בשנים האחרונות, תחנות כוח גרעיניות ראו התקדמות משמעותית שמטרתה להגדיל את היעילות והיכולות שלהם.החידושים הללו בתחנות כוח הכור ושיפורים בקיבולת הם קריטיים עבור עמידה בביקוש העולמי הצומח תוך שמירה על בטיחות וסטנדרט סביבתי.עם כורים קיימים רבים המתקרבים לגיל העמידה או מעבר לכך, הריבון מציע דרך יעילה לצמצום חשמל נוסף מהתשתית, צמצום הצורך באסטרטגיות חדשות ומבוססות על פחמן וטכנולוגיות כוח גרעיניות, הן אסטרטגיות חדשות, אשר מניעות.

הבנה של Power Uprates

העלאת כוח כוללת הגדלת תפוקת הכוח המקסימלית של כור גרעיני מעבר ליכולתו המקורית של תהליך זה מאפשר לכורים הקיימים לייצר חשמל נוסף ללא הקמת מתקנים חדשים, מה שהופך אותו אופציה אטרקטיבית מבחינה כלכלית עבור כלי רכב.התוצאות בדרך כלל ליפול לשתי קטגוריות רחבות: אלה הדורשים רק התאמות תפעוליות קטנות וכאלו הדורשות שינויים נרחבים ואישור רגולטורי.

העניין הגלובלי בגידולים מונע על ידי מספר גורמים: תשתיות צמחיות ההזדקנות שעדיין ניתן לשדרג בעלות נמוכה יותר מאשר בנייה חדשה, שיפור ביצועי הדלק המאפשרים כוויות גבוהות יותר, ומערכות בקרה דיגיטליות מתקדמות המאפשרות ניהול מדויק יותר של כור.לדוגמה, ה-FLT:0NRC אישר מעל 170 upratesFLT:1 מאז שנות ה-70, ובאופן קולקטיבי הוספת ג'יגהוואט של יכולת הצי האמריקאי.

סוגים של Power Uprates

תעריפים של כוח מסווגים על ידי גודל העלייה והיקף השינויים הנדרשים.כל סוג יש דרישות טכניות ורגולציה שונות.

תוצאות תפעול

תעריפים תפעוליים, הנקראים לעתים תעריפים של כוח מתוח, כרוכים בגידולים קטנים בתפוקה של חשמל בדרך כלל מתחת ל-7%.אלה מושגים באמצעות שיטות הפעלה משופרות, התאמות כלי טוב יותר, והתאמות קלות לנקודות צמחיות.אין צורך בשינויים גדולים בחומרה, ואישור רגולטורי מוזרם על ידי רישוי ראשוני כזה, למשל, מכון האנרגיה FLT:0 נקלאר (NE) מציין כי אין צורך בשינויים 1:1 כי רבים כאלה ייושמו כדי לשחזר את הכורים.

ההרחבה Extended Power Uprates

מרחיבי חשמל מורחבים (EPUs) כרוכים בגידולים גדולים יותר, לעתים קרובות מ 10% עד 20% או יותר. אלה דורשים שינויים משמעותיים בחומרה, כולל גנרטורים אדים משודרגים, טורבינות בלחץ גבוה, משאבות קירור, להאכיל מחום מים.סקירה רגולטורית היא קפדנית יותר, הכוללת ניתוחים מפורטים של בטיחות, הערכות תרמיות-hydraulic, והערכה פרוביולוגית סיכון.

מדדים בלתי בטוחים

קטגוריה שלישית, מדידה אי-ודאות recapture (MUR), כרוכה בשימוש בכלי מדויק יותר כדי למדוד את שערי זרימת הליבה. על ידי צמצום ההפרטה במדידות זרימה, צמחים יכולים להגדיל את תפוקת החשמל עד 2% ללא שינויים פיזיים.רבים בארה"ב BWR ו- PWR צמחים ניצלו את MUR Uprates כאופציה דלת-cost.

טכנולוגיות טכנולוגיות נהיגה יכולות לשפר

מספר טכנולוגיות מתפתחות אפשרו שדרוגים בטוחים ויעילים יותר.חידושים אלה מתייחסים לצוואר בקבוק מפתח בהעברת חום, ביצועי דלק ומערכות בקרה.

מערכות קירור מתקדמות

רמות כוח גבוהות יותר לייצר יותר חום, הדורשות יכולות קירור משופרות.מערכות קירור מתקדמות כוללות החלפת חום משופרות, מגדלי קירור בעלי יכולת גבוהה, ועיצובי קירור רטובים רטובים.לדוגמה, כמה צמחים החליפו מגדלי קירור ישנים עם מגדלים יעילים יותר מכניים, המאפשרים דחיית חום גדולה יותר. in pressurized Waters, שדרוג מערכת המים condenser והפצת מים יכול להגדיל את היעילות התרמית של מחזור קיטור.

מוצרי דלק משופרים

דלקים גרעיניים מודרניים נועדו לעמוד בשריפה גבוהה יותר וטמפרטורות תוך שמירה על שלמות מבנית. מאגרי דלק גבוהים (>60 GWd/tU) מאפשרים לכורים לפעול יותר בין דלק ומיצוי אנרגיה רבה יותר לממכר דלק.דלקים סובלניים (ATF) כגון חומרים מדבקים ותפקודי ברזל-chrome-alnum תרמיים (CrAl) מספקים מרווחים נוספים עבור עיצובים מתקדמים:

חקירה דיגיטלית ושליטה

החלפת מערכות בקרה אנלוגיות עם I & C מודרני מאפשר בקרת סטנקט כור מדויק יותר, תגובה מהירה יותר להפרעות, ו ניטור משופר של פרמטרים מרכזיים. מערכות דיגיטליות יכולות ליישם אלגוריתמים מתקדמים לניהול ליבת כוח, המאפשרת לפעול קרוב יותר למגבלות תרמיות עם ביטחון מוגבר.הם גם להקל אבחון מרחוק ותחזוקה חיזוי, צמצום הוצאות כפויות.

Turbine ו-Gorners

הצד הכור הוא רק חצי מהמשוואה. כדי להבין את הגדלה של כוח, את טורבינות-גן צריך להיות משודרג כדי להתמודד עם זרימת קיטור מוגברת.זה עשוי לכלול החלפת רוטטורים בלחץ גבוה, להבים של LP, או את כל ממריץ הגנרטור עם עיצובים יעילים יותר.שדרג לחות מפרידים אדמירל ושיפור ואקום condenser לתרום גם לתפוקה חשמלית גבוהה יותר.

שיקולים בטיחותיים ומסגרת התפטרות

בטיחות היא חובה עבור כל כוח uprate.NRC ו הרגולטורים אחרים דורשים רישיונות להוכיח כי הצמח יכול לפעול בבטחה ברמת הכוח הגבוהה יותר תחת כל מצבי פעולה ותאונות.זה כולל ניתוחים תרמיים-hydraulic, אימות כי מערכות קירור הליבה חירום יש מספיק יכולת, והערכה מחדש של כיל לחץ על הגנה-ידי עקרונות חייב להיות נשמרים עבור דוגמה, הרחבת כוח של שיקום של כוח של עמידות מחדש של הצמח.

סטנדרטים בינלאומיים, כגון אלה של IAEA, לספק הדרכה בשוליים הבטיחותיים ושיטות הטובות ביותר. במקביל, התעשייה פיתחה גישות סטנדרטיות ליישום מדרגה, צמצום נטל רגולטורי באמצעות קודים וסטנדרטים כמו ASME מדור XI ו- NRC Regulatory Guide 1.136.

לימודי מקרים גלובליים של שדרוגים מוצלחים

הדוגמאות בעולם האמיתי הבאות מראות את האפשרות ואת היתרונות של עלייה של כוח על פני סוגים שונים של כור וסביבות רגולטוריות.

ארצות הברית: טורקיה פוינט Units 3 ו-4

תחנת הכוח והאור של פלורידה תורכיה פוינט גרעיני צמח (שני PWRs) עבר עלייה ממושכת של כוח שאושר על ידי ה-NRC בשנת 2009. העלייה הגדילה את יכולתה של כל יחידה מ-693MW ל-783 MW, רווח של 13%.מודולציות כללו החלפת גנרטורים קיטור, שדרוגים טורבינות והתקנה של מגדלי קירור יעילים יותר.

שוודיה: יחידת טבעת 3

רינדול 3, מערבינגהאוס 3-loop PWR, הגדילה את התפוקה שלה מ-2775 מגה-וואט עד 3130MWth (a 12.8% uprate תרמי) באמצעות שילוב של שיפורים בדלק ומשדרגות I&C. הפרויקט היה מעורב רישוי של רשות הקרינה השוודית והושלם בשנת 2014. היכולת הנוספת סייעה לפצות על שלב המתוכנן של כורים ישנים בשוודיה.

דרום קוריאה: שין קורי יחידות 3 ו-4

הכורים של דרום קוריאה APR-1400 ב Shin Kori השיגו יכולת מדורג של 1400 MWe, אבל ניתוח נוסף וניסיון תפעולי אפשרו עלייה של עד 1425 MWe (כ 1.8% עלייה) שהושגה באמצעות שולי הפעלה מזוקקים ואופטימיזציה דיגיטלית של בקרה. הרגולטורים קוריאנית מאז אימצה תהליך ביקורת שיטתית לכל חדש.

כיוונים עתידיים ואתגרים

הדור הבא של תערי חשמל יהיה ככל הנראה למנף תאומים דיגיטליים, למידת מכונה ורשתות חיישן מתקדמות לדחוף כורים קרוב יותר לגבולות התפעול האמיתי שלהם תוך שמירה על בטיחותם של כורים מודולריים קטנים (SMRs) מעוצבים עם יכולת שולית של תעריפים טפילים כחלק מאסטרטגיה הפלט הגמישות שלהם.עם זאת, אתגרים נשארים.צמחים קיימים רבים הם ההזדקנות, ומצבם החומרי עלול להגביל את הפוטנציאל של תגמולים.

הזדמנות נוספת היא ההפיכה של צמחים גרעיניים עם ייצור מימן או התחדשות, המאפשרת עודף יכולת תרמית לשימוש עבור יישומים שאינם חשמליים.זה יכול לשפר את כלכלת הצמח ולספק זרם הכנסות חלופיות שמשלים ייצור חשמל במהלך תקופות נמוכות של ביקוש.

מסקנה

עידוד כוח שיפור ושיפורים של יכולת מציעים דרך פרגמטית להגדיל את התפוקה של אנרגיה נקייה ללא הזמנים המובילים והעלויות של בנייה גרעינית חדשה. באמצעות שילוב של טכנולוגיות משופרות, ניתוחי בטיחות קפדניים, ומסגרות רגולטוריות תומךות, שירותים ברחבי העולם הוכיחו כי צמחים קיימים יכולים לייצר בבטחה יותר שעות קילואט.