מחסור במים הוא מאיץ כמשבר עולמי, מונע על ידי גידול באוכלוסייה, ביקוש תעשייתי, והחלפת דפוסי אקלים. באזורים עקשניים למחצה וחצי - מהמזרח התיכון וצפון אפריקה לחלקים של אוסטרליה ודרום-מערב ארצות הברית - הפער בין מים מתוקים וביקוש רחב יותר מדי שנה, ירידה במים גדולים או מים חמים, מציע חיים קריטיים, אך ורקדה יעילה, היא מספקת מענה אנרגיה גרעינית, אך ורקמות, לשתי מדינות מתפתחות, אך ורקמות מים, הן ממושכות, הן יכולות לספק מענה גרעיניות, אך ורקמות, הן יכולות לספק מענה אנרגיה.

ראשי התיבות של Pressurized Water Reactors (PWRs)

מגיבים מים מפרסמים מייצגים את העיצוב הגרעיני הנפוץ ביותר בעולם, חשבונאות עבור יותר מ -60% מכל יחידות הגרעין האזרחיות הפועלות.ב- PWR, מים רגילים (מים קלים) זורם דרך הליבה הכור תחת לחץ גבוה מאוד - באופן חד-פעמי סביב 150 אטמוספירות - כדי למנוע ממנו להרתיח למרות טמפרטורות מעל 300 מעלות צלזיוס.זה העברות חום קרירות ראשונית של דלק צנרת אורניום לגיטוריום, שבו מעבורת מים משנית להובלת לולאות חשמל טורבינות וחשמל.

המאפיינים המרכזיים של PWRs שהופכים אותם אטרקטיביים עבור desalination כוללים:

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) [15] יעילות תרמית גבוהה (בעיקר 32-36%), המאפשרת שחזור חום פסולת משמעותי עבור התחדשות.
  • (ב) ,0) רשומות בטיחות פרובן 1 בצמחים מודרניים, עם מספר מערכות מחוסמות ומבנים חזקים.
  • (ב) ,0) ,Fuel FlexalFLT:1 שיכול להכיל דלקים מתקדמים ואורך מחזורי ארוך יותר, צמצום תדלוק.

הפלט החום של הכור יכול להיות מכווץ או כמו קיטור בלחץ נמוך מהלאה משנית או כמו לחלץ קיטור ממחזור טורבינות, מתן אנרגיה תרמית הנדרשת עבור תהליכים של דיספלנציה מבוססת דילול או חום גבוה עבור תוכניות ניוון מתקדמות.

שיתוף פעולה עם תהליכי דיסדה

Thermal Desalination: Multi-Stage Flash (MSF) ו- Multi-Effect Distillation (MED)

שיטות התפלה הארומאליות דורשות כמויות גדולות של חום למים רותחים מתחת לוואקום.ב-MSF, מי הים מחומם ולאחר מכן מוצצים לתוך קיטור על פני שלבים מרובים בהורדת הלחץ. MED משתמשת בסדרה של מאביקים שבהם כל אפקט פועל בטמפרטורה נמוכה יותר ולחץ.שני התהליכים יכולים להיות מונעים ביעילות על ידי קיטור מעיגול משני של PWR, ישירות או דרך החלפת חום.

כאשר PWR מיועד להתחדשות, קיטור יכול להיות מופק מן טורבינות בלחץ נמוך בטמפרטורה מתאימה (בדרך כלל 70-120 מעלות צלזיוס) עבור MED, או בטמפרטורות גבוהות יותר עבור MSF. גישה דו-שימושית זו משפרת באופן דרמטי את יעילות הצמח הכוללת, עם כמה מחקרים הראו כי עד 80% של התפוקה התרמית של הכור ניתן להשתמש באופן פרודוקטיבי -השוואה ל-3% בפעולת חשמל בלבד.

אוסמוזה הפוכה (RO) המופעלת על ידי חשמל גרעיני

osmosis הפוכה, הטכנולוגיה ההפלה ההיברידית על ידי יכולת מותקנת, מסתמכת על משאבות בלחץ גבוה כדי לכפות מים באמצעות קרום למחצה, בעוד RO צורכת רק חשמל (לא חום), צמחי RO גדולים דורשים כוח חשמלי משמעותי, מתמשך. A PWR יכול לספק את זה עומס חשמל ישירות, עודף יכול לשמש עבור מזון טרום מהתחממות, אשר מגביר את יכולת המוח ולהפחית את דרישות אנרגיה תרמית.

המונחים: plant Configurations

עיצובי צמח משולבים אופייניים כוללים:

  • (FLT:0) טורבינות מדכאות: FLT:1 כל הקיטור עוזב את טורבינת ההפלה התרמית, למקסם את ייצור המים, אך צמצום ייצור החשמל.
  • (ב) ,0) ,Extraction condensing טורבינות: ⁇ 1 , מיצוי בנקודת ביניים עבור דיספלנציה, המאפשר הקצאה גמישה של חום בין כוח והפקה מים.
  • (FLT:0) מפעלים למטרות:FLT:1lor: שתי רכבות desalination (thermal and membrane) מותקנות, המאפשר אופטימיזציה המבוססת על דרישות מים עונתיות דרישות רשת חשמל.

בכל התצורה, היכולת של PWR לפעול בגורמים יציבים, בעלי יכולת גבוהה (לעיתים קרובות מעל 90%) מבטיחה כי מתקני הדה-הפלה נהנים מאספקת אנרגיה אמינה, סביב-השעון, תוך הימנעות מבעיות ההתערבות המזיקות הסולאריות או מונעות-רוח.

יתרונות על ידי Fosssil-Fueled Desalination

החלפת גז טבעי או רתיחה מזויפת שמן עם PWR עבור desalination מניבה יתרונות רבים:

  • (ב) [15] ,0) ,Zero פליטות פחמן פליטות פליטות פחמן FLT:1 במהלך המבצע - גורם קריטי כאומות רודפות מטרות אפס נטו תחת הסכם פריז.
  • (FLT:0) ללא תנודתיות במחירי הדלק: FLT:1) עלויות הדלק אורניום מהוות חלק קטן מהוצאות התפעול הכוללות, המספקות יציבות מחירים לטווח ארוך כי דלקים מאובנים אינם יכולים להתאים.
  • (FLT:0) צפיפות אנרגיה גבוהה: 1FLT 1 1 1000 MWe PWR יכול לייצר מספיק תפוקה תרמית כדי להפלות מעל 500,000 מ"ק מים ליום - שווה ערך לצרכים היומיומיים של כמה מיליוני אנשים.
  • (FLT:0) אספקת זיהום אוויר: FLT:1 בניגוד צמחי דלק מאובנים, PWRs לא פולטים תחמוצות גולגולת, תחמוצות חנקן, או חומר חלקי, שיפור איכות האוויר המקומית ליד מרכזי דליפת החוף.

היתרונות האלה בולטים במיוחד באזורי מים, אשר נאבקים גם באיכות אוויר ירודה והסתמכות כבדה על דלקים מיובאים.לדוגמה, הסוכנות לאנרגיה אטומית הבינלאומית (IAEA) אטומית גבוהה 1 יש מדינות חברות רבות תמיכה ארוכה בהערכה של פלישה גרעינית, תוך הדגשה כי cogeneration יכול להפחית את העלות המות של מים בהשוואה לזיהום אש חד-מאובנים, במיוחד כאשר עלויות דלק גבוהות.

אתגרים ושיקולים

בטיחות הציבור ותפיסה

קבלה ציבורית נותרה מחסום משמעותי לפריצת אוויר גרעינית בכל מקום, והפיכה של ציות עם מתקני גרעין מציגה בדיקה נוספת.הקרבה של כור גרעיני למפעל של הפלה לחוף מעלה חששות לגבי זיהום רדיואקטיבי פוטנציאלי של מוצר המים.עם זאת, עיצובים מודרניים PWR כוללים מספר מכשולים פיזיים בין המתקנים העיקריים של מים חמים וכל תהליך של פירוק אוויר יכול להיות מבודד על ידי חילופי חום בינוניים הפועלים בלחץ אווירי, אפילו לא קבוע, אפילו לא מתקן הגנה בינלאומי.

עלויות הון גבוהות ומימון

PWRs הם הון-אינסטנסיבי - כורים גדולים גדולים עולים 5-10 מיליארד דולר כדי לבנות, עם זמנים מובילים ארוכים לאורך עשור או יותר.הוספת צמח desalination מגבירה את ההשקעה הראשונית קדימה.ההההההשלה הפיננסית הזו היא במיוחד מרתיעה עבור מדינות מתפתחות שבהן מחסור במים הוא מאוד חריף.

שקיפות ומסגרות מוסדיות

רוב המדינות עם תוכניות כוח גרעיניות יש גופים רגולטוריים בוגרים, אבל מדינות רבות של מים חסרות את התשתית המשפטית הנדרשת עבור רישוי גרעיני פיקוח. בנייה כי יכולת לוקח שנים של הכשרה ושיתוף פעולה בינלאומי.בנוסף, המעבר של תחנת כוח גרעינית ומתקן desalination עשוי ליפול תחת תחומי שיפוט מרובים (אנרגיה, מים, סביבה, בטיחות גרעינית), הדורשת תהליכי היתר משולבים עדיין נדירים בפועל.

ניהול פסולת רדיואקטיבי

כל הכור הגרעיני מייצר דלק מבזבז ופסולת ברמה בינונית, שצריכה להיות מנוהלת בבטחה.הוספת הפלה אינה מגדילה את נפח הפסולת המיוצרת ליחידת חשמל, אך היא מונעת בזרם פסולת ארוך טווח הדורש פתרון קבוע של סילוק מדינות בהתחשב בפלישה גרעינית חייבת גם לתכנן את פירוקו של הכור – תהליך של מיליארדי דולרים שיש לממן מראש מהתפרצות התפעול.

השפעות סביבתיות מעבר לפחמן

גם עם אפס פליטות ישירות, PWRs דורשים כמויות גדולות של מים קירור ופסולת פסולת חום. Desalination, אשר מרוכז מאוד, יכול לפגוע מערכות אקולוגיות ימיות אם לא מתפורר כראוי.שלב קירור גרעיני ומכשולים מלוטשים דורש הערכות קפדניות של השבתה וסביבתית כדי למזער פגיעה בבתי גידול החוף.

ניסיון בינלאומי ופרויקטים נוכחיים

כמה מדינות הפעילו מתקני טיהור גרעיני, המספקים נתונים חשובים בעולם האמיתי:

  • (בעבר ב-AcLT:0)KazakhstanFLT:1 (לשעבר באקדאו): הכור המהיר BN-350 הפיק מים מתוקים עבור העיר Aktau מ 1973 עד 1999, ומייצר עד 120,000 מ'3/יום.
  • (FLT:0 Japanofph:1): כמה יפני PWRs ו BWRs יש יחידות של טיהור קטן המשולב לספק את צרכי המים של הצמח עצמו, ובמקרים מסוימים, מים מחוזיים במהלך מקרי חירום.
  • (FLT:0) IndiaveFLT:1: תחנת הכוח האטומית של מדורה (PWR-like PHWR) מפעילה תחנת טיהור עם שתי יחידות MSF ו-RO, המדגימה את ההתפלות הגרעינית ההיברידית בקנה מידה.
  • (ב) ל"החלל": ל"החלל הגרעיני" (KANUPP) יש מתקן של טיהור משותף המספק מים לקהילה המקומית.

פרויקטים אלה מוכיחים את האפשרות הטכנית של הפלה גרעינית.עם זאת, פריסה רחבה יותר מוגבלת על ידי גורמים כלכליים ופוליטיים שתוארו לעיל.עניין חדש מסעודיה, איחוד האמירויות הערביות ומדינות המפרץ אחרות - שם ייצור מים מהווה נתח משמעותי של צריכת דלק מאובנים - חידש את תשומת הלב הבינלאומית על פלציה גרעינית, במיוחד בשילוב עם FLT:0advanced קטן מודולריים קטנים מודולריים של 1:1 LT:1 .

ההבטחה של תגובה מודולרית קטנה (SMRs) לדה-הפלה

תגובה מודולרית קטנה, בדרך כלל מייצרת 50-300 MWe, נועדו לייצור מפעל והתקנה מודולרית, צמצום זמן הבנייה ועלויות ההון. כאשר בשילוב עם desalination, SMRs מציעים מספר יתרונות נפרדים:

  • (ב) ניתן לפרוס את מספר יחידות SMR באופן מצטבר ככל שביקוש למים וכוח גדל, תוך הימנעות מסיכון של צמחים גדולים.
  • (הדגשה:0) גמישות: 1.FLT:1 טביעת הרגל הקטנה שלהם ודרישות קירור מופחתות מאפשרות מיקום קרוב יותר למרכזי אוכלוסייה החוף, צמצום תשתיות העברת מים.
  • עיצובים רבים של SMR כוללים מערכות בטיחות פסיביות המסלקות את הצורך במשאבות פעילים וכוח חיצוני, מפשטות את הרישוי וצמצום מספר הרכיבים הנדרשים לאישורי מקרה בטיחות.
  • (FLT:0) גידול עם מתחדשים: ⁇ 1:1 ⁇ יכול לספק חום בסיס וכוח, בעוד שמש או רוח יכולים לכסות שיאים יום - מערכת היברידית הממקסמת את האמינות המים והחשמלית.

מספר עיצובים SMR כיום בפיתוח יישומים מסוימים של תהליך היעד, כולל desalination.לדוגמה, מודול כוח NuScale (SMR מים קלים) נועד לפעול בטמפרטורות נמוכות יותר המתאימות ל MED, והחברה פרסמה מחקרים קונספטואליים עבור cogeneration desalination באופן דומה, Terrestrial Energy IMSR (מכור מתקדם של מלח) יכול לפעול בטמפרטורות גבוהות יותר, מה שהופך אותו יעיל עבור הדור התרמית ושפל.

המחלקה לאנרגיה גלובל 1 (FLT:0) ומספר ספקים בינלאומיים רודפים באופן פעיל את הפגנות SMR, עם היחידות המסחריות הראשונות הצפויות באינטרנט בסוף 2020 ועד תחילת 2030.אם פרויקטים אלה יצליחו, הם יכולים לפתוח את הפלה הגרעינית לאזורים שאינם יכולים להרשות לעצמם גדול, בנוי בהתאמה אישית PWRs.

אחריות כלכלית: השוואת LCOW ו- LCOE

העלות המטבולית של מים (LCOW) מצמח תיפלום גרעיני תלויה באותם גורמים המוליכים את העלות של חשמל (LCOE): עלויות הון, עלויות דלק, תפעול ותחזוקה, וגורם קיבולת.מחקרים על ידי IAEA וסוכנות האנרגיה הגרעינית של ה-OECD מצביעים על כך שעבור PWRs גדולים הפועלים בגורמים קיבולת גבוהה, ה- LC לפלישה (MS/F) יכול להיות יותר ממחירי חשמל נמוך יותר מ-F/אונקמין, אפילו מ-F/אומן-F) המופעל על ידי דלק גרעיני, כאשר הוא נמוך יותר מ-FVFVolbsp; הוא נמוך יותר מ-FVolbsp.

יתרון כלכלי מרכזי של פלנציה גרעינית הוא היכולת לייצר חשמל ומים ממקור דלק יחיד.במצב של התחדשות, יעילות תרמית של הצמח הכולל עולה 70–80%, כלומר אותו דלק כי יהיה בזבז חום נמוך בגובה נמוך במפעל כוח condensing במקום מייצר מים טריים יקר.

עם זאת, הכדאיות הכלכלית נותרה ספציפית מאוד לאתר.העלות של העברת מים מהצמח למשתמשי הקצה, הסליליות של מי הזין, ועלויות העבודה המקומיות כל גורם למדיניות הממשלה הסופית המחייבת שימור מים, לאכוף מכסי מים, או לסבסד בנייה גרעינית יכולה לחדד את האיזון לטובת ציות גרעיני.

כתובת: מדיניות ומפת דרכים יישום

עבור אזורי אספקת מים ליהנות מפלישה המונעת על ידי PWR, נדרשת גישה מקיפה שנעה מעבר לכדאיות טכנית:

  • (FLT:0) תכנון משאבים משולב: 1FLT:1 מים לאומיים ואסטרטגיות אנרגיה חייב להיות משותף, בהתחשב התלויות ההדדיות בין ייצור חשמל לבין ייצור מים.
  • פיתוח כוח העבודה:0 (FLT:1) הפעלת מתקן של הפלה גרעינית דורש מיומנויות בין-תחומיות - הנדסה גרעינית, כימיה מים, ביולוגיה ימית ותקנות בטיחות.
  • (ב) מעורבות ציבורית: ⁇ FLT:1 ותקשורת מוקדמת ושקופה עם קהילות מקומיות בונה אמון וכתובות תפיסות שגויות לגבי בטיחות גרעינית ואיכות מים.
  • (FLT:0) שיתוף פעולה בינלאומי: הסתדרות:1 ארגונים כמו IAEA מספקים סיוע טכני, תקני בטיחות ושירותים ייעוץ פיננסי עבור מדינות החברות שוקלות פלישה גרעינית.TheFLT:2IA תוכנית יישומים לא-Power Applications Programs, פרסמו מספר רב של הנחיות ומחקרים מקרה שיכולים לקצר את עקומת הלמידה עבור חדשים.

גישה שלבית – החלת עם פרויקט הדגמה באמצעות SMR או PWR קטן, ולאחר מכן סקאלה על בסיס נתונים תפעוליים - משווקים סיכון ונבנה ערים בסיסיות של חוף שכבר תלויות בהפלה לחלק משמעותי של אספקת המים שלהם (למשל, ריאד, דובאי, פרת', סן דייגו) הם מאמצים טבעיים מוקדם לטכנולוגיה זו, שכן יש להם קיימות שלילת אנרגיה והבנה ברורה של מים.

תחזית עתיד וחדשנות טכנולוגית

העשור הבא צפוי לראות התקדמות משמעותית בפלישה גרעינית, המונעת על ידי שלושה מגמות מתמזגות: דחיפות שינויי האקלים מיזציה, ההבשלה של עיצובי SMR, והזן הכלכלי הצומח של הפלה מתודלקת מאובן באזורים בעלי אנרגיה גבוהה.

  • (FLT:0)Low-temperature MEDFirLT:1) אשר יכול להשתמש בפסולת חום מתכווצים בטמפרטורות נמוכות כמו 50 מעלות צלזיוס, המאפשרת שילוב תרמי יעיל יותר.
  • (ב) ,0) ,הקדמה של מזכרים 1 (FLT) עם דחיית מלח גבוהה דרישות אנרגיה נמוכות יותר, שיפור הכלכלה של RO המופעל על ידי אנרגיה גרעינית.
  • (FLT:0) תאומים דיגיטליים ואופטימיזציה של AI מונע אופטימיזציהFIRLT:1) אשר מנהלים את ההפיכה הדינמית בין פלט כור, הביקוש לרשת החשמל, ואת רמות אחסון מים.
  • (FLT:0) מערכות היבריות (Hybridrated SystemsFLT:1) שזוג כור גרעיני עם אחסון אנרגיה תרמי מלח מלוטש מלח, המאפשר למפעל desalination לפעול גם במהלך פיזור כור.

התקדמות זו תפחית את העלויות ולשפר את גמישות ההתפלות הגרעינית, מה שהופך אותה לאפשרות מעשית למגוון רחב יותר של אזורי אספקת מים, בעוד אתגרים נשארים - במיוחד במימון, פגיעה רגולטורית, וקבלה ציבורית - המקרה הטכני של PWR- המונעת הפלינציה הוא חזק.כפי שהעולם עובר למערכת אנרגיה נמוכה פחמן, יכולת ייחודית של כור גרעיני לספק כוח נקי ועמדות כפולות עבור פתרון אחד של המאה ה-21.

על ידי שילוב של טכנולוגיית PWR מוכחת עם תהליכי התפלה מודרניים, אזורי מים יכולים להבטיח אספקת מים אמינה, ללא פליטה שאינה תלויה בשווקים דלק מאובנים תנודתיים.הנתיב קדימה דורש רצון פוליטי מתמשך, שיתוף פעולה בינלאומי, ומחויבות למצוינות בטיחותית - אבל התגמולים הפוטנציאליים נמדדים אינם רק בקילואט שעות וממ"ק, אלא גם בחוסן ורווחה טובה של קהילות שלמות.