כורכור מהיר (FBRs) מייצג גישה טרנספורמטיבית לדור כוח גרעיני, שנועד לייצר חומר פיזקל יותר ממה שהם צורכים. בלב היכולת הזו טמונה טכנולוגיית ייצור דלק - קבוצה מיוחדת מאוד של תהליכים שהופכים חומרים רדיואקטיביים למרכיבים מדויקים של דלק.חשיבות של טכנולוגיות אלה אינה יכולה להיות מוגזמת: הם קובעים ישירות את יעילות התפעולית של ההתחדשות, את שולי, ואת הקיימות לטווח ארוך זה, כדי לחקור את התפקיד הטכני של ייצור, לתהליכי דלק מהירים, לתהליכי אנרגיה, לתהליכי דלק גרעיניים, לתהליכי ייצור, לתהליכי ייצור מהירים יותר, לתהליכי ייצור, לתהליכי ייצור, לתהליכי ייצור, לתהליכי ייצור, לתהליכי ייצור, לתהליכי חשמל מהירים יותר, לתהליכי חשמל מתקדמים יותר, לתהליכי חשמל, לתהליכי חשמל מהירים יותר, לתהליכי חשמל, לתהליכי חשמל מתקדמים יותר, לתהליכי ייצור, לתהליכי צמיחה מהירים יותר, לתהליכי חשמל מהירים יותר, לתהליכי חשמל, לתהליכי ייצור, לתהליכי חשמל מהירים יותר, לתהליכי אנרגיה, לתהליכי חשמל, לתהליכי שימור, לתהליכי חשמל, לתהליכי חשמל, לתהליכי ייצור, לתהליכי חשמל,

הבנה מהירה של תגובה מהירה

כורים מהירים פועלים על עיקרון שונה מהותי של כור מים רגילים (LWRs) בעוד LWRs להשתמש ב-FLT:0moderated neutronssss EvolutionFLT:1 (בקיצור לאנרגיות תרמיות) כדי לקיים סדקים, FBRs לסמוך על FLT:2fast neutsFLT:2fast neutsss:nerons עם מספר אנרגיה לא מהירה יותר מקודמתים אלה הם מאפשרים כמה יתרונות מהירים יותר מקודמים.

  • (ב) [17] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0) השימוש הקל במניפסטים הקטנים: ספקטרום הניטריונים המהיר יכול לטבול בקטינינים קטנים (neptunium, americium, curium) המצטברים בדלק LWR, צמצום הקרנות ארוכות טווח של פסולת גרעינית.
  • (FLT:0) יעילות תרמית גבוהה יותר: FLT:1 כי כורים מהירים פועלים לעתים קרובות בטמפרטורות גבוהות יותר מאשר LWRs (בדרך כלל 500-550 מעלות צלזיוס בשקע הליבה), הם יכולים להשיג יעילות תרמית מתקרבת ל-40%, בהשוואה ל-3% עבור LWRs טיפוסי.

רוב עיצובי הכור המהירים משתמשים במגניב מתכת נוזלי - כגון נתרן, מוביל, או מוביל-ביו-מוט - להעביר חום מן הליבה ללא מתינות נויטרונים. TheFLT:0sodium-cooled כור מהיר מודרך מודרך (SFR) הוא הסוג בוגר ביותר פרוס נרחב, עם ניסיון תפעולי מן הכורים הצרפתיים כמו Phnéix ו Superéixa600, ו-N Reactn-N (N) מהיר, BN React-R-R-R.

התפקיד הקריטי של הדליקה

ייצור דלק עבור כורים מהירים הוא הרבה יותר תובעני מאשר LWRs קונבנציונלי. הדלק חייב לעמוד בסביבה קשה: טמפרטורות גבוהות של טון טון, טמפרטורות גבוהות, קירור קורוזי (במיוחד נתרן נוזלי), ורמות שריפת גבוה (לעתים קרובות > 100 GWd / t), יתר על כן, את הרכב הדלק חייב להיות מהנדס כדי להשיג את יחס הרבייה הרצוי תוך שמירה על יציבות ובטיחות מפני הבדלי דלק:

  • (FLT:0) תוכן פלוטוניום גבוה: FOVALT:1) דלק FBR מכיל בדרך כלל 15-30% פלוטוניום מעורב אורניום, בהשוואה להעשרת 3 עד5% בדלק LWR.
  • (FLT:0) צורות קרמיקה: FLT:1 בעוד דלק LWR הוא כמעט לחלוטין דו תחמוצת אורניום (UO2) pellets, דלק FBR יכול להיות תחמוצת מתכת (MOX), ⁇ מתכתי, או קרמיקה מתקדמת כמו nitrides או carbides.
  • דרישות יציבות ממדיות של קונסולת: 1.10.10.10.10.10.Irradiation מהיר גורם לנפיחות משמעותית ומצמר בחומרי דלק יש לתכנן עם נקבוביות מבוקרת, וחיפוי חייב להיות חזק מספיק כדי להתאים לשינויים אלה ללא כישלון.
  • (FLT:0) טיפול ואוטומציה: FLT:1 בשל רדיואקטיביות גבוהה של פלוטוניום וקטיניסטים קטנים, יש לבצע פעולות ייצור רבות בגנים על תאים חמים באמצעות מניפולטורים רובוטיים.

סוגי דלק עבור מגיבים מהירה

שלוש משפחות דלק עיקריות פותחו עבור כורי גזע מהירים, כל אחד מהם עם תהליכי ייצור נפרדים ומאפיינים של ביצועים:

  • (FLT:0) Mixed Oxide (MOX) דלק:FLT:1 הדלק הנפוץ ביותר FBR מורכב (U,Pu)O2 pellets. MOX ייצור דומה ל-LWR MOX אבל עם תוכן גבוה יותר ובקרת קפדנית של יחס החמצן למטם.
  • (FLT:0) מיטלליק פולי:FLT:1 בשימוש נרחב בכורים ניסיוניים בארה"ב (למשל, EBR-II), דלק מתכתי מורכב מסגסוגת כגון U-Pu-Zr או U-Zr. CNCation כולל להמיס את מתכות קבועות באטמוספירה אינרציה, ליק לתוך נפיחות, וקשר לאמצעי לחימה כל כך מבוזר, מתכת סגורה, עם טיפול מתכתי מתכתי, בזהירות רבה, מתכת סגורה.
  • (FLT:0) Carbide ו Nitride דלקs:BuildFLT:1 , אלה דלקים קרמיקה מתקדמים מציעים צפיפות גבוהה יותר מטריבית ו מוליכות תרמית טובה יותר מאשר MOX, המאפשרים יותר משקעים כוח ויחסי הרבייה. carbides (למשל, חנק) ו nitrides (למשל, (U,Pu) הם מועשרים באמצעות הפחתה של דלק חנקן-חמצני, לאחר מכן, לאחר מכן, על ידי חנקן, חנקן, חנקן, חנקן, חנקן, חנקן, חנקן, חנקן, חנקן, חנקן, חנקן, חנקן, לאחר מכן, חנקן, חנקן, חנקן, חנקן, 15, לאחר מכן, 000 של דלק חנקן, 000 חנקן, 000 של דלק חנקן, לאחר מכן דורש חנקן, לאחר מכן, חנקן, 000.

תהליך ייצור הדלק צעד אחר צעד

ללא קשר לסוג הדלק, תהליך ההיווצרות עוקב אחר רצף מובנה של חומרי גלם לזיהומים דלק סופיים.כל צעד נשלט בקפידה כדי לענות על מפרטים מחמירים.

1.הכנה החומרית

החומרים הראשונים לדלק FBR הם בדרך כלל אורניום ו plutonium המתקבל ממעבד מחדש של דלק LWR או ממניות צבאיות ייעודיות.חומרים אלה מומרים לצורות אבקה (תחמוצות, מתכות או תרכובות) עם רמות סטוימטריה מדויקות וזיהומים.עבור דלק MOX, UO2 ו- PuO2 אבקות חייב להיות הומוגני לחלוטין כדי להבטיח את ההומוגניות של pluium נדיר - כמו רכיבי חשמל כימיים, כמו חומרים רעילים קריטיים, כמו חומרים רעילים, כמו חומרים רעילים קריטיים, כמו טוהרים, כמו טוהרים קריטיים.

2. Pellet fabrication

המסלול הנפוץ ביותר עבור דלק MOX הוא אגן:0 (powder Metallurgy Process) quaveFLT:1 ± אבקת תחמוצת הקומפקטית הקומפקטית קומפקטית באמצעות לחץ הידראולי על לחצים סביב 300-500 MPa. ± "ירוק" צמיכות דלק לאחר מכן להפחתה של נפיחות (בדרך כלל Ar/H2) ב -1700 מעלות צלזיוס) עבור צפיפות גזים מבוקרים.

3.קלדינג ו-Acapsulation

החיפוי הוא המחסום הראשון לשחרור מוצר פשפשפשים.עבור FBRs, חומרים cladding חייב לעמוד מול corrosion , לעמוד ב embrittlement של neutron מהיר, ולתאם נפיחות דלק.(FLT:0 Oxide פיזור מתחזק (ODS) פלדהsFLT:1 - ⁇ s מתחזק עם חלקיקים ננומטר ytium 5.

אגן דלק או מזחלות מועסים לתוך הצינור תחת אווירה מבוקרת כדי למנוע חמצון.עבור דלק מתכתי, שכבת אג"ח נתרן מוצגת בין דלק ו cladding כדי לשפר את העברת החום.השחה הוא אז מוכתם בשני הקצוות באמצעות טכניקות כמו tungsten inert גז (TIG) רינג או לייזר נטבע, ואחריו בדיקות דליפות קפדניות כל אחד יש לבדוק על ידי דימום Xli-ידי זיהוי X.

4.אסיפה והערכה

סיכות דלק בודדות ארוזות לתוך אסיפות דלק - באופן קטי מערך hexagonal של 61 עד 271 pins, בהתאם לתכנון הכור.רשתות חלל, חוטפים, או חללים הלילית לשמור על ספיגה מדויקת כדי לאפשר זרימת קרום קירור (האסיפה סגורה בדלגן hexagonal (wpper) עשוי את אותה פלדה כמו cladation cleation), לאחר בדיקות דלקתיות, לאחר בדיקת דלקתיות, 000 ליטרים, ולאחר מכן, 000 ליטרים משולבים, כולל בדיקות דלקתיות.

בטיחות והגנה על קרינה

ייצור דלק כרוך בטיפול בחומרים רדיואקטיביים אינטנסיביים - במיוחד פלוטוניום וקטיניסטים קטנים. כתוצאה מכך, כל הפעולות מבוצעות ב-FLT:0shielded תאים חמים LT:1 עם קירות בטון עבה (בדרך כלל 1–1.5 מ"מ) וחלונות זכוכית מובילים משתמשים מרחוק מניפולטורים מופעלים מרחוק (master-slaveve או servoelectric) לתהליך כולו למניעת לחץ אווירי (HPT) הוא לחץ רדיואקטיבי.

בטיחות קריטית היא דאגה נוספת עיקרית.ריכוזי פלוטוניום בתערובת הדלק הם הרבה מעל המסה הקריטית, ולכן ציוד תהליך חייב להיות "בטוח על ידי עיצוב" - שימוש בגיאומטריה צרה, סופגני נויטרונים, או מגבלות גודל אצווה. קווי ייצור מודרניים משלבים נייטוטרון בזמן אמת וגימור גמא כדי לזהות כל סטייה מתנאים בטוחים.

אתגרים וחדשנות

הסביבה התובענית בתוך כור גזע מהיר יוצרת מספר אתגרים הקשורים לדלק המניעים חדשנות מתמשכת בשיטות ייצור:

  • (FLT:0)Fuel נפיחות ושחרור גז פשפשפשתן: אנדרפול 1 (בנשכוב גבוה, גזי פש (xenon, krypton) מצטברים במריצה של דלק, מה שגורם לנפיחות.התביעה חייב להנדס נקבוביות מסוימת (Open and Close pores) כדי להתאים את הגזים האלה ללא עומס יתר.
  • (FLT:0) מוצרים כימיים מבולקלים (FCCI):FLT:1 בטמפרטורות גבוהות של כורים מהירים, מוצרי פשפשידה כמו cesium, Tellurium, ו-iodine יכול לעבור למגדת ו corrode זה. דלק מתכתי הם רגישים במיוחד, מה שמוביל את הפיתוח של מחסומים דיפוזיה וסגסוגת אופטימיזציה (למשל, Zconium-Ucon כדי להוסיף דלקים).
  • (FLT:0) עידוד טיפול ואוטומציה: FLT:1 כדי להפחית את המינון העובד ולשפר את עקביות התהליך, מתקני ייצור דלק מאמצים יותר ויותר אוטומציה.טיפול ב-Tellet רובוטי, מניעת פרווה אוטומטית, ותחנות הטחונה מבוקרות מחשב הופכות לסטנדרט. MONJU ו- BN-800 השתמשו בקווי ייצור מרחוק עבור מתקני דלק עתידיים עבור רובוטים "תיבת Cookie" שבו להחליף את האוטומציה" ב-" ב-" ב-"תחליף את ה-"תרגילים אוטומטיים" ב-"מתקני ה-cobox".
  • (FLT:0) צמצום הסיכונים להפצת נשק גרעיני: FBR דלק מכיל פלוטוניום, תהליכי ייצור חייבים לכלול שיקולים חומריים חזקים והגנה פיזית.חדשנות כמו "מעבד" (שם אורניום ופלוטוניום אינם נפרדים בצורה טהורה) והשימוש ב-FLT:2min Actinmutation FLT 3:3 כדי לעזור להגדלת ההתנגדות, תוך כדי הגדלת ההתפשטות, תוך כדי הגדלת ההתנגדות.
  • (FLT:0) גרימת עלויות ייצור:FLT:1ure דלק כור מהיר הוא יקר יותר לדפוס מאשר דלק LWR בשל מורכבות, טיפול מרחוק, ונפחי ייצור קטנים מתמקד בעיצובים קלים יותר דלק (למשל, מתכתי עם מדרגות ייצור נמוכות), גבוה יותר באמצעות עיבוד מתמשך, ובקרת איכות מתקדמת באמצעות למידה עבור פגם.

השפעה על חוסר יכולת גרעינית

ההבטחה הסופית של כורים מהירים היא מקור כמעט בלתי נדלה של אנרגיה נקייה.על ידי המרת שפע U-238 - אשר מהווה 99.3% אורניום טבעי - לתוך פיוטוניום פילאי, FBRs יכול לחלץ יותר מ 50 פעמים את האנרגיה לקילוגרם של אורניום בהשוואה ל-LWRs. עם זאת, תלוי לחלוטין בטכנולוגיות ייצור דלק מתקדמות שיכולה לייצר ביצועים גבוהים ובטיחות גבוהה.

ב-FLT:0 (בקיצור:0) מחזור דלק סגור 1, הדלק FBR מעובד לשחזר פלוטוניום ואלמנטים טרנסטורניים אחרים, אשר לאחר מכן מחוסנים לדלק חדש.החלת מחזורית זו מפחיתה באופן דרמטי את נפח ו רעילות של פסולת גרעינית.

מדינות כמו FLT:0 ,IndiaveFLT:1 אימצו את מחזור הדלק הסגור אבן הפינה של אסטרטגיית האנרגיה הגרעינית שלהם.תוכנית תלת-שלב המשולבת של הודו, אשר משתמשת בכורי מים כבדים של דלק נוזלי דלק טבעי (PHWRs) בתחילה, ואחריו כורי גידול מהירים הפועלים על דלק plutonium-richoX, ולבסוף כורים המבוססים על ידי thium, מסתמך במידה רבה על יכולת ייצור של דלק מגוריד (CarvX) ו-Fredation) עבור דלק אטומי (Carredit) ו-Fridedgic) עבור דלק Rredit RXBredit) ו-Fredited) עבור דלק Rredit (מרכז דלק Rredited) עבור דלק עשיר של Rredit Rredit Rredit Rredit Rredit Rredit Rredit Rredit Rredit RX (מרכז דלק צמחי מרפאהמרכז דלק Rredited) עבור דלק Rredited Rredit Rredit Rredit Rredit Rredit Rredit Rredit RX (מרכז דלק RXvsterindation) עבור דלק RXvsterindation RX (מרכז דלק RX

בדומה לכך, ההרחבה:0.רוסיהEsverFLT:1 מפעילה את הכור המהיר היחיד בעולם, BN-800, המשתמשת דלק MOX המוטבע ב- Mining וכימיקלים (MCC) בזאזזזזזנוגורסק.הפרויקט ה- Nigorsk השאפתני של רוסיה "Proryv" (Break Through) נועד להפגין מחזור דלק סגור עם הכור ה-REST- 300-cooled של מתקן ייצור דלק מהיר של רוסיה.

פיתוחים גלובליים וכיוונים עתידיים

טכנולוגיית כור גזע מהירה ממשיכה להתפתח ברחבי העולם, עם ייצור דלק במרכז המחקר והפריסה:

  • (FLT:0) France:veFLT:1 , למרות שהסופרפליקס המסחרי נסגר, צרפת שומרת על מומחיות באמצעות ה- ASTRID (התגובה הטכנולוגית של סויום עבור הדגד התעשייתי), אשר תוכנן להשתמש דלק MOX עם מחזור הפעלה זעיר של טוריינדייד.
  • (FLT:0 Japan:veFLT:1) הכור MONJU (בצר לאחר תאונה) השתמש בדלק MOX המאורגן באופן מקומי.האסטרטגיה הנוכחית של יפן כוללת הפעלת הכור הניסויי של Joyo ופיתוח ה-JSFR (יפן סונדרום-קוע במהירות תגובה מהירה) מושג, עם שיטות ייצור עבור MOX ודלקים מתכתיים שנלמדו במתקני OSFR ו-Oiara ל-OC.
  • (FLT:0) דרום קוריאה: ⁇ FLT:1 (KALIMER) ו- PGSFR (Prototype Gen IV Sodium-cooled Fast Reactor) משתמשים בעיצוב מתכתי U-Zr. KAERI (Korea Atomic Energy Institute) פיתחה תהליכים ליהוק וחיפוי עבור דלק מתכתי, כולל מערכת ההזרקה עבור U-Zr ו- U-Zr ⁇ U.
  • (FLT:0) ארצות הברית: ⁇ FLT:1 , The Fast Flux Test Facility (FFTF) ו- EBR-II בארה"ב בשימוש נרחב בדלק מתכתי, באמצעות תוכנית התגובה המתקדמת של DOE (ARDP) תומכים בכור הטרום (כמת יתר באמצעות דלק מתכתי U-Zr) ועיצובים אחרים מתוכנן לבדיקות דלק מתכתי (Moderation Defyation) דורשות לאספקת דלק מתכת (Modertation) ו-Moderation) אספקת דלק מתכתית (Moderation) אספקת דלק מתכתית (ModertryxiXTR) אספקת דלק מתכתית (Moderation for atras) דורשות (Moderated דלק מתכתית (Moderated דלק מתכתית) ו-R) ו-Modertryd) ו-R) אספקת דלק מתכתית (Moderated דלק מתכתית (Moderated דלק מתכתית (Moderated דלק מתכתית (Modertryd) ו-Moderated דלק מהירה לשימוש במהירות גבוהה של דלק מתכתית (Modertryd) ו-Moderation for atras) ו-Moderation) ו-Moderated דלק מתכת
  • הפורום הבינלאומי של הדור הרביעי (GIF) מונה את הכור המהיר המוטבע על ידי נתרן-קול ואת הכור המהיר המוחזק כמו שניים מתוך ששת סוגי הכור המתקדמים המבטיחים ביותר.

(ב) במבט קדימה, הגבול הבא בגלימת דלק כור מהיר הוא FLT:0 (הייצור הממכר של 1D) של רכיבי דלק - כגון עיצובים מתקדמים עם סנפירים פנימיים או ערוצים מגניבים - והשימוש ב-FLT:2machine LearningFLT 3 כדי לייעל תנאים מוקרן ולזהות פגמים בזמן אמת, שילוב של 4, 000 התחדשות (Fonation) עם עלויות דלק סגורות (מתקני עיבוד) ודמיון (מחדש)

מסקנה

טכנולוגיות ייצור דלק הן הבסיס הלא-מעור של ביצועי הכור המהיר והבטיחות.מהשילוב המדויק של פלוטוניום ואבקות אורניום לדלקת לייזר של צינורות מחוספס, כל צעד בשרשרת ההבראה משפיע על היכולת של הכור לייצר דלק ביעילות, לפעול באופן אמין, ולצמצם את הפסולת.המעבר מניסויים לכורים מסחריים בקנה מידה מהיר, על ביצוע תהליכים אלה, עלות יעילה, וחסכונית, קיבולת חסכונית.

ככל שהאינטרס העולמי בכורות גרעיניות מתקדמות גדל – מונע על ידי מטרות אקלים וביטחון אנרגיה – החשיבות של ייצור דלק רק תגדל.השקעות בתשתיות מחקר, אוטומציה וצורות דלק מתקדמות (מטליק, ניטריד, ומעבר) הן חיוניות לחשיפת הפוטנציאל המלא של כורי גזע מהירים.עם המשך חדשנות, ייצור יכול לעזור לספק מקור אנרגיה בר קיימא, נמוך פחמן כי סוגר את מחזור הדלק הגרעיני והפך לפסולת של היום לתוך פסולת.