הקדמה: חדש Paradigm עבור ביטוח דלק גרעיני

תעשיית הכוח הגרעיני העולמית תלויה באספקת חומר מפואר ובטוחה, הצפויה לדלק את הכורים שלה.במשך עשרות שנים, שרשרת האספקה נשלטת על ידי הכרייה, מניקה, והעשרה של אורניום-235 – איזוטופ שהופך פחות מ-1% מהאורניום הטבעי.כפי שביקוש לאנרגיה פחמן נמוכה גדל, חששות לגבי זמינות ארוכת טווח, תנודתיות, ופוליטיות על מנת לספק אספקה מהירה יותר מאספקת דלק גרעינית (Ferlimates) באופן יעיל יותר מחוזקה באופן דרמטי יותר מצריכת חשמל גרעיני).

מה הם תגובה מהירה של ברדר?

כור גזע מהיר הוא סוג של כור גרעיני שבו התגובה שרשרת הנפיחות נמשכת על ידי נויטרונים מהירים - טון שלא האטה על ידי מתווך. בניגוד כורים אור קונבנציונליים (LWRs), אשר משתמשים בנכוני דלק תרמיים (slow) וסמוך בעיקר על אורניום-235, FBRs יכול לייצר pleluium-2ronic2 238) הוא בדרך כלל נוזל ליבת חומר נפץ (Fo) מעורבבוקס) הוא גם כן.

יחס הגזע - כמות החומר המפחיד המיוצר על ידי כמות הנצרכת - יכול לעלות על 1.0, כלומר הכור מייצר יותר דלק מאשר זה נשרף.זה מאפיין של גזע. חלק FBR עיצובים עבור יחס גזע של 1.2 או גבוה יותר, המאפשר להם להפיק עד 60-70 פעמים יותר אנרגיה מכמות האורניום שונה בהשוואה ל-LWR.

לסקירה טכנית עמוקה יותר, ראו את ה-FLT:0 (התגובה המהירה של איגוד הגרעין) של איגוד הנוטרונים המהיר בעולם (Nourtron Reactors PageuaFLT:1).

שרשרת אספקת דלק גרעינית: הפגיעות הנוכחיות

כדי להבין את ההשפעה של FBRs, יש לבחון תחילה את שרשרת האספקה הקיימת לדלק גרעיני ואת פרצותיו.מחזור הדלק הקונבנציונלי מורכב ממספר שלבים: כריית אורניום ו- מילימטר, המרה ל-Uxafluoride אורניום (UF6), העשרה (כדי להגדיל את ריכוז U-235 מ 0.7% ל- 3–5%), ייצור, שימוש במתקן אחסון ביניים של דלק, דלק, וסילוק, וסילוק, ובסופו של כל אחת מהן היא לעתים קרובות רק אמצעי לחימה.

אורניום מספק ריכוז

על פי סוכנות האנרגיה הגרעינית של ה-OECD וסוכנות האנרגיה האטומית הבינלאומית (IAEA), משאבי אורניום מזוהים מספיקים במשך יותר מ-130 שנה בשיעורי הצריכה הנוכחיים – אך רק אם נשען על עתודות קונבנציונליות.יצרניות האורניום המובילות בעולם – Kazakhstan,נמיביה, קנדה, אוסטרליה ו-Uzbekistan – שולטים ברוב עצום של התפוקה שלי.

צווארי בקבוק עשירים

ההעשרה אורניום היא תעשייה מרוכזת עוד יותר.שלוש חברות -Urenco (בריטניה / גרמניה / הולנדים), אוראנו (צרפת), ו Rosatom (רוסיה) - שליטה על יותר מ-90% מיכולת ההעשרה העולמית.מבנים בשוק אוריגופוליסטיים מגבירים את הפגיעות האסטרטגיות.האיחוד האירופי וארה"ב, למשל, ניסו להפחית את ההסתמכות על שירותי ההעשרה הרוסים מאז 2022, אך חלופות האספקה מוגבלות גם הן לעימות הבין-יבשתי של אוקראינה.

המונחים:דלק

דלק גרעיני חריף מ-LWRs עדיין מכיל כ-94% אורניום (בעיקר U-238), 1% פלוטוניום, ו 5% מוצרים של סדקים וקטינינים קטנים.חומר זה, אם לא ממוחזר, מסווג כפסולת ברמה גבוהה הדורשת סילוק גאולוגי יקר, ארוך טווח. כיום, רק כמה מדינות (צרפת, יפן, רוסיה) פועלות מחדש מסחרית, ורוב המדינות מאחסנות דלק ללא הגבלת זמן במאגרים לא מוגבל או בטוח יותר.

כמה מהר מגיב ברדר מגביר את אבטחת שרשרת האספקה

כורים מהירים לטפל כמה מהפגיעות לעיל בו זמנית.היכולת שלהם לייצר דלק מכלום אחר U-238 ולא לצרוך אלמנטים טרנסאורניים ארוכי ימים הופכת אותם אבן הפינה של מחזור דלק מאובטח ובר קיימא יותר.

ירידה התלות באורניום

מכיוון ש-FBRs יכול להשתמש אורניום-238 - המהווים 99.3% אורניום טבעי - כמו הזנה הפורייה, החיים של משאבי אורניום ידועים משתרעים מעשרות שנים עד מאות שנים. בכלכלה מלאה, רק העומס הראשוני ידרוש אורניום מועשר; לאחר מכן, הכור יכול להיות מתודלק עם חומר ממוחזר מדלק ממוחזר וממאגרים תרמיים.

מחזור דלק ומחזור דלק סגור

FBRs נועדו באופן טבעי לפעול במחזור דלק סגור: דלק מושקע מעובד כדי להפריד פלוטוניום וטראנסורינים אחרים, אשר לאחר מכן מוטבע לתוך דלק חדש.המחזור הזה מקטין באופן דרסטי את נפח של פסולת ברמה גבוהה הדורשת סילוק, והוא מחלים חומרים יקרי ערך כי אחרת יהיה מפורש.

על ידי סגירת מחזור הדלק, FBRs להפוך דלק מהתחייבות לנכס.זה מקטין את כמות החומר הרדיואקטיבית הארוכה של זמן רב, מקל על הנטל של סילוק גיאולוגי, ומשפר את אי-התפוצה על ידי צריכת פלוטוניום שניתן להסיט באופן אחר.

פיזור מקורות דלק

FBRs יכול גם לנצל thorium כחומר פורייה. Thorium-232, כאשר מופצים על ידי נויטרונים מהירים, גזעים פיזילא אורניום-233.בעוד כורים מהירים מתודלקים עדיין בשלב המחקר, שפע של thorium (שלוש פעמים יותר אורניום בקורם כדור הארץ) מוסיף מימד נוסף לאספקת מדינות כמו הודו, אשר יש לו רזרבות גדולות, אך נחשב בשלב השני של כור גרעיני, כמו בשלב מוקדם יותר מאשר בשלב מוקדם של זמן קצר.

מניות אסטרטגיות ועצמאות אנרגיה

האו"ם הפועלים FBRs יכול לצבור מילואים אסטרטגי של חומר פישיל (plutonium) ללא שירותי העשרעה חיצונית.המגדלים עצמם הופכים ל"מפעלי דלק", המייצרים יותר דלק מאשר הם צורכים.יכולות אלה מפחיתות את התלות בהעשרה רגישה מבחינה גיאופוליטית ומעבדות מחדש של רשתות.עבור מדינות עם תעשיות גרעיניות מתקדמות - כמו רוסיה, סין, הודו, ופוטנציאל של ארצות הברית -BRs מציעים נתיב אנרגיה לשגשוג עצמי ושיקום עצמי של מדינות עם דלק גרעיניות ואספקה משותפת של אנרגיה בתוך מאגרים.

שיקולים טכניים וכלכליים

למרות היתרונות האסטרטגיים שלהם, FBRs להתמודד עם אתגרים טכניים וכלכליים עצומים.הם עדיין לא השיגו את הבשלות המסחרית של כור מים קלים. עיצובים מוקדמים סבלו מאתגרים הקשורים מגניבים: נתרן נוזלי (שימוש ברוב ה- FBRs) הוא תגובתי מאוד עם מים ואוויר, הדורש מערכות בטיחות מתוחכמות כמו מוביל, אקורטיות, והוא פותח כדי למנוע שימושים קלים יותר, כגון כורסאטיקה, ולהפחית את עלויות בטיחותיות, כגון קירור, ולהפחית את עלויות קירור, כגון:

עלויות הון ועיכובים בבנייה

עלות ההון העליות של כור גזע מהיר גבוהה משמעותית מאשר LWR בגודל דומה.יחידת BN-800 עלתה על 4 מיליארד יורו כדי לבנות ב רובל הרוסי לקח 30 שנים מהעיצוב הראשוני למבצע מסחרי. בצרפת, פרויקט Superphénix (a 1,200 MWe sodium-cooled F) סבל מבעיות טכניות כרוניות ונפתח לצמיתות ב-1998 לאחר ש- CFR% פחות מ- 14% מהעיצובים, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, כך שפחות סטנדרטיים סטנדרטיים, לעומת זאת, לעומת זאת, CFR, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, יותר מ-4% יותר מ-4% מהשיטות בנייה סטנדרטיים, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, ב-4% מ-4% מ-4% מהשיטות בנייה סטנדרטיים, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, סבלו מ-4% מ-4% מ-4% מ-4% מ-4% מ-4% מ- CFR, סבלו מ- CFR, לעומת זאת, לעומת

עיבוד מחדש של תעשיית הדלק

מחזור הדלק הסגור דורש עיבוד מחדש של מתקנים יקרים לבניית ולהפעלה.הדלק המחודש במפעלים כמו לה האג הוא לא כלכלי בהשוואה למחזור הדלק החד-פעמי במחירים הנוכחיים.מחיר אורניום גבוה מספיק יהפוך את מחזור המתבגר לתחרותי, אך נותר לראות אם תנאי השוק יעברו סובסידיות, תמחור פחמן, או חיסכון בפסולת עלולים לגרום לאזן בין היתרים ל-BRS בלבד - להפחתה מהירה של עלויות אחסון של עלויות אבטחה - 0.

אתגרים בטיחותיים ואנטי-תרבותיים

המבקרים מצביעים על כך ש- FBRs יכול להחמיר את הסיכונים התפוצה כי הליבה מכילה פלוטוניום נשק - פלוטוניום שקוף, plutonium bred בכורים מהירים בדרך כלל יש שיעור גבוה יותר של איזוטופ פו 239 ו ריכוזים נמוכים יותר של מתקני פולי-240, Pu-241, ו-Pu-242 (איזוטופים גבוהים יותר כי הם מסבך את העיצוב הנשק) מאשר pluluomo מ-Vomicicolo-Ricicicial, אם הם יכולים לטעון כלי נשק מהירים, אם הם בעלי לחץ דם, אם הם "דלקת דלק מהיר"מחדש"מחדש"מחדש"מגובה דלק מהיר, אם הם עלולים" (Fon-Axicial) אם הם עלולים, אם הם יכולים לטעון, אם הם יכולים לטעון, אם הם יכולים לטעון, עם לחץ דם גבוה יותר, אם הם כלי נשק חזק יותר, עם לחץ דם גבוה יותר, עם לחץ דם גבוה יותר, עם לחץ דם גבוה יותר, עם לחץ דם גבוה יותר, אם הם עלולים, עם לחץ דם נמוך יותר, אם הם עלולים, אם הם חזקים, אם הם עלולים, אם הם עלולים להיות מופעלים, אם הם יכולים לטעון, אם הם עלולים,

בטיחות-wise, השימוש ב-Sodium נוזלי מציג סיכון לתגובות נתרן מים ושריפות נתרן. עיצובים מתקדמים משלבים תכונות כגון הסרת חום עששת פסיבית, משאבות אלקטרומגנטיות ללא חלקים נעים, ומדורגות כפולות כדי להפחית את הסיכונים הללו.ה-BN-600 הרוסי הפעילה בבטחה מאז 1980, השגת עומס חיים של מעל 75%, מה שמוכיח כי FBRs יכול להיות בטוח כאשר תוכנן כראוי ומופעל על ידי שימוש נכון, אך הוא עדיין לא היה למנוע את העובדה כי הוא הוביל לתאונה ציבורית (אך היא עדיין לא היה תקף).

פיתוחים גלובליים ו-Outlook

תוכניות כור גזע מהיר מתקדמות במספר מדינות, אם כי בקצבים שונים רוסיה מובילה עם BN-600 ו- BN-800 בהפעלה מסחרית ותוכניות עבור BN-1200M ו- BREST-OD300. China בונה את CFR-TRI (הפרויקט המשולב של 600 מגה-וואט) ב Xiapu, צפוי להתחיל באמצע-OD300.2020 יש פתח מהיר של צפון-אווירה לאחר פיתוח מהיר של M35 שנה לאחר תחילתומטר) של חברת MPFR.

שיתוף פעולה בינלאומי הוא חיוני לתקינה את עיצובי FBR, שיתוף נתוני בטיחות, ופגיעה במסגרות רגולטוריות.פורום הדור הרביעי (GIF) כולל כורים מהירים בין שש טכנולוגיות הכור הנבחרות שלו.הפרויקט הבינלאומי של IAEA על תגובה גרעינית חדשנית ומחזורי דלק (INPRO) תומך במדינות מתפתחות מחזורי דלק בר קיימא.

מסקנה

כורים מהירים מציעים פתרון טרנספורמטיבי לביטחון לטווח הארוך של שרשרת האספקה של דלק גרעיני.על ידי גידול דלק חדש מ-238 אורניום בשפע, מחזור דלק גרעיני מושקע, וצמצום דרמטי של הצורך כריית אורניום חדשה והעשרה, FBRs יכול בסופו של דבר למנוע אנרגיה גרעינית יציבה ממשאבים סופיים ותלויים גיאופוליטיים.