הנוף האנרגיה הגלובלי עובר טרנספורמציה עמוקה כמו מדינות שואפות לדהום את הכלכלות שלהם ולהשיג מטרות פליטות אפס נטו.מרכז לשינוי זה הוא האתגר הכפול של שילוב מקורות אנרגיה מתחדשים משתנים - כגון רוח ושמש - תוך הבטחת אמינות רשת וביטחון אנרגיה. כורים מהירים (FBRs) מייצגים מעמד של טכנולוגיה גרעינית מתקדמת שיכולה לשחק תפקיד טרנספורמטיבי בהקשר זה.

הבנה מהירה של תגובה מהירה: איך הם עובדים

כורים מהירים פועלים על כלכלת נויטרונים שונה לחלוטין בהשוואה לכורים קלים (LWRs) השולטים בצי הגרעיני הנוכחי.בעוד LWRs מאטים (מתונים) לאנרגיות תרמיות כדי לקיים סדקים, FBRs לשמור על נויטרונים במכוון באנרגיה קינטית גבוהה - כלומר השם "ארוחת" .

המונחים: Fast Neutron Spectrum

בספקטרום נויטרונים מהיר, ההסתברות של חיכוך עבור איזוטופים מסוימים כמו פלוטוניום 239 הוא גבוה יחסית ללכוד אורניום לא-פיסל -238. זה מאפשר הכור להשיג "יחס מבשל" גדול יותר מ 1.0, כלומר הוא מייצר חומר פייק יותר (פלוטוניום-239) אורניום פורייה -2383% צריכת דלק טבעי כמו לאורך זמן, FBR יכול להפיק יותר מ מאתיים פעמים) כמות של אורניום.

דלק ובריפד Ratio

תהליך הרבייה הוא מרכזי לקונספט FBR. הליבה הכור מכיל תערובת של plutonium fissile אורניום פורייה-238. Nutrons מהיר לגרום סדקים בפיוטוניום, שחרור אנרגיה ועוד נויטרונים. מוגזם noutrons נלכדים על ידי יצרנית אורניום סביב "בקלן", מה שממיר אותו לתוך pluton-239.

אפשרויות מגניבות: סויום, מוביל וגיסה

מכיוון שכורים מהירים אינם יכולים להשתמש במים כקרר (ממתונים מים), הם מסתמכים על קירור חלופיים המאפשרים לנוטרונים באנרגיה גבוהה לנסוע ללא להאטה.

  • (FLT:0 ,Sodium-cooled כורים מהירים (SFRs): 1 בטכנולוגיית FBR הבוגרת ביותר, עם מספר אבטיפוסים ויחידות הדגמה שנבנו בצרפת (Phénix, Superphénix), רוסיה (BN-600, BN-800), יפן (Monju), והודו (FTR) יש התנהגות תרמית מעולה ושפל גבוה, הדורשת לחץ אווירי, עם לחץ כימי כל כך, עם מים טמפרטורות נמוכות ונמוכות, עם לחץ אוויריות.
  • (FLT:0Lead-cooled כורים מהירים (LFRs): מוביל 1 מוביל או מוביל-bismuth eutectic מציע אינטונציה כימית ונקודת רתיחה גבוהה, צמצום הסיכון של רתיחה קרירה.עופרת היא גם מגן יעיל נגד קרינה gamma.
  • (FLT:0) כורים מהירים (GFRs): FLT:1 Helium או פחמן דו חמצני יכול לשמש כקרירים, המציע שקיפות לנוטרונים והפעלה מינימלית.הפורום הבינלאומי של הדור הרביעי כולל GFR כעיצוב מועמד, אם כי הוא ניצב בפני אתגרים הקשורים לחומרים עתיריים גבוהים והסרת חום.

היתרון של תגובה מהירה של Breeder

FBRs מציעים מערך משכנע של יתרונות קיימות המשתרעים מעבר ליעילות דלק פשוטה.יתרונות אלה מתייחסים לכמה מהביקורת המתמידת ביותר על אנרגיה גרעינית.

שיפור דלק

האמנה LWRs משתמשת פחות מ-1% מהפוטנציאל האנרגיה של אורניום מוקש, כי הם רק מכים את איזוטופ אורניום נדיר-235 ולהשאיר אורניום-238 כמו פסולת. FBRs יכול לטבול את הפלוטוניום מ-238 אורניום, ו - עם מחזור אנרגיה מתקדם - יכול בסופו של דבר לצרוך את רוב מעשי הפעולה.

ניכוי פסולת גרעינית ארוכה

אחת התכונות האטרקטיביות ביותר של FBRs היא היכולת שלהם "לשרוף" זמן רב של איזוטופים טרנסאורניים (plutonium, americium, Curium) כי אחרת תישאר מסוכנת במשך מאות אלפי שנים. על ידי מחזורי מחזורים אלה כמו דלק, FBRs יכול להפחית את הקרנות ונפח של פסולת גרעינית ברמה גבוהה על ידי עד 90% בתרחישים גיאולוגיים אלה יש שינוי של כמה מאות שנים של פסולת פעילה, במקום זאת, כולל תרופות ריקות, כולל בזבזניות לטווח קצר יותר, כולל מפונקציה, כולל מפונקציה, כולל , כולל מפונקציה של תרופות לטווח ארוך יותר של מפונקציה, כולל מפונקציה, כולל מפונקציה, כולל כמה שנים.

גז ירוק נמוך פליטות מעבר למעגל החיים

כמו כל הצמחים הגרעיניים, FBRs מייצרים כמעט ללא פחמן דו חמצני במהלך המבצע.פליטת מחזור החיים המלאים - כולל כרייה, בנייה, עיבוד מחדש, וניתוק - דומים לרוח ולשמש (כ-5-15 גרם CO2 eq/kWh) ונמוך בהרבה מדלקים מאובנים.FBRs מציעים גם גורם גבוה (בדרך כלל 85–93%), המבטיח כי אנרגיה נמוכה היא ללא תפוקה של השמש, בניגוד למשתנה, בניגוד למשתנה באופן עקבי.

האתגר של אינטגרציה אנרגיה מתחדשת

כדי להבין כיצד FBRs יכול להשלים מתחדשים, יש צורך קודם להעריך את האתגרים מבניים כי חדירה גבוהה של רוח השמש כופים על רשת החשמל.

אחריות ויציבות גריידי

Wind and Solar גנרטורים הם תלויים במזג אוויר: הם מייצרים חשמל רק כאשר הרוח מכה או השמש זורחת.הגמישות הזו מתרחשת על פני מספר רב של לוחות זמנים - שניות, ימים, ימים, ועונות. ברמות חדירה מעל 30-40% מהדור השנתי, ניהול התנודות הנובעות דורש השקעה משמעותית באחסון אנרגיה, תגובה וגמישה, ללא אמצעים כאלה, רשתות סיכון, תדירות, מתחים נמוכים ותקופות מתוחכמות (מחדשות) של חורף.

Power vs. Flexeive Act

מבחינה היסטורית, כור גרעיני הופעל כצמחים של עומס בסיס, פועל במלוא יכולתו במשך חודשים בין תדלוק החוצה.מודל המבצעי הזה הוא מותאם לרשת שבה מתחדשים לעתים מייצרים עודף כוח ולעתים מייצרים אף אחד.עם זאת, עיצובי FBR מודרניים יכולים להיות מונדסים עבור יכולת מעקב עומס - החלת תפוקה בתגובה לדרישה של רשת.

סינרגיות בין מגיבים מהיר לברידר וחידושים

ההשלמה בין FBRs לבין מתחדשים אינה רק תיאורטית – ניתן להבין אותה באמצעות מספר אסטרטגיות של שילוב מעשי.

פרופילים של Dispatch

חידושים ו-FBRs מציעים יתרונות הקשורים לזמן.דור השמש מגיע לשיאים בשעות הצהריים, בעוד הרוח נוטה להיות חזק יותר בלילה ובמהלך חודשי החורף באזורים רבים. צי של FBRs יכול לשמש ספק בסיס 24/7 המכסה את הביקוש המינימלי על הרשת, בעוד מתחדשים מספקים את החלק המשתנה מעל פני תקופה של עודף של דור מתחדשים, ניתן להפעיל את FBRrotrgic יקר כדי להפחית את צריכת הסוללה או את התפוקה של זמן הסוללות עונתית הפחתת כמות ה-ה.

מערכות אנרגיה היברידיות ו-Cogeneration

כורכור מהיר לפעול בטמפרטורות גבוהות (בדרך כלל 500 עד550 מעלות צלזיוס עבור עיצובים נתרן-קולק, וייתכן גבוה יותר עבור עיצובים מובילים או גז-קולקים) חום זה יכול לשמש ישירות לתהליכים תעשייתיים כגון desalination, ייצור מימן באמצעות מחזורים אלקטרוליטיים או thermochemical, או חימום מחוזי. במערכת אנרגיה היברידית, הכור יכול לפני ייצור כאשר מתחדשים הם נמוכים, תרמיים ליישומים עם זרם נמוך יותר.

שירותי רשת ו-Inertia Provision

רשתות החשמל של היום מסתמכות רבות על האינטררציה המסתובבת של גנרטורים סינכרוניים גדולים – באופן חד-משמעי מפחם, גז וצמחים הידרו-לקיים – כדי לשמור על יציבות תדרים. מאחר שצמחים קונבנציונליים אלה מפורשים ומוחלף על ידי מתחדשים המבוססים על שטף, רשת בירידה בתדירות גבוהה יותר, אך הם יכולים לספק תמיכה מקוונת מוגבלת יותר להפרעות תדירות.

שיקולים כלכליים ומדיניות

למרות ההבטחה הטכנית שלהם, FBRs להתמודד עם מכשולים כלכליים ומוסדיים משמעותיים שיש לטפל בהם עבור פריסה בקנה מידה גדול לצד מתחדשים.

עלויות הון גבוהות ולמידה

עלות הבנייה של כורים מהירים הייתה גבוהה מבחינה היסטורית, בשל החומרים המיוחדים, מערכות בטיחות מורכבות (במיוחד עבור עיצובים נתרן-קולק), וחוסר עיצובים סטנדרטיים.לדוגמה, כור סופרפניקס בצרפת עלות של כ-12 מיליארד יורו (בערכים 1994) וסבל מעלויות גבוהות יותר של 4 מיליארד דולר.אבל עיצובים חדשים יותר כדי להפחית עלויות באמצעות בנייה מודולריות, תכונות בטיחות פסיביות, וסטנדרט של ייצור אוויר, לעומת זאת, קיבולת של פחמן דו-800 מיליארד דולר, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, היו זקוקים להפחתה דרמטית של צריכת דלקוריבית של צריכת דלקים, ב-800 מיליארד דולר, לעומת זאת, הייתה צריכה של צריכת דלקים, ב-800 דולר, ב-800 דולר, עלות, עלות, עלות, עלות נמוכה יותר, עלות, עלות, עלות, עלות, ב-800 דולר, עלות, אשר הייתה אמורה להיות בעלת עלויות של צריכת דלקבינה אגרסיבית של צריכת דלקבינה, ב-ידי צריכת דלקוריבית, עלות של 4 מיליארד דולר, אשר הייתה גבוהה יחסית להפחתה של 4 מיליארד דולר, עלות, אשר הייתה אמורה להיות בעלת עלויות של 4 מיליארד דולר, אשר הייתה גבוהה של 4 מיליארד דולר

מסגרת התפטרות וקבלה ציבורית

רגולציה גרעינית היא סכנה מטבעה, ורישיון סוג חדש של כור כולל ביקורות בטיחות נרחבות.עבור FBRs, הרגולטורים חייבים להעריך את ההשלכות של נתרן או להוביל קירור, הטיפול של דלק פלוטוניום, ואת מקרה הבטיחות של כל מחזור הדלק (כולל עיבוד מחדש) קבלה ציבורית הוא גם דאגה: גם כור מנגו ביפן וגם סופרפניקס בפני התנגדות חזקה צרפת, ופתרון פוליטי שקוף יהיה גם כן, לחץ חיוני עבור אחריות ברורה.

התנגדות להפצת כוח ומשמרות בינלאומיות

מחזור הדלק הסגור הקשור ל-FBRs כרוך בהפרדה ובטיפול בפאלוטוניום, חומר שניתן להשתמש בו בנשק גרעיני.זה מעלה חששות לתפוצה, במיוחד באזורים עם מתחים גיאופוליטיים.עם זאת, עיצובי FBR מודרניים וטכנולוגיות עיבוד מחדש (כגון עיבוד משותף, אשר שומר על פלוטוניום מעורב עם אקטוינים אחרים) יכול להגביר את ההתנגדות לתפוצה.

פיתוחים גלובליים ו-Outlook

כמה מדינות מתקדמות באופן פעיל תוכניות FBR, כל אחת מהן עם מוטיבציה אסטרטגית ואפשרויות טכנולוגיות שונות.

תוכניות FBR

  • (FLT:0) הודו: ⁇ FLT:1 יש תוכנית גרעין שאפתנית שלושה שלבים כי צופה FBRs כמו השלב השני, הרבייה פלוטוניום אורניום-238 עד בסופו של דבר כוח כורים מבוסס על פני השטח בשלב השלישי. Prototype Fast Breeder Reactor (PFBR), עיצוב MWedium-cooled, הוא קרוב לשלומי קלמאק.
  • רוסיה:0 רוסיה: ⁇ 1 (רוסיה: ⁇ 1) מפעילה את BN-600 (מסחרי מאז 1980) ואת BN-800 (מאז 2016). ה- BREST-300, כור מהיר מאויש, נמצאת בבנייה ב-Samsicשלב של סיביר.רוסיה מפתחת גם מחזור דלק סגור עם מתחם עיבוד הפיילוט.
  • (FLT:0 Japan:cioFLT:1) הכור של יפן מנגוו פעל לסירוגין בין 1994 ל-2010 לפני שהושבת לצמיתות.
  • (FLT:0) France:veFLT:1) לאחר סגירת Superphénix בשנת 1998 צרפת המשיכה להתמקד ב- ASTRID (המשכנת את Sodium טכנולוגי עבור השוד התעשייתי), שהושעה בשנת 2019.עם זאת, ארגונים צרפתים ממשיכים לחקור עיצובים מתקדמים ודלקים גזים מהירים.
  • (FLT:0 China and South קוריאהear: 1FLT) לשתי המדינות יש כור מהיר R& תוכניות D.הכור המהיר הניסויי של סין (CEFR, 20 MWe) השיגו קריטיות ב-2011, ויחידת הדגמה גדולה יותר (CFR-600) נמצאת בבנייה.

עיצוב תגובה מתקדם: דור IV ומעבר

הפורום הבינלאומי דור הרביעי (GIF) זיהה שישה סוגים של פריסת הדור הבא, עם כורים מהירים בולטים ביניהם: הכור המהיר נתרן-קולק (SFR), הכור המהיר המוחזק (LFR), ודלק גז מוטבע מהר כור מהיר (GFR) אלה משלבים תכונות בטיחות משופרות, כגון הסרת חום עששת, משובים טעומים, וחיזוק דלק טבעי למשך 10 שנים (בצורה חדשה) כדי להשיג גמישות גבוהה עבור מגנטית גזים).

תפקיד בDecarbonization עמוק

מודלים של הערכה משולבת של פאנל בין-ממשלתי על שינויי אקלים (IPCC) וסוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA) מראים באופן עקבי כי השגת פליטות אפס נטו עד שנת 2050 תדרוש תיק של טכנולוגיות פחמן נמוכות. FBRs יכול לתרום בשלוש דרכים ספציפיות: (א) מתן כוח נקי לאיזון חדירות גבוהות של מתחדשים משתנים; (ב) המאפשרות של פחמן של זיהום קשה גיאולוגי באמצעות מגזרי מימן גבוהים או פסולת גבוהה; כאשר לא ניתן לרכוש אחסון לטווח גבוה של זמן (בטווח אחסון) או חום גבוה של זמן) או חום (כלומר, כאשר הוא אפסיבית).

מסקנה

הממשק בין כורים מהירים ושילוב אנרגיה מתחדשת אינו תחרות אלא שותפות. FBRs מציעים שילוב ייחודי של תכונות - גידול דלק, צמצום פסולת, חום עתיר, ואספקת חשמל נקי - אשר ישירות להתמודד עם המגבלות של רוח השמש.

(ב) קרא עוד, נא להתייעץ עם פרופיל האגודה הגרעינית של העולם על כורי נויטרונים מהירים (FLT:2IAEA Fast Reactors Knowledge PortalFLT 3: 3), ואת הפורום הבינלאומי FLT:4Generation IV על כורים מהירים ממונעים בגז:5.