راکتورهای سریع نژادساز (FBRs) سنگ بنای استراتژی های چرخه سوخت هسته ای پیشرفته را تشکیل می دهند.با تبدیل اورانیوم-238 به پلوتونیوم-239، آنها یک منبع انرژی را باز می کنند که به طور موثر 60 برابر بزرگتر از راکتورهای یکبار آب (LWRs) است، علی رغم این پتانسیل، استقرار تجاری FBR ها از نظر تاریخی با پیچیدگی های اقتصادی بالا و طراحی های عملیاتی ژاپن به طور مستقیم از طریق سیستم های فنی و ضد آسیب دیده می شود.

پرونده اقتصادی برای Reactors پیشرفته

ارزش اقتصادی اولیه یک FBR در بهره وری سوخت آن قرار دارد، اما این سود صرفه جویی در سوخت بلند مدت بی معنی است اگر راکتور نتواند در قیمت رقابتی ساخته شود، هزینه سرمایه بر اقتصاد نیروگاه هسته ای تسلط دارد؛ بنابراین، کاهش برنامه های ساخت و ساز از 10 تا 15 سال معمول پروژه های تاریخی FBR به 4-6 سال طراحی هدف اولیه است که نیاز به این بخش های استاندارد شده در طراحی سایت های استاندارد شده است.

اصول طراحی هسته برای قابلیت اطمینان

سیستم های ایمنی و Passive

یکی از موثرترین استراتژی ها برای کاهش هزینه های FBR استفاده گسترده از ویژگی های ایمنی منفعل است.با تکیه بر قوانین فیزیکی طبیعی مانند گسترش حرارتی، ضریب واکنش منفی و گردش طبیعی برای حذف گرمای پوسیدگی، طراحان می توانند به طور قابل توجهی تعداد پمپ های ایمنی، دریچه ها و پشتیبان گیری های دیزل مورد نیاز را کاهش دهند.A راکتور که می تواند بدون استفاده از سیستم های امنیتی یا مجوز بسیار ساده تر، خود را خاموش کند.

سیستم های حمل و نقل حرارتی اولیه

بسیاری از طرح های پیشرفته FBR، به ویژه راکتورهای سریع سدیم (SFRs)، به دنبال پیکربندی نوع استخر هستند.در یک راکتور نوع استخر، کل سیستم اولیه - از جمله پمپ های اصلی، پمپ های اولیه و مبدل های حرارتی متوسط - در یک استخر بزرگ از بافر سدیم حرکت می کنند، این پیکربندی حلقه های پیچیده خارجی را از بین می برد، به طور چشمگیری کاهش تعداد مسیرهای نشت بالقوه و کاهش کل قطعات حرارتی را فراهم می کند.

تبدیل انرژی بالا

FBR ها در دماهای بالا عمل می کنند، به طور معمول به 500-550 درجه سانتیگراد در خروجی راکتور می رسند، این امر باعث می شود که کارآیی حرارتی 40 تا 45 درصد در تبدیل گرما به برق، در مقایسه با 33 تا 35 درصد برای استاندارد LWRs، کاهش مقدار گرمای زباله که باید به محیط زیست رد شود، اجازه می دهد برای برج های خنک کننده کوچکتر، کاهش مصرف آب و کاهش کل انرژی، حتی هدف قرار دادن به برخی از سیستم های بالاتر، حتی کاهش می دهد.

ساخت و ساز و استراتژی های ساخت

کارخانه سازی و مجمع های قراردادی

کار ساخت و ساز متحرک از یک سایت دور به یک محیط کارخانه کنترل شده یکی از قوی ترین ابزار برای کاهش هزینه های ساخت و ساز هسته ای است. پیشرفته FBR این گیاه را به ماژول های استاندارد شده تقسیم می کند - مانند کشتی راکتور، مبدل های حرارتی متوسط و واحدهای ژنراتور بخار - که ساخته شده، بازرسی و آزمایش شده در موازی در یک کارخانه.این ماژول ها برای خطرات مونتاژ سریع حمل و نقل مکان، به طور قابل توجهی کاهش می دهد.

استاندارد و تکراری

مزایای کامل اقتصادی ساخت و ساز مدولار از طریق تکرار یک طراحی استاندارد شده است.با ساخت یک ناوگان از راکتورهای یکسان، صاحبان پروژه جذب نوآوری های یادگیری-curve، زنجیره تامین جهانی ساده و کاهش هزینه های مجوز واحد، طراحی واحد، به خوبی مشخص شده است که توسط یک تنظیم کننده می تواند چندین بار نصب شود، صرفه جویی در هزینه های مهندسی اولیه و صدور گواهینامه های دقیق اقتصادی با هدف سایر واحدهای فنی خصوصی است.

مدیریت چرخه و پیشرفت عملیاتی

چرخه های سوخت پیشرفته و سوختگی های بالا

هزینه های عملیاتی به شدت تحت تاثیر تدارکات چرخه سوخت و فرکانس قطع سوخت سوخت سوخت قرار می گیرد. FBR ها قادر به دستیابی به سطوح بسیار بالا هستند - 100-150 گیگاوات /t یا بیشتر - اجازه می دهد آنها برای مدت طولانی تر بین سوخت های سوخت رسانی و چرخه سوخت طولانی تر کار کنند، کاهش فرکانس قطع برق، بهبود عوامل ظرفیت سالانه، و کاهش هزینه های ذخیره سازی سنتی است که به طور بالقوه ساده تر می شود و کاهش هزینه های سوخت و کاهش می یابد.

دوقلوهای دیجیتال و اتوماسیون

طرح های مدرن FBR شامل دوقلوهای دیجیتال هستند - مدل های مجازی بافیادل بالا از گیاه که اطلاعات زمان واقعی را از سنسورها در سراسر سیستم منعکس می کنند، دوقلوهای دیجیتال تعمیر و نگهداری پیش بینی شده، بهینه سازی عملکرد هسته ای راکتور و پشتیبانی از آموزش اپراتور در یک محیط بدون ریسک، همراه با ابزار پیشرفته و سیستم های کنترل، این تکنولوژی می تواند به طور قابل توجهی اندازه مورد نیاز خدمه عملیاتی را با ارائه کارهای روزمره و پشتیبانی از کارکنان به طور مستقیم کاهش دهد.

چشم انداز توسعه بین المللی

روسیه: BN-1200M

روسیه رهبر جهانی در عملیات سریع راکتور سدیم است، با دهه ها تجربه از BN-600 و BN-800 واحد، نسل بعدی BN-1200M با تاکید قوی بر کاهش هزینه، هدف قرار دادن هزینه های ساخت و ساز و هزینه های تولید انرژی که قابل مقایسه با VVER راکتورهای آب تحت فشار است، طراحی شده است. این طراحی شامل بهبود قابل توجهی در ایمنی منفعل و سیستم ساده سازی، تخصص اقتصادی موجود روسیه برای دستیابی به راکتورهای رقابتی و رقابتی است.

هند: PFBR و Beyond

برنامه سریع راکتور هند با نیاز به استفاده از تاور فراوانی و منابع اورانیوم طبیعی محدود به طور موثر هدایت می شود. 500 MWe Prototype Fast Breeder Reactor (PFBR) نزدیک به اتصال شبکه است و به عنوان پایه ای برای ناوگان برنامه ریزی شده از بزرگتر، استاندارد استراتژی هند بر تولید بومی، مجتمع تجهیزات سوخت و اندازه گیری تدریجی هزینه های کنترل داخلی تاکید می کند.

چین: CFR-600

چین به سرعت در حال ساخت CFR-600 است، یک راکتور سریع سدیم استخر که به صورت اسمی در 600 MWe رتبه بندی شده است، این برنامه تحت یک نقشه راه ملی ساختار یافته است که شامل دو واحد نمایش برنامه ریزی شده برای این دهه، پس از آن با استقرار تجاری در مقیاس بزرگ صنعتی و توانایی آن برای اجرای پروژه های بزرگ زیرساخت به سرعت یک مزیت قابل توجه در کنترل هزینه های ساخت و برنامه ریزی.

ایالات متحده: نوآوری بخش خصوصی

در ایالات متحده، شرکت های خصوصی توسعه FBR های مقرون به صرفه با حمایت قوی دولت از طریق برنامه هایی مانند برنامه پیشرفته تظاهرات (ARDP) را رهبری می کنند، طراحی TerraPower Natrium یک راکتور سریع 345 MWehouse را با یک سیستم ذخیره سازی نمک ذوب شده، امکان می دهد تولید برق متغیر برای ثبت قیمت های اوج در حالی که راکتور به طور واضح اولویت بندی می کند، با استفاده از قطعات ساخت و ساز معمولی (به طور مشابه با استفاده از قطعات متمرکز صنعتی).

مسیر دستیابی به قابلیت تجاری

طراحی راکتورهای سریع پرورش دهنده تحت یک تحول قابل توجه است، که با توجه به ضرورت روشن برای کاهش هزینه های سرمایه و زمان بندی ساخت و ساز هدایت می شود.راه رو به جلو شامل یک کاربرد دقیق از سادگی است: جایگزینی سیستم های ایمنی فعال با ویژگی های منفعل، ساده سازی سیستم های حمل و نقل حرارت اولیه، و دور از طرح های سایت به کارخانه-ساخت، ماژول های استاندارد شده با ادغام این اصول مدرن، به طور کامل سیستم های مهندسی انرژی و با هدف قرار دادن منابع فنی پیشرفته.