כורים מהירים נתרן (SFRs) מייצגים אבן הפינה של מערכות אנרגיה מתקדמות, המציעים את הפוטנציאל של ניצול דלק יעיל, מופחת פסולת ארוכה זמן רב, ואת היכולת לייצר חומר פישיל. על ידי שימוש נויטרונים מהירים וסוליום נוזלי כמו נוזל הקלה, עם זאת כורים אלה פועלים מחוץ לספקטרום תרמי-ניטר כי שולט כיום מים אור (LWR) הם יתרונות משמעותיים יותר, אך ורק כדי להפעיל את היתרונות של פיתוח כימי, אך ורקמות, עם זאת, עם זאת, כי הם יעילים חמורים יותר, כי הם יעילים יותר, כי הם יעילים, כי הם יעילים יותר, כי הם יעילים יותר, כי הם יעילים יותר, כי הם יעילים יותר, כי הם יעילים יותר, כי הם יעילים יותר, כי הם יעילים יותר, כיבית, כיבית, כיבית, עם זאת, עם זאת, עם זאת, כיבית גבוהה יותר, כיבית, כיבית, כיבית, כיבית גבוהה יותר, כיבית גבוהה יותר, עם זאת, כיבית גבוהה יותר, עם זאת, עם זאת, יעיל יותר, כיבית גבוהה יותר, כיבית גבוהה יותר, כיבית, כיבית גבוהה יותר, כיבית, כיבית גבוהה יותר, כיבית גבוהה יותר, כי הם מופעלת לחץ פיזיקלוני יעיל יותר, 000 יעיל

המונחים: Sodium-Cooled Fast Reactors

ב SFR, הליבה הכור הוא קריר על ידי מתכת נתרן נוזלית מתפשטת בטמפרטורות בדרך כלל בין 380 ו 550 מעלות צלזיוס. Sodium נבחר בגלל מוליכות תרמית מעולה שלה, יכולת חום ספציפית, ו קליטת נויטרונים נמוכה צולבת, אשר מאפשר ספקטרום נויטרונים מהיר להיות נשמר.

המערכת הקרירנית ב- SFR מתחלקת בדרך כלל לשניים או שלושה לולאות לבודד את נתרן הרדיואקטיבי מהסביבה החיצונית.הלאה העיקרית מפצה נתרן דרך הליבה ומעבירה חום באמצעות מחליף חום ביניים לכדי לולאה משנית, שאינה רדיואקטיבית.שלאה משנית מעבירה חום לגיטור אדים (או נוזל עבודה אחר) לייצור חשמל.זה מונע מגע ישיר בין נתרן רדיואקטיבי ופות, אך מציגה מורכבות, אך מברזל.

למרות תכונות חיוביות רבות, פעילות גופנית של נתרן עם אוויר ומים מהווה סכנה חמורה.ד דולף נתרן יכול להוביל לשריפות, דור מימן, ואירועים של עיתונות פוטנציאלית. במהלך תאונה חמורה שבה הליבה מחממת, השלמות של דלק cladding וחומרים מבניים יכול להיות נפגע, ודלק מלוטש יכול לגוון.

מכניקה של מלטה לאחור בסויום-קליד תגובה מהירה

ההיתוך מוגדר כאובדן של גאומטריה מוט דלק ואת ההיתוך של הדלק עצמו בשל קירור לא מספיק או ייצור חשמל מופרז. ב SFR, התקדמות ההיתוך ניתן לפרוץ לכמה שלבים, כל אחד עם אירועים ותוצאות משלו.

Reactivity Initiatedתאונות (RIA)

תאונות יזומות הן שילובים פתאומיים של פעילות גופנית חיובית שגורמים לעלייה מהירה של כוח.ב-SFRs, אירועים כאלה יכולים להיות מופעלים על ידי שליטה בנסיגה מוט, מעבר בועות גז דרך הליבה, או התמוטטות מכנית של מבני הליבה. כי הדלק ב SFR אינו נמצא איזון תרמי עם הקרנית בכל הזמנים, transient יכול להעלות טמפרטורות דלק מעל נקודת ההיתוך של אורניום (-28 ° C) או תחמוצפנת חום (MO) עלול להחמיר את ה-x (MO) לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, לאחר מכן, חום.

אחד במיוחד בתסריט של RIA ב SFRs הוא משוב תגובתי מרוקן מגניב.אם נתרן דוהרת מתרחשת, ריקנים מופיעים בליבת.מכיוון נתרן הוא מתווך נויטרונים טוב (למרות צנוע בהשוואה למים), הסרתו בלב ליבה של ספקטרום מהיר יכול למעשה להגביר את הפעילות עקב דליפת נויטרון מופחת ועלייה בשפעת מהירה.

אובדן תאונות קוליות (LOCA) בסויום

בניגוד ל-LWRs, SFRs לפעול בלחץ כמעט אטמוספירי, כך שאובדן קריר אינו מלווה בדיכוי מהיר.במקום, אובדן קריר ב SFR בדרך כלל מתרחש דרך דליפה או קרע בשקע הנתרן הראשי.אם הדליפה גדולה, רמת הבריכה נתרן בספינת הכור, חשיפת הליבה ללא מחזור חום, מסתמך במהירות על טמפרטורות דלקתיות, חום טבעי לא יכול להמיסה, 000 מכווץ עם נוזל חום טבעי, לא יכול להיות מכווץ עם לחץ דם גבוה, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק יותר, 000 לתוך טמפרטורות ליבת חומר נפץ טבעי, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 לתוך טמפרטורות ליבת עם ירידה לתוך טמפרטורות ליבת חומר חום טבעי, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק יותר, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק, 000 חזק יותר, 000 חזק יותר, 000 חזק, 000

סיכון נוסף הוא הדליפה נתרן עצמה.אם הדליפה מתרחשת מעל הבריכה, נתרן חם יכול לרסן ולהצית באוויר (שריפות נתרן), לייצר עננים צפופים של מחסנית נתרן שיכולה לפגוע בציוד ולעכב גישה.אם הדליפה מתרחשת מתחת לבריכת נתרן, המטוס עשוי להיות פחות תגובתי, אבל אובדן המלאי עדיין קריטי.

Sodium-water and Sodium-Air Interactions

ב SFRs עם גנרטור קיטור, קרע צינור יכול להזריק מים בלחץ גבוה או קיטור לתוך לולאה נתרן משנית.זה גורם תגובה כימית אלימה: 2 Na + 2 H2O 2 NOH + H2 + חום. התגובה משחררת גז מימן, אשר יכול להצית או detonate, ואת תחמוצת הסוליום הסיבתי יכול לתקוף לידם כדי להקל על זה, כולל טיפול מיידי של מערכות מים, אזום, עם זאת, אזמה, עם זאת, כל כך מוקדם יותר מדיום, עם מערכת דלקת מים מתקדמים (R) עם לחץ דם, עם זאת, כל כך, עם מערכת דלקת מים).

במהלך תאונה חמורה הכוללת דלק נמס, ניתן לאיים על ההצטברות מימן מתגובה נתרן מים או מחמצן של משטח מתכת חם לאחר שריפה נתרן.על בניין ההחזקה להיות מתוכנן לעמוד בלחצים אלה ולסינון או או vent גזים רדיואקטיביים.

אירועים היסטוריים ושיעורים למדו

כמה אירועים מבצעיים בכורים מהירים שנכללו בסוליום סיפקו נתונים חשובים על סיכונים ההיתוך ואמצעי הפחתת הפחתת הצמצום.

אנריקו פרמי I Partial Meltdown (1966)

אנריקו פרמי I Sodium-Cooled Fast Breeder Reactor במישיגן חוו היתוך ליבה חלקי ב-5 באוקטובר 1966, התקרית החלה כאשר מדריך זרימת זירוזיון (חלק מהמבנה של תמיכה הליבה) ירד משוחרר וחסם את החדירה של גושי תת-ממדן, גרם לרעב מקומי של קירור.

The Monju Sodium Leak (1995)

Monju, אבטיפוס SFR ביפן, סבל מדליפה לא גרעינית בדצמבר 1995 כאשר thermowell, מוכנס לתוך לולאה נתרן משנית, לא היה בשל עייפות מושרה רטט.הדליפה הביאה להפסקת אש נתרן שנמשכה במשך כמה שעות.למרות שלא אירעה נזק ליבה, האירוע פגע קשות באמון הציבור, עצר את הכור במשך שנים, והוביל להבטחת איכות קפדנית יותר עבור רכיבי נתרן.

חוויות הפעלה אחרות

התגובות כגון Phénix (צרפת) ו- BN-600 (רוסיה) צברו עשרות שנים של ניסיון תפעולי. Phénix היה אירוע בשנת 2000 שכלל דליפת נתרן בלולאה משנית וטיול כוח מתמשך המנוהל בבטחה על ידי מערכת ההשבתה האוטומטית. BN-600 חווה דליפות נתרן אך לא נזק מרכזי.

אסטרטגיות מייגציה

עיצובים מודרניים SFR משלבים שכבות מרובות של הגנה כדי להפחית את ההסתברות של ההיתוך ולצמצם את ההשלכות שלה צריך להתרחש.אסטרטגיות אלה אורך עיצוב, תכונות בטיחות פסיביות, פרוטוקולים תפעוליים והנחיות ניהול תאונות.

עיצוב והנדסה בטוחה

אפשרויות עיצוב בסיסיות משפיעות באופן משמעותי על בטיחות.ספא-סוג SFRs, כגון ASTRID הצרפתי ו- PFBR ההודי, בית המעגל הראשי כולו בתוך מאגר נתרן גדול.תצורה זו מספקת אינרטיה תרמית גדולה, כלומר גם אם מחזור מאולץ אבד, מאגר נתרן יכול לספוג חום במשך שעות רבות לפני הטמפרטורות להיות קריטי.

הליבה מיועדת עם דופלר שלילי coefficient (שובת טמפרטורה דלק) כי להפחית את פעילות מחדש כמו דלק חום למעלה, מתן אפקט התייצב טבעי במהלך transients. Control מוטות מוכנסות מלמטה או מעל ולעתים קרובות כוללים חומרים מגוונים (למשל, B4C, טנטלום, יורופיום) כדי להבטיח סגרה אמינה.

Containment מתחזקת לעמוד בלחץ פנימי של שריפות נתרן, טיהור מימן, וניקוי ליבת מוגבל.עיצובים רבים כוללים ⁇ ליבה - שכבת הקרבה של חומר השבה שהוצב מתחת לליבת - להכיל ולקרר דלק מלוטש אם הוא relocates, המונע ממנו ליצור קשר עם הכור.

תכונות בטיחותיות Passive Safety

מערכות בטיחות פאסיביות הן אבן הפינה של פילוסופיית בטיחות הדור הרביעי של הדור הרביעי של מערכות אלה פועלות ללא כוח פעיל, משאבות או התערבות המפעילה, תוך התבססות במקום על תופעות פיזיות טבעיות.

  • (FLT:0) ,Natural Convection Decay Heat Removal:FLT:1 Responseor עיצובים כוללים טיוטה טבעית ייעודית של חילופי חום (למשל, DRACS - Direct Reactor Auxiliary Cooling System) אשר מעביר חום מהברומיאליום לאטמוספירה באמצעות זרימת אוויר טבעי.
  • (FLT:0) מודולי הרחבה (GEMs): ⁇ FLT:1 ; GEMs הם צינורות חלולים בנוי לתוך הרכבה הליבה המכיל גז דחוס.אם זרימת נתרן אבדה, הגז מתרחב וכוחות נתרן מחוץ ל GEM, מציג ריק אשר מגביר את הדליפה נויטרונים ומקטין את הפעילות מחדש.
  • (FLT:0) Thermal Siphons:FLT:1 סידור הבריכה הגדול קובע באופן טבעי אחפי תרמי בין הליבה החמה לבין פני השטח הקר יותר של הבריכה, המניעה זרימת טבעית גם ללא משאבות.זה מבטיח כי חום ריקבון מחולק אחיד לאורך כל הבריכה.
  • (FLT:0)Self-Actuated Shutdown Systems:031 כמה עיצובים מתקדמים משלבים מכשירים כגון מגנטי נקודות או ⁇ memory, אשר משחררים את המוטות אם טמפרטורה קרירה עולה על נקודה מוגדרת, ללא צורך אותות אלקטרוניים.

פרוטוקולים תפעוליים ותחזוקה

האלמנט האנושי הוא קריטי לבטיחות SFR. מפעילי חייב להיות מאומן כדי להתמודד עם דליפות נתרן, לזהות כישלונות בלתי אפשריים ברכיבי נתרן, ולבצע הנחיות ניהול תאונות.בדיקה רגילה של רכיבי מערכת ראשונית באמצעות מצלמות תת-ימיות, בדיקות קוליות, וניטור נתרן טוהר הוא חיוני.Sodium כימיה נשלטת הדוק כדי למנוע זיהומים שיכולים לגרום לחסימת או קורוזיה.

כמה הנחיות ניהול תאונות (SAMGs) שפותחו עבור SFRs להתמקד בשמירה על קירור הליבה, הגבלת דור מימן, ומניעת ביקורת חוזרת. לדוגמה, אם מתרחשת ההיתוך, המפעילים עשויים להכניס גז חנקן לתוך ההחזקה של ניתוק חמצן לכבות שריפות נתרן, תוך שימוש תרסיסי מים מונעים כוח הכבידה כדי קירור המבנה של ההטבה (אך לא נתרן ישירות, כדי למנוע תגובות אלימות).

עיצוב תגובה מהיר מתקדם ותכונות הבטיחות שלהם

כמה עיצובים של הדור הבא פותחו המשלבים את השיעורים שנלמדו מאירועים קודמים ומחקר.

(FLT:0)PRISM (Power Reactor Innovative Smallמודולeur)FLT 1 על ידי GE Hitachi הוא קומפקטי, מודולרי SFR המיועד לייצור המפעל.It משתמש בתצורה של סוג בריכה, הסרת חום עששת פסיבית, דלק מתכתי (U-10Zr) שיש לו מוליכות תרמית מעולה ונקודת נמס גבוהה.

(FLT:0)ASTRIDFLT:1 (התגובה הטכנולוגית של סויום עבור הדגד התעשייתי) היה פרויקט צרפתי שהגיע לשיאו בעיצוב ראשוני עם תפוקת כוח של 600 MWe. ASTRID שילב מספר מערכות חסימה פסיבית, ליבת ⁇ , מאגר נתרן גדול, וכילה שנועדה לעמוד בתאונה חמורה.

(FLT:0BN-800GFLT:1) ב Beloyarsk ברוסיה הוא קו מסחרי SFR (800 MWe) שהחל לפעול בשנת 2016 הוא כולל הליבה תחמוצת מעורבת (MOX), 3-circuit חום העברה, ומערכת קירור מונעת דיזל גיבוי.

(FLT:0CFR-RIR-600FLT:1) (סין תגובה מהירה 600) נמצאת בבנייה, והיא תשתמש בתצורה מסוג בריכה עם הסרת חום עששת.סין יש תוכניות שאפתניות לפרוס כורים מהירים כחלק ממחזור הדלק הסגור שלה, ואת העיצוב CFR-600 מבוסס על ניסיון מ- CEFR הקטן יותר (תגובה מהירה ניסיונית).

מחקר מתמשך ושיתוף פעולה בינלאומי

הפיתוח של SFRs בטוח הוא מאמץ גלובלי מתואמת באמצעות הפורום הבינלאומי של הדור הרביעי (GIF), הכולל מדינות חברות כגון ארצות הברית, צרפת, יפן, רוסיה, סין, הודו ודרום קוריאה, קובצי GIF ביססו תוכנית מחקר של מערכת תגובה מהירה נתרן-Ced Fast Responseor אשר מעדכנת את R&D הקשורה לבטיחות בתחומים כגון:

  • חומרים מתקדמים של דלק וחיפוי, שהם יותר סובלניים לטמפרטורות קיצוניות (דלק סובלני).
  • שיפור מודלים וסימולציה של תאונות חמורות, כולל אינטראקציה דלק-קוטב והתנהגות בריכה מלוטנת.
  • פיתוח טכנולוגיות בדיקה בשירות עבור מערכות נתרן-קווולדות, כגון אודיו לצפייה תחת נתרן.
  • אימות ניסיוני של מערכות להסרת חום עששת במתקנים גדולים של בדיקות בקנה מידה גדול (למשל, מתקן PLANDTL ביפן ו- SARAF בצרפת).

ארגונים בינלאומיים כגון:0. [סוכנות האנרגיה האטומית הבינלאומית] (IAEARE) 1 לספק תקני בטיחות, ביקורות עמיתים ופרויקטים מחקריים מתואמת על בטיחות הכור המהיר.תוכנית תקני בטיחות בטיחות של IEA, כולל FLT:2SSR-2/1 (Rev. 1)FLT:3, דרישות עיצוב עבור כורים מהירים.

(FLT:0)Generation IV הפורום הבינלאומי SFR SystemearFLT:1) מספק מידע מפורט על מטרות בטיחות, כולל כי העיצוב חייב להיות סובלני של אובדן מוחלט של כל הכוח מחוץ לאתר וכי תדירות הנזק הליבה צריכה להיות נמוכה מאוד (פחות מ 10-6 לשנה כורים). מחקר מתמשך גם חוקר מושגים חדשניים כגון השימוש של הפרדה corium-phase ושיפור הליבה כדי לתפוס את ההתקדמות בסוף ההיתוך.

לבסוף, האגודה הגרעינית של העולם (FLT:0)FLT:1ir מציעה סקירה מקיפה של טכנולוגיית SFR ואת מאפייני הבטיחות שלה, מדגיש כי השילוב של בטיחות פסיבית, שולי תרמי גדולים, והחזקה חזקה הופכת את ה-SFRs המודרניים לבטוחים יותר מאשר עיצובים קודמים.

מסקנה

הסיכון להתמוסס בכורים מהירים נתרן הוא נושא מורכב מושרש בתכונות הפיזיות והכימיקליות של נתרן וספקטרום הניטריון המהיר, בעוד שהפוטנציאל לתאונות של שילוב מחדש, ריקנות קירור של אנמונים, ושריפות נתרן קיימות, גישה רב-שכבתית לבטיחות, כולל אמצעי הגנה מהונדסים, הסרת חום פסיבית, פרוטוקולים תפעוליים, וכוללת, מתקדמת, כמו גם את הדלומיים מתקדמים, אשר עוצבו, כמו גם את הדליפה ההיסטורית, כמו גם את ה-ה, כמו גם את ה-ה, כמו גם את ה-RD-ה, כמו גם את ה-RDC-ה, כמו גם את ה-החלומירית-החליפה, כמו גם את ה-החליפה, כמו גם את ה-RDC-החליפה, כמו פונקציות קריטיים-RDC-החליפה-החלומירית-החליפה-החלומיים-החלומירית-החליפה-החלומירית-ידית, כמו גם את ה-החליפה-ידית, כמו גם את ה-ידית, כמו גם את ה-ידית, כמו: ID-ידי משחק-ידית-ידי