Neutron Moderatörler ve Çevre Ayaklamaları
Nükleer reaktörler, enerji üretimi için gerekli olan çevresel sonuçları ortadan kaldırmak için üretilen hızlı nötron moderatörlere güveniyor. Her moderatör materyali - ağır su, ışık suyu, grafik özellikleri veya arınma gibi - tüm yaşam döngüsü, titiz değer değerlendirme için gerekli olan çevresel sonuçları sağlamak için.
Çevre düşünceleri, hammadde satın alma, enerji yoğunluğu, operasyonel güvenlik ( tritium üretimi ve radyoaktif aktivasyon dahil), ve son atık yönetimi. Bu analiz her aşamada ekolojik maliyetler ve genel çevresel yükü azaltabilecek mevcut masyon stratejilerine genişletmektedir.
Ağır Su (Deuterium Oksit)
Üretim ve Enerji Yerliliği
Ağır su (D2O), Girdler su arıtma yöntemlerinin kilogramı veya su azaltımı yöntemleri gibi sıradan hidrojenden ayrıştırarak üretilir.Her ikisi de enerji yoğundur: Girdler süreci, büyük miktarda buhar ve elektrik enerjisi harcar, fosil yakıtlardan gelirse, tipik bir ağır su üretimi bitkisi D2O'ya kadar 340 MWh'a kadar ihtiyaç duyar.
Dahası, doğal su sadece 0,05 deuteryum içerir, yani büyük hacimler, pH değişikliklerine ve sulfur bileşiklerine hassas olarak zarar verebilir. Kimyasal değişim aşamaları, hidrojen sulfidid, atmosferik salıvermelerin önlenmesi için dikkatli bir şekilde yer alan toksik ve korrosif gaz içerir. Spills veya sızıntılar ekosistemleri çevreleyebilir, özellikle su kirliliğine karşı hassas pH değişiklikleri ve sulfur bileşikleri.
Tritium Nesil ve Containment
reaktör operasyonu sırasında, ağır su absorbsiyonları tritium (3H), bir radyoaktif isotope, 12.3 yıl boyunca, Tritium düşük enerjili beta radyasyonu yayıyor ve su moleküllerine dahil edilebilir, eğer serbest bırakılırsa biyolojik olarak mobil hale getiriyor.
Bu önlemlere rağmen, küçük miktar tritiated su sızıntılar, havalandırma veya bakım faaliyetleri ile kaçabilir. Ağır su reaktörleri etrafında çevre izleme genellikle yakındaki ⁇ ve yüzey suyudaki tritium seviyelerini gösterir.Rezersiz limitleri aşağıdaki zararlı eşleri tutmak için tasarlanmıştır, halk endişeleri yüksek kalır çünkü tritium içme suyu ve eksu sulama yoluyla gıda zincirine girebilir.
Spent Heavy Water
Zamanla, ağır su, fissile dürtüleri ve aktivasyon ürünleri, olaysal tasarruf gerektiren bir hale gelir. Irradiated heavy su genellikle radyoaktif atık olarak tedavi edilir. Seçenekleri, lisanslı repositorlarda depolamak, sonra bu tür atıkların hacmi nispeten küçük nükleer yakıt harcanmış durumda, ancak tritium içeriği talep edilen kullanım ve uzun vadeli kurumsal kontroller.
Kanada ve Romanya gibi CANDU reaktörleri işletmek, tasarruf gerektiren atık miktarını azaltmak için gelişmiş bir kesintiye ve geri dönüşüm teknolojilerine yatırım yaptı. Örneğin, Ontario'daki Darlington Tritium Yoku Tesisi, çevre serbest bırakmak ve yeniden kullanılabilir bir su akışı üretmek için yıllık olarak yatırım yaptı.
Işık Su (Ordinary Water)
Abundance ve Operasyonel Avantajları
Işık suyu (H2O) en yaygın moderator, preurized su reaktörlerinde (PWRs) kullanılır ve dünya çapında su reaktörlerini (BWRs) kaynatın.
Işık suyun çevresel etkisi öncelikle operasyoneldir: reaktör çekirdeği ile dolaşıma girildiği gibi radyoaktif olur. korozyon ürünleri ve fission parçaları (örneğin, kobalt-60, cesium-137, strontium-90), birincil serinleme, filtrasyon ve radyoaktif sıvı atıkların dikkatli yönetimi olarak atılmalıdır.
Termal Kirlilik ve Soğutma Su Kullanımı
Işık-su reaktörleri, sıvıdan sonra buharı kapatarak büyük miktarda soğutma suyu gerektirir. Bu su genellikle nehirlerden, göllerden veya okyanuslardan çekilir ve yüksek sıcaklıklara geri döner. Termal kirliliği, yerel su ekosistemlerini çözünerek oksijen seviyelerini azaltabilir ve türlerin bileşimini değiştirebilir. Aşırı durumlarda balık öldürür veya çiçekli bitkiler bunu soğutma kuleleri veya kapalı-loop sistemlerle azaltır, ancak bu yükselten enerji tüketimi ve atmosferik su buharı salıverebilir.
Ayrıca, soğutma suyu alımı eğitim veya su organizmalarını zorlayabilir. Çevre etki değerlendirmeleri bu etkileri ölçmek ve operatörleri genellikle ekranları, balık deterrents veya değişken hız pompalarını en aza indirmek zorundadır.
Spent Yakıt ve Yüksek Orta Atık
Işık suyu uzun ömürlü bir atık formu olmasa da, harcanan yakıtlar serin ve ortalar on binlerce yıldır izole edilmelidir. Spent yakıt havuzları ve kuru katsk depolama sürekli çözümler temsil eder; derin jeolojik depolar birkaç ülkedeki gelişmenin etkisi altında kalır (örneğin, Finlandiya'nın Onkalo, İsveç'in Forsmark).
Geri dönüşüm yakıtı yeniden işleme yoluyla geçirdi (Fransa, Rusya ve Japonya), yüksek seviyeli atıkların hacmini azaltıp plutonyumu karma-parmak yakıt için geri döndürdü. Ancak, yeniden işlemenin kendisi enerji yoğundur ve sıvı atıklar vitrikasyon gerektirir.
Graphite Moderators
Madencilik ve Purification
Graphite gaz soğutmalı reaktörlerde kullanılır (örneğin, Gelişmiş Gaz-Cooled Reaktörleri (AGR) İngiltere'de RBMK, Rusya'da ve bazı araştırmalarda, toz reaktörleri üretmek ve su kullanmak zorunda kalır. Purification kimyasal özellikleri -tipsiz olarak% 99.99'dan daha fazla karbonu boron veya kamyum gibi düşük nötron azaltıcıları gerektirir.
Geçmişte, grafik madenlerinde çevresel kontroller daha az sıkıydı, toprak ve su yolları retorik bir şekilde kirlenmeye yol açtı. Modern operasyonlar kuyruk yönetimi, toz baskı ve su geri dönüşümü ekolojik hasarları azaltmak için.
Wigner Enerji ve Reaktör Güvenliği
Grafikli moderatorlarla eşsiz bir çevresel endişe, 1957 yılında (UK) böyle bir serbest bırakılmasını sağlarken, modern reaktör tasarımları, Wigner enerjisini önlemek için aniden serbest bırakılabilir, geleneksel bir piller hala dikkatli bir yönetim gerektirir.
Para iade sırasında, reradiated grafiğiite büyük bir atık akışıdır. Karbon-14 (yarı ömrü 5,730 yıl) ve diğer aktivasyon ürünleri. Tasarruf için seçenekler, jeolojik burial veya geri dönüşüm atmosferine, uzun yarı yaşam ve biyolojik dahil edilme potansiyelinden dolayı karbon-14'u içerir.
Cilt ve Uzun Süreli Depolama
Örneğin, İngiltere'nin AGR ve Magnox reaktörleri yaklaşık 80.000 ton geri çekilmeli grafikler üretecektir. malzeme genellikle klorür ve nemlendirici depolama ile kirlenmeye devam eder.
Beryllium Moderators
Korkunç ve toksikite
Beryllium, bazı araştırma reaktörlerinde ve kompakt uzay reaktörlerinde, mükemmel nötron modulu özellikleri ve düşük nötron absorik asit leachingleri nedeniyle kullanılır ve madencilik sadece birkaç ülkede yoğunlaşır (örneğin, ABD, Çin, Kazakistan).
Beryllium toz güçlü bir allergendir: inhalasyon kronik beryllium hastalığı (CBD), ilerici bir akciğer durumu. İş maruz kalma sınırları son derece düşük (2 μg/m3) ve sıkı mühendislik kontrolleri, üretim ve kullanım sırasında zorunludur.
Neutron-Indük Transmutasyon
Parçacık bombacısı altında, beryllium-9, helium-4 ve tritium tepki 9Be(n,α)6O beta çürümesi ile takip etti. Bu, moderatörün kendi içinde tritium-9 transmutes to helium-4 ve tritium metali yüksek sıcaklıklarda yayılabilir, çevresel salıvermelerini engellemek için bariyerler içeriyor.
Spent beryllium moderatörler genellikle tritium içeriği ve kobalt-60 gibi aktivasyon ürünlerinin varlığından dolayı orta düzey bir atık olarak sınıflandırılmaktadır.
Karşılaştırmalı Çevre Yaşam döngüsü Değerlendirme
Tüm yaşam döngüsü boyunca moderatörler değerlendirildiğinde, birkaç anahtar ölçüm ortaya çıkıyor:
- [FONT:0) Enerji tüketimi[DÜT:1): Ağır su üretimi, birim kütle başına en enerji yoğundur, arınma işlemine izin verilir. Işık suyu ve grafik enerji talepleri daha düşük cradle-to-gate enerji talepleri vardır.
- [FONT:0)Su kullanımı ve termal kirliliği[[Dönem: Işık-su reaktörleri soğutma için en yüksek doğrudan su tüketimine sahiptir, ağır su ve gaz soğutmalı reaktörler genellikle MW'a daha az su kullanıyor ancak hala önemli soğutma kapasitesi gerektirir.
- [FONT:0] Radyoaktif atık hacimleri[DÜDÜT:1): Graphite, reaktör ömrü boyunca en büyük katı radyoaktif atık hacmini oluşturur, bunun çok düşük ve orta düzeydedir. Ağır su, nispeten küçük tritidül atıklarının hacmi düşük, ancak kimyasal olarak tehlikeli.
- [FONT:0]Resim tabanlı radyoloji etkisi[Dönetici: Tritium ağır su reaktörlerinden salıverilir ve karbon-14 grafikten kalıcı bir çevresel izleme endişesidir.
Çeşitli yaşam döngüsü değerlendirme çalışmaları (örneğin, Uluslararası Atom Enerji Ajansı ve ulusal laboratuvarlardan), moderatör seçiminin diğer kaynaklara göre genel gaz emisyonlarını büyük ölçüde değiştirmediğini gösteriyor, ancak yerel ekolojik etkiler – tritium in ⁇ veya termal etkiler gibi – bu siteye özgü faktörler genellikle verilen bir reaktör türün çevresel kabul edilebilirliğini kontrol edebiliyor.
Mession ve Future Yol
Gelişmiş Moderatörler Malzemeler
Araştırma, yüksek hidrojen yoğunluğu ve doğal güvenlik özellikleri nedeniyle TRIGA araştırma reaktörlerinde test edildi. Henüz ticari güç reaktörlerinde kullanılmamış olsa da ZrH2 ağır su ile karşılaştırılamaz ve tritium hipnoz problemlerini ortadan kaldırır.
Geliştirilmiş Atık Yönetimi Pathways
Mevcut moderatörler için, atık tedavideki gelişmeler çevresel ayak izlerini azaltır:
- [FONT:0]Tritium yakalama[[Dönetici: Yeni metal hipnoz sistemleri, yüksek sudan tritium'u% 99 verimlilikle geri kazanabilir, minimizing sürümlerini azaltır.
- [FONT:0]Graphite geri dönüşüm[[[Dönemli: İngiltere araştırma programları karbon-14'den yanmak için yeniden ölçeklendirmeyi araştırıyor veya endüstriyel kullanımlar için karbon nanotüplere dönüştürmeyi hedefliyor.
- [FONT:0]Beryllium geri dönüşüm[[DÜT:1): Çünkü beryllium pahalı ve nadir, metali kurtarmak için harcanan moderatör parçaları, metalin ekonomik olarak çekici olmasını sağladı, bu hem atık hacmini azaltıp yeni madencilik ihtiyacı azaltır.
Düzenleme ve Operasyonel En İyi Uygulamalar
Çevre yönetim sistemlerine (örneğin ISO 14001) bağlı kalmak, operatörlerin en az kazak sürümlerini en aza indirmesine ve kaynak kullanımını optimize etmelerine yardımcı olur. On yıldan itibaren reaktör operasyonunun aşağıdaki yaygın olarak kabul edilen önlemlere yol açtı:
- [FONT:0)Leak algılama ve içerken[Dönetici: Çift duvarlı boru, sump izleme ve otomatik izolasyon valfleri moderatör sızıntıları çevreye engelleyerek engeller.
- [FONT:0)Environmental izleme ağları[Dönetici: Hava, su ve biyota'nın reaktör siteleri etrafında sürekli örneği, herhangi bir anormal yayınların erken uyarısını sağlar. Data genellikle şeffaflığı korumak için halka açık yapılır.
- [FONT:0)Yaşam döngüsü planlaması[[Dönetici: 1): İlk proje bütçesinde tasarruf ve atık tasarruf maliyetleri, çevresel ses son-yaşam yönetimi için mevcut olduğundan emindir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Neutron moderatörler çoğu nükleer reaktörün vazgeçilmez bileşenleridir, ancak her malzeme farklı çevresel sorumlulukları taşır. Ağır su enerji yoğun üretimi ve tritium nesli, hassas kullanım ve izleme gerektirir. Işık sularının avantajları ısı kirliliği ve yakıtın zenginleştirilmesini tercih eder.
İleri malzemelere devam eden araştırmalar ve atık yönetim teknikleri, bu çevresel yükü daha da azaltma vaadini sunuyor.Rektör tasarımı aşamasının operasyon ve dekommisyon yoluyla sistem tasarımı aşamasını bütünleştirerek, nükleer sanayi düşük karbonlu elektrik katkısının yerel ekosistemlerin pahasına gelmemesini sağlayabilir.
[FONT:0) Daha fazla okuma için, tritium kullanımı hakkında teknik ayrıntılar [Dönetici:2) ve [[Dönetici:0)[Dönetici:0)[Dönetici: 4 ) İleri reaktörde (Dönetici) mevcuttur.