در سال های اخیر، نیروگاه های هسته ای پیشرفت های قابل توجهی را با هدف افزایش بهره وری و ظرفیت خود مشاهده کرده اند.این نوآوری ها در افزایش قدرت و افزایش ظرفیت برای پاسخگویی به تقاضای انرژی جهانی در حال رشد در حالی که حفظ ایمنی و استانداردهای زیست محیطی است، با بسیاری از راکتورهای موجود نزدیک به اواسط عمر یا فراتر از آن، افزایش قیمت راه مقرون به صرفه برای فشرده سازی بیشتر برق از همان زیرساخت ها، نیاز موج جدید برای کاهش نمونه های انرژی واقعی و کشف این مقاله انرژی است.

درک قدرت افزایش می یابد

افزایش قدرت شامل افزایش حداکثر قدرت یک راکتور هسته ای فراتر از ظرفیت مجوز اصلی آن است.این فرآیند اجازه می دهد تا راکتورهای موجود بدون ساخت تاسیسات جدید برق بیشتری تولید کنند و آن را به یک گزینه ی جذاب اقتصادی برای تاسیسات تبدیل کند. بالا رفتن به طور معمول به دو دسته گسترده تقسیم می شود: کسانی که تنها نیاز به تنظیمات عملیاتی دارند و خواستار تغییرات گسترده و تایید مقرراتی هستند.

منافع جهانی در افزایش نرخ ها توسط عوامل مختلف هدایت می شود: زیرساخت های گیاهی قدیمی (که هنوز هم می تواند با هزینه پایین تر از ساخت های جدید ارتقا یابد، عملکرد سوخت بهبود یافته و سیستم های کنترل دیجیتال پیشرفته که مدیریت دقیق تر راکتور را فعال می کنند، بهبود می یابد. از سال 1970 تاکنون بیش از 170 برابر افزایش یافته است و ظرفیت ناوگان ایالات متحده را اضافه می کند.

انواع قدرت بالا

افزایش قدرت توسط اندازه افزایش و میزان تغییرات مورد نیاز طبقه بندی می شود.هر نوع دارای الزامات فنی و نظارتی متمایز است.

عملیات افزایش

افزایش عملیاتی، گاهی اوقات به نام افزایش قدرت کشش، شامل افزایش کوچک در خروجی برق به طور معمول زیر 7٪ است، این ها از طریق بهبود شیوه های عملیاتی، کالیبراسیون ابزار بهتر و تنظیمات جزئی برای نقاط تعیین شده گیاهی به دست می آیند، و تایید مقرراتی ساده شده است.

افزایش قدرت گسترده

افزایش قدرت گسترده (EPUs) شامل افزایش بیشتر، اغلب از 10٪ تا 20٪ یا بیشتر است، این نیاز به تغییرات سخت افزاری قابل توجه، از جمله ژنراتورهای بخار ارتقاء یافته، توربین های با فشار بالا، پمپ های خنک کننده و بخاری های تغذیه، بررسی تنظیم مقررات دقیق تر است، شامل تجزیه و تحلیل دقیق ایمنی، ارزیابی حرارتی و آزمایش خطر سنجی، NRC تایید کرد که تغییرات گسترده ای در ترکیه به دست آورد، مانند تغییرات قدرت، به دست آورد، مانند تغییرات قدرت، به دست آورد.

عدم اطمینان اندازه گیری Recapture Uprates

یک دسته سوم، اندازه گیری عدم اطمینان (MUR)، شامل استفاده از ابزار دقیق تر برای اندازه گیری نرخ جریان هسته است.با کاهش محافظه کاری در اندازه گیری های جریان، گیاهان می توانند خروجی برق را تا 2٪ بدون تغییرات فیزیکی افزایش دهند. بسیاری از نیروگاه های BWR و PWR از MURrate به عنوان یک گزینه کم هزینه استفاده کرده اند.

پیشرفت های نوآورانه رانندگی

چندین تکنولوژی نوظهور، ارتقاء ظرفیت امن تر و کارآمدتر را فراهم کرده اند.این نوآوری ها به تنگناهای کلیدی در انتقال گرما، عملکرد سوخت و سیستم های کنترل می پردازند.

سیستم های پیشرفته خنک کننده

سطوح بالاتر قدرت حرارت بیشتری تولید می کنند، نیاز به بهبود قابلیت های خنک کننده پیشرفته سیستم های خنک کننده پیشرفته شامل مبدل های حرارتی پیشرفته، برج های خنک کننده با ظرفیت بالا، و طرح های خنک کننده مرطوب و خنک کننده هیبریدی ترکیبی است.به عنوان مثال، برخی از گیاهان جایگزین برج های خنک کننده قدیمی با پیش نویس مکانیکی کارآمد تر، اجازه می دهد رد حرارت بیشتر در راکتورهای آب فشرده، به روز رسانی و سیستم آب سرد می تواند چرخه حرارتی را افزایش دهد.

طراحی سوخت پیشرفته

سوخت های هسته ای مدرن برای مقاومت در برابر فرسودگی بالاتر و دما در حالی که حفظ یکپارچگی ساختاری است. [۵] مونتاژ سوخت های با سوخت بالا (>۶۰ گیگاوات / tU) به راکتورها اجازه می دهد تا مدت طولانی بین سوخت گیری و استخراج انرژی بیشتر در هر میله سوخت، سوخت های مقاوم به تصادف (ATF) مانند مواد پوشش داده شده و آلومینیوم پیشرفته (AlCr) در طول عملکرد کلیدی، آنها را بهبود می دهد.

ابزار دیجیتال و کنترل

جایگزینی سیستم های کنترل آنالوگ با I & C دیجیتال مدرن اجازه می دهد تا برای کنترل دقیق تر راکتور، پاسخ سریع به اختلالات، و نظارت بیشتر از پارامترهای کلیدی. سیستم های دیجیتال می توانند الگوریتم های پیشرفته برای مدیریت توزیع برق هسته ای را پیاده سازی کنند، که عملیات را به محدودیت های حرارتی با اعتماد به نفس بیشتر نزدیک می کند. آنها همچنین تشخیص از راه دور و تعمیر پیش بینی را تسهیل می کنند، کاهش بسیاری از گیاهان تحت سرمایه گذاری در ارتقاء کلی تلاش های دیجیتال به عنوان بخشی از مدرن سازی به عنوان بخشی از مدرن سازی به عنوان بخشی از افزایش تلاش های دیجیتال به عنوان بخشی از مدرن سازی.

توربین و ژنراتور ارتقاء

سمت راکتور تنها نیمی از معادله است که برای درک قدرت، توربین ژنراتور باید ارتقاء یابد تا جریان بخار افزایش یابد، این ممکن است شامل جایگزینی روتورهای با فشار بالا، تیغه های LP یا کل ژنراتور استاتور با طرح های کارآمد تر باشد.دگان رطوبت را ارتقاء داده و خلاء متراکم تر نیز به خروجی الکتریکی بالاتر کمک کند.

ملاحظات ایمنی و چارچوب تنظیم مقررات

ایمنی برای هرگونه افزایش قدرت، NRC و سایر تنظیم کنندگان نیاز به مجوز دارند تا نشان دهند که این گیاه می تواند در سطح قدرت بالاتر تحت تمام حالت های عملیاتی و شرایط تصادف کار کند.این شامل تجزیه و تحلیل های هیدرودریک حرارتی قرمز، تأیید اینکه سیستم های خنک کننده هسته ای اضطراری ظرفیت کافی دارند و ارزیابی حاشیه های فشار حاوی فشار است.

استانداردهای بین المللی، مانند استانداردهای آژانس بین المللی انرژی اتمی، راهنمایی در مورد حاشیه های ایمنی و بهترین شیوه ها را ارائه می دهند.در موازی، این صنعت رویکردهای استاندارد برای اجرای را توسعه داده است، کاهش بار تنظیم مقررات از طریق کدها و استانداردها مانند بخش XI و NRC تنظیم مقررات 1.136.

مطالعات موردی جهانی ظرفیت های موفق

مثال های دنیای واقعی زیر نشان دهنده امکان سنجی و مزایای افزایش قدرت در انواع مختلف راکتور و محیط های نظارتی است.

ایالات متحده: ترکیه نقطه 3 و 4

نیروگاه هسته ای نقطه فلوریدا و نور ترکیه (دو PWRs) تحت یک قدرت گسترده تایید شده توسط NRC در سال 2009، افزایش ظرفیت هر واحد از 693 مگاوات به حدود 783 مگاوات، 13٪ از اصلاحات شامل جایگزینی ژنراتور بخار، ارتقاء توربین، و نصب برج های خنک کننده کارآمد تر، هزینه تقریبا 1 میلیارد دلار، بدون ساخت و ساز جدید.

سوئد: واحد سه نفره

Ringhals 3، یک ایستگاه سه حلقه وستینگ، خروجی آن را از 2775 مگاوات به 3130 مگاوات (یک 12.8% حرارت) از طریق ترکیبی از بهبود سوخت و ارتقاء I & C افزایش داد. این پروژه شامل مجوز از اداره ایمنی تابش سوئد و تکمیل شده در سال 2014 ظرفیت اضافی کمک به جبران فاز برنامه ریزی شده از راکتورهای قدیمی تر در سوئد.

کره جنوبی: شین کوری ها 3 و 4

راکتورهای APR-1400 کره جنوبی در شین کوری به ظرفیت امتیاز 1400 MWe دست یافتند، اما تجزیه و تحلیل بیشتر و تجربه عملیاتی اجازه داد تا 1425 MWe (حدود 1.8 درصد افزایش) این کار از طریق حاشیه عملیاتی تصفیه شده و بهینه سازی کنترل دیجیتال به دست آید.

مسیر های آینده و چالش ها

نسل بعدی افزایش قدرت احتمالاً از دوقلوهای دیجیتال، یادگیری ماشینی و شبکه های سنسور پیشرفته برای فشار دادن راکتورها به محدوده عملیاتی واقعی خود استفاده می کند در حالی که ایمنی را حفظ می کند. راکتورهای کوچک ماژولار (SMRs) با حاشیه ظرفیت ذاتی برای بالا بردن نرخ به عنوان بخشی از استراتژی تولید انعطاف پذیر خود طراحی شده اند.اما چالش های باقی مانده است.

فرصت دیگر در حال ظهور، ترکیب گیاهان هسته ای با تولید هیدروژن یا تولید co Generation است که اجازه می دهد ظرفیت حرارتی اضافی برای برنامه های غیر الکتریکی استفاده شود، این می تواند اقتصاد گیاه را بهبود بخشد و یک جریان درآمد جایگزین را فراهم کند که تولید برق را در دوره های کم تقاضا تکمیل می کند.

نتیجه گیری

افزایش قدرت و ظرفیت های Reactor یک مسیر عملی برای افزایش تولید انرژی پاک بدون زمان و هزینه های ساخت و ساز هسته ای جدید ارائه می دهد.از طریق ترکیبی از فن آوری های بهبود یافته، تجزیه و تحلیل ایمنی دقیق و چارچوب های نظارتی حمایتی، امکانات در سراسر جهان نشان داده اند که گیاهان موجود می توانند با خیال راحت تر کیلووات ساعت تولید کنند، به عنوان انتقال انرژی جهانی، سرعت بالا یک ابزار حیاتی برای حداکثر اطمینان از پایداری و اطمینان از انرژی هسته ای باقی خواهد ماند.