Nasıl CANDU Design Farklı Yakıt Döngüsüne Sahip Olabilir

Kanada'nın CANDU (CANada Deuterium Uranium) reaktör teknolojisi, olağanüstü nötron ekonomisinden dolayı küresel nükleer peyzajda ayrı duruyor.Süreleştirilmiş su reaktörlerinden (PWRs) veya su reaktörlerini kaynatmak için, zenginleştirilmiş uranyumun 3–5% değerindeki bir fissile U-testo reaktörünün içeriği ile birlikte, doğal uranyum yakıtın aksine, bu da yüksek yakıt tasarrufu sağlar.

Anahtar fizik avantajı dönüşüm oranıdır - daha sonra fissile atomlar için üretilen fissile atomlar miktarı tüketilebilir. CANDU, bir termal nötron spektrumunun kombinasyonu ve diğer şekilde online reyakıtlama, aksi takdirde yüksek bir U-238'nin plutonyum-239'a dönüşümünü sağlar, bu da daha sonra fisyad Nükleer Laboratuvarlar[Dönemli) uzun süreli eylemcileri yok etmek veya başka türlü işlemeye zorlanan malzemelere katkıda bulunabilir.

Online reyatlama, diğer alınan paketler tam zamanlı olarak yakıt paketlerini kapatmaksızın yeniden tedarik edilir.Bu yetenek, operatörlerin yakıt kompozisyonunu gerçek zamanlı olarak optimize etmesine izin verir, doğal uranyumun kapatılmayan yakıt kanallarını tekrarlayarak, yatay basınç tüplerini ve düşük basınçlı ağır su moderatörüyle, diğer yandan, büyük bir basınç reaktöründe mümkün olmayan esnek temel yönetime olanak sağlar.

Nükleer Güçdeki Geometrik Ekonomi Çerçeve

dairesel ekonomi modeli, mümkün olduğunca uzun süredir kaynakları tutmak, maksimum değer çıkarmak ve sonra hizmet hayatının sonunda yeniden üretim ürünleri satın almak için kaynaklar tutmak istiyor. Nükleer malzemelere Uygulanmış, bu, bir zamanlar açık yakıt döngüsünden uzaklaşıyor - bu geçiş için harcanan yakıtlar çok fazla bir şekilde kısıtlanıyor -toplayıcı ve verimli suların bölündüğü kapalı veya kısmen kapalı bir döngüyü kabul edebilir, yeni yakıtlara dönüştürülür ve reaktörlere yeniden dönüştürülür.

Bir dairesel nükleer ekonomide, üç büyük atık akışı değerli yemstocks haline gelir:

  • [FONT:0)Re processinged uranium (RepU)[Dönetici:0)[MİLMİŞT:0)Re processinged uranium (RepU)[Dönemli:0)[MİLMİŞT:0)) PWR, hala doğal uranyumdan yaklaşık 0.8-1.2% U-235 – yüksek.
  • [FONT:0]Plutonium ve transuranic elementler[Dönetici:0) yeniden işleme sırasında geri kazanılabilir, bu MOX veya inert matrix yakıtlara karışabilir.
  • [FONT:0]Thorium[Dönetici:0) reaktöre verimli bir battaniye olarak yerleştirilen, U-233'ü yetiştirmek, mükemmel nötron özellikleri ile bir fissile izotop.

Çünkü CANDU reaktörleri yüksek basınçlı zenginleştirme cascades ihtiyaç duymaz, bu geri dönüştürülmüş materyaller, göreceli basitliğe sahip yeni yakıt paketlerine dönüştürülebilir, taze su reaktörlerine olan talebi büyük ölçüde azaltır ve toplam hacim ve radyooksisitesini azaltır.

Kanada'nın radyoaktif atık yönetimi politikası, bir öncelik olarak atık minimizasyonunu açıkça kucaklamaktadır. Nükleer Atık Yönetimi Örgütü (NWMO), uzun vadeli harcanan yakıt yönetiminden sorumlu, CANDU aracılığıyla geri dönüşümin, ikinci derin bir jeolojik depo için gerekli olan ihtiyacı azaltabileceğini belirtti.

Canım Spent PWR Yakıtı CANDU: DUPIC Rise

CANDU etrafında açıkça tasarlanmış en yenilikçi yakıt döngüsü konseptlerinden biri DUPIC (Direct Use of Pressurized Water Reaktör Spent Yakıt in CANDU) Güney Kore, Kanada ve ABD arasında bir işbirliği yoluyla, DUPIC, geleneksel yeniden işlemenin tipik bir adımını ortadan kaldırır. Bunun yerine PWR yakıt toplantılarını hala yakıt depolanan yakıt miktarını geri alırken, yakıt depolanır ve doğrudan kandan arındırılır.

DUPIC süreci, PWR'nin yakıtı hala Zülcelaltonyum'da % 1.6 fissile plutonyum ve önemli miktarda ikamet eden U-235'i (birlikte, DUPIC yakıtı sürdürmek için yeterince fissile içeriği, ilk uranyum yemi ile karıştıran bir miktar daha üretebilmeyi ve jeolojik atık miktarını azaltabileceğini doğruladı.)

Bir dairesel ekonomi perspektifinden, DUPIC henüz ticarileştirilmedi, gelişmiş yakıt üretim teknolojilerinin doğrudan kullanımını engelleyen bir araç-su reaktörü – küresel nükleer manzaraya hükmeden bir filoyu terk ediyor.

Zorluklar, öncelikle yüksek hacimli enjeksiyon ve PWR'nin yakıt harcadığı uzak üretime devam ediyor. DUPIC süreci tamamen otomatik, koruyucu tesislerin, yüksek yakıtlı akışların bir parçası olarak, ortaya çıkan yakıt paketlerini yaydığı yoğun kumar radyasyonu yaymaya devam ediyor. Ancak, robotik ve sıcak-tel teknolojisi, teknik riskin artırılması ve Güney Kore, gelişmiş yakıt döngüsünün bir parçası olarak DUPIC gösteri merkezine yatırım yapmaya devam ediyor.

Teknolojileri Yeniden İşleme ve Gelişmiş Yakıt Formları

Doğrudan mekanik refabrikasyonun ötesinde, nükleer materyalin yeniden kullanılması için daha büyük vizyon, hidroelektrik veya pirokimyasal ayırma bileşenleri içerir. PUREX (Plutonium Uranium Azalt EXtraction) ve gelişmiş türevleri uranyum, plutonyum, küçük eylemcileri ve fizyum ürünleri.

CANDU yakıt paketleri nispeten kısa (yaklaşık 50 cm) ve Zircaloy-4 cladding'de doğal uranyum veya doğal uranyum içeren bir karışımdan oluşan, aynı şekilde, MOX yakıtı - plutonyum oksit ve uranyum oksit karışımını içeren bir yakıt üretebilmeleri için, hafif reaktivite cezaları için doğrudan bir sabitlenmiş uranyumla birlikte, homojenize edilebilir.

Chalk Nehri Laboratuvarlarında Atom Enerjisi tarafından yapılan bazı gösteriler ve Gentilly-1 ve NPD reaktörlerde, CANDU'nun çekirdekli değişiklikler olmadan MOX yakıtını verimli bir şekilde yakabileceğini doğruladı.Inglish Nükleer Güvenlik Komisyonu[D) Canadian Nükleer Güvenlik Komisyonu) mevcut olan 0.66 reaktörlerde geri dönüşümden önce geri dönüşüme yol açan küçük reaktörlere ek güvenlik analizine tabi olarak geri dönüşen yüksek su değiştirici sistemi, normal güvenlik analizlerine tabi olabilir.

COEX (projeksiyonu) gibi gelişmiş yeniden işleme biçimleri, bu süreçlerden saf plutonyum akışları üretmeyen karışık devre tasarımını kabul etmek için iyi bir şekilde tasarlanmıştır çünkü doğal uranyum bazline zaten zenginleştirilmiş taşıyıcı malzemeleri gerektiren bir dizi fissile konsantrasyonunu idare eder.

Thorium, bir Genel Ekonomi Olarak Kaynak

Thorium, Dünya'nın kabuklu yatakları ile birlikte bulunan ve genellikle çok sayıda enerji kaynağına dönüştürüldüğünde U-233'e dönüştürülür.Çünkü thorium, Dünya'nın kabuklu yakıt döngülerine yaklaşık üç ila dört kat daha fazla uygun bir şekilde uydurulur, çünkü onlar, nötron yönetimi ile birlikte genellikle optimize edilebilir bir şekilde optimize edilebilir veya genellikle homojen bir şekilde enerji kaynağı oluştururlar.

Bir CANDU thorium yakıt döngüsünde, düşük zenginleştirilmiş uranyum veya plutonyumun merkezi bir parçası, U-233'ü yetiştiren bir nükleer enerji santralidir, o zaman elektrik ve elektrik yakma gücü verir.

Bu, verimli tomografi battaniyesinin defalarca geri çevrildiği bir “süresel nükleer ekosistem”in lüks ekonomisine olan tutkusuna uyuyor ve kalan ağır metal envanterin geri dönüştüğü, bir ömür boyu süren yakıt döngülerinin büyük ölçüde daha az transuranic elementleri (neptunyum, americyum, curium) uranyum-plutonyum döngüleriyle karşılaştırıldığında, yüksek miktardaki atıkların uzun süreli radyoaktif radyoaktif radyoaktifliği dramatik bir şekilde geri dönüştürülüyor.

CANDU-Thorium yakıt döngüsü de mevcut olmayan bir kanal kullanıyor, o zaman bir tonluk battaniyesi olarak, iki atıku enerjiye etkili bir şekilde dönüştürebilecek bir kanal sunuyor.Bu çift katlı konsept, şu anda Kanada'nın uzun vadeli bir SMR araştırma gündemine katkıda bulunuyor.

Uranium Madencilik Madeninin Çevre Ayaklanmasının İncelenmesi

Nükleer yakıt döngüsünün ön kısmında, su yönetimi ve karbon emisyonlarının işlenmesi gibi, su yönetimi ve karbon emisyonlarının azaltılması, kripto enerji döngüsünün ön safını azaltabilir.

Quantitative değerlendirmeler, PWR yakıtını CANDU'da yeniden işlemenin ve yeniden kullanmayı yeniden başlatmanın, daha az karbonat kaynaklarından oluşan ve jeopolitik uranyum piyasa dalgalanmalarına bağlı olarak üretilen elektrik ünitesine bağlı olarak, harcanan yakıtın işletilmesine bağlı olarak, bu, uzun vadeli yakıtların bir kısmını kamuya açık bir şekilde kullanarak, daha dayanıklı tedarik zincirini daha düşük maliyetli hale getirme olasılığını araştırdığını gösteriyor.

Madencilik kaçınması da sosyal faydalara sahiptir. Birçok uranyum yatakları Indigenous bölgelerinde veya yakın bulunmaktadır, madencilikin çatışmayı yaratabileceğini. Yeni madenler için talep ederek, geri dönüştürülmüş yakıtlar topluluğun haklarını ve genel olarak geleneksel topraklardaki etkilerini azaltır.

Ekonomik ve Altyapılar Tahmin Ediyor

dairesel ekonomi modeli sadece teknik bir konsept değildir; zenginleştirme gereksinimlerinin yokluğu önemli bir ekonomik avantajdır ve tüm "temel" olarak kullanılan özel malzemeler, geri kazanılmış iş birimleri için ödeme yapmadan önce entoplanan maliyetle karşılanabilir.For CANDU yakıt döngüsü, zenginleştirme gereksinimlerinin yokluğu önemli bir ekonomik avantajdır: yeniden işlemeli uranyumun dışsal fiyat fiyat fiyat fiyatlarının dışsal olarak kullanıldığı durumlarda kullanılabilir.

Güney Kore'deki Pilot-öldürülen tesisleri (KAERI'nin Gelişmiş Yakıt Döngüsü Araştırma Tesisi) ve Birleşik Krallık (Sellafield'nın THORP, şimdi kapalı, ancak yeni enerji güvenliğinin stratejik yararları için daha sonra, atık azaltımı ve non-proliferasyonun artırılması için onları baskıya düşürmüş olan bir ekonomik ve yatırım meydan okuması ile iten yüksek çözünürlükte bir şekilde kontrol altına almak gerekir.

Altyapı tarafında, mevcut CANDU filosu - dünya çapında 40'tan fazla reaktörle - doğal uranyum için yakıt üretimi tedarik zinciri kurdu. Bu tesisleri geri dönüştürülmüş yemlemeleri için ele almak için geri dönüştürülmüş ürünler yatırım gerektirir, ancak modüler paket tasarımı, aksi takdirde hava su reaktörlerine kıyasla geçişin basitleştirilmesi gerekir. DUPIC veya MOX yakıt üretimi hattının maliyeti 100 milyon ila 300 milyon arasında tahmin edilmektedir.

Güvenlik, Güvenli Muhafızlar ve Kamu Kabul

Nükleer materyallerin geri dönüşüme karşı herhangi bir tartışma, örneğin, plutonyum, yüksek radyoaktif fission ürünleri ile karıştırılmamalıdır, silah kullanımı için yeterince koruma ve aşırı zorlaştırılır. Benzer şekilde, MOX yakıtı sivil kaynaklardan kullanılarak kumaşlandığında, genellikle doğal veya depletilen uranyum matris ile karıştırılır.

Dahası, CANDU reaktörleri sürekli olarak Kanada'daki tüm nükleer materyallerle yeniden yakıtlandırılıyor (bu, yüksek çözünürlükte olan) bir araya gelmemelidir.Rektör güvenlik ve Kontrol Yasası)) Canning ve taze yakıtlara erişim sıkı bir şekilde kontrol edilebilir.Kanada Nükleer Enerji Ajansı ve eğitim programları gibi kuruluşlar tarafından yapılan tüm nükleer materyallerle birlikte, Kanada Nükleer Enerji Ajansı ve eğitim programları ile uyumlu bir şekilde yürütülebilir.

Kamu algı anketleri, mevcut olan CANDU istasyonlarının yakınında, Ontario'dakiler gibi, genel nüfusun daha destekleyicisi, büyük ölçüde onlarca yıllık güvenli işlem deneyimledikleri için, Bruce Power'ın topluluk katılımı programları, sakinlerinin harcanan yakıtın hacmini ve tehlikesini azalttığında, kabul artışı önemlidir.

Vaka Çalışmaları ve Deneysel Programlar

Birkaç somut örnek, CANDU reaktörlerinin zaten dairesel ekonomiyi doğrulamaya başladığını gösteriyor:

  • [FONT:0)AECL'in MOX irradiasyon testleri: 1970'ler ve 1980'ler boyunca, AECL irradiated deneysel yakıt paketleri, uranyum-plutonyum oksit içeren NRU reaktörü Chalk Nehri'nde doğruladı.
  • [FONT:0] CANDU'da Pu-burning: Bir tek CANDU-6'nın yılda yaklaşık 0,5 tonluk silah stokunun düşmesi, Kanada ve Rus örgütleri tarafından yapılan çalışmalar, CANDU reaktörlerini silahlanma seçeneği olarak değerlendirdi.
  • [FONT:0] Güney Kore DUPIC programı: Güney Kore başarıyla DUPIC yakıt elementlerini başarıyla tamamladı ve doğrudan refabrikasyonun teknik uygulanabilirliğini kanıtladı.
  • [FONT:0] Çin'in CANDU deneyimi: Qinshan faz III, doğal uranyumu yüklenen iki CANDU-6 reaktörü işletmektedir, küçük ölçüde zenginleştirilmiş uranyum ve deneysel otuzlu paketler ile altyapıyı paylaşır.
  • [FONT:0]India'nın CANDU-derived PHWRs: Hindistan, ilk aşamadan itibaren ağır su reaktörlerini (PHWRs) aktif olarak üç aşamalı nükleer programına dayanarak, Hindistan, kapalı bir yakıt döngüsünde toklarca tonlamak için PHWR'leri kullanıyor ve ikinci aşamayı yeniden işleten doğal uranyumu yeniden işlemeye çalışıyor.

Bir Nükleer Filo için Düzenleme ve Politika Yolları

Kanada'da, Kanada Nükleer Güvenlik Komisyonu (CNSC) lisanslama yeni yakıtların karşılandığını veya mevcut güvenlik marjlarının normal işlem altında olduğunu göstermek için, tahmin edilen operasyonel olaylar ve postized kaza senaryoları.

Politika desteği eşit derecede kritiktir. Kanada Radyoaktif Atık Politikası Çerçeve, atık hacimlerini geri dönüşüm yoluyla azaltmanın meşru bir atık yönetimi stratejisi olduğunu ve federal hükümetin Kanada Nükleer Laboratuvarlar Federal Nükleer Bilim ve Teknoloji Çalışması Planı aracılığıyla nükleer kaynakları yeniden kullanmaya teşvik ettiği ilkelere uygun olduğunu kabul eder.

DUPIC yakıtı için özel bir düzenleyici yol, her reaktör operatörü için bir lisans değişikliği içerecektir, kapsamlı bir güvenlik davasıyla desteklenen CNSC, tüm CANDU operatörlerinin bugün de dahil olmak üzere, Qinshan CANDU bitkileri için de lisanslı olduğu gibi, önceden belirlenmiş bir yakıt örneği oluşturabilir.

Future Horizons: Gelişmiş CANDU ve Hızlı Neutron Sistemleri

Bir sonraki ağır su ve su soğutmalı reaktör kavramları daha da ileri sürmüş olabilir. Gelişmiş CANDU Reprodüktör (ACR) tasarımı, ACR için bir prim yakıtı ek olarak, çift CANDU'yu yüksek spektrumlu reaktörlerle elde etmek için eklenmiş olan küçük bir enerji sistemi içerir.Bu hafif zenginleştirme, hem de hızlı bir reaktörler için bir PWR filosuna ne kadar atıklar ve bir ACR için özel olarak adlandırılabilir.

Ayrıca, yükselen küçük modüler reaktörler sınıfı (SMRs), uzaktan su modulasyonu kabul eden tasarımları içeriyor veya yakıt esnekliği için başka türlü tasarlanmıştır. Kanada SMR yol haritası, birçok il tarafından desteklenen, yerel olarak üretilen yakıtların malzeme gücünden bir yana, uzaktan kumandan uygulamaları da dahil olmak üzere bir miktar reaktör ağının bulunduğu bir gelecektir.Bu görüş, doğrudan Indigenous ve kuzey toplulukları için enerji egemenliğine bağlıdır.

Bir başka umut verici ufuk, saf plutonyum akışları üretmeden önce CANDU'nun entegrasyonudur. CANDU yakıt paketleri çözülebilir ve hareket eden elektrorefinli, o zaman yeni yakıt laboratuvarlarında faaliyet gösteren Pyrokimyasal teknikler bunu Nesil IV Uluslararası Forum'un bir parçası olarak keşfedebilir ve CANDU, küçük eylemciler için potansiyel bir yansayıcı olarak tanımlanır.

Sonuç: Bir Kaynak-Efficient Nükleer Geleceği

CANDU reaktörleri sadece tarihi bir Kanada mühendisliği başarısı değildir; onlar, nükleer yakıt döngüsünü kapatma için canlı, gelişen bir platformdur.Diğer reaktör tiplerinin kolayca kullanamayacağı yakıtları kabul ederek - işlemlenmiş uranyum, MOX, DUPIC granüller ve thorium karışımları -CANDU, sürekli olarak atıkları zenginlik haline getirir, uzun vadeli bir enerji verimliliğine sahiptir ve yeni uranyumun geri çekilmesini sağlar.