آب، ارسال پشتیبان دیزل ژنراتور و نصب پمپ های قابل حمل (FLT: 1) اطلاع می دهد.

برنامه ریزی اضطراری برای آب و هوا شدید

طراحی مجدد به سمت انسان و لجستیک گسترش می یابد. مراکز پاسخ اضطراری باید سخت شده و از سیلبلاستها دور شوند.سیستم های ارتباطی باید شامل شبکه های ماهواره ای و مش باشند که از اختلال در زمین جان سالم به در می برند، از جمله عوامل خنثی کننده سدیم و موانع قابل حمل، زمان بهبودی منظم را کوتاه می کند که شامل سناریوهای شدید واقعی (مانند خاموش کردن گرمای طولانی مدت) است که در طی یک استرس طولانی مدت آماده می شوند.

نتیجه گیری: ایجاد یک تغییر آب و هوا

راکتورهای سریع نژاد پتانسیل بستن چرخه سوخت هسته ای و فراهم کردن تقریباً انرژی نامحدود کربن را دارند، اما این پتانسیل تنها می تواند تحقق یابد که آیا این ماشین های پیشرفته برای رشد تحت فشارهای بسیار آب و هوایی که به کاهش زیرساخت های قوی انعطاف پذیری، ایمنی منفعل، مواد پیشرفته و سیستم های دیجیتال هوشمند کمک می کنند، مهندسان می توانند FBR هایی را بسازند که نه تنها در شرایط شدید آب و هوایی، بلکه به طور کامل زیرساخت های پایدار کمک می کنند، بلکه به عنوان یک روش های پایدار و پایدار تر از آن استفاده می کنند.

فرار: سریع طراحی راکتور سریع پرورش دهنده باید پیش بینی حوادث شدید آب و هوا که از هنجارهای تاریخی تجاوز می کنند، ترکیب ویژگی های ایمنی منفعل، مسیرهای خنک کننده متنوع، نشستن آب و هوا و برنامه ریزی اضطراری قوی برای اطمینان از عملیات مداوم و ایمنی عمومی. )