עתיד התגובות של ברדר המהיר בקונטקסט של מטרות האקלים העולמי

כורים מהירים מייצגים את אחת הטכנולוגיות המבטיחות אך המסוכנות ביותר בנוף הכוח הגרעיני.כפי שאומות מתמודדות עם הלחץ הכפול של רשתות החשמל המפחמות ולהבטיח ביטחון אנרגיה לטווח ארוך, הכורים האלה מציעים הצעה ייחודית: היכולת לייצר יותר דלק גרעיני מאשר הן לצרוך.יכולת זו יכולה למתוח משאבים של אנרגיה מעשרות שנים, להפחית את נפח ו הרעילות של פסולת ברמה גבוהה, ולספק רזולוציה נמוכה של אנרגיה גלובלית בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, עלולים, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, על ידי פיתוח אנרגיה גבוהה של אנרגיה גבוהה של אנרגיה, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, בטווח הארוך, של אנרגיה גבוהה של אנרגיה גבוהה של אנרגיה גבוהה של אנרגיה גבוהה של אנרגיה גבוהה של אנרגיה גבוהה של אנרגיה גבוהה של אנרגיה

הבנה מהירה של תגובה מהירה

בפשוטו ביותר, כור גרעיני מקיים תגובת שרשרת של אירועי פשיעות.הניטרוונים המשוחררים יכולים להאט (המוגדרים) על ידי מתווך, כמו למשל בכורי מים רגילים, או להשאיר באנרגיה גבוהה. כורים מהירים פועלים עם נויטרונים מהירים - כלומר השם - וניתוק עם מארגן.

ניוטרון Spectrum ותהליך הגילוח

בכור תרמי, אורניום-235 פינס בקלות, אבל אורניום-238, הכולל יותר מ 99% אורניום טבעי, הוא בעיקר אינרטי. נויטרונים מהירים, עם זאת, יכול להמיר אורניום-238 לתוך פלוטוניום -239 באמצעות לכידת נויטרונים ואחריו יחס בטאדעון המתאים -239 עצמו הוא פילאי, והוא יכול לשמש כדלק.

היכולת לגדל פירושו כי למעשה כל אורניום טבעי יכול לשמש דלק, לא רק אורניום נדיר -235. זה מגביר את האנרגיה מופקת מכמות מסוימת של אורניום על ידי כ 60 עד 100 כפול בהשוואה לכורים תרמיים. מנקודת מבט משאבים, אשר הופך אורניום ממשאבים מוגבלים לתוך אחד שיכול כוח עבור האנושות במשך אלפי שנים בשיעור הצריכה הנוכחי.

Coolants: Sodium, Lead, and Beyond

מכיוון שכורים מהירים אינם יכולים להשתמש במים כמגניבים (מים מאטים את הניטריונים למטה), הם מסתמכים על מתכות נוזליות.הקרר הבוגר ביותר הוא נתרן נוזלי, המשמש ברוב הכורים המהירים הניסוייים והמסחריים שנבנו עד כה.סויום יש תכונות מתקדמות להעברה חום ונקודת רתיחה גבוהה, המאפשרת למתקן לפעול בלחץ אטמוספירפרי, אשר זקוק ללחץ כבד, עם כלי דחוסים ורידיים, ולכן הוא דורש גזים ורציף בזהירות ורציף.

מוביל או מוביל-הקררים האקלקטיים מפותחים כחלופה.עופרת אינה מגיבה באלימות עם מים או אוויר, ונקודת הרתיחה הגבוהה שלה מספקת אפילו שולי בטיחות גדולים יותר. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . עופרת של רוסיה עופרת 4 מהר-fast-fast-fast-fast . עופרת מהירה כורים אינו מגיבהחדשניתוב כורים הם דוגמאות של טכנולוגיה זו corrosion של חומרים מבניים של חומר זה.

רעיון מתפתח נוסף הוא הכור המהיר המוגז, תוך שימוש בליום כמגניב.זה מבטל בעיות תגובתיות כימיות, אך יכולת החום הנמוכה של הגז מטילה מגבלות הנדסיות שונות.כל בחירה מגניבה מציגה מערך ייחודי של עצירות מסחר בביטחון, כלכלה וניסיון תפעולי.

סוגי דלק ומחזור הדלק

כורים מהירים יכולים להיות מודלקים עם דלק חד-חמצני (MOX) מעורב – תערובת של דו-חמצני פלוטוניום ו-238 דו-חמצני אורניום – או עם דלקי מתכת כגון אורניום-plutonium-zirconium ⁇ s. דלקי מתכת שימשו היסטורית בכורים ניסיוניים בארה"ב ונרדפים בכמה עיצובים הבאים בגלל הביצועים שלהם תרמיים יותר ויותר משופרים.

מחזור דלק סגור הוא חלק בלתי נפרד מהתפיסה של המתבגר.דלק סרגל מעובד לשחזר פלוטוניום וטראנסורינים אחרים, אשר לאחר מכן מוטבעים לתוך דלק טרי. Reprocessing טכנולוגיות, כגון PUREX (aqueous) או pyroמעבד (electrochemical), יש לתכנן להיות ממריץ, בעוד שנותרה מבחינה כלכלית קיימא של הדגמה מוצלחת של מחזור סגור בקנה מידה מסחרי הוא תנאי לפריסת רחבה של דלק.

תפקיד התגובה המהירה של ברדר בשינוי האקלים

מודלים של הערכה משולבת בשימוש על ידי פאנל בין-ממשלתי על שינויי אקלים מראים כי השגת פליטות אפסיות נטו עד אמצע המאה דורש הרחבת מקורות חשמל פחמן נמוך הרבה מעבר לרמות הנוכחיות.כוח גרעיני הוא אחד המקורות המוכחים של חברה, כוח פחמן נמוך שיכול לפעול בגורמים בעלי יכולת גבוהה, משלימים משתנים מתחדשים כמו רוח ושמש.

החלפת משאבי דלק ופחתת השפעות מינון

כורים ארכיים לצרוך רק 0.7% מהתוכן האנרגיה של אורניום טבעי.על ידי גידול פלוטוניום מן אורניום-238, FBRs יכול לגשת מעל 90% של אנרגיה זו.זה למעשה הופך למשאב כמעט בלתי נדלה, הסרת אחד מהמגבלות לטווח הארוך על התרחבות גרעינית. בטווח הקרוב, זה אומר כי המאגרים הנרחבים של אורניום מחוסל (על ידי תוצר של העשרה) וניקוי גזי אלומיניום יכול לשמש מפסולת גזים חדשים.

« « טיהור גבוה

אחד הטיעונים הסביבתיים המשכנעים ביותר עבור FBRs הוא היכולת שלהם לשרוף אלמנטים טרנסאורולוגיים ארוכים - פלוטוניום, americium, כורכום - השולטים הרדיוקסיות ארוכת הטווח של דלק גרעיני בשימוש. בכור תרמי, אלמנטים אלה בונים וחייב להיות מבודד במשך מאות אלפי שנים במחסן גיאולוגי מהיר, הם יכולים להיות מקטין את הפחתת כמות גדולה של פסולת גרעינית לטווח קצר יותר, כדי להפחית את כמות מוגבלת של מאות שנים של פסולת גרעינית.

מספק גמישות, המשרד נמוך-Carbon Power

ככל שקיבולת השמש והרוח גדלה, מפעילי הרשת זקוקים למקורות כוח הניתנים לאספקת חשמל שיכולים למלא פערים במהלך תקופות נמוכות של כור גרעיני, כולל מגדלים מהירים, נועדו בדרך כלל להפעלה של עומס, אבל כמה עיצובים משלבים יכולות מעקב עומס או אחסון אנרגיה (למשל, באמצעות אחסון תרמי משולב עם לולאת נתרן). צי של FBRs יכול לספק כוח פחמן נמוך אמין בעת צריכת פסולת בו זמנית של אור-מנר, יצירת מערכת יחסים מתקדמת בין קונבנציונאלית.

תוכניות תגובה מהירה: מצב נוכחי ותוכניות עתידיות

כמה מדינות הפעילו או שסיימו לאחרונה תוכניות מגדלים מהירות, כל אחת מהן עם גישות טכניות נפרדות ומוטיבציה אסטרטגית.

רוסיה רוסיה רוסיה

רוסיה מפעילה את הכור המהיר הגדול בעולם, את דלק BN-800 (800 MWe), במפעל הגרעיני Beloyarsk. BN-800 משתמשת בסוליום קריר ו-MOX, והוא פועל באופן מסחרי מאז 2016. הוא משמש כדגימה בקנה מידה מלא עבור מתקני BN-1200 גדולים, אשר רוסיה מתכננת לפרוס כחלק מהאסטרטגיה הגרעינית ארוכת הטווח שלה, כמו גם פיתוח של תוכנית דלק מתקדם בעולם, כולל פיתוחה, כמו גם תוכנית דלק מתקדם ביותר, כמו גם היא מתקדמת ביותר, כמו גם פיתוחה.

הודו הודו

בהודו יש תוכנית גרעינית תלת-שלבית שמגישה את FBRs לשלב הביניים. 500 MWe Prototype Fast Breeder Reactor (PFBR) ב Kalpakkam הוא ליד ועדה לאחר עשרות שנים של פיתוח.פעם תפעולית, הודו מתכננת לבנות יחידות FBR-600 נוספות.נהג הודו הוא עצמאות אנרגיה: יש לו שפע של thorium, אך גזע מהיר יכול להיות אורניום מ 233 בשימוש מאוחר יותר של דלק PF.

סין

סין הזמינה את ה-CFR (CEFR) ב-2010, כור מבחן בן 20-MWe sodium-cooled.It is עכשיו בונה את תחנת ה- CFR-600, מפעל של 600-MWe, עם תוכניות לסדרת יחידות מסחריות.סין רואה כורים מהירים כדרך להשתמש במאגרים הגדלים של פלוטוניום משיקום ובסופו של דבר לסגור את מחזור הדלק הסיני.

תוכניות אחרות

הכור של יפן Monju (Atype sodium-cooled FBR) פעל לסירוגין מ 1994 עד הסגירה הסופית שלה בשנת 2016 לאחר סדרה של כשלים תפעוליים; המורשת שלה הודיעה על שיפורים בינלאומיים בטיחותיים. France הפעילה את ה- Phenix ו- Superphenix כורים בדור ה- 1970-1990, והדגימה את הטכנולוגיה בקנה מידה אך נתקלה בעלויות ובהתנגדות הפוליטית של ארצות הברית רדיפת ה-ה על ידי ה-ה-ה-ה-ה-ה-ה-התגובה המהירה (RicreperiFR) ו-Rirregirol-RirtreperiRicreperiRird) ב-RIRICRIRSTRIRSTR (R) ו-Ricregicator (RIR) ב-RIR) ו-RIR) ב-RIR-RIRSTRIRSTRIRSTRIRSTRIRSTRIRSTRIRSTRICRICRIRSTS, אך עדיין ב-RIRSTRIRSTS, אך עדיין ב-RIRSTRIRSTRIRSTRIRSTRIRSTRIRSTRICRICRICRIR

קידום טכנולוגיות שפיכות את העתיד FBRs

כורכור מהיר מוקדם היה מורכב, יקר, ו נוטה לעיכובים תפעוליים - ללא ספק דליפות נתרן ותגובות נתרן מים.עשרות שנים של מחקר וניסיון תפעולי הביאו לשיפורים חשובים.

חומרים ובקרת קורוזיה

⁇ חדשים, כגון תחמוצת תחמוצת-התחמוצת-התחמוצת (ODS) פלדה, מציעים התנגדות משופרת לנזקי נויטרון ומצמריפת-הטמפרטורה גבוהה.עבור כורים מובילים, ציפויים מתקדמים ושליטה בפעילות חמצן בקוריר הפחיתו את קורוזיה כדי לנהל רמות.חומרים אלה מרחיבים את חיי הכורים ולשפר את האמינות האמינות.

מערכות בטיחות פאסיביות

עיצובי FBR מודרניים משלבים הסרת חום עששת באמצעות זרימת טבעי של הקרון, חיסול ההסתמכות על משאבות פעיל וכוח גיבוי. הכור ה-Sodium-cooled PRISM (GE-Hitachi) והכור הראשי אל-FRED הם דוגמאות של עיצובים שיכולים לסגור ולקרר ללא התערבות או כוח חיצוני לתקופות ארוכות.

דלק והתנגדות

עיבוד (הפעלה אלקטרונית) ממשיך פלוטוניום מעורב עם טרנסאוריטניקה אחרים, מה שהופך את זה קשה להפריד פלוטוניום טהור לשימוש בנשק. בשילוב עם קו-מיקום של כור ומתקני עיבוד מחדש, זה יכול להפחית את הסיכון התפוצה בהשוואה להפעלה המסורתית של PUREX.

אחריות כלכלית וסטנדרטיזציה

עלות ההון הגבוהה של FBRs הייתה מחסום מרכזי.עיצובים כמו BN-1200 שואפים לשוויון בעלויות עם כור מים קלים באמצעות סימולציה, בנייה מודולרית, וגודלי יחידות גדולים יותר. כורים מהירים מודולריים קטנים (למשל, 100-300 מ"אנחנו) נמצאים גם תחת שיקול, המציעים השקעה נמוכה יותר וייצור מפעל.

אתגרים העומדים בפני הרחבה

למרות ההתקדמות הטכנית, נותרו כמה מכשולים משמעותיים.

עלויות הון גבוהות

כורים מהירים מורכבים יותר מאשר LWRs קונבנציונלי, עם לולאות נוספות של חום, מערכות נתרן-ידיד, ולעתים קרובות עיבוד מתקנים.עלויות בנייה עבור BN-800 ו PFBR היו גבוהות ועיכוב. ללא תמיכה ממשלתית משמעותית או תמחור פחמן המשקפים את העלות האמיתית של דלקים מאובניים, משקיעים פרטיים אינם צפויים להעדיף FBRs על פני חלופות זולות יותר.

אחריות וחוויה

רק קומץ של כורים מהירים פעלו לתקופות ארוכות יותר.בסיס הניסיון העולמי דק בהשוואה לאלפים שנות הכור שצברו כורים קלים למים.עיצובים רבים עדיין בשלב ההפגנה, והכללים זהירים באימוץ טכנולוגיה בלתי מוכחת לדור חשמל מסחרי.

קבלה ציבורית והימנעות לא-הפצת

אנרגיה גרעינית עומדת בפני התנגדות במדינות רבות, וכורים מהירים קשורים לעיתים לייצור פלוטוניום, והעלאת חששות לגבי הפצת נשק.בעוד שצעדים טכניים יכולים להפחית את הסיכון לתפוצה, תפיסה ציבורית ומשטרי אמצעי הגנה בינלאומיים חייבים להיות מיושרים.

ניהול פסולת ושילוב של דלק

מחזור דלק סגור דורש עיבוד מחדש של יכולת, אחסון דלק חוצות, ומתקני ייצור דלק יקרים, ועליו לעמוד בסטנדרטים בטיחותיים ואבטחה גבוהים. מסגרות רגולטוריות נוכחיות במדינות רבות עדיין לא מטפלות ברישיון של כורים מתקדמים או עיבוד צמחים. integrating FBRs עם ציי LWR קיימים וניהול פסולת תוכניות יחייב תיאום מדיניות זהירה.

נתיבי מדיניות ו- Outlook עבור FBRs בעולם Net-Zero

עתידם של כורים מהירים אינו תלוי רק בטכנולוגיה; זוהי שאלה של רצון פוליטי, עיצוב שוק ושיתוף פעולה בינלאומי.אם מטרות האקלים נלקחות ברצינות, ממשלות צריכות לאמץ מדיניות שמפנים את העלויות החיצוניות של פליטות פחמן, לספק אותות מחירים ארוכי טווח ותמיכה בהפגנת טכנולוגיות גרעין מתקדמות.

מחלוקות מדיניות מפתח כוללות:

• מימון ישיר לפרויקטים של R&D והדגמה, כפי שניתן לראות ברוסיה, בהודו ובסין.
• מחירי פחמן או תקני אנרגיה נקיים ששוויים יכולת פחמן נמוכה.
• מסלולי רישוי מבוזרים עבור עיצובים חדשניים של כור, עם סטנדרטים בינלאומיים מזיקים.
• השקעה בתשתיות מחזור דלק, כולל מתקנים לעיבוד, ייצור דלק, אחסון ביניים.
• שותפויות ציבוריות פרטיות לחלוק את הסיכונים הפיננסיים של צמחים ראשונים מסוגו.

שיתוף פעולה בינלאומי תחת מסגרות כגון פורום הדור הרביעי וקבוצת העבודה של IAEA יכול להאיץ את פיתוח הטכנולוגיה, לשתף נתונים בטיחות ולבנות בסיס ידע משותף.האינטרס האחרון בכורים מודולריים קטנים ודלקים מתקדמים מספק תנופה נוספת.

באופן ריאליסטי, FBRs הם לא פתרון לטווח קצר לשינוי האקלים.הזמן המוביל לתכנון, רישוי ובנייה הוא לפחות 15-20 שנים, אפילו תחת תרחישים אופטימיים, עם זאת, עבור המחצית האחרונה של המאה ה -21 - כאשר דה עמוקה של התעשייה, התחבורה, והבניינים ידרוש שפע של כוח פחמן נמוך - FBRs יכול להיות הכרחי.

מסקנה

כורים מהירים מייצגים טכנולוגיה בסיכון גבוה, גבוהה בתוך תעשיית האנרגיה הגרעינית.היכולת שלהם לייצר דלק, להפחית את הפסולת, ולהרחיב באופן דרמטי את המשאב אורניום ניתן להגדלת משקל, הופכת אותם למרכיב ארוך טווח משכנע של מערכת אנרגיה מחוסמת.החוויה המבצעית מרוסיה, הודו וסין, בשילוב עם חומרים מתקדמים ותכונות בטיחות חדשניות, מטפלת באופן איטי בנושאים היסטוריים של אמינות, בטיחות, ונתיב מסחרי, הדורש סיוע מהיר, תוך שמירה על פני מערכת יציבה, תוך שמירה על פני אקלים, תוך שמירה על פני השטח, תוך שמירה על פני השטח, תוך שמירה על פני השטח, תוך שמירה על פני השטח, תוך זמן קצר על פני השטח, תוך שמירה על פני השטח, תוך שמירה על פני השטח, תוך כדי סיכון מהיר, תוך שמירה על איכות הסביבה, תוך שמירה על איכות גבוהה, תוך שמירה על איכות גבוהה, תוך שמירה על איכות הסביבה העולמית, תוך זמן קצר של טכנולוגיות סביבתית, תוך זמן קצר של טכנולוגיות סביבתית, ופתרון מהירה, תוך שמירה על פני השטח של טכנולוגיות סביבתית, תוך שמירה על איכות הסביבה, בטווח הארוך, בטווח הארוך, תוך כדי סיכון סביבתית של טכנולוגיות סביבתית של טכנולוגיות סביבתית של מערכת ביטחון סביבתית, תוך שמירה על פני השטח, תוך שמירה על פני השטח, תוך שמירה על איכות גבוהה של מערכת ביטחון סביבתית