מבוא: התפקיד המשויך של מהנדסים גרעיניים

דחיפה העולמית לעבר מערכות אנרגיה מבוזרות הציבה אור הזרקור על כוח גרעיני כמקור אמין, נמוך פחמן של חשמל עומס בסיס. במרכז של התחדשות זו הם מהנדסים גרעיניים, שעבודתם התרחבה הרבה מעבר לתכנון הכור המסורתי ומבצעים.היום, הם האדריכלים של דור חדש של טכנולוגיות כור מתקדמות - מערכות שנועדו להיות בטוחות יותר, יעילות יותר, גמישות יותר, ופחות יקרות מהמודלים הנוכחיים של טכנולוגיות מתקדמות אלה, כדי לפתח את תחומי אחריות גרעינית.

מה הם טכנולוגיות מתקדמות?

טכנולוגיות כור מתקדמות כוללות מגוון רחב של עיצובים שונים באופן משמעותי מהכורים הרגילים של מים מחוננים (PWRs) וכורים מים רותחים (BWRs) השולטים בצי הנוכחי.עיצובים אלה אינם רק שיפורים מצטברים; הם לעתים קרובות כרוכים בקורורים שונים לחלוטין, צורות דלק, ספקטרום נויטרון, ומחזורי תרמודינמיקה.

  • (FLT:0) מגיבים מודולריים קטנים (SMRs)BuildFLT:1) - יחידות עם פלט חשמלי בדרך כלל מתחת 300 MWe, המיועד לייצור במפעל ורכב מודולרי, המאפשר עלויות הון נמוכות יותר ופריסה גמישה.
  • (FLT:0)Generation IV ReactorsFLT:1 - 6 מערכות מתקדמות שנבחרו על ידי הפורום הבינלאומי דור IV (GIF), כולל הכור הזמני הגבוה מאוד (VHTR), כור מהיר נתרן (SFR), כור מהיר מוגז (SFR), כור מהיר מוגז (GFR), כור בטיחות מוביל (LFR), מלח רחם (RMS), ואמינות כבדה (RRC), עמידות ליציבות גבוהה, ואמין, מים).
  • <חזק>Microreactors - כורים קטנים מאוד (בדרך כלל <20 MWe) שניתן להעביר על ידי משאית, אידיאלי עבור קהילות מרוחקות, חום תעשייתי וכוח גיבוי.
  • (FLT:0) , Advanced Fuel Cyclessofph:1 - טכנולוגיות כגון מחזורי דלק סגורים המחזרים את אקטיניים, צמצום הפסולת הארוכה, והשימוש ב- thorium או אורניום עשירי גבוה (HenU).
  • (FLT:0) מלרטור מלח (MSRs)BuildFLT) 1 - Coolant הוא תערובת מלח מלוטש, לעתים קרובות עם הדלק מומס ישירות מלח, המציע תכונות בטיחות טבועות ופוטנציאל לעיבוד דלק מקוון.

כל אחת מהטכנולוגיות הללו מביאה אתגרים הנדסיים ייחודיים הדורשים את הכישורים המיוחדים של מהנדסים גרעיניים.

התפקיד המרכזי של מהנדסים גרעיניים בפיתוח תגובה מתקדם

מהנדסים גרעיניים הם עמוד השדרה הטכני של תוכניות כור מתקדמות.עבודתם משתרעת על כל מחזור החיים של כור: מעיצוב קונספטואלי, מודלים וניתוח בטיחות באמצעות רישוי, בנייה, ובסופו של דבר ממצה את תחומי האחריות העיקריים שלהם.

עיצוב מערכות תגובה חדשות עם תכונות בטיחות משופרות

אחת המטרות העיקריות של עיצוב כור מתקדם היא להשיג רמה של בטיחות העומדת בציפיות מודרניות ללא להסתמך על מערכות בטיחות פעילות (pumps, דיזל גנרטורים, התערבות המפעילה) הדורשות כוח ופעולה אנושית.מהנדסים גרעיניים מעצבים FLT:0passive Safety Streamal ReLT: סימולציות אבטחה אמינות רבות ללא הגבלת זמן, כגון קירור טבעי, מים חירום מונעים כוח, ומנגנוני משוב אשר באופן אוטומטי את הטמפרטורות סגורות כגון מחסנים חשמליים, כגון טמפרטורות קירור, כגון מנגנונים של כוח חיצוניות, כגון מנגנונים קירור, כגון מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים קירור, כגון מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של מנגנונים של סימולציה חיצונית.

מהנדסים הפועלים על כורים מהירים, כגון GE-Hitachi PRISM, חייבים לתכנן קריירים כמו נתרן נוזלי או להוביל כי הם יעילים מאוד אבל מבחינה כימית reactive.זה דורש איסוף חומרים חדשניים, ציפויים מתקדמים, ואסטרטגיות המכילות לניהול דליפות מגניבות ותגובות.עיצוב של מבני מכיל גם מתפתח - מושגי כור מתקדמים מתקדמים משתמשים מתחת לאדמה או קטן, מכילים כלי שיט כדי להפחית סיכונים חיצוניים וסיכון ציבורי.

פיתוח מחזורי דלק חדשניים כדי להפחית פסולת גרעינית

(ב) מחזור הדלק הנוכחי של "על ידי" ברוב הכורים בעולם משתמש בדלק אורניום מועשר אשר הוא מוקרן ולאחר מכן מאוחסן כמודלים מובלים.עיצובים מתקדמים, במיוחד כורים מהירים, ניתן לצמד עם מחזור דלק סגור שבו דלק מושקעים עד כדי כך שיחזור על דלקים חשמליים מתקדמים (Frosicicial) לתהליכי דלק מתקדמים (Ricial) לשילוב של דלק גרעיניים חשמליים) ו-HDFrevenicialstomcretomcretomcretomcretomcretomcretomcretomcretomcretomcretomcretomic) ל-Fericial) ל-Fericial Resolated.

עוד שדרה מבטיחה היא להשתמש thorium כדלק. Thorium הוא בשפע יותר אורניום ומייצרת פחות זמן פסולת. מהנדסים גרעיניים עיצוב כורים מלח מלוט במיוחד עבור מחזור דלק thorium, כגון כור פלואוריד פלואורידי (LFTR) הם חייבים לפתור אתגרים הקשורים לעיבוד דלק מקוון, בקרה כימית מלח, והתנגדות קורוזית חומרים.

ביצוע סימלוציות ובדיקה עבור תגובה של יציבות ובטיחות

לפני כורים פיזיים בנויים, מהנדסי גרעין מבצעים אלפי שעות של סימולציה באמצעות קודים ממוחשבים מתוחכמים.קודים אלה מודל ניטרון תחבורה, הידראולים תרמיים, התנהגות דלק ומכניקה מבנית.עבור כורים מתקדמים, קודים חדשים חייבים להיות מפותחים או מותאמים כי הפיזיקה שונה מתכורי מים קלים.לדוגמה, כורים מהירים משתמשים בספקטרום נויטרונים קשים יותר, הדורשים ספריות שונות של קיבולת של נזירית, ולכן מהנדסים נוזלית, ולכן יש צורך במנועי דלק נוזלית: 0Flinkic, כמו גם כן, כמו גם כן, כלומר, כלומר, מודלים של מינרלים, כדי לחיזוי דלק נוזליים, כלומר, כדי למנוע שינויים נית, כלומר, כדי למנוע שינויים נית, כדי למנוע שינויים נית של מינרלים נוזליים, ו-Flinkic, כדי למנוע שינויים נית.

בדיקות הן קריטיות באותה מידה. ניסויים בקנה מידה קטן עם סימולטורים מחוממים מבחינה חשמלית, לולאות מים, או אפילו לאלאות גז אינרטי לאמת מודלים תרמיים-hydraulic. כמה מפתחי כור מתקדמים בונים מתקני בדיקה לא-גרפיים כדי לאמת ביצועי רכיב - לדוגמה, השימוש של טרה-Power של לולאות בדיקה נתרן עבור מושג הצמיגים שלה.

שיתוף פעולה עם קובעי מדיניות להקמת תקני בטיחות ותקנות

עיצובים מתקדמים של כור גרעיני כל כך חדשים, אשר נכתבו בעיקר עבור כורים גדולים של אור, לא חלים על מהנדסים גרעיניים לשחק תפקיד מכריע בעבודה עם הרגולטורים - כגון FLT:0U.S. REulatory Commission (NRC) כיום על ידי מהנדסי חשמל ספציפיים (NRC) ו-NRC) על ידי פיתוח שיטות טיפול אטומיות מתקדמות (FLT:2IAFLT:2IAFLT 3), ו- לפיתוח דרישות לאומיות (כגון פיתוח מנגנונים מתקדמים) עבור פיתוח מנגנוני חירום).

מעבר לתקנה מקומית, מהנדסים גרעיניים משתתפים בפורומים בינלאומיים כמו הפורום הבינלאומי דור הרביעי (GIF) ותוכנית האנרגיה הגרעינית של סבא"א כדי לפגוע בקריטריונים הבטיחות ולחלוק את שיטות העבודה הטובות ביותר שלהם, להבטיח כי כורים מתקדמים יכולים להיות מורשים ביעילות תוך שמירה על רמות גבוהות של בטיחות.

ראה בנייה וועדת של מגיבים פרוטוטיפים

להביא עיצוב לחיים דורש מהנדסי גרעין לעבור מנייר ל בטון.במהלך הבנייה, הם פועלים כמומחים טכניים לייצור, ייצור, והתקנה. כי רכיבים רבים מתקדמים של כור הם רומן, ייתכן שלא נבנו לפני כן, מהנדסים חייבים לפתח נהלי אבטחת איכות חדשים, טכניקות נטבעות, ושיטות בדיקה.לדוגמה, VHTR משתמשת במבנה ליבה גרפיטי וחילופי קרמיקה; לציין מהנדסים וחוקרים גרפים, לפקח על קרמיקה, כדי להפעיל טמפרטורות קירור, כגון, ציוד ניקוי, ציוד ייצור.

הנציבות היא הבסיס הסופי של המהנדסים הגרעיניים מובילים בדיקות טרום שיתוף פעולה של מערכות, מבדיקות זרימה קירור ראשוניות לשלוט מנגנוני כונן מוטה ופעולות מערכת בטיחות.הם מנהלים סדרה של בדיקות התעלות כוח, בהדרגה גדל כוח תוך מדידה פרמטרים מרכזיים נגד ערכים חזופים.כל התנהגות בלתי צפויה נחקרת, ואם יש צורך, העיצוב מותאם.

אתגרים העומדים בפני מהנדסי גרעין בפיתוח תגובה מתקדם

בעוד שההזדמנויות הן מרגשות, מהנדסים גרעיניים נתקלים במכשולים אדירים, אשר מאטים את פריסת הכורים המתקדמים.

היפוצים הטכניים

חומרים מתקדמים חייבים לעמוד בטמפרטורות גבוהות, שטף נויטרונים אינטנסיבי, וקרירים קורוזיים.לדוגמה, מלחים מלוטנים יכולים לתקוף פלדה ⁇ , הדורשים פיתוח של superalloys חדשים או ציפויים קרמיקה.עופרת-קולקטים מהר כורים להתמודד עם קורוזיה ושחיקה של חומרים מבניים על ידי עופרת קרינה מושרה והתגלמות של דלקים וחיפוי נשאר משמעותי גם כן, כלומר, כמו כן, לחץ רדיואקטיבי מורכב של חומר מנקה, כולל, כלומר, כולל הגנה מרחוק, לחץ מסחרי, כולל, על ידי קומפקטי של חומר הגנה מרחוק, על ידי קומפקטי של חומר מנקה.

בנוסף, מושגים מתקדמים רבים של כור מעולם לא נבנו בקנה מידה מלא.תתת בניסויים מעבדה לכורים המחוברים לרשת מציגה לא ידוענים במייבשי תרמי, התנהגות דלק ושילוב מערכת.עם זאת, עלות בניית אבטיפוס בקנה מידה אחד יכול לרוץ למיליארדי דולרים, מה שהופך אותו להשקעה בסיכון גבוה עבור חברות פרטיות ושילוב מערכתי.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

⁇ ⁇ כור מתקדם הוא תהליך ארוך ולא ברור. Regulators הם זהירים מאוד; הם לא יכולים להסתמך על עשרות שנים של ניסיון תפעולי כפי שהם יכולים עבור כורים מים קלים.כל עיצוב חדש דורש FLT:0 , מקרה בטיחות חדש מקרה בטיחות חדש מקרה FLT:1, הדורש ניתוח נרחב ובדיקה.בארה"ב, סקירת NRC של עיצוב NRC SMR לקח מעל מאות שנים, בעוד שעדיין צריך אסטרטגיות איטיות של ביצועים מתקדמים יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, עדיין דורשות, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 â â â â â â â â â ¢ ¢ â â â ¢ â â ¢ עדיין צריך ¢ ¢ â â ¢ ¢ â ¢ â â â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢

רישיון ציבורי ורישיון חברתי

למרות שיא הבטיחות החזק של כוח גרעיני מודרני, פחד ציבורי של קרינה נשאר מכשול חזק. כורים מתקדמים, אשר לעתים קרובות להשתמש נתרן נוזלי (אשר מגיב באלימות עם מים), מלח מלוט (אשר יכול להיות קורוזיטיבי), או נויטרונים מהירים (אשר יכול לגרום נזקי נזילות חמורים), יכול להופיע אפילו יותר מסוכן עבור מעורבות לא ⁇ s גרעיני יש תפקיד במהנדסים LT: פתיחות, אבל קיבולת תקשורת פוליטית אקטיבית: 1.

תחזית: השפעת הנדסה גרעינית על אקלים ואנרגיה

העתיד של אנרגיה גרעינית - ותרומתה לדהמוניזציה גלובלית - מתפרסמת על כתפי מהנדסי גרעין.כמדינות מבקשות להחליף צמחי דלק מאובנים, כורים מתקדמים מציעים נתיב לעוצמה אמינה, חופשית 24/7 ללא פחמן שמשלים מתחדשים.הגמישות של SMRs ומיקרולוגיים מאפשרת להם לשרת שווקים כגון חום תעשייתי (כולל ייצור מימן), דיספלנציה, ומחוץ לעוצמה מרוחקת באזורים מרוחקים.

כמה יוזמות עיקריות נמצאות תחת הדרך. בארצות הברית, המחלקה לאנרגיה (FLT:0 IV מתקדם תכנית תגובה (ARDP) FigLT:1 מספקת פרסים לשיתוף עלויות לחברות כמו TerraPower, X-HT Energy, ו- BWX Technologies כדי לבנות כורים מתקדמים עד סוף 2020.

מהנדסים גרעיניים יהיו מרכזיים גם בהתמודדות עם אתגר אספקת הפסולת הסופי.בעוד כורים מתקדמים יכולים להפחית את נפח הפסולת, חלק מהבזבוז הארוך עדיין דורש חידוש גיאולוגי.מהנדסים חייבים לתכנן ולאפיין מחסומים ממונדסים עבור מחסנים כגון FLT:0Yucca MountainFLT:1 (התתתתתתתתתת הנוכחית בארה"ב) או בפינלנד על מחסנים, כמו מחזור דלק סגור, כמו גם כן, שפכים, כמו גם כן, אספקת דלק, כמו גם כן, אספקת דלק, יותר, אספקת דלק, אספקת דלק, יותר, ותיקון מחדש, אספקת דלק, .

בטווח הארוך יותר, מהנדסים גרעיניים עשויים לתרום לאנרגיה של היתוך, אם כי הטכנולוגיה נותרה עשרות שנים מכדאיות מסחרית.המיומנויות בתחבורה קרינה, חומרים מדע, העברת חום וניתוח בטיחות ניתנות להעברה רבה.

מסקנה: An Indispenssion

תפקידם של מהנדסים גרעיניים בפיתוח טכנולוגיות כור מתקדמות אינו יכול להיות מוגזם.הם אחראים לתכנון יצירתי, ניתוח קפדני, יישום מעשי של מערכות המבטיחות לספק שפע, בטוח, אנרגיה פחמן נמוך לדורות.הנתיב קדימה הוא לא קל - מורכבות טכנולוגית, אינרציה רגולטורית, ספקנות ציבורית תישאר מחסומים משמעותיים בתחום החינוך, עם התקדמות בשנים האחרונות, החל רישוי של הראשון של SMR לבנייה, מודלים משפטיים, ומפגשים מהירים, עם ניסיון מחקר גרעיני, הוא המשך חלוצי, עם חלוצים, עם חלוצים, עם חלוצים, עם חלוצים, עם חלוצים, עם חלוצים, עם חלוצים של פרויקטים חדשים, עם חלוצים, עם חלוצים של מחקרים גרעיניים, עם חלוצים, עם חלוציים, עם חלוציים, עם חלוצים, עם חלוצים, ועם זאת, עם חלוצים, עם התקדמותם, עם חלוצים, עם חלוצים, עם חלוצים, עם חלוצים, עם התקדמותם, עם חלוצים, עם התקדמותם של פרויקטים חדשים, עם חלוצים, עם חלוצים, עם חלוצים של פרויקטים חדשים, עם חלוצים, עם חלוצים, עם חלוצים, עם חלוצי