תפקידה של הטכנולוגיה העשירה במטרות הפיתוח בר-קיימא של המגזר הגרעיני

המרדף העולמי של מטרות הפיתוח בר קיימא של האו"ם (SDGs) הציב אור הזרקור על כל יכולתו של המגזר לתרום לעתיד שוויוני יותר, משגשג, יציב וסביבתי יותר. בתוך תעשיית האנרגיה, כוח גרעיני עומד על היכולת הייחודית שלו לספק השלכות בקנה מידה גדול, עומסי בסיס פחמן נמוכים ובמקביל תמיכה בחדשנות, עמידות תשתיות, ופעולה של SD בלב של פעילות גרעינית מודרנית -235 הוא תהליך של אנרגיה סביבתית.

טכנולוגיית פיתוח: מ-Ore לדלק

אורניום טבעי מורכב מ-99.3% אורניום-238 ורק 0.7% אורניום-235. לשימוש ברוב המכריע של כורי מים מסחריים (LWRs), ריכוז U-235 חייב להיות גדל בין 3% ל-5% - טווח הידוע בשם אורניום עשיר אורניום עשיר (LEU). טכנולוגיה עשירה היא חבילת תהליכים פיזיים וכימיקליים שהשגת הפרדה זו היא גבוהה.

שיטות פיתוח היסטורי ומפתח

הטכנולוגיה של ההשכלה התקדמה מההפרדה האלקטרומגנטית האנרגטית של האנרגיה המשמשת בפרויקט מנהטן ועד לערים גזים יעילים מאוד השולטות בפעילות המסחרית של היום.

• (FLT:0)Gas Centrifuge Enrichmentalph:1; Uranium hexafluoride (UF6) גז הוא מהירויות גבוהות של גלילים מסתובבים. Centrifugal כוח גורם למולקולות U-238 כבדות יותר להתרכז ליד קיר גלילי, בעוד מולקולות U-235 הקלות יותר לאסוף ליד המרכז.
• (FLT:0)Laser Enrichment (MLIS ו- SILEX)FLT:1: היפרדות לייזר מולקולרית (MLIS) והפרדה של Isotopes על ידי תהליך של לייזר Exציטוט (SILEX) משתמשים בדיוק לייזרים מכוונים כדי להרגשת רמות של U-235 או מולקולות, המאפשרים להם להיות מופרדים מבחינה כימית, בעוד עדיין בשלבים מסחריים, העשרה לייזר לצריכת אנרגיה נמוכה יותר, אם כי גם להפחתה נוספת בשל צריכת אנרגיה נמוכה יותר, אם כי גם להפחתה של צריכת אנרגיה נמוכה יותר, אם כי היא עלולה להיות מופחתת יותר, גם לצמצום של צריכת אלכוהול-235 או מולקולות נמוכה יותר, אם כי גם להפחתה של צריכת אלכוהול.

שתי השיטות הפחיתו משמעותית את עונש האנרגיה הקשור להעשרה.על פי התאחדות העבודה האטומית של העולם (FLT:0World Nuclear Association of EmveFLT:1, צמחים מודרניים צריכים בערך 50 קילוואטה ל SWU (יחידת עבודה נפרדת), בהשוואה לאלפים של קילפו עבור צמחי דיפוזה גזיים ישנים יותר.

עשירות בתעשיית הדלק הגרעינית

עשיריות היא שלב אחד במחזור הדלק הגרעיני, המצופה בין כריית אורניום לבין מנקה (קצה ראשון) לבין ייצור דלק.התפוקה - אורניום מועשר בצורת UF6 - מומרת אבקת אורניום דו חמצני וחוץ לתוך אגן, אשר אז נאספים לתוך מוטות דלק.השליטה מדויקת של רמות ניהול קיימות היא קריטית לא רק לביצועים אלא גם עבור בטיחות ואופטימיזציה של דלק באופן משמעותי.

תרומה למטרות פיתוח בר-קיימא

SDGs מייצגים מסגרת משולבת, וטכנולוגיית ההעשרה תורמת למטרות מרובות בו זמנית.הסעיפים הבאים מפורטים את השפעתה על מטרות מפתח.

SDG 7: אנרגיה נקייה וחסכונית

אנרגיה גרעינית היא מקור חשמל פחמן נמוך המספק כוח עקבי ובעל יכולת גבוהה - משלים חיוני לחידושים לסירוגין כמו השמש והרוח. טכנולוגיה של ההשכלה עושה דלק גרעיני יותר זול על ידי צמצום העלות של ייצור LEU. איגוד הגרעין העולמי מציין כי העשרה היא בערך 10-15% מסך העלות הכוללת של דלק גרעיני.

יתר על כן, על ידי מתן אורניום עשיר-סאותי (HréU) - מועשר עד 20% U-235 - טכנולוגיה העשרה היא פתח עיצובים מתקדמים של כורים קטנים (SMRs) וכורים מלחים מלוטשים אוויריים. HréU הוא כיום אנרגיה גבוהה יותר וגמישות להבטיח להביא כוח גרעיני נקי לקהילות מרוחקות, מסובכת ואפילו נטייה ימית, הרחבת הגישה ל-2.5 מיליארד דולר) על פי פליטות גרעיניות נמוכות יותר ויותר.

SDG 9: תעשייה, חדשנות, תשתיות

טכנולוגיה עשירה מדגימה את מרכז החדשנות ל- SDG 9.הפיתוח והפריסה של עיצובים חדשים של צנטריפוגה, חומרים מורכבים מתקדמים עבור רוטרים ומערכות בקרה אוטומטיות דחפו את הייצור והמומחיות ההנדסית באומות המארחות מתקני העשרה.מתקנים אלה לעתים קרובות הופכים לרכזות עבור מיומנויות טכניות, שותפויות מחקר, וטכנולוגיות ספין- off- off- off בחומרים, חלל, דיוק והנדסה.

יתר על כן, טכנולוגיית העשרה תומכת בחוסן של תשתיות אנרגיה.שרשרת אספקת דלק מגוונת, המושתתת על ידי אתרי העשרה מרובים ברחבי העולם, מפחיתה את התלות על מקורות בודדים ומשפרת את אבטחת האנרגיה.מדינות כמו ארה"ב (עם מתקן Urenco USA בניו מקסיקו), רוסיה (הרכב של Rosatomfuge), וצרפת (או של ג'ורג'ס ב' השני) מוכיחה כיצד ניתן להגדיל את נפח ההגנה לטווח הארוך.

SDG 13: פעולה אקלים

התרומה הישירה ביותר של טכנולוגיית העשרה לפעולה האקלים היא ביכולתה לדרג את הכוח הגרעיני הנמוך פחמן במהירות ובבטחה.כאשר מדינות חותרות לעמוד ביעדים של הסכם פריז, רבים פונים לגרעין ככלי מדה-פחמיזציה מוכח.הדוח המיוחד של 0IPCC על התחממות גלובלית של 1.5 מעלות צלזיוס1 כולל אנרגיה גרעינית כמעט בכל נתיבי הפחתת הפחתת, תוך הדגשת הצורך בשרשרת גרעינית יעילה, ללא אספקת דלק יעילה, עד שנת 2050.

בנוסף, ניתן ליישם את הטכנולוגיה להעשרת הפסולת הגרעינית הקיימת.בעוד שלא כלי אקלים ישיר, היכולת להתאים את רמות ההעשרה מאפשרת דלקים גדולים יותר של כוויות, אשר מפחיתים את נפח ורדיו-הכיור של דלק ליחידת חשמל המיוצרת.זה תומך באופן עקיף מטרות האקלים על ידי צמצום הנטל הבזבוז הקשור לצי גרעיני גדל.

SDG 12: צריכת חשמל והפקה

טכנולוגיה עשירה תורמת לשימוש אחראי יותר של משאבים טבעיים. אורניום טבעי הוא משאב סופי, והעשרה קובעת כמה יעיל האור הראשון מנוצל. רמות העשרה גבוהות יותר מאפשרות לשרוף גבוה יותר, כלומר כל אטום אורניום מייצר יותר אנרגיה לפני ששוחרר כמו דלק מובזבז.צמחי העשרה מודרניים להשיג עבודה שולית עם פסולת מינימלית של הזנק, ואת זנבות (דה אורניום) לפעמים יכול להיות reen מחדש כורך או משוחרר מהר.

יתר על כן, שיטות להעשרת לייזר, פעם מסחרית מלאה, מבטיח להפחית את עוצמת האנרגיה של הפרדה עוד יותר, בהתאם ליעד של SDG 12 של צמיחה כלכלית מניצול משאבים.הייצור האחראי של אורניום מועשר גם כרוך בדבקות קפדנית בתקנות סביבתיות ופרוטוקולי בטיחות עובדים, אזורים שבהם התעשייה התקדמה בהתמדה.

SDG 3: בריאות טובה ורווחה

למרות פחות ברור, טכנולוגיית העשרה תומכת בבריאות האדם באופן עקיף באמצעות מתן אוויר נקי.על ידי הסרת תחנות כוח מאובן-דלק-דלק, אנרגיה גרעינית מפחיתה זיהום אוויר הגורם למחלות נשימה וכלי דם.ה-IEA מעריך כי כוח גרעיני מנע יותר ממיליון מקרי מוות בטרם עת מאז הקמתה. מתקני ההשכלה פועלים תחת תקני הגנה מחמירים, ובכך מבטיח השפעות קורנולוגיות רשלניות על עובדים ומעשירים קהילות מתקדמות.

SDG 17: שותפות למען מטרות

שיתוף פעולה בינלאומי בטכנולוגיית ההעשרה הוא דוגמה עיקרית של SDG 17 בפעולה.התקפה הרב-צדדית של פעילויות העשרה באמצעות מערכת ההגנה של סבא"א מבטיחה כי הטכנולוגיה משמשת אך ורק למטרות שלום.מיזמים משותפים כגון Urenco (קיצור בריטי-הולנדי-גרמני-הונגרי) ותפיסת הדלק הבינלאומית מוכיחה כיצד מדינות יכולות להעשיר שירותים לקידום אנרגיה תוך צמצום הסיכונים של Urenco (ULTF) אשר מציעים שיבושים של חברות בינלאומיות של אספקת חשמל בינלאומיות (UREA) ותפיסת דלק טובה).

אתגרים ומאבטחים

למרות היתרונות הרבים שלה, טכנולוגיית ההעשרה אינה ללא אתגרים.האופי הדו-שימושי של הטכנולוגיה - המסוגל לייצר LEU עבור כורים או אורניום מועשר מאוד (HEU) עבור נשק - הופך אותה לנקודת מוקד של מאמצים שאינם הפצתיים.הקהילה הבינלאומית הגיבה עם מסגרת חזקה של אמצעי הגנה, כולל הסכמי הגנה מקיפים, פרוטוקולים נוספים והגנה פיזית.

סיכון הפצה

הסיכון העיקרי הוא כי צמחי ההעשרה יכולים להיות מוגדרים או להשתנות באופן גורף לייצר HEU (מעל 20% U-235).זו הסיבה להעשרת לייזר, במיוחד, משך בדיקה ביטחונית מוגברת - טביעת הרגל הקומפקטית והפוטנציאל של ייצור מהיר מעלה חששות.כדי לצמצם את זה, מדינות עם יכולות העשרה בדרך כלל נכנעות לבדיקות IAEA חזקות, להעסיק חשבון חומרי, ולשמור על אמצעי אבטחה פיזיים, כגון התפתחויות מתקדמות, כגון ניטור, אשר נותרו תחת אבטחה מתקדמת, אשר נותרו תחת אבטחה, אשר נותרו פעילות מועשרת, אשר נשמרת, אשר נשמרת, ופעולות מתקדמות, כמו גם פעילות גופנית, כמו גם לאחר מכן, אשר עדיין, כמו גם פעילות מועשרת, כמו גם פעילות גופנית, אשר נשמרת, אשר נשמרת, אשר נשמרת, אשר נשמרת, אשר נשמרת, אשר נשמרת, כמו גם פעילות אינטנסיבית, כמו גם לאחר מכן, אשר נשמרת, אשר נשמרת, אשר נשמרת, אשר נשמרת, אשר נשמרת, אשר נשמרת, אשר נשמרת, כמו גם פעילות מועשרת, אשר מופעלת, כמו גם אמצעי אבטחה מתקדמת, כמו גם פעילות גופנית, כמו גם אמצעי אבטחה מתקדמת, כמו גם פעילות גופנית, כמו גם אמצעי אבטחה מתקדמת, אשר נשמרת, כמו גם אמצעי אבטחה מתקדמת

ניהול סביבתי ופסולת

צמחי ההשכלה מייצרים כמויות גדולות של אורניום מדולדל (DU) זנבות, אשר כיום יש שימוש מסחרי מוגבל ומאוחסנים ללא הגבלת זמן כמוצר פסולת.כתובת הצטברות של DU היא אתגר סביבתי כי התעשייה פועלת לפתור באמצעות העשרה פוטנציאלית, ולכן השימוש בכורי גזע מהירים, או כמגן על חומר, מעשי העשרה דורשים אנרגיה משמעותית, בעוד שכמות גבוהה יותר של אנרגיה מתחדשת היא יעילה, ולכן הם בעלי מספר יעיל של אנרגיה גרעינית, אשר מחפשים, אשר דורשות, כמו גם כן, כמו גם חומר ממריצים, או מאנרגיה יעילה יותר, כמו גם כן, אשר דורשות אנרגיה גרעינית.

סיקור ו-Reulatory Hurdles

התנגדות ציבורית לאנרגיה גרעינית לעתים קרובות מרחיבה את מתקני ההעשרה, אשר לעתים נתפסים כאתרים של פוטנציאל נשק גרעיני או סיכון סביבתי. תקשורת transud, מעורבות קהילתית, ורשומות בטיחות מחמירות הם הכרחיים לבניית אמון.גופים רגולטוריים כגון ועדת הריגולציה הגרעינית של ארה"ב (NRC) ו- Autorité de Sreté de Sreté Nuclé (AS) כופים סטנדרטים תפעוליים קפדניים ומעשיים.

כיוונים עתידיים וחדשנות

הדור הבא של טכנולוגיית העשרה מבטיח לשפר עוד יותר את הקיימות של כוח גרעיני. חוקרים חוקרים בוחנים עיצובים מתקדמים באמצעות רוטורים פחמן-פייבר שיכולים לסובב מהר יותר ולפעול בטמפרטורות גבוהות יותר, להגביר את היעילות והפחתת תחזוקה. לייזר ההעשרה, אם בקנה מידה מוצלח, יכול להפחית את צריכת האנרגיה של העשרה על ידי סדר גודל ומאפשר להעשרת פרופילים מותאם עבור סוגים ספציפיים של כור.

אזור מבטיח נוסף הוא שילוב של העשרה עם מחזורי דלק מתקדמים, כולל עיבוד ומחזור. בעוד העשרה הנוכחית משמשת בעיקר עבור מחזורי דלק פעם, מתקנים עתידיים עשויים להיות נועדו לטפל מגוון של חומרי מזון, כולל אורניום מעובד מדלק מושקע, צמצום הביקוש אורניום טרי אוה.זה תואם את העקרונות המעגליים של SDG 12.

שותפויות בינלאומיות חוקרות את הרעיון של מתקני העשרה רב-לאומיים, אשר יכולים לספק אספקת דלק בטוחה למדינות ללא יכולות העשרה משלהם, ובכך להפחית את תמריץ עבור מדינות לפתח תוכניות עצמאיות, פחות שקופות.הבנק של סבא"א ומנגנוני מילואים אחרים מייצגים צעדים מצטברים לקראת מסגרת ממשל גלובלי.

מסקנה

טכנולוגיה עשירה היא עמוד יסוד של תרומת המגזר הגרעיני לגולים לפיתוח בר קיימא.מאפשר אנרגיה נקייה (SDG 7) לטפח חדשנות תעשייתית (SDG 9) ופעולה של אקלים נהיגה (SDG 13), ההשפעה שלה היא רחבה ועמוקה.מתקדמים שיטות העשרה להפחית צריכת אנרגיה, עלויות נמוכות יותר, ומאפשר עיצובים מתקדמים של כור שיכול להרחיב את גרעינים ליישומים חדשים.

בעוד העולם מאיץ את מאמצי הדה-פחמיזציה ונבנה עתיד בר-קיימא יותר, טכנולוגיית ההעשרה תישאר מאפשרת קריטי – אחד שחייב לפתח ולהפיץ באחריות.על ידי איזון ההבטחה של אנרגיה נקייה עם ההכרח של ביטחון עולמי, הקהילה הגרעינית יכולה להבטיח כי טכנולוגיית ההעשרה משרתת כח לשינוי חיובי על פני מספר רב של SDGs, יצירת עולם בטוח יותר, נקי יותר, ושווה לדורות הבאים.