סויום-קליד תגובה מהירה: A Deep Dive into Modern Progresss

כורים מהירים של נתרן (SFRs) מייצגים את אחת הטכנולוגיות הבשלות וההבטחות ביותר בין מערכות הגרעין דור IV.כורים אלה משתמשים בסוליום נוזלי כקרר, המאפשרת לפעול בטמפרטורות גבוהות ולחץ נמוך, שיפור משמעותי יעילות תרמית בהשוואה לכורים אור-פחמן קונבנציונליים.מחקר ופיתוח אחרונים מתמקדים באתגרים היסטוריים מתקדמים - כגון חומרים תגובתיים כימיים מגניבים והשפלה - בעודם דוחפים את הגבולות האחרונים של אנרגיה ופיתוח אנרגיה, פיתוח ופיתוח, לחץ סביבתי.

עקרונות הפעלה של Sodium-Cooled Fast Reactors

בניגוד לכורים תרמיים כי נויטרונים איטיים כדי לקיים תגובת שרשרת, כורים מהירים לשמור על ספקטרום נויטרונים עם אנרגיות מעל 0.1 MeV. זה שטף נויטרונים מהיר מאפשר לגזע fissile (בדרך כלל plutonium-239) מ-Louopes ביניים כגון אורניום-238.הסוליום הראשוני מגניב, עם נקודת היתוך של 97 מעלות צלזיוס ו- 8 ° C של לחץ רדיואקטיבי כל כך יעיל על חום רגיל כל כך מ-כך פעיל: חום בינוני מתכתי.

הטמפרטורה התפעולית הגבוהה (בדרך כלל 500-550 מעלות צלזיוס) מניבה יעילות תרמודינמית של 40-45%, בהשוואה ל-33-37% עבור כור מים מחוסן.יעילות מוגברת זו מפחיתה את הביקוש למים קירור ליחידת חשמל, מה שהופך את SFRs אטרקטיבי עבור אזורים עם מחסור במים.

פיתוח היסטורי ותגובה מרכזית

הכור המהיר הראשון, קלמנטין, המופעל בלוס אלמוס ב-1946 באמצעות כספית מגניבה.עם זאת, המבשר האמיתי ל-SFR המודרנית היה התגובה הניסויית של ברדר (EBR-I), שהשיגה את הדור הראשון של האנרגיה הגרעינית ב-1951 ב-EBR-I, אשר שימשה את הפיתוחים המתקדמים של חברת החשמל של ארצות הברית, כולל BRG-US, BFR, BLO-US), אשר שימשה-F (N) בשנת 1995, כולל RUS REF-N, RUS) בשנת 1995, RUS, RUS, RUS, RUS REEFR, RUS, 2000, RUS, כולל BDC-FIC, RUS, RUS, RUS, RUS, RUS, RUS, RUS REEF, RUS REEF, RUS, RUS REEF, RUS, RUS, RUS, RUS, בשנת 1995, בשנת 1995, RUS, RUS REEF-US, בשנת 1995, בשנת 1995, בשנת 1995, RUS REEF, כולל BCR-I, RUS, בשנת 1995, בשנת 1995, בשנת 1995, כולל BCR-US REEF, RUS REEF-I

קידום טכנולוגי חדש

מערכות בטיחות פאסיביות ובטיחות בלתי פוסקת

עיצובים מודרניים של SFR כוללים תכונות בטיחות פסיביות שמסתמך על תהליכים פיזיים טבעיים ולא משאבות פעיל או מערכות חשמל.EBR-II הפגינו את בטיחותם הטבועית ב-1986 במהלך סדרה של בדיקות שדמיינו אובדן של זרימה קרירה ללא סרפדרציה - הכור נסגר באמצעות סגסוגת חום מתקדמת (Richard Reactivity) ו-MAFide (R) מצמצם באופן דרסטי את כמות ההסתברות של קרינה מתקדמת של פחמן (R) באמצעות חשיפה) של פחמן-Folide).

מחזורי דלק וחיסכון פסולת

SFRs יכול לפעול על מגוון של סוגי דלק איידהו: תחמוצת מעורבת (MOX), סגסוגת אורניום מתכתי-plutonium-zirconium (U-Pu-Zr) דלק מתכתי.דלק מתכתי, חלוצי ב- EBR-II, מציע מוליכות דלק ממוחזרות גבוהה יותר וכלכלת נויטרונים טובה יותר מאשר דלק תחמוצמי, המאפשר לשרוף גבוה יותר (עד 20 אחוזים לדלקת אנרגיה גבוהה) בטמפרטורה גבוהה יותר של דלק נוזלית גבוהה יותר מאשר דלק נוזלית גבוהה יותר (%) עם צריכת דלק נוזלית גבוהה יותר מאשר דלק נוזלית גבוהה יותר מאשר דלק נוזלית גבוהה יותר מאשר דלק נוזלית גבוהה יותר מאשר דלק נוזלית גבוהה יותר (% עד 20 אלקטרונים גבוהה יותר) בהשוואה לטווח ארוך).

בקרה כימית מגניבה וטיהור

שמירה על טוהר גבוה של קירור נתרן היא קריטית. אי-ציות - במיוחד חמצן, מימן ופחמן - יכול להאיץ את קורוזיה ו clog קטעים צרים עם תחמוצות או hydride. טיהור מודרני משתמשים מלכודות קרות כי קפיצה של נתרן מתחת לטמפרטורה של ניהול סונטינכרוזיס, הנחת מערכות תחמוצת כמו גבישים אלקטרו-כימיקליים על חמצן (מבוסס על חיישנים) מרחיבים על רמת בקרה בינונית וחום) יש שיפור רמת בקרה גבוהה על איכות חיים סגורה על רמת בקרה.

חקירה ובקרה

Sodium הוא Opaque, ביצוע בדיקה חזותית ישירה של רכיבים ללא מטרות אפשריות.התקדמות כוללת מערכות הדמיה קולית שיכול לחדור נתרן נוזלי כדי למפות עמדות איסוף דלק לזהות חוסמים קירור פוטנציאלי.סיבים-אופטימיים מבוזרים טמפרטורה חיישנים וגלאים מבוססי סיבים אופטיים המבוססים על נויטרונים מאפשרים ניטור חזק של טמפרטורה ליבה ופרופילי שפעתx. אלגוריתמים למידה מכונה מאומנים על נתונים היסטוריים כדי לחזות רתמה מקומית או בכישלונות או בכישלונות, המאפשרות להתערבות, בתנאי כישלונות, כדי להסלחות, כדי להסלחות בתנאי התערבות בתנאי התערבות, לפני מוטציות להתערב.

היתרונות של הפיתוחים החדשים

יעילות מוגברת של התרמודינמיקה

עם טמפרטורות ליבה המתקרבות ל-550 מעלות צלזיוס ומחזורי קיטור מתקדמים (ובכמה עיצובים מחזורי CO2 קריטיים), SFRs להשיג יעילות צמחית נטו העולה על 42 אחוזים.זה מתורגם לצריכת דלק נמוכה יותר לקילווואט-שעה וצמצם את הפרידה תרמית לסביבה.

בטיחות מוגברת וגמישות

תכונות בטיחות פאסיביות להפחית את התלות במערכות פעילות ופעולה אנושית.האפקט המגניב הגדול של ריק מפענוח - שבו נתרן מרחץ (בניגוד ללחץ נמוך) או פיזור גז מפחית פעילות מחדש - מספק מנגנון חזק להגנה עצמית חזקה.מספר מסלולי הסרת חום עצמאיות, כל אחד מסוגל להסיר חום חיוור מלא על ידי זרימת טבעי, להבטיח קירור הליבה אפילו בתנאים קיצוניים.

יתרונות סביבתיים ופסולת

SFRs יכול לסגור את מחזור הדלק הגרעיני, להוציא הרבה יותר אנרגיה אורניום (- 60% של תוכן האנרגיה לעומת - 11% פעם- דרך LWRs) ולהפחית באופן דרמטי את נפח ו הרעילות של פסולת סופית.המתנהגים הקטנים, המניעים כיור רדיו לטווח ארוך, הם מכוונים ולא קבורים.

יעילות הדלק

יחסי בריחת בין 1.0 ל-1.3 מאפשרים ל-SFR לייצר חומר פישיל יותר ממה שהם צורכים, ביעילות מרחיבים משאבי אורניום גלובליים מעשרות שנים לאלפים שנה.

פרויקטים של הדגימה וההפצה

כמה פרויקטים גדולים של SFR נמצאים ברחבי העולם.רוסיה ממשיכה לפעול BN-800 (880 MWe) במפעל הכוח הגרעיני Beloyarsk, והיא החלה לעבוד על BN-1200, במטרה לפעול למבצע מסחרי בשנות ה -2030.המחאה של הודו 500 MWe Prototype Fast Breeder Reactor (PF) ב Kalpam הוא קרוב קריטי, עם תוכניות נוספות של MRVol, 000, 000 מהירות אחסון מהיר של חברת MWepol, הוא תומך ב-R.

באירופה, פרויקט ASTRID (המתקדם של Sodium טכנולוגי עבור ההדגמה התעשייתית) בצרפת השלים עיצוב מושגי לפני שהופסק; עם זאת, חוקרים צרפתים ממשיכים לפתח טכנולוגיות SFR באמצעות תוכניות CAPRI ו- CEA. תוכנית הפרוטוטיפ של דרום קוריאה Gen-IV Sodium-cooled Reactor (PGSFR) באמצעות עיצוב ראשוני, ו- CFR-600) של סין השיגו לראשונה בסיס קריטי של X-X.

אתגרים ומחקר מתמשך

תגובות מים ובטיחות Steam Generator

אם מים דולפים לצד נתרן של גנרטור קיטור, תגובה אקספרסמית מייצרת נתרן hydroxide ומימן, יצירת פוטנציאל לפיצוצים כימיים ונזקי צינור.מודרניים למנוע סיכון זה עם צינורות כפולים, מחליפי חום ביניים המשמידים את גנרטור הקיטור מהנתרן הראשי, ומערכות זיהוי מימן רגישות המבודדות באופן אוטומטי את המודול המושפע לפני ניטור ותצורה של צינורות צינורית של הסתברות נוספת של מים.

In-Service Inspection and Maintenance

המאפיין של נתרן מסבך בדיקות חזותיות.תחת מצע צפייה באמצעות אולטרסאונד, בדיקות קוליות מונחות מונחות מונחות מונחות, ומדודי בדיקות הנוכחיות מעודנות עבור בדיקות רכיב שגרתיות.מערכות טיפול מרחוק, בדומה לאלה בתאים חמים, מאפשרות החלפת אסיפות דלק ופנימיות ליבה מבלי לרוקן את המחקר נתרן נמוך יותר.

תחרותיות כלכלית

מבחינה היסטורית, SFRs יש עלויות הון גבוהות יותר מאשר כורים מים לאור בשל החומרים האקזוטיים, לולאות נתרן ביניים, ותשתית מחזור דלק מורכבת יותר.עם זאת, למידה-על-ידי ביצוע ומודוליזציה (למשל, עיצוב נטוריום של טרה-כוח) צפויים להפחית את עלויות החיסכון לטווח הארוך וניהול הפסולת הופכת חיובית מבחינה כלכלית כאשר חומרים חיצוניים כגון דלקים וטכניקות מתקדמות של ייצור פנימי (Darate) אנו מציעים גם עלויות ייצור פנימי (Dateding) נמוך יותר של רכיבים פנימיים.

עתיד Outlook ותפקיד באנרגיה העולמית

כור כורים מהירים סויום ממוקמים כדי לשחק תפקיד מרכזי בדור הבא של כוח גרעיני.היכולת שלהם לפעול גמיש - מתן חשמל בסיס תוך שמירה על מעקב כאשר בשילוב עם אחסון תרמי (כמו בעיצוב נטוריום) - מאמת את האתגרים הבין-אישיים של מערכות אבטחה מתחדשות.

תחזיות של איגוד הגרעין העולמי וסוכנות האנרגיה הבינלאומית מצביעות על כך שקיבולת הכור המהירה יכולה לגדול לכמה מאות ג'יגהוואט-חשמלית על ידי 2100, אם תמיכה במדיניות ותמחור פחמן מאיצה.היכולת של SFRs עלולה לאפשר למאגרים הקיימים של כור מים קלים השקיע דלק לשימוש כדלק, הימנעות מהצורך במאגרי גיאולוגיים עמוקים במשך מאות שנים, קרוב לטווח ארוך תלוי בפריסה מתקדמת של בנייה כלכלית, באמצעות שיטות מתקדמות, והשגתית, תוך שימוש.

מסקנה

כורכור מהיר סונומל התפתח מניסויים בטכנולוגיות בוגרות שמוכן לפריסה מסחרית.חידושים אחרונים בבטיחות פסיבית, חומרים מתקדמים, מחזור דלק, וכלי רכב פתרו רבים מהחסמים ההיסטוריים.עם פרויקטים רבים של הדגמה מרובות בשלבים מתקדמים והכרה גוברת בצורך באנרגיה נמוכה פחמן, SFRs מצוידים ייחודי לספק עומס אנרגיה גבוה תוך צמצום מהיר, תוך כדי צמצום מהיר של אנרגיה גרעינית, והשקעה יעילה זו עשויה לתרום במהירות.

(ב) ◄ ויקרא י"ד

  • (האגודה הגרעינית העולמית: 0) - תגובה מהירה של ניוטרון (Nourtron ReactorsveFLT:1)
  • סוכנות האנרגיה האטומית הבינלאומית (FLT:0) – תגובה מהירה של 1
  • (הופנה מהדף US Department of Energy) - תוכנית הדגמות מתקדמת
  • (ב) ,0.19EA Advanced Reactor Information System (ARIS) , 1