ניתוח עלויות היתרונות של המעבר מהפלאים לטמליים למפכנים מהירים

מעבר מהכורים התרמים המסורתיים לכורים מהירים (FBRs) הוא אחד ההחלטות האסטרטגיות הבולטות ביותר באנרגיה גרעינית כיום.שינוי זה נושא השלכות עמוקות על ניצול דלק, ניהול פסולת, אבטחת אנרגיה ותחרותיות כלכלית. ניתוח עלות יסודי מקבל חיוני עבור קובעי מדיניות, מפעילי תועלת ומחנכים אשר חייבים לשקול עול כבד לטווח ארוך נגד קיימות ארוכת טווח, וספק יעילות סביבתית, אם זה מספק את הגורמים המהירים של חומרים סביבתיים, כלומר, כלומר, מגורמים מהירים יותר, מניתוח הגיוניים, מניתוחים, מניתוח יעיל יותר, כלומר, כלומר, מתנאי חשיבה מהירה, מתנאי איכות הסביבה, מניתוח יעיל יותר, אם זה מספק, אם זה מספק את הגורמים לגורמי בטיחותיים, מגורמים סביבתיים, ממריצים, כלומר, ממריצים, אם זה מספק, מגורמים סביבתיים, מגורמים מהירים יותר, אם זה מספק את הגורמים לגורמי בטיחותיים, אם זה מספק, כלומר, ממריצים, ממריצים, מגורמים סביבתיים, מגורמים מהירים יותר, מגורמים מהירים יותר, מגורמים סביבתיים מופעלים, אם גורמים סביבתיים, ממריצים, ממריצים, אם זה מספק, ממריצים, ממריצים, ממריצים, ממריצים, ממריצים, ממריצים, אם זה מספק את הגורמים למניעים, ממריצים

הבנת התגובות הירומליות והמהירות של ברדר

תגובה תרמית: The Current Main Stay

כורים חמים, הכוללים כור מים מחוננים (PWRs), כור מים רותחים (BWRs), ומתכננים מתקדמים CANDU, משתמשים במכשול (מים זמניים או מים כבדים) כדי להאט נויטרונים המיוצרים על ידי משקעים לאנרגיות תרמיות (סביב 0.025 eV) במהירויות נמוכות אלה, לניטרון יש סיכוי גבוה של גרימת נזקי דלקת אורניום ב-235 -25% בלבד הוא רק דלק איטי (כמת) בגלל דלי חום טבעי הוא רק 0.

כורים ארומאל שולטים בצי העולמי - יותר מ-430 יחידות בפעולה - הודות לעשרות שנים של ניסיון מבצעי, רשתות אספקה מבוססות היטב, ותקנות בטיחות בוגרות.

תגובה מהירה: עיצוב ועקרון

כורכור מהיר לפעול ללא מתווך, באמצעות נויטרונים מהירים (אנרגיה מעל 1 MeV) כדי לקיים את תגובת שרשרת.ה הליבה קומפקטית, עם צפיפות דלק גבוהה (לעתים קרובות תחמוצות מעורב של פלוטוניום ואורניום, או ⁇ מתכתית), והוא קריר על ידי יחס קירור שאינו מייצר ניטרוונים באופן משמעותי - באופן סימטרי, אלא גם להוביל או 238 מעלות צלזיוס - הוא אחד - כלומר, הוא סוג של Framy הוא יעיל יותר של שיתוק טיפוסי יותר מאשר Fissis - הוא אחד - בעיקר fissis - הוא יעיל יותר מאשר Frame 2.

יכולת זו מאפשרת ל-FBRs להשתמש אורניום מרוקן (הזנבים מהעשרה) כחומר שמיכה, מרחיב באופן דרמטי את משאב האנרגיה הנתב. כאשר בשילוב עם מחזור דלק סגור הממעבד דלק, FBRs יכול להגדיל באופן תיאורטי את השימוש באורניום על ידי גורם של 50 עד 100 בהשוואה לכורים תרמיים.

היתרונות העיקריים של תגובה מהירה Breeder

יעילות דלק מוגברת וזמינות משאבים

הטיעון הכלכלי המשכנע ביותר עבור FBRs הוא היכולת שלהם להפיק אנרגיה אורניום-238, אשר מעלה 99.3% אורניום טבעי. AFLT:0IAEA דו"ח על כורים מהירים FLT:1 מציין כי קילוגרם אחד של אורניום יכול להניב את אותה אנרגיה כמו כ -10,000 ק"ג של פחם, אבל כור תרמי להשאיר את הרוב המכריע של אנרגיה שלא ניתן ל-BR, על ידי ניגודים גדולים, בעיקר עלות של צריכת דלק גבוה או ירידה של כל הכורים.

בזבזניות ומחזור

יתרון משמעותי נוסף הוא ההפחתה בנפח וב רעילות של פסולת גרעינית ברמה גבוהה. FBRs יכול לשמש "שוררים" כמו גם מגדלים: הם יכולים להעביר טרנזיד קטן ארוך ימים (neptunium, americium, כורסאיום) לתוך ספוג קצר יותר של מוצרי משקעים לטווח ארוך.

דף האגודה הגרעינית של איגוד הגרעין העולמי על כורי נויטרונים מהירים 1 מספק סקירה מקיפה של פוטנציאל הפחתת הפסולת.

אנרגיה וביטחון לטווח ארוך

על ידי המרת חומר פורייה לדלק פישל, FBRs decouple אנרגיה גרעינית מן ההיצע המוגבל של אורניום-235 מדינות עם ממציאים גדולים של אורניום מרוקן או פלוטוניום מעובד מחדש יכול להפיק עשרות שנים של אנרגיה ללא כרייה חדשה. זה משפר את עצמאות האנרגיה ומפחית את הפגיעות לאספקת הפרעות.בעולם מחוספס פחמן, FBRs יכול לספק עומס נמוך עבור מאות שנים של חשמל פחמן, מה שהופך אותם אנרגיה בת קיימא.

אתגרים כלכליים וטכניים

עלויות הון גבוהות וסיכון בנייה

FBRs הם מורכבים יותר מאשר כור תרמיים.הצורך בחומרים אקזוטיים (למשל, לעמוד בתנודות נויטרונים גבוהות וטמפרטורות), כלי מתקדם לטיפול נתרן (סויום הוא מאוד תגובתי עם מים ואוויר), ומתקן עיבוד דלק מתוחכם שמניעה את הדלק הדחף מעלה באופן משמעותי את עלויות ההון עבור F בקנה מידה מסחרי (BRסביב 600 מיליון דולר) מ-5,000 $ ל-750 דולר יותר מאשר לטווח ארוך יותר.

המורכבות המבצעת מציגה גם עלות יתר על המידה.הרופא הצרפתי וכורים סופרפליקס חוו עיכובים ובעיות טכניות שרידו את יכולתן הכלכלית.הכור היפני, לאחר 250 ימי פעולה בלבד, נסגר בגלל דליפת נתרן ולא החלפו מחדש, המייצג הפסד של 9 מיליארד דולר.

בטיחות, אמינות, והכחשה של הרדלס

כורים מהירים יש תכונות בטיחות ייחודיות - קירור נתרן פועל בלחץ נמוך, צמצום הסיכון לתאונה אובדן של תאונת דרכים אופיינית ל- PWRs. עם זאת, שריפות נתרן וקפאה קרירה (התמיסים ב-97.8 מעלות צלזיוס) מציגים אתגרים תפעוליים.מנגנוני משוב תגובתיים בליבות מהירות הם גם שונים, הדורשים מערכות בקרה מתוחכמות.

בעיות הפצה ואבטחה

מחזור הדלק הסגור הקשור ל-FBRs כרוך בטיפול של פלוטוניום טהור מופרד מדלק בזבזני, בעוד כורים תרמיים מייצרים גם פלוטוניום, ריכוז גבוה ואיכות המוסטופית של FBR פלוטוניום להפוך אותו מתאים יותר לשימוש בנשק. אמצעי הגנה בינלאומיים, אחריות חומרית חזקה, ואמצעי הגנה פיזית הם הכרחיים אך להוסיף עלויות ופוליטיות.חלק מהמדינות בחרו לרדוף אחרי FBR ללא resosprocessing (באמצעות מנגנוני הגנה מהירה), אבל יעילות מהירה), אבל יעילות דלק מהירה), אבל יעילות מהירה עבור יעילות מהירה.

עלויות ניתוח עלויות-Benefit Analysis Framework

קצר טווח לעומת פרספקטיבה ארוכת טווח

המעבר ממותג לצמחים מהירים צריך להיות מוערך באמצעות עלות ממודרגת של חשמל (LCOE) מודל המהווה עלויות מחזור דלק, עלויות סילוק הפסולת, וחיצוניות. בטווח הקרוב (2030-2050), כור תרמי יישאר זול יותר בשל מחזורי הון נמוכים יותר ושפע של אורניום זולות נמוכה.

רגישות להורדת מחירים ומחיר פחמן

אם שיעור הנחה נמוך (למשל, 3%) מוחל - מאומת על ידי היתרונות החברתיים ארוכי טווח של אנרגיה גרעינית - המקרה עבור FBRs מחזק.converse, משקיעים פרטיים באמצעות שיעור הנחה גבוה (8 עד 10%) יעדיפו כורים תרמיים עם תקופות תשלום קצרות יותר. תמחור פחמן של 50–100 דולר לטון של CO2 יכול את הקשקשים עוד על ידי בסיס נמוך פחמן חד חמצני, אך ללא יתרון חטוף נוסף של שפכים.

חיסכון בפסולת

מכיוון ש-FBRs ומחזורי הדלק הסגורים שלהם מפחיתים את נפח העודף והרדיו-שטוקיביות של פסולת, עלויות הזירוזנות הגיאולוגיות העתידיות יכולות להפחתת.משרד האנרגיה האמריקאי מעריך כי אספקת דלק קבועה של הוצאות של כ-500,000 דולר לטון.הפחתה של 80% יכולה לחסוך מעל 400 מיליון דולר לכורים בשנה בחבות ארוכות טווח.

מחקרים וחוויות תפעוליות

Phénix ו Superphénix (צרפת)

Phénix (250 MWe) של צרפת מופעל מ-1974 עד 2009, המפגין את האפשרות של נתרן-קוע FBRs. Superphénix, אבטיפוס 1,200 MWe, המופעל מ-1985 עד 1998 אך סבל מדליפות נתרן, בעיות מבניות, ועלויות תפעול גבוהות מאוד.למרות בעיות טכניות שלה, Superphénix סיפק נתונים בעלי ערך על התנהגות מהירה וטיפול בדלק מהיר ודלק מהיר ומאובטח ב-F הצרפתי יכול להשיג ביצועים מאתגרים מאוד.

BN-600 ו- BN-800 (רוסיה)

רוסיה מובילה כיום ב- FBRs המבצעת של ה- BN-600 (600 MWe) בבלוירסק פועלת מאז 1980 עם גורם קיבולת מעולה של כ 80%.ה- BN-800 (800 MWe) החלה לפעול מסחרית בשנת 2016 וכעת משמשת פלטפורמה לבדיקת דלקים מתקדמים (כולל MOX ו- nitride דלק) וטכנולוגיות מחזור דלק סגורות של רוסיה כדי לייצר מחזור גרעיני, אשר צברו כ-RFD, אשר צברו כ- 1000% מטווח ייצור של אנרגיה, כולל דלקים, כולל דלקים, כולל דלקים, ו-V מעליות, כולל דלקים, 000 של דלקים, 000 של מעליות, 000 דולר, 000 דולר, ו-V מעליות, כולל דלקים, 000 דולר, 000 של דלקים, ו-V מעליות, ו-V מעליות, ודלקים, 000 של מעליות של דלקים, ו-V מעליות של דלקים, ו-R.

Monju (יפן) ו-FBTR (אינדיה)

Monju ביפן (280 MWe) היה כישלון יקר, בעוד FBTR של הודו (13 MWe) ואת PFBR הקרובה (500 MWe) מייצג גישה זהירה יותר, מצטברת יותר, הודו, שיש לה שפע של thorium, תצוגות FBRs כאבן מזרזת לכורים מבוססי thorium.

השלכות סביבתיות ומדיניות

פליטות פחמן ומטרות אקלים

גם כור תרמי ומהיר פולט CO2 זניח במהלך המבצע, על ידי מתן ניצול משאבים גבוה יותר, FBRs יכול לתמוך צי גרעיני גדול יותר ללא כרייה נוספת והעשרה, ובכך להרחיב את היכולת לחשמל פחמן נמוך.בתסריט שבו העולם שואף ל- net-zero עד שנת 2050, מודלים של IEA מציעים יכולת גרעינית חייב להכפיל; FBRs יכול לשחק תפקיד מרכזי באזורים עם משאבי אורניום מוגבלים.

ביטחון לאומי ואוטונומיה אסטרטגית

מדינות עם תוכניות נשק גרעיניות או ממציאים גדולים של פלוטוניום נפרד (למשל, רוסיה, הודו, סין ובריטניה) להציג את FBRs כדרך להפוך פלוטוניום צבאי לחשמל אזרחי.הארה"ב זנחה את תוכנית FBR שלה בשל חששות הפצת תפוצה, אך מדינות אחרות ממשיכות לפתח.

תחזית לעתיד ומסקנות

כורים מהירים אינם פתרון לטווח קרוב עבור רוב המדינות.עלויות ההון הגבוהות, המורכבות הטכנית, ואתגרי הבטיחות הנותרים אומר כי כורים תרמיים יישארו דומיננטיים לפחות שני עשורים נוספים.עם זאת, היתרונות לטווח ארוך - יעילות דלק, צמצום פסולת וביטחון אנרגיה - הם משמעותיים. כמו עליית מחירי אורניום ומגבלות פחמן, מאזן הכדאיות עלות העלות ישתנה לטובת FBRs, במיוחד אם הם יכולים להפחית את קצב ייצור הצמיגים המהיר (או נמוך יותר מ"ב) או במהירות של 20 כורים מהירים).

אנשי חינוך וקובעי מדיניות חייבים להכיר בכך שהמעבר אינו החלטה או החלטה אלא אבולוציה הדרגתית. מדינות עם תוכניות גרעין בוגרות ותמיכה ממשלתית חזקה (רוסיה, הודו, סין) כבר זזות קדימה. אחרים עשויים לחכות עד שטכנולוגיית FBR מגיעה לרמת סטנדרטיזציה והפחתה של עלויות בדומה למים הקלים של ימינו (האור-מיים) בסופו של דבר, ההחלטה לעבור מכורי חום ועד לגזעים מהירים, תהיה מונעת על ידי שילוב של מחסור במשאבי אנרגיה, דחיפות סביבתית, ולמידה רצינית, כל תוכנית בעלת כוח-מעקבית, רצינית, כל דחיפות.

לקריאה נוספת, מערכת המידע של IAEA:0 Advanceded Reactors Information SystemFIRLT:1 מספק מפרטים מפורטים של כל עיצובי הכור המהיר הגדולים בפיתוח, בעוד האגודה הגרעינית העולמית מציעה ניתוחים כלכליים מעודכנים.הבנת הדינמיקה הזו חיונית לתרומה לדיון מושכל מבוסס ראיות על עתיד הכוח הגרעיני.