הנוף האנרגיה הגלובלי עובר טרנספורמציה מהירה, המונעת על ידי הצורך הדחף לפוצץ את ייצור החשמל תוך הבטחת חשמל אמין וזול.אנרגיה גרעינית, מקור פחמן נמוך מוכח, הוא נועד לשחק תפקיד מרכזי במעבר זה.בין ההתפתחויות המסקרנות ביותר הם כורים מהירים וסבירים (FBRs) וכורים מודולריים קטנים (SMRs), בעוד שכל טכנולוגיה מציעה יתרונות ברורים, ההתכנסות שלהם יכולה למזג בין הפרדיגמה חדשה של כוח גרעיני מתקדם, ולשלב את שני מגדלי אנרגיה מהירים אלה.

הבנה מהירה של תגובה מהירה

כורים מהירים מייצגים מעמד של כור גרעיני שפועל עם נויטרונים מהירים -neutrons שלא האטה (ממות) על ידי חומר מתווך כמו מים.ספקטרום נויטרונים מהיר זה מאפשר מספר יכולות ייחודיות המבדלות FBRs מכווני אור קונבנציונליים (LWRs).

עקרון הזעם

המאפיין המכונן של FBR הוא היכולת לייצר יותר דלק פישיל מאשר הוא צורב.זה מושג על ידי סביב הליבה הכור עם "בקלן" של חומר פורייה - 238 אורניום נטולי (U-238) או thorium-232 (Th-232) יכול להיות יחס דלק מהיר "דיום" של אורניום מהיר" נספג על ידי גרעיניים פוריים אלה, מהמיר אותם באמצעות סדרה של תגובות גרעיניות המיוצרות לתוך 2382, 000 ליטר (כלומר, 239) הופך להיות feri) חומר גלם (כלומר, סגסוגת מהיר) הופך fote2 סגסוגת סגסוגת סגסוגת 239 סגסוגת סגסוגת סגסוגת , סגסוגת סגסוגת סגסוגת , , , , , , , סגסוגת , , , , , , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 232 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 232 232) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

בהקשר, LWRs קונבנציונלי להשתמש נויטרונים תרמיים ובדרך כלל לצרוך רק כ-0.5-1% מהפוטנציאל באנרגיה באורניום טבעי.FBRs, על ידי המרת U-238 ל- Pu-239, יכול לנצל יותר מ- 60% מהתוכן האנרגיה באורניום, ובכך להפוך למעשה למוצר פסולת (אורניום מרוקן) למקור דלק יקר.

Coolant Technology: Liquid Metal

מכיוון שערפיליות מהירות לא צריך להאט, FBRs לא יכול להשתמש במים רגילים (אור) כמו קירור - מים פועלים כמתאמן. במקום זאת, FBRs מעסיקים מתכות נוזליות עם תכונות העברה חום מצוינות ומתינות נויטרונים נמוכה.הקררים הנפוצים ביותר הם נתרן נוזלי ועופרת (או מובילי-bismuth ectic).

  • (FLT:0 ,Sodium-cooled כורים מהירים (SFRs): FLT:1 סויום יש נקודה מרתיחה גבוהה (88 ° C בלחץ אטמוספירי), המאפשר ל הכור לפעול בלחץ נמוך תוך השגת טמפרטורות גבוהות.זה משפר יעילות תרמית ובטיחות.עם זאת, נתרן מגיב נמרצות עם אוויר ומים, הדורש הנדסה זהירה של מערכות תחבורה בינונית ובטיחות חזקות.
  • (FLT:0Lead-cooled כורים מהירים (LFRs): מובילת 1FLT היא אינרציה כימית באוויר ובמים, חיסול סכנת האש של נתרן.הוא גם מספק כלכלת נויטרונים מעולה ויכול לשמש מגן קרינה טבעי.אך, להוביל כבד (density) - 10.7/ gCM3), הדורש תמיכה מבנית ונקודת ההיתוך גבוהה שלה (Limcem) דורשות של 12.

הבחירה של מגניב הוא החלטה עיצובית גדולה ולכל אחד יש היסטוריה ארוכה של פיתוח.הפורום הבינלאומי של ה-FLT:0Generation IV (GIF)OVAFLT:1 בחר הן SFR והן LFR כמערכות מבטיחות עבור פריסה עתידית.

התכנסות היסטורית וחוויה גלובלית

מחקר כור גזע מהיר ופעולת אבטיפוס מתוארכים חזרה למדינות 1950.מדינות כולל צרפת, ארצות הברית, רוסיה, יפן, הודו ובריטניה נבנות ופעלות דוגמאות ניסיוניות והדגמה FBRs.

  • צרפת (FLT:0) ,PhénixFLT: 1 (250 MWe, הפעילה 1973–2009) ו-FLT:2 SuperphénixphénixFLT 3 (1200 MWe, 1985-1998) הפגינו גידול מסחרי אך נתקלו באתגרים טכניים וכלכליים.
  • רוסיה (FLT:0)600FLT:103) (600 MWe, הפועל מאז 1980 ב Beloyarsk) ו-FLT:2BN-800veFLT 3 (880 MWe, החל 2014) הם הכור המהיר התפעולי היחיד בעולם הקשור לרשת.
  • הודו (FLT:0)FBTRFLT:1 (Fast Breeder Test Reactor) כבר פועלת מאז 1985, והודו בונה 500 MWe Prototype Fast Breeder Reactor (PFBR) כדי לסגור את מחזור הדלק הגרעיני שלה.
  • ארצות הברית (FLT:0) הגיבה ברדר IIFLT:1 (EBR-II) פעלה בהצלחה ושימשה גם להפגנות בטיחותיות פסיביות, כולל מבחן אובדן של אובדן של קוטב ב-1986, אשר הוכיח את יכולות הסגירה הטבוע.

למרות הצלחה טכנית משמעותית, פריסה מסחרית של FBRs גדול כבר איטי בשל עלויות הון גבוהות ואתגרים חומרים לא פתורים.זה המקום שבו פרדיגמת SMR מציעה גישה חדשה.

תגובה קטנה: A New Paradigm

כורים מודולריים קטנים מוגדרים ככורים גרעיניים עם תפוקת חשמל בדרך כלל פחות מ-300 MWe לכל מודול, למרות שהקיצוץ המדויק משתנה.מאפיינים המרכזיים שלהם - ייצור מספק, בנייה מודולרית, והיקף - נועדו להתגבר על החסמים הפיננסיים והלוגיסטיים המגיפים פרויקטים גרעיניים בקנה מידה גדול.

תכונות עיצוב ובטיחות

SMRs משלבים מערכות בטיחות פשוטות, לעתים קרובות פסיביות לחלוטין במקום להסתמך על משאבות פעיל וכוח חיצוני כדי לקרר את הליבה לאחר הסגירה, SMRs רבים לנצל את זרימת טבעי של קירור (מים, מתכת נוזלית או גז), קירור חירום מונע כוח הכבידה, והסרת חום פסיבית.זה אפשרויות עיצוב להפחית את מספר המשאבות, שסתום, ורכיבים פעילים אחרים, הורדת עלויות והסתברות.

ייצור המפעל מאפשר ייצור סטנדרטי, מבוקר איכות, צמצום זמן הבנייה באתר ועלות.מודולים ניתן לשלוח על ידי רכבת, משאית, או ברביקיו לאתר, התאספו, מחובר. תחנת כוח גרעינית עשויה לכלול יחידה יחידה יחידה יחידה יחידה יחידה אחת או יחידות מרובות שניתן לפרוס באופן מצטבר כדי להתאים את הביקוש הגדל, גמישות פיננסית חשובה.

יתרונות

  • (FLT:0)Lower Upfront הון ההשקעה: FLT:1 מודולים בודדים עולים פחות מצמחים בקנה מידה ג'יגהאט, מה שהופך מימון לנגיש יותר.
  • (FLT:0) ,התכנונים בסיכון בנייה: ייצור המפעלים של 1FLT:1hil נמנע מעיכובי מזג האוויר ומחסור בעבודה מקומי.
  • (FLT:0) גמישות: גודל 1 קטן יותר ושטחי תכנון חירום מופחתים מאפשרים מיקום קרוב יותר למרכזי עומס או באזורים מרוחקים, כולל החלפת תחנות פחם עם כוח "חופשי פחמן".
  • (FLT:0)Grid Suitability: FLT:1 SMRs יכול לשרת רשתות מבודדות או להגדיל את משתנים עם פעילות מעקב גמישה.

עשרות עיצובים של SMR נמצאים בפיתוח ברחבי העולם, המשתרע על פני מים, גז-קולק, וטכנולוגיות נוזליות-מטאל-מתכת-קולקות.

המונחים: Fast Breeder and SMR Technologies

שילוב של פיזיקה מהירה גזע לתוך גורם קטן, מודולרי הוא התפתחות טבעית.עיצוב עבור FPLT:0 קטן גזע מהר כורים מהיר גדול יותר רסיוFLT:1 מפותח על ידי כמה ארגונים.שלב את יעילות הדלק ואת היתרונות של ניכוי פסולת של כורים במהירות עם היתרונות הכלכליים והבטיחות של SMRs יכול להיות משחק.

היתרונות של מהיר Breeder SMR

מעבר ליתרונות FBR הכלליים, פורמט מודולרי קטן מציע יתרונות ספציפיים:

  • (FLT:0) שיפור הבטיחות הפסיבי: ליבות קטנות יותר יש חום דעון נמוך יותר, מה שהופך את זרימת הדם הטבעית למקרר יעיל יותר.עיצובים כמו הכור 4S (Toshiba) משתמשים במשקף קורנל כדי לשלוט תגובתיות, המאפשרת תגובת עודף נמוכה ובטיחות טבועה.
  • (FLT:0)Fuel מחזור גמישות: 1FLT 1 מהיר גזע SMR יכול לפעול על מחזור דלק סגור, מחזור מחזור מחזור מחזור פלוטוניום ופעולות אחרות.זה מקטין את נפח ורדיוקסימיות של פסולת ברמה גבוהה שנשלחה למחסן גיאולוגי על ידי גורם של 10-100 לעומת מחזורי דלק פעם-דרך LWR.
  • (FLT:0) אספקת דלק מעצימה: אנדרל 1 (Ralf-sustaining) על ידי דלק רבייה, כורים אלה להפחית את התלות באורניום מועשר ושרשרת האספקה המשויכת.מדינות ללא מתקני העשרה יכולות, בעיקרון, להפעיל מגזע מהיר SMR עם קלטי דלק חיצוניים מוגבלים לאחר טעינה ראשונית.
  • התנגדות לתפוצה:0 (PLT:1) הדלק של ליבת הכור שוכן בסביבה עתירה גבוהה ואת פלוטוניום bred מעורב עם קטין אקטיניסטים, מה שהופך אותו ללא מושך לשימוש בנשק. חלק מהעיצובים מאפשרים גם למחזורי דלק ארוכים יותר (10-30 שנים), צמצום הטיפול בדלק.

המונחים: Fast Breeder SMR Concepts

פרויקטים חדשניים רבים נמצאים בשלבים שונים של עיצוב, רישוי ובניה:

  • (FLT:0)Toshiba 4S (Super-Safe, Small and Simple): FLT:1A 10 MWe sodium-cooled כור מהיר המיועד ל- 30 שנה ללא דלק מחדש.הוא משתמש משקפת נויטרונים מובלעת סביב הליבה לשלוט תגובתיות.זה מיועד ליישומים מרוחקים כגון כעיירות ככריית או בסיסים צבאיים.
  • (FLT:0) PRISM (Power Reactor Innovative Smallמודולeur): FLT 1 מתפתח על ידי GE Hitachi אנרגיה גרעינית, PRISM הוא כור מהיר 311 MWe sodium-cooled שנועד להיבנות במפעלים. PRISM יכול לשרוף פלוטוניום מפירוק נשק גרעיני או מחזור דלק מ LWRs.זה משתמש דלק בסגסוגת ternary (U-S) אשר נחשב למטבע נקי ומופעי של בטיחותי (S) הוא בעל ערך במקום אחר.
  • (FLT:0 ARC-100:03FLT:1 ; מתקדם Responseor Concepts (ARC) בקנדה מפתחת את ARC-100, כור מהיר 100 MWe sodium-cooled נגזר מהעיצוב EBR-II. ARC קיבל אישור רגולטורי מועדת הבטיחות הגרעינית הקנדית לרישיון הכנת אתר באתר בנקודת ליפרו בניו ברונסוויק.
  • (FLT:0)SEALER (Sriedish Advanced Lead Cooled Reactor): FLT:1 LeadCold (חלק מ-Sedsvik) פיתחה כור מהיר 55 מגה-וואטרי בשם Sealer, באמצעות גרעין נירוסטה ועופרת-bismuth קירור.זה מיועד לקהילות מרוחקות כמו תחליף עבור גנרטורים A.
  • (FLT:0)Brest-300:FLT:1 של רוסיה BREST-300 הוא כור מהיר מודרך 300 MWe מוביל-קולק שהוא חלק בפרויקט Proryv (Breakthrough) נועד לפעול עם מחזור דלק סגור והוא בבנייה ב-Saricשלב סיביר ליד טומסק.זה גזע מהיר נועד להפגין את המעגל סגור, כולל ייצור מחדש של דלק ודלק.

אתגרים לשיווק

למרות ההבטחה שלהם, גזע מהיר SMRs להתמודד עם מספר מכשולים משמעותיים שיש להתגבר עליהם לפני שהם יכולים להיות בעלי יכולת מסחרית.

חומרים וקורוזיה

הסביבה של נויטרונים המהיר גורמת לנזקי עקירה גבוהים (עד 100 dpa או יותר) בחומרים מבניים הליבה. בשילוב עם טמפרטורות גבוהות וקורטוזיה מתכת נוזלית, זה מציב דרישות קיצוניות על חיפוי ועל ליבת פנים. ⁇ מודרני - כגון פיזור תחמוצת חמצני מחזק את חנקן (ODS) פלדה, ferritic-tensitic-based superalloys - הם גם בתנאי דלק קצרים, אך בטווח הארוך, אך ורק תחת לחץ דם גבוה, אך הם מופעלים, אך ורק תחת תפקודים, אך ורק בתנאי מתכתי, אך ורק בתנאי דלק קצרים, הם מופעלים, אך ורק בתנאי מתכתי, הם נמצאים תחת לחץ דם, אך ורק תחת לחץ דם מהיר, הם מופעלים, אך ורק תחת לחץ דם, או חומרים מהירים (Ric-טווח קצר, הם מופעלים, אך ורק בתנאי דלק).

Metal Coolant Management

סוביום קירור דורשים שליטה קפדנית של חמצן וחוסר אונים כדי למנוע קורוזיה והדבקה של ערוצי זרימה צרים.Sodium שריפות נשאר סיכון מובהק, אם כי עיצובים משלבים כעת זיהוי דליפה מתקדם, פישוט כפול, ולאט גז מכסה גז מערכות גז המכסה גז.עבור מוביל ו LBE קירור, כולל בעיות של פלדה מבנית על ידי זרימה גבוהה, deposition של תחמוצת גזים מובילים, כמו דלקות רדיו (Foln) עם מנועים 1 ליטרים (Falronic) עם LTD) עם LTD (D) עם LTD) עם LTD) עם LTD) עם LTDL.

סיקור LIPOINGSING

לא צמח מהיר SMR עדיין מורשה על ידי הרגולטור הלאומי.מסגרות הרישוי הנוכחיות מבוססים מאוד על ניסיון LWR, והתאמה אותם לספקטרום מהיר, כורים נוזלי-מטל-מוליד הוא משימה מרכזית. Regulators חייב לפתח קריטריונים בטיחות חדשים עבור תופעות כגון ניתוח בטיחותי מגניב חיובי (בעיצובים SFR), אינטראקציות נוזלי מים, ולטפל של נציבות דלק גבוה עדיין לא נבדקה בדיקות דלקתיות.

אחריות כלכלית

העלות הגבוהה של בנייה גרעינית הייתה מחסום מתמשך.ממחה מהירה SMRs, עם החומרים מתקדמים שלהם מחזור דלק מורכב, עשוי להיות עלויות הון לילה גבוהות יותר לקילווואט מאשר LWR SMRs פשוט יותר לטעון כי החיסכון מחזור דלק (הפחתת אורניום ועלויות של סילוק פסולת) ואת היכולת לייצר הכנסות ממחזור דלק מבזבז מחזור של עלויות גבוהות יותר עם זאת, אלה נשאר קבוע עד רמות חשמל מופעלות באופן נרחב, אך ורק עלות.

תשתיות דלק

כדי לממש באופן מלא את היתרונות של גידול, גידול מהיר של SMRs חייב להיות משולב עם מחזור דלק סגור.זה אומר לבנות או להתאים צמחים עיבוד מחדש שיכול להתמודד עם דלק גבוה, רדיואקטיבי מאוד.מדינות רבות חסרות תשתיות אלה, מתקנים חדשים (כגון pyroמעבד או עיבוד מחדש של דלקי מתכת) ידרוש אישורי השקעה משמעותית ותקנות רגולטוריות.

פיתוחים וסיכויים עתידיים

כמה מדינות ושמרנים בינלאומיים דוחפים קדימה עם פרויקטים של הדגמה SMR מהיר.

  • (ב) [ה]0 רוסיה:0 רוסיה:2] מוביל בחוויית כור מהיר מבצעית, מלבד BN-800, ה- BREST-300 הוא במסלול להיות הכור המהיר הראשון בעולם המשולב עם מחזור דלק סגור.
  • (FLT:0) IndiaveFLT:1) מתכנן צי של 500 כורים מהר MWe לאחר תחילת הפעולה של PFBR. India פועל גם על עיצובים קטנים של כור עבור תפקידים מיוחדים, כולל כור מהיר של 125 MWe מתכת.
  • קנדיאדמירל 1 [13] צמח כסמכות שיפוט אטרקטיבית עבור פריסת SMR, עם מסגרת רגולטורית גמישה ותמיכה ממשלתית חזקה. ARC-100 ו-Sealer עוברים בדיקה מפורטת.המעבדות הגרעיניות הקנדיות בנהר צ'לק בודקות את יכולתה של כור הדגמה מהיר.
  • (ב) [ה]ההתאוששות [ה] ב[[1924]], [[1948]], [[1948]], [[1948]], [[1948]]]], [[1948]]]], [[1948]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1948]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1966]]]], [[1948]]]]]]]]]], [[1948]], [[1966]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1966]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]], [[[[1924]]]]]]]], [[1966]]]], [[1966]]]]]]]]]] [[[[1966]], [[[[1924]]]]]]]], [[[[1924]]]], [[[[1966]]]]]]]] [[[[1966]]]]]]

הפורום הבינלאומי הרביעי של ה-FLT:0 (Gateation IV:0) ממשיך לקדם פיתוח כור מהיר, עם הכור המהיר המוביל והכור המהיר המוטבע על ידי נתרן-קולק הן המיועדות כמערכות Gen-IV. שיתופי פעולה בינלאומיים על בדיקות חומרים, הסמכה דלק וניתוח בטיחות נמשכים תחת חסות של IA ו- Generation IV.

משחק: שפכים של שפכים גרעיניים

נהג משכנע לגזע מהיר SMRs הוא היכולת שלהם להחדיר פסולת ארוכת ימים טרנסאוריטנית של דלק LWR קיים. במקום מאגר גיאולוגי עמוק במשך מאות אלפי שנים, מחזור דלק כור הכורים המהיר סגור יכול להפחית את הזמן לדעיכה ל-300 עד 500 שנים.יכולות אלה הופכות במהירות את SMRs לפתרון אטרקטיבי של "back-end" עבור מדינות עם מלאי גדול בשימוש, כגון בריטניה, דלק גרעיני, צרפת, כמו ארה"ב, כמו ארה"ב, ארה"ב, כמו ארה"ב, ארה"ב, כמו גם ארה"ב, ייצור חשמל, צרפת, ויפן.

ניהול פלוטוניום ו- Non-Proliferation

כורים מהירים יכולים לצרוך פלוטוניום עודף של נשק או מקורות אזרחיים, להמיר אותו לצורות שקשה להסיט.לדוגמה, עיצוב יחסי הציבור נחשב פתרון פוטנציאלי עבור מאגר פלוטוניום של בריטניה, ומחקרים דומים קיימים עבור פלוטוניום של ארה"ב (Plutonium) הקהילה הבינלאומית בוחנת בקפידה את הסיכונים של כל מחזורי הדלק המהירים, אבל שדה קרינה גבוהה מכיל תערובת אטומה פחות (פולנית) של כלי נשק אטרקטיבית (Fronlutonlutonum חזק יותר) המכילהרוב מכיל פחות סגסוגת חזקה של כלי נשק).

מסקנה

כורים מהירים, כאשר בקנה מידה ומודולולרי, מייצגים התפתחות אסטרטגית בכוח גרעיני.הם מציעים את האפשרות של עצמאות אנרגיה, מחזורי דלק בר קיימא, ולהפחית באופן דרמטי פסולת גרעינית, בעוד אתגרים טכניים, כלכליים ורגולטוריים משמעותיים נשארים, התקדמות בחומרים מדע, ייצור מתקדם ושיתוף פעולה בינלאומי הוא גם מאיץ משאבים חדשים כמו ARC-100, BREST-300, ו-Motarium יספק ביצועים קריטיים כדי לאמת את איכות גבוהה של חשמל, אך לא יכול להיות מסוגל לייצר כוח אדם קטן, אלא גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם פיתוח אנרגיה נמוכה יותר, כמו תכנון אנרגיה, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו תכנון אנרגיה, כמו גם כן, כמו תכנון אנרגיה, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם כן, כמו גם ייצור אנרגיה נמוכה של כוח גרעיני, כמו ייצור יעיל של כוח אדם יעיל של אנרגיה, כמו ייצור אנרגיה, כמו ייצור יעיל של אנרגיה, כמו ייצור אנרגיה, כמו ייצור אנרגיה, כמו ייצור יעיל של ייצור אנרגיה, כמו ייצור יעיל של ייצור חשמל יעיל של כוח אדם, כמו ייצור חשמל יעיל של אנרגיה, כמו RM, כמו RM, כמו ייצור אנרגיה, כמו RM, כמו גם כן, כמו RM, כמו RM, כמו