הקדמה: שינוי אסטרטגי לקראת קירור חלופי

מגזר האנרגיה הגרעינית העולמי נמצא תחת לחץ מתמשך להגדיל את שולי הבטיחות, לשפר את היעילות התרמית ולהרחיב את חיי החיים התפעוליים של הצמח.בעוד כור מים קלים (LWRs) שלטו בדור כוח מסחרי במשך עשרות שנים - החלים על מים כמו גם מסלולי קירור ומדיד - דור חדש של עיצובי רישוי פאסיביים, לעתים קרובות מסווג כמו דור IV, מתפעל את התפקיד של חלופות מגניבות כגון נוזליות, קצבי לחץ אווירי, וקצב גבוה יותר, אשר עלולים, לחץ אווירי חשמל נוזלי, עם זאת, עם זאת, תכונות תפעוליות נמוכה יותר, עם זאת, קדחתני, עם זאת, לחץ אוויריות גבוהה יותר, עם זאת, הוא מסוגל לצמצום, קדחתני, עם זאת, עם זאת, קדחתני, קדחתני, עם זאת, עם זאת, לעתים קרובות מסווגות גבוהה יותר, עם זאת, עם זאת, עם זאת, תכונות תפעוליות גבוהה יותר, עם זאת, עם זאת, קדחתני, עם זאת, עם זאת, עם זאת, טמפרטורות קירור גבוהה יותר, קדחתני, קדחתני לחץ מסחרי יותר, קדחתני, הוא מחוספסת גבוהה יותר, טמפרטורות קירור גבוהה יותר, עם זאת, קדחתני, עם זאת, עם זאת,

חיקוי של מגניב חדש אינו רק עניין של החלפת נוזל אחד עבור אחר.זה דורש תיקון מקיף של מקרה הבטיחות של הכור, מפיזיקה הליבה כדי להכיל התנהגות, ומהתאמה חומרית להתקדמות מקרית. מאמר זה חוקר את השיקולים המרכזיים כי מהנדסים, רגולטורים, ומפעילי צמח חייבים לטפל בעת הצגת קירור חלופיים לתוך כור גרעיני, ומספק תובנות חדירות לנוף מורכב זה.

מסגרת ל- Coolant Approval

אישורו של כור גרעיני חדש נופל תחת טיהור הגופים הרגולטוריים הלאומיים, כל אחד מהם פועל במסגרת משפטית המעדיפה את בריאות הציבור, בטיחות והגנה סביבתית בארצות הברית, ועדת הריגולציה הגרעינית (NRC) שולטת בתהליך באמצעות סעיף 10 של קוד תקנות הפדרליות, במיוחד חלק 50 (רישיון ימי של ייצור וניצול) וחלק (רישיונות, אישורים משפטיים) למתקנים גרעיניים (סוכנות הביטחון הבינלאומית) אך ורק על ידי הרשות הבינלאומית).

« « אזהרות טרום-Application ו-Early Siting

רישוי מוצלח מתחיל זמן רב לפני הגשת בקשה רשמית. Regulators מעודד דיאלוג מוקדם, החליר דרך ביקורות טרום הסתברות, שבמהלכו המבקש מתאר את הבסיס לתכנון, מזהה אתגרים רישוי פוטנציאליים, ומציע שיטות בדיקה וניתוח. עבור קירור חלופי, שלב זה הוא קריטי כי הוא קובע את קריטריונים קבלה עבור פרמטרים בטיחות מפתח כגון נקודה מרענן, התרחבות תרמית, קוגניציה רדיואקטיבית ומוצרים סטנדרטיים של "עופרת" יכול לתאר את התאונות פיזיקלורגורציונלית של התנהגות.

תוכן יישומים ותיעוד

יישום הרישיון הרשמי (למשל, רישיון משולב או אישור עיצוב בארה"ב) חייב לכלול דו"ח ניתוח בטיחות (SAR) המתייחס לקורן בפירוט ממצה.

  • (FLT:0) ביצועים של הריאל-היבשה 1FIRLT:1) - משככי חום, משטרי זרימה ויכולת מחזור טבעית תחת תנאי חום דעים.
  • (ב) [ה]:0] יציבות קדמונית (FLT:1) - תגובה עם אוויר, מים וחומרי מבני; היווצרות מינים תנודתיים או נטיות מוצקות.
  • (FLT:0)Radiation ChemistryFLT:1 - דור של רדיקלים קורוזיים, טריטיום או מוצרים אחרים של הפעלה.
  • (FLT:0)Neutronics effect FLT:1, השפעות על מתינות נויטרונים, ספיגה וספקטרום, אשר להשפיע ישירות על שליטה תגובתית ושריפת דלק.
  • (ב) ,0) מגבלות תפעוליות (FLT:1) - טמפרטורה מותרת, לחץ ומחזורי זרימה, בתוספת דרישות כלי שיט ובקרה.

רגולטורים דורשים לעתים קרובות כי הפניה SAR אימות קודים מחשב (למשל, RELAP5, TRACE, או MELCOR) או נתונים ניסיוניים כדי לתמוך בתביעות בטיחות.חוסר נתונים זמינים לציבור עבור קירור חלופי יכול להאט את תהליך הביקורת ולהגביר את נטל ההוכחה על המבקש.

שלב ה-Inspection Phases

לאחר הגשתו, הצוות הטכני של הרגולטור - מאורגן באופן רטי לתוך ענפים המכסים מערכות כור, חומרים ורישיון - ביצוע סקירה מפורטת. עבור קירור חלופי, סקירה זו עשויה לכלול חישובים עצמאיים, ביקורת של מתקני בדיקה, ובקשות למידע נוסף.ה- NRC, לדוגמה, יש תוכנית ביקורת סטנדרטית (SRP) עם קריטריונים ספציפיים "קבלנים" עבור כל פרק של SAR.

תובנות במהלך בנייה ובדיקות טרום שיתוף פעולה לאמת כי איכות מגניבה, בקרה כימית ומערכות טיהור לענות על מפרט עיצוב.כל סטייה יכולה לגרום דוח "לא-קונפורציה" ודורשת פעולות מרתיעות.

ניתוח בטיחות ותהליך הרישוי של Alternative Coolants

ניתוח בטיחות יסודי יוצר את עמוד השדרה של כל מאמץ רישוי מגניב.הניתוח חייב לכסות את כל תאונות עיצוב-basis (DBAs) ו, עבור כורים מתקדמים, אירועים מעבר לתכנון (BDBEs) עבור קירור חלופי, האזורים הבאים דורשים תשומת לב מיוחדת.

ניתוח Transient and Accident Analysis

כורכומים מים נהנים מעשרות שנים של נתונים ניסיוניים וקודים מאומתים.עבור קירור חלופיים, כגון נתרן נוזלי או מוביל-ביו-מוט, מאפייני העברת החום שונים באופן יסודי - נתרן יש הרבה מוליכות תרמית גבוהה יותר, אבל גם יכולת חום נמוכה יותר לנפח יחידה. תרחישים כגון אובדן-of-of-flow) או אובדן של התחממות (LOS) יש צורך עכשיו לקבל תכונות נורמטיביות במיוחד.

היבט קריטי הוא ההתנהגות של קריר תחת תנאי תאונה חמורים.לדוגמה, נתרן מגיב באלימות עם מים ואוויר, הדורשת מערכות גז חשאיות לולאות תחבורה חום משנית. מולטן מלח קירור, בעוד יציב מבחינה כימית, יכול להיות אגרסיבי כלפי חומרים מבניים בטמפרטורות גבוהות ועשוי לעבור תחבורה רדיונוקלי אם המלח ישוחרר.

הערכת סיכונים פרובנטית (PRA)

רגולטורים מסתמכים יותר ויותר על רגולציה מבוססת סיכון, על בסיס ביצועים.לרישיון מגניב, על PRA לכמת את התדירות וההשלכות של כשלים הקשורים לכשלונות הקשורים לסיכון, חסימות, או סיורים איכותיים מגניבים.מצבים הייחודיים של קירור חלופיים - כגון שריפות נתרן, הקפאת עופרת-bismuth (תיקון ב -12C ל), או מיזוג אוויריות - יש צורך בניתוחי בטיחות מוצקה.

קוד Qualification ו- אימות Gap

אחד האתגרים המשמעותיים ביותר של רישוי הוא המחסור בקודי מחשב מאומתים עבור קירור חלופיים, בעוד NRC פיתח את הקודים "SCARA" ו-"TRACE" בעיקר עבור LWRs, קודים חדשים יותר כגון "SIMMER" (לכורים נוזליים-מטאליים) ו"MELCOR" (עבור כימאומאומאים מתקדמים) עדיין צפויים למועמדים לעתים קרובות לבצע בדיקות נפרדות (תוכנות), או לסימולציות (לדוגמה, לאחר מכן, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, שימוש ב-R) על מנת להשתמש בדגמים שלמים של קודים).

תאימות ובדיקה

קירור אלטרנטיבי אינטראקציה עם חומרים מבניים כור (למשל, נירוסטה פלדה, ⁇ ניקל, גרניט) בדרכים שהם בעלי הבנה ירודה יחסית למים. קורוזיה, שחיקה, והובלת המונים של אלמנטים סגסוגת יכול לקלקל צינורות משמורת חום מעוקלים, קלדת דלק, ומשאבים מעל חיי העיצוב של הכור (בדרך כלל 40-60 שנים).

בדיקה אחרונה ב-18 במאי 2008.

מתכות נוזליות ומלחים מלוטשים יכולים להמיס שכבות תחמוצת מגן על מתכות, המוביל לקורוזיה מואצת.לדוגמה, עופרת-ביו-מוטקטית (LBE) יכול לתקוף פלדה באמצעות מנגנוני פירוק וחמצן, הדורש שליטה זהירה של ריכוז חמצן במוכר. Licensmuth eutectic (LBE) חייב לתעד בדיקות קורוזיות ארוכות טווח (לפחות 10,000 שעות, אידיאלי) בטמפרטורה שאינה כוללת רק מודלים סלקטיביים, רק מזהמים, רק , רק טמפרטורות איטיות.

השפעות על אינטראקציה קולית-מטורית

היסטריה של ניוטרון יכולה לשנות את התנגדות ההשחה של חומרים על ידי הצגת הפרדה הנגרמת קרינה או קשיחות. בסביבה נוזלית או מלוטנית, אי-הטבעה עלולה לגרום גם למגניב עצמו לייצר מינים אגרסיביים (למשל, רדיקלים פלואורין ממלח FLiBe) בדרך כלל דורשים ב-rea או מאיצה (למשל, שימוש באפקטים מתקדמים) של תגובה (S) ל-S) בשילוב של ה-S) ל-Retraamsams (התגובה (S) או שימוש לעתים קרובות).

מתנגן כעת: Wear, and Creep

חסידי מגע עם קירור זורם - כגון צינורות דלק, לשלוט צינורות מדריך מוטה, משאבה נושאים - עשוי לחוות כיבשים או שחיקה. עבור קירור עתירי זמן גבוהה (למשל, גז הליום ב 850 מעלות צלזיוס), כוח קרע הופך גורם מגביל. Licens דורש הגשת של ללבוש ובדיקה נתונים תחת תנאים קרירים, עם בדיקות ולוח זמנים חלופי.

אתגרים ושיקולים ל-Licensing Approval

גם כאשר מקרה בטיחותי חזק בנוי, כמה אתגרים מערכתיים עלולים לעכב או למנוע אישור רישוי עבור קירור חלופי.

חוסר נתונים לטווח ארוך

תעשיית הגרעין פועלת על העיקרון של "הגנה לעומק", המסתמך על ניסיון.עבור קריירות חלופיות, ההיסטוריה המבצעית מוגבלת לעתים קרובות לכורים מחקר או אבטיפוס קטן.ה-BN-600 ו- BN-800 כורים מהירים שנכללו ברוסיה צברו עשרות שנים של שעות הפעלה, אך הרגולטורים בארה"ב לא יכולים לקבל נתונים זרים ללא אימות נרחב, מול ה-RultiPoor React (MSRE) של כ-15,000 שעות פעילות גופנית, רק לצמצום של כוח צבאי ונדרש ב-אופר) ב-160 שעות פעילות גופנית, רק ב-160 שעות פעילות גופנית, אך ורק ל-160 שעות פעילות גופנית, אך ורק ל-160 שעות פעילות גופנית, אך ייתכן שלא תקבלוחותם של כוח צבאי.

חידוש גמישות וחידוש

מסגרות רישוי קיימות נכתבו עם כורים מלוטשים במוח.קלרנטים עשויים באופן טבעי לעקוף התקדמות תאונה מסוימת (למשל, מלחים מלוטנים יש נקודות מרותקות גבוהות מאוד, כמעט ביטול תאונות מתקררות) אך עשויים להציג כישלונות חדשים שאינם מכוסים במפורש. סוכנויות רישום שונות בנכונותן להעניק פטורים או לאמץ קריטריונים אלטרנטיביים ל- NRC "נתיב איטי" אך לא מוגדר לשיטות איטיות יותר, אלא לסיכון איטי יותר, אך לסיכון (R) לסיכון איטי יותר, אך לסיכון לסיכון נמוך יותר, אך לסיכון (R) לניסויים איטי יותר, אך להגבלות על מנת לספק מדיניות מעודכנים, אך לסיכון איטי יותר, אך להגבלות על מנת לספק מדיניות מעודכנים, אך לסיכון (R) להגבלות על מנת לספק מדיניות איטי יותר.

אחריות ציבורית ומעורבות בעלי מניות

קירור אלטרנטיבי לעתים קרובות מעלה את הדאגה הציבורית בשל תכונות לא מוכרות - תאימות של נתרן, הרעילות של מוביל, או הרדיואקטיביות של טריטיום המיוצר מלחי פלואוריד. ⁇ שמיעות והצהרות סביבתיות חייבות לטפל בדאגות אלה באופן שקוף. תקשורת ציבורית מוקדמת ומתמשך יכול להפחית את ההתנגדות, במיוחד כאשר היתרונות (למשל, שפכים, שפכים, בטיחות) הם בבירור.

שיקולים סביבתיים וחירום

היכרות עם קירור חדש לתוך מחזור הדלק הגרעיני גורמת להערכה סביבתית וסקירה של תכנון חירום.תהליכים אלה הם בלתי-אינטגראליים ליישום הרישוי.

הצהרת השפעה סביבתית (EIS)

תחת חוק מדיניות הסביבה הלאומית (NEPA) בארה"ב, EIS חייב להעריך את מחזור החיים של הקריר: מיצוי, טיהור, שימוש בכור, ובסופו של דבר לרשות או מחזור.לדוגמה, נתרן מיוצר באמצעות אלקטרוליזה של מלח מלוט, אשר יש לו טביעת רגל סביבתית.

תאונות דרכים ושטחי תכנון חירום

תוכניות מוכנות חירום תלויות במונח המקור והתגובה לתאונות הקשורות לקרר.עבור כור נתרן-קוע, תגובה נתרן-מים בגיטור מייצרים מימן, יצירת סיכון להתפוצצות.תוכנית החירום חייבת לציין כיצד לבודד את התגובה, לכבות אש נתרן (באמצעות אבקה יבשה או גז אינרטי, לעולם לא מים), ולהגן על אנשי צוות מפני זעזועים סיבתיים, בדומה למניעה של בעיות חירום שעלולות לגרום להפרעות חירום.

ניהול פסולת ופירוק

בסוף חיי הכור, הקריר עצמו הופך לבזבוז רדיואקטיבי או, אם ניתן לנקות אותו, חומר מחזר.יישומים ליינזינג חייב לכלול תוכנית לטיפול קריר במהלך פירוק.סויום מגניב, למשל, מגיב באלימות עם מים ויש להמיר אותו לדלקת תחמוצת נתרן או לפירוק של תהליך מבוקר.

מחקרים ב Coolant Licensing

כדי להמחיש את המציאות המעשית של קריירות אלטרנטיביות של רישוי, מומלץ לבחון כמה מאמצים בעולם האמיתי.

Sodium נוזלי: נהר קלנץ' ברדר

בשנות ה-70 וה-80, פרויקט התגובה של נהר קליינץ' ברדר (CRBRP) בטנסי שמטרתו לבנות כור מהיר מנומנם-קולק.למרות עבודות עיצוב נרחבות וביקורת רישוי חלקית, הפרויקט בוטל בשל עלות יתר על המידה ודאגות שאינן הפצת נשק גרעיניות.שיעור אחד מרכזי היה הקושי להפגין ניתוק של טראנסאקטיביות - תופעה כה ניסיונית של אירוע זה לא היה מסוגל לפתור את זה מוקדם של תאונה.

מוביל-Bismuth Coolant: רוסי תת-קרקעי ו-Land-based Reactors

רוסיה הפעילה את הכורים המוחזקים בצוללות של אלפא-class ומאוחר יותר פיתחה את העיצוב SVBR-100 לשימוש מסחרי.רישיון של הכורים הללו על ידי הרגולטורים הרוסים (Rostechnadzor) הסתמך רבות על נתונים תפעוליים מקומיים ותוכנית מחקר ריכוזית של בטיחות מרכזי.

מולטן מלח: האנרגיה הטרוסטרית IMSR

חברת טרנזיס, חברה קנדית, מפתחת את ה-Integral מולטן מלח תגובה (IMSR) באמצעות קירור מלח פלואוריד.החברה עוסקת בסקירה עיצוב הספקית לפני החשיפה עם ועדת בטיחות גרעינית הקנדית (CNSC) מאז 2016 מוקד מרכזי של ניהול חומרים "מספקי תאימות" של IMSR, כולל "תאימות לתרופה" של ניתוח קירור ומניעה של חומרים "טיפולים" של אבטחה" (CDC) אך ורק להורדת חומרים ייחודיים ל-CDC.

מסקנה

קירור אלטרנטיבי מייצג גבול מבטיח לאנרגיה גרעינית, המציע את הפוטנציאל ליעילות גבוהה יותר, פסולת נמוכה יותר, ובטיחות רבת ערך מורחבת.עם זאת, מסלול הרישוי הוא יותר מטושטש מאשר לעתים קרובות צפוי.מסמך הסמכה קוד תרמי-hydraulic לבדיקות קורוזיות חומריות, ומהצהרות סביבתיות לתכנון חירום, כל היבט של מקרה הבטיחות של הכור חייב להיות בנוי מחדש סביב המאפיינים הייחודיים של תעשיית הגרעין שלה, להמשיך לפתח תשתיות רגולטוריות, להמשיך לפתח.

(ב) מפתחי הפרויקט, ה-EP המרכזי ברור: תקציב לתהליך רישוי ארוך יותר, רב יותר משאבים, ועסוק הרגולטורים מוקדם עם נתונים מאומתים וקריטריונים קבלה ברורים - כפי שמתואר על ידי העבודה של תהליך הרישוי FLT:0reaFLT 1Generation International ForumFLT:2ciople 3LT ו-F:4Fal:R5, לעומת זאת, 000 מתקדם של מציאות מתקדמת, עדיין, 7.