הביקוש לאנרגיה גלובלית ממשיך לעלות, ועמים רבים מחפשים דרכים לאבטחת אספקה אמינה, נמוכה פחמן נמוך.עבור מדינות עם עתודות אורניום מקומיות מוגבלות, ההסתמכות על דלק מיובא יוצרת פרצות כלכליות וגיאופוליטיות. כורים מהירים (FBRs) מציעים גישה טרנספורמטיבית לכוח גרעיני על ידי יצירת יותר חומר פירע מאשר הם צורכים.

מה הם תגובה מהירה של ברדר?

כדי להבין כורים מהירים, יש קודם כל להבין את ההבדל היסודי בין ספקטרום הניטריונים שלהם לבין זה של כורים אור קונבנציונליים (LWRs) LWRs לסמוך על נויטרונים תרמיים (נמוכים) כדי לקיים תגובת שרשרת באמצעות אורניום-235, איזוטופ שהופך רק 0.7% של אורניום טבעי.3%, בעיקר אורניום, 238, נחשב לחומרי גלם -2 יכול להיות חנק מהיר יותר ספקטרום (לאי) אבל ספקטרום מהיר יותר ספקטרום זה יכול להיות ספקטרום גבוה יותר ספקטרום (Futernmicernustine) אבל ספקטרום זה יכול להיות ספקטרום זה יכול להיות ספקטרום ספקטרום ספקטרום ספקטרום ספקטרום סימטרי) אבל ספקטרום זה יכול להיות ספקטרום גבוה יותר ספקטרום סימטרי) הוא סימטרי הוא סימטרי הוא סימטרי הוא סימטרי) אבל סימטרי הוא סימטרי הוא סימטרי הוא ⁇ tuter puter puternbnbnbspunuter tuter tuternbnbnbnbsp; אבל ⁇ tuter tuternbspunicer tuter ⁇ tsoine הוא רק 0.7% של חומר ⁇ t

תהליך "בישול" הוא החדשנות העיקרית. כור גזע מהיר נועד לייצר חומר פיזיול יותר (plutonium-239 או, בעיצובים מסוימים, אורניום-233 מ thorium) מאשר הוא צורב. ליבת הכור מוקפת ב"מקלע" של חומר פורייה (למשל, אורניום מרוקן או thorium) מפלט הליבה הם לכודים על ידי עיקרון גרעיני שיכול להעשירים על ידי 100 מינרלים חדשים, אשר יכול לייצר אנרגיה יעילה יותר, ללא כוח טרייה, 000.

תכונות עיצוב מפתח

  • (FLT:0Coolant:FLT:1 כורים מהירים לא יכולים להשתמש מים כמו מגניב כי מים מאטים נויטרונים. במקום זאת, הם משתמשים קירור מתכת נוזלי כגון נתרן, להוביל, או חומר מוביל-ביו-ביו-מוטקטי.
  • (FLT:0) קוור קונגורציה: FLT:1 הליבה מכילה ריכוז גבוה של חומר פיזיול (בדרך כלל plutonium או דלק תחמוצת תחמוצת, MOX) כדי לקיים תגובת שרשרת מהירה.
  • מערכת מחזור:0 [Recycling System:FLT:1] מחזור דלק סגור הוא חיוני.דלק Spent מעובד כדי להפריד פלוטוניום ואלמנטים טרנסאורניים אחרים, אשר לאחר מכן מוטבעים לתוך סיכות דלק חדשות.

יתרונות של תגובה מהירה Breeder

כורכור מהיר מציע כמה יתרונות משכנעים שיכולים לשפר את אבטחת האנרגיה של האומה ואת קיימות סביבתית.יתרונות אלה הולכים מעבר רק להרחבת אספקת הדלק.

המונחים: Efficiency

היתרון המשמעותי ביותר של FBRs הוא היכולת שלהם להשתמש אורניום-238, המהווה מעל 99% אורניום טבעי. כורים ארכיוניים להשתמש פחות מ-1% של פוטנציאל האנרגיה של אורניום מוקש. על ידי המרת אורניום-238 עד פלוטוניום 239, FBRs לפתוח כמעט את כל התוכן האנרגיה של אורניום.זה אומר כי עתודות אורניום ידוע יהיה נמשך אלפי שנים ולא עשרות שנים.

הפחתה של התלות בייבוא

מדינות שמסתמךות כיום על יבוא אורניום מועשר – לעתים קרובות מאזורים או מדינות לא יציבים פוליטיים עם מינוף אסטרטגי – יכולות להשתמש ב-FBRs כדי לייצר את הדלק שלהם באופן מקומי. לאחר תשלום ראשוני של פלוטוניום או אורניום עשיר מאוד (HEU) מתקבל (ממעבד מחדש דלק מושקע מכווצים קונבנציונליים), FBR יכול לפעול במצב של "חי" עצמו, הדורש לא עוד פגם חיצוני עבור חומרי גלם חיצוני, למעט צורך באנרגיה זרה.

ניהול פסולת ופעולה שריפת

FBRs הם גם מתאימים לצמצום הרעילות ארוכת הטווח של פסולת גרעינית.קטין אקטיני (כגון americium, curium ו- neptunium) הם איזוטופים גיאולוגיים ארוכי טווח המרכיבים חלק קטן של דלק מושקע אך תורמים באופן משמעותי לרדיוקסיטי במשך אלפי שנים.

מעגל דלק סגור וקיימות

מחזור דלק סגור לחלוטין, שבו דלק מוחזר וחזר לכורים, יוצר כלכלה מעגלית לחומרים גרעיניים.זה מקטין את הצורך כריית אורניום חדשה ומפחית את הצטברות של דלק מובזבז בטווח הארוך, FBRs יכול לפעול על בסיס של שימור עצמי, תוך שימוש רק אורניום מדולנח או תליום כאכילה, חיתוך דרמטית של טביעת הרגל הסביבתית של כוח גרעיני.

אתגרים ושיקולים

למרות הפוטנציאל שלהם, כורים מהירים עומדים בפני מכשולים טכניים, כלכליים ופוליטיים.יש לטפל באתגרים אלה לפני פריסה נרחבת הופכת להיות אפשרית.

אתגרים טכניים וחומרים

הסביבה בתוך כור גזע מהיר הוא מאוד קשה. ניטרון אנרגיה גבוהה לגרום יותר נזק קרינה לחומרים מאשר נויטרונים תרמיים, המוביל לנפיחות, הריסות, וצורות אחרות של השפלה בדלקים, קלדינג, ורכיבים מבניים. Coolants כמו נתרן נוזלי הם תגובת כימי עם מים ואוויר, הדורשים מערכות בטיחות מתוחכמות ותחזוקה קפדנית.

אחריות כלכלית

כורים מהירים יש עלות הון גבוהה יותר מאשר LWRs קונבנציונלי בשל המורכבות של העיצוב, הצורך במערכת מתכת נוזלית קירור, ואת הדרישה למפעל עיבוד מחדש.היסטורי, כמה FBRs נבנו מסחרית, ואלה שפעלו (למשל, Superphénix) מול עלות יתר על פני השטח ובעיות התפעוליות.

בטיחות ואבטחה

הפעלה עם נתרן נוזלי מציגה בעיות בטיחות ייחודיות.סויום מגיב באלימות עם מים, כך שדלפות בגנרטורים אדים או מחליפי חום יכולות לגרום לשריפות ופיצוצים.בנוסף, שפעת הניטריוטרון הגבוהה עלולה לגרום לשינויים תגובתיים הדורשים מערכות בקרה מתוחכמות.למרות שעיצובי FBR המודרניים משלבים תכונות בטיחות פסיביות – כגון מנגנוני טמפרטורות שליליות ומנגנוני השבתה של כבידה – מסגרות הרגולציה רגולטוריות עבור כורים אלה עדיין מתפתחות.

סיכונים הפצתיים הם עוד דאגה גדולה.כורים מהירים מייצרים פלוטוניום-239, אשר ניתן להשתמש בנשק גרעיני.מחזור הדלק הסגור הכולל עיבוד מחדש מגביר את הסיכון של דיבה של חומר פיסטוי.כדי להפחית את זה, טכניקות הגנה מתקדמות מפותחות, וכמה עיצובים (כמו תוכנית הכור הגזע המהיר ההודי) פועלים תחת פיקוח בינלאומי קפדני.

אתגרים לא-תרבותיים

התכונה מאוד שהופך את FBRs אטרקטיבי - הרבייה של פלוטוניום - גם מעלה חששות הפצת. פלוטוניום המיוצר בשמיכה יכול להיות באיכות "השפלים-דרגה" אם מופק מוקדם, אם כי פלוטוניום בכיתה כורכום מדלקת ארוכה יותר הוא פחות מתאים עבור כלי נשק אבל עדיין סיכון התפשטות.

Global Perspective and Future Outlook

כמה מדינות השקיעו באופן משמעותי בטכנולוגיה של מגדלים מהירים, כל אחת מהן עם מטרות אסטרטגיות שונות.החוויות שלהן מספקות תובנות חשובות על התפקיד העתידי של FBRs בהפחתת התלות של יבוא אורניום.

צרפת: תוכניות סופרפניקס ומחקר

צרפת הפעילה את הכור המהיר סופרפניקס מ-1985 עד 1997.זה היה הגדול ביותר שנבנה אי פעם (1,200 MWe), שנועד להפגין את יכולת המסחר.עם זאת, הוא סבל מבעיות טכניות, דליפות נתרן, ועלויות גבוהות, המוביל לסגירתו.ד למרות זאת, צרפת ממשיכה לחקור את FBRs באמצעות פרויקט Astrid (שמאוחר יותר היה בקנה מידה גבוה), להתמקד בהפחתה ובמחזור הדלק של צרפת מדגישה אתגרים טכניים.

רוסיה: להוביל את הדרך עם BN-600 ו- BN-800

רוסיה היא התוכנית המובילה של מגדלים מהירים ביותר.הכור BN-600m בלורירסק פועל מאז 1980, ו- BN-800 (880 MWe) התחיל לפעול מסחרית בשנת 2016. רוסיה משתמשת בכורות המהירים שלה לא רק עבור הדור החשמלי, אלא גם עבור רמת נשק פלוטוניום רמת נשק, BN-1200 הוא בפיתוח.

הודו: עצמאות אנרגיה וטוריום אוחוס

עם עתודות אורניום מקומיות מוגבלות אך שפע של thorium, הודו יש מוטיבציה ייחודית: להשתמש thorium כדלק באמצעות מחזור גזע של thorium-uranium-233er של הודו תוכנית הגרעין של שלושה שלבים שלב כולל תחילה באמצעות PHWRs (רזרבות מים כבדות מדכאות) לייצר פלוטוניום עצמאי, ולאחר מכן לבנות FBRs כדי להתרבות מ-233-R, ולהשתמש בו זמנית על ידי דלק מהיר (RVoparto) כדי להפוך את ה-RVal) כדי להפוך את ה-RValagicreagicreagine).

יפן, דרום קוריאה ותכניות אחרות

יפן הפעילה את הכור המהיר של מונדג'ו (שסגר לאחר דליפת נתרן ועיכובים הבאים) ותמשיך את R&D. דרום קוריאה פיתחה את עיצוב KALIMER.סין יש תוכנית כור מהיר פעילה, כולל התגובה המהירה של הניסוי הסיני (CEFR) ותוכניות עבור 600 MWe CFR-600.מדינות אלה רואות FBRs כפתרון ארוך טווח לביטחון אנרגיה, במיוחד בהתחשב התלות מיובאת באורניום.

שיתוף פעולה בינלאומי: gif and Generation IV

הפורום הבינלאומי דור הרביעי (GIF) זיהה כורים מהירים של נתרן (SFRs), כורים מהירים (LFRs), וכורים מהירים מאוישים בגז (GFRs) כמערכות עדיפות לשיתוף פעולה בינלאומי מסייע לשתף עלויות וידע.לדוגמה, פרויקטים FLT:0GIFLT:1FLT תומך מחקר על חומרים, בטיחות, וכן מתקני מסד נתונים מתקדמים.

תחזית לעתיד: נתיבים ל Deployment

עבור כורים מהירים כדי להשפיע משמעותית על הפחתת התלות של יבוא אורניום, כמה תנאים חייבים להתאים:

  • (FLT:0) ,Sstained R & D:FreaLT:1) המשך מחקר חומרים מתקדמים, קירורים, מחזורי דלק חיוני להתגבר על אתגרים טכניים ולהקטין עלויות.
  • מדיניות ההרחבה:0 (FLT:1) ממשלות חייבות לספק מימון יציב ומסגרות רגולטוריות. מדינות כמו רוסיה מוכיחות כי מחויבות המדינה היא קריטית.
  • (FLT:0) כלכלנים אוטונומיים: מחירים של אורניום גבוה יותר, תמחור פחמן או הפחתה של פסולת יכול להאיץ את המקרה הכלכלי עבור FBRs.
  • (FLT:0) ,Proliferation Safeguards:FLT:1hilust International Protections and Advanced דלק Cycle Technologies (למשל, עיבוד עם מתקנים משותפים) יכול להפחית את הסיכון.

בטווח הקרוב (2025–40), רוסיה והודו יהיו ככל הנראה המפעילים העיקריים של FBRs מסחריים (מדינות אחרות עשויות לבנות יחידות הדגמה) .TheFLT:0) , איגוד הגרעין העולמי (World Nuclear Association) LT:1, שכורים מהירים יכולים להפוך ליותר תחרותיים אם מחירי האורניום יעלו או אם מדינות יחליטו להטמיעו את הערך של מיחזור דלק מבזבז לאורך זמן ארוך (2050 ומעלה), F יכול לשחק מפתח אנרגיה גרעינית, או כוח גרעיני בעל יכולת גרעינית, באופן דרסטי, או כוח גרעיני בעל יכולת ייצור אנרגיה גרעינית, באופן משמעותי, או יותר, או כוח גרעיני בעל יכולת לצמצום באופן דרסטי, ושיש להפחתת כוח גרעיני בעל יכולת לצמצום כוח גרעיני בעל יכולת ייצור אנרגיה מתחדשת.

מסקנה

כורים מהירים מייצגים שינוי פרדיגמטי בשימוש בדלק גרעיני.על ידי המרת שפע של אורניום-238 לתוך פלוטוניום 239, הם יכולים להכפיל את האנרגיה הנפלטת אורניום טבעי על ידי גורם של 50 או יותר, פוטנציאל שחרור מדינות התלות באורניום מיובאים, אך הדרך לפרוסציה נרחבת היא תלולה, הדורשת פתרונות לארוכות טכנית, עלויות גבוהות, ושגשוג עם המשך שיתוף פעולה בינלאומי -BRtrad - במהירות גבוהה - 0EA) עם יכולת גרעינית של עירומה מהירה של עירומה מהירה יותר, כמו גם אם היא בעלת כוח גרעיני בטווח הארוך, ופרויקטים במהירות גבוהה של 1 - 1 - 1FIA, ו- 1 -2, ככל הנראה, במהירות גבוהה, עם התרחבות מהירה, 000 גבוהה, עם התרחבות מהירה, 000 גבוהה, 000 גבוהה, עם יציבות גבוהה, עם יציבות גבוהה, עם יציבות גבוהה, עם התרחבות מהירה של אנרגיה, 000 במהירות גבוהה, עם יציבות גבוהה, 000 במהירות גבוהה, עם התרחבות מהירה, עם התרחבות מהירה של אנרגיה גבוהה, 000 במהירות גבוהה, 000 - 1 - 000 גבוהה, 000 במהירות גבוהה, 000 גבוהה, עלול להיות מופעלת כוח, 000 גבוהה, כמו גם אם היא צפויה להפוך את רוסיה, 000 גבוהה, 000 גבוהה, 000 כוח, 000 גבוהה, 000 גבוהה, 000