L'ingegneria distintiva dei reattori CANDU

Il reattore CANDU, un acronimo per l'intero reattore ad arricchimento di energia elettrica, rappresenta un design di tipo pressurizzato (PHWR) che ha fornito elettricità alle griglie in Canada e in altri sei paesi per oltre mezzo secolo.

I reattori di combustibile di classe e di altri tipi di combustibile, che utilizzano i reattori di alimentazione, sono stati progettati per facilitare l’utilizzo di un combustibile di tipo tradizionale, e per ridurre i fattori di assorbimento dei combustibili, che sono stati progettati per la produzione di energia elettrica.

Neutron Economy e Uranium naturale Utilizzo

Il collegamento tra la moderazione dell’acqua pesante e l’efficienza del combustibile è meglio compreso attraverso l’equilibrio dei neutroni. In un reattore ad acqua leggera, il moderatore assorbe abbastanza neutroni termici che solo arricchiscono l’uranio—di solito il 3–5% di uranio-235—può compensare.

Il processo di uranio è stato più esteso a tutti i tipi di energia, e ciò è stato possibile grazie a una maggiore integrità del processo di uranio, che ha superato i risultati ottenuti con la stessa natura.

Risultati in Utilizzazione del combustibile

Le utilities canadesi e i loro partner di ricerca hanno migliorato sistematicamente le prestazioni del combustibile CANDU nel corso di diversi decenni. Tre risultati in testa meritano particolare attenzione perché illustrano come l'esperienza operativa profonda può fondersi in guadagni sostanziali nell'utilizzo del combustibile e nell'economia globale delle piante.

Spingere il Burnup oltre i limiti storici

Il fascio di combustibile arricchito di NANDU (CANDU Fuelling) è stato un punto di svolta. Questo fascio di combustibile di 43 elementi, sviluppato da Atomic Energy of Canada Limited (AECL) e dall'Istituto di ricerca sull'energia atomica Corea (KAERI), utilizza elementi di combustibile più sottili disposti in una configurazione che riduce il massimo grado di potenza lineare e migliora la miscelazione di raffreddamento.

Gain di fattori di capacità e cicli di combustibile estesi

Il rifornimento di energia elettrica permette intrinsecamente ai reattori CANDU di evitare vincoli di lunghezza del ciclo. Invece di operare in cicli fissi da 12 a 24 mesi, un'unità CANDU subisce centinaia di piccole operazioni di rifornimento ogni anno, con uno o due fasci sostituiti per canale passa. La capacità di adattare il programma di rifornimento allo stato reale di bruciatore di ogni canale ha permesso di utilizzare per estendere il "ciclo di combustibile" effettivo solo indefinitamente limitato

Minimizzante volume del combustibile spegnimento

L'efficienza del combustibile è misurata anche nei rifiuti che derivano. Poiché i reattori CANDU estrae più energia termica da ogni tonnellata di uranio rispetto a LWR fanno da combustibile arricchito (dopo aver calcolato l'analisi delle code di arricchimento), producono considerevolmente meno combustibile speso per terawatt-ora di energia elettrica generata.

Il CANDU Owners Group (COG)] ha compilato dati operativi estensivi che confermano che i tassi di difetti del combustibile nella flotta canadese rimangono sotto 0.01%, una metrica leader mondiale che supporta direttamente le ambizioni di bruciatore elevate. Tali tassi di guasto sono il prodotto di controllo di qualità rigoroso durante la produzione di fascio, i miglioramenti nel rivestimento dei dati operativi

Roadmap futura: combustibili, materiali e integrazione digitale

L'industria nucleare canadese, sostenuta da ]Risorse naturali Canada[ e la più ampia comunità internazionale, sta attivamente perseguendo diversi flussi tecnologici volti a migliorare ulteriormente l'efficienza del combustibile, la sostenibilità e la sicurezza.

Cicli di carburante avanzati: MOX, DUPIC e Thorium

Il PDUC (in inglese) è un prodotto di tipo "innovatore" (in inglese) che è stato utilizzato per la produzione di gas naturale.

Il reattore a pressione a lungo raggio Thorium-232 è fertile e quando viene irradiato in un nucleo di CANDU cattura i neutroni per produrre l’uranio fissile-233. Una miscela di torio-uranio o di tronfo-plutonio potrebbe migliorare ulteriormente la sostenibilità.

Rivestimento avanzato e combustibile tollerante

I sistemi di controllo e di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo e di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo dei sistemi di controllo.

Gemelli digitali e ottimizzazione delle prestazioni del carburante in tempo reale

La flotta si sta muovendo sempre più verso un modello operativo digitale, dove ogni fascio di combustibile storia di irradiazione è tracciato da un software di core-following ad alta fedeltà.

Piccoli reattori modulari e la Legacy CANDU

Le lezioni di efficienza del combustibile apprese dalla flotta di grandi dimensioni CANDU sono state direttamente trapiantate nella prossima generazione di piccoli reattori modulari (SMR) che si basano sulla tecnologia ad acqua pesante.

Implicazioni economiche e ambientali

I miglioramenti continui dell'efficienza del combustibile risuonano sia attraverso il bilancio che l'impronta ambientale delle centrali nucleari.

Per le giurisdizioni che importano l'uranio, un aumento del 10% del consumo medio di carburante si traduce in una riduzione del 10% degli acquisti annuali di carburante fresco, il risparmio di milioni di dollari per reattore-anno.

Collaborazione internazionale e progressi regolamentari

Il CNSC ha stabilito un quadro di licenza per le forme di combustibile avanzate e le buste di combustione più elevate, conducendo recensioni di sicurezza che comprendono il normale funzionamento, le condizioni transitorie e gli incidenti gravi. I progetti di collaborazione attraverso il Programma di ricerca coordinato (CRP)] sulle prestazioni del combustibile di PHWR Argentina forniscono un forum per la condivisione dei dati di irradiazione

Gli standard sviluppati dalla CSA Group per la progettazione e la produzione di carburante (come la serie CSA N285.0 e N287) sono in fase di aggiornamento per incorporare i limiti di combustione più elevati e i materiali di rivestimento avanzati, assicurando che le previsioni di codice rimangano conservatrici e che il caso di sicurezza è costruito su prove sperimentali robuste.

Superare le sfide rimanenti

Mentre la traiettoria è promettente, rimangono diversi ostacoli tecnici ed economici. L’esposizione prolungata a flussi di neutroni alti e la chimica refrigerante aggressiva può accelerare la corrosione di rivestimento e il pickup dell’idrogeno, potenzialmente limitando il soffitto di bruciatore pratico a meno che non vengano implementate nuove leghe o rivestimenti.

La capacità di assorbimento dei gas fissili è più elevata, mentre la capacità di assorbimento dei gas fissilici è più elevata, mentre la capacità di assorbimento dei combustibili solidi è aumentata, mentre la capacità di assorbimento dei combustibili solidi è aumentata.