Japonya'nın Fukushima Daiichi Nükleer Santrali'ndeki 2011 felaketi, en belirgin stres testini hiç karşı karşıya bıraktı. İndüktör olayı, büyüklüğü 9.0 deprem, çok etkili ama sadece felaket nedeni değildi - tasarım-basit varsayımlar, çok fazla koruyucu engeller, çok fazla kritik bir yedekleme sistemleri ortaya koydu ve uzun süreli bir istasyon karafilliği ile ilgili tahmin edilemez bir sistem.
Yıllar geçtikçe, küresel nükleer endüstri, tasarım felsefesinin temel bir yeniden değerlendirilmesine maruz kalıyor.Değişim, tasarım temellerinin ötesinde, çok yıllık yeniden inşa edilen teknolojik yükselteçlere karşı ekonomik olarak ilerlemeler sağlamak için tasarlanmış bir stratejik evrim değil. Japonya'dan gelen dersler sadece bir güvenlik yükseltmesi değildir; nükleer enerjinin nasıl tasarlanacağına dair vaat edilen, nükleer enerjinin nasıl işlediğine ve onlarca yıl boyunca teknolojik yükseltmeleri elde etmek için tasarlanmış bir dalgadır.
Fukushima Catalyst: Sistematik Interaktiflik
Fukushima'dan önce, olasılıksal risk değerlendirmeleri (PRAs) genellikle aşırı dışsal olaylara ayrı ayrı ayrı, düşük ücretli senaryolar olarak muamele gösterdi. Kaza, güvenli bir depremin ve tsunaminin çok fazla tasarım temelinin birleşiminin tehlikeli bir sinerji yarattı.Ortak bir neden başarısız oldu - altyapıya destek verdi - birden fazla savunma katmanını destekledi, aynı anda susuz su geçirmez alanların da, su geçirmez alanların neredeyse anından aşağılanmış olduğunu gösterdi.
Bir başka kritik ders, yakıt havuzu yönetimine harcanan yakıt depolamasını bir yan yana tuttu ve bunun yerine genel güvenlik mimarisine entegre etti. Ayrıca, insan ve örgütsel yanıt, tek bir yangın ve kontrolsiz radyolojik bir veri toplama için tasarlanmış bir prosedürdü.Bu olay, acil durum için gerekli olan temel bir şekilde yeniden inşa edilmesi gereken temel bir karar verme aşamasındaki temel bir şekilde, sağlam bir iletişim kurmaca yönelik bir karar verme sürecine tamamen yetersiz kaldı.
Pasif Güvenlik: Post-Fukushima Design'ın İlk Pilleri
Modern reaktör tasarımında en görünür dönüşüm pasif güvenlik vurgusudur. Bu sistemler, kusursuz fiziksel yasalara güvenir - doğal dolaşım, buharlaşma, kondensasyon ve termal radyasyon - pompalar, veya dizel jeneratörler gibi aktif bileşenlerden daha fazlası. Bu değişimler Fukushima'yı ortadan kaldırır ve operatör müdahalesi için geniş ölçüde daha uzun bir lütuf dönemi sağlar.
Doğal Circulation and Gravity-Driven Soğutma
Bir asırlıklı sistem, bir tasarım-basit veya daha sonraki tasarım-basit bir kaza sırasında, elektrik gemisi ve kalkan bina arasında bir uzayın ısıtılması için kullanılan beton koruyucu bina ile çevrili olan büyük bir çelik kapa sahiptir.Bu doğal bir soğutma chimney. bir tasarım-basit veya daha sonraki tasarım-basit bir kaza sırasında, elektriksel bir depo hattın eklenmeden veya dışsal bir elektrik santralini kullanarak ısıtın bozulmasına izin verir.
Su reaktörü alanında, GE HitachiTELT:0)BWRX-300), su inşaatında büyük bir su havuzunda izolasyonu yüksek tutar.Eğer reaktör, yüksek orandan izole edilmişse, kondüktöre geri döner: sulara geri döner ve sadece elektrikten uzaklaştırılır[değiştir | kaynağı değiştirildir).
Yakıt Güvenliği: TRISO ve Metalik Yakıt
Mühendisli sistemler ötesinde, gelişmiş reaktörler yakıtın içine doğal güvenlik getiriyor. Yüksek sıcaklık gaz soğutmalı reaktörler (HTGRs) Çin'in HTR-PM kullanımı TANITT:0)TRISO) aşırı kaza senaryolarında kalan her parçacığın, karbon ve silikon erişimleri tarafından çevrelenen bir uranyum oxycarbide çekirdekten oluşuyor.
Benzer şekilde, bazı sodyum soğutmalı hızlı reaktörler ve ısı boru boruları mikroreactors, uranyum alaşımı metalik yakıt kullanıyor ve negatif reaktivite geri bildirimlerini sağlayan mükemmel bir genişleme özelliği var. Yakıt sıcaklığı yükselirken, reaktör doğal olarak güç çıktısını kontrol çubuk eklemeden azaltır, temel bir stabilite katmanı sağlar.
Modülerity: Stick-Build to Factory Precision: From Stick-Build to Factory Precision
Geleneksel büyük nükleer santraller, bu paradigmayı kontrol edilen fabrika ortamlarına taşımak için binlerce bireysel bileşeni gerektiren ve bu yaklaşımı sadece yüksek çözünürlükte olan yüksek, özel bir işgücüne tabi hava gecikmeleri, tedarik zinciri kesintileri ve değişken kalite kontrolü. Modüler inşaat temel olarak bu paradigmayı kontrol altına almak için temel olarak, bu yaklaşımın kontrollü fabrika ortamlarına taşınmasıyla değiştirir.
Kalite, zamanlama ve Öğrenme Curves
Fabrika üretimi önemli avantajlar sunar: Tekrarlanan üretim yoluyla tutarlı kalite, fabrika üretimi ve demiryolu taşımacılığı için tasarlanmış yaklaşık 1.500 standart modüller üzerinde planlanabilir ve bu yaklaşım büyük sivil mühendislik projelerinde sıklıkla mevcut olan karmaşık projelerde, 16 aynı birimin maliyetinin ilk birim tarafından düşebileceği gibi, aynı zamanda inşaat ve deniz taşımacılığı için tasarlanmış bir şekilde "öğrenme" ile ilgili olarak, genel olarak kullanılan bir ekonomik hazırlıklar gerçekleştirmektedir.
Aremental Kapasite ve Transportable Power
Modülerity ayrıca, geniş bir reaktör için 10-15 milyar dolarlık bir yatırım stratejisine de olanak sağlar, bir fayda tek bir modül oluşturabilir ve sonra ek modüller üretmeye başlar. Bu yaklaşım, yenilenebilir projelerdeki finansal profili ve borç yükünü azaltır.Her bir modül tarihsel olarak büyük nükleer inşa eden borç yükünü azaltır.TheFLT:0).NuScale VOYGR[D: 1 numaralı yükleme işlemine kadar) Bu şekilde entegre edilir.
Spektriğin aşırı sonunda, mikroreactors (1-20 MWe) tamamen taşınabilir bir şekilde tasarlanmıştır. Bu birimler, genellikle ısı kaynaklı soğutma veya gaz soğutma konseptlerine dayanan, fabrika inşa edilebilir, bir düz kamyonda sevk edilebilir ve tüm güvenilir kazaları kanıtlayan güvenlik durumlarını, ya da askeri üsleri gibi işlevsiz olarak, elektrik akımına kadar çalışan 20 adet elektrik akımına kadar çalışan elektrik akımına kadar çalışan elektrik akımına kadar çalışan elektrik akımına kadar uzanan temelleri içeren bir sistemle çalışır.
Bir Dekarbonize Grid
Flexability sadece donanımla ilgili değildir; kontrol mimarisi ve operasyonel görevde derinden gömülüdür. Tarihsel olarak, nükleer bitkiler temel yük işlemi için optimize edildi, %100 güç sürekli olarak çalışır. Asralar rüzgar ve güneş gibi büyüyen bir yenilenebilir paylaşıyor, hızlı bir şekilde üretim yeteneği yüksek derecede değerli hale geliyor. Modern modüler reaktörler, yük taşımacılığı için tasarlanmış, ağ hizmetleri sağlamak ve diğer enerji kaynaklarıyla bütünleşmek için zeminden tasarlanmıştır.
Takip ve Grid Hizmetleri
Gelişmiş SMRs, enerji ayarlamalarını destekleyen reaktör fiziği içeriyor, enerji ayarlarını yenilenebilir nesildeki dalgalanmaları dengelemek ve daha önce tasarımlara yol açan stabilite sorunları. Dijital araçlama ve kontrol (I&C) sistemleri, statik bir güç kaynağına karşı sertleştirilmiş, çünkü reaktörler yenilenebilir bir şekilde sevk edilebilir.Örneğin, her modülün bağımsız olarak dağıtılmasına ve tüm güvenli devre dışı bırakılmasına izin verebilir.Bu operasyonel çevik kuvvet kaynağının, yüksek çözünürlükte yüzde 100 oranından tasarruf edilmesine izin verir.
Dijital Twins ve Tahmin edici Operasyonlar
Dijital ikiz kavramı, havacılık ve gelişmiş üretimden ödünç alınan, esnek ve ekonomik performans geliştirmek için kullanılıyor. Bir dijital ikiz, kaza ilerlemesinin canlı sanal modelidir, optimum kurtarma eylemleriyle sürekli olarak güncellenir ve operatörlerin kaza sıralarını, plan optimize edilmiş bakım pencerelerini ve tren personelinin tam zamanlı olarak onarım maliyetlerini azaltmasını sağlar. ABD'nin dijital ikiz operasyonel kapasitelerini hedef alan bir dijital ikiz sistemi, en iyi kurtarma eylemlerini de öngörmektedir.
Cojenerasyon ve Sektör Coupling
Gelişmiş reaktörler, özellikle de HTGRs ve molten tuz reaktörleri (MSRs), enerji akışının ısısını (700-1000 °C) daha fazla elektrik üretimi için kullanılabilir. Bu termal enerji, endüstriyel işlem ısısı için, hidrojen üretimi için termokimyasal döngüler veya desalleştirme ile dağıtılabilir.
Destekleyici bir düzenle bir araya gelmek için
Hiçbir teknoloji değişikliği, yönetmelikte paralel bir evrim olmadan başarılı olabilir.Güvenlikin yeni tasarımlara eski prescriptive kuralları uygulamak anlamına gelmediğini kabul etmiş durumda. Bunun yerine, doğal güvenlik ve yenilikçi testlere karşı risk bazlı çerçevelere doğru ilerliyorlar. Bu düzenleyici evrim, modüler ve esnek tasarımların hızlı dağıtımını sağlamak için kritik önem taşıyor.
Tasarım Sertifikası ve Genric Değerlendirme
ABD Nükleer Düzenleme Komisyonu (NRC) bir tasarım sertifikasyon sürecine sahiptir ()Part 52) Bu, daha sonra birden fazla inşaat lisansı başvurusu için standartlaştırılmış bir bitki tasarımının onaylanmasına izin verir. Bu, reaktörün temel güvenlik davasından yeniden tanımlanmasına engel olur. NRC ayrıca risk tabanlı tasarımda NRC'nin onayladığı veya performans tabanlı düzenlemeler için kılavuzluk izni verir.
Benzer şekilde, Birleşik Krallık Nükleer Düzenleme Ofisi (ONR) bir site daha önce bir kez Genric Design Assessment (GDA) belirli bir siteye bağlı olarak, Rolls-Royce SMR şu anda bu süreci geçiriyor ve Terrestrial Energy ve Xenerji-enerji-lojik güvenlik sorunlarının resmi olarak tanımlanması için güçlü bir şekilde hızlandırıyor.
Acil Planlama Bölgelerini Adapting Emergency Planning Zones
Geleneksel büyük reaktörler, ayrıntılı nüfus izleme, tahliye planları ve kamu altyapısı ile 10 mil yarıçaplı Acil Durum Planlama Bölgesi (EPZ) gerektirir. Birçok SMR ve mikroreactor tasarımları, en kötü durumdaki bir kazanın sonuçlarını çok daha sınırlı gösterir - daha düşük kaynak şartlarını ve pasif kapsamak için - daha küçük bir EPZ, belki de sadece site sınırının değerini sağlamak için, BNR'nin web sitesine özel olarak kabul edilmesi için uygun olması için bir isteklidir.
Yol Forwarder için Küresel Projeler
modüler, esnek nükleerin soyut vaadi şimdi dünyadaki beton projelerinde malzemelendirilmesi, her biri yeni paradigma için bir test ve konsept kanıtı olarak hizmet ediyor. Bu ilk yük projeleri lisans, inşaat ve operasyon üzerinde paha biçilmez veriler üretiyor.
Rusya'nın Akademik Lomonosov[[Dönetici:0)Akademik Lomonosov[[Döntilmiş) iki KLT-40S reaktörlerine dayanan yüzer nükleer enerji santrali, 2020 yılında Pevek'in uzaktan Arctic limanında ticari operasyona başladı. Barge-toplanmış tasarım, ek yüzer birimlerinde inşa edilmiş ve fabrika inşa edilmiş nükleer santrallerin tam endüstriyel ölçekte teslim edilebildiklerini kanıtlamıştır.
Çin'in yüksek performanslı gaz soğutmalı Reaktör Pebble-bed Modül) 2021'de kritik öneme sahip olan bu bitki, tek bir buhar türbinini kullanan iki küçük reaktör modüle sahiptir.
Kuzey Amerika'da, Ontario Power Generation (OPG) mevcut endüstriyel sitelerdeki GE Hitachi BWRX-300'i dağıtmakla ilerliyor. Bu proje mevcut nükleer altyapıdan ve deneyimli bir işgücünden faydalanıyor, SMR'lerin mevcut endüstriyel sitelerdeki kömür santrallerini nasıl yeniden şekillendirebileceğini gösteriyor. Amerika Birleşik Devletleri'nde, Carbon Free Power Project (NuScale VOYGR) tüm ticari kaderlerine karşı karşıyayken, son maliyetle ilgili deneyim ve tecrübeler elde etti.
Dünya Nükleer Birliği[Dönetici:0) Bu gelişmeleri yakından takip ediyor, 70'in üzerinde SMR tasarımları, ülke çapındaki mevcut nükleer uzmanlığını ortaya koyan yüzlerce birim için potansiyel sunuyor, 2020'nin başlarında yenilenebilir reaktörleri tamamlamak için temiz bir güç, 100 MNT projesini başlattık, ancak bu ülkeler ülke çapındaki bir projeyle sınırlı bir şekilde bir araya geldi.
Persiste meydan okumalara: Yakıt, Atık ve Güven
Etkileyici yörüngeye rağmen, modüler ve esnek nükleer tesisleri, filo çapındaki başarı için üstesinden gelmek zorunda olan gerçek engellerle karşı karşıyadır. Bu zorluklar teknik, ekonomik ve sosyal boyutlardadır ve bunları ele almak hükümetler, endüstri ve düzenleyiciler tarafından koordineli bir eylem gerektirecektir.
Yüksek Assay Low-Enriched Uranium (HALEU) Şişeneck
Birçok gelişmiş SMRs ve mikroreactors, daha küçük çekirdekler için gerektirir:0)HALEU[DÜT:1), bu, şu anda% 5 ile% 20 U-235 arasında zenginleştirilmiş ve mevcut ticari tedarik zinciri ve jeopolitik bir büyüme noktası oluşturmak, ABD'nin zenginleştirilmesi gibi politikalarla desteklenen, ABD'nin yasal geri dönüşümün yasallaştırılması ve yasallaştırılması için yasal bir şekilde destek olacaktır.
Atık Yönetimi ve Yakıt Döngüsü Entegrasyon
SMRs genellikle geleneksel reaktörlerden daha az atık üretse de, bu atıkların özel istopik bileşimi farklı olabilir. Yüksek yanma yakıtlar, yüksek atıkların uzun vadeli yükünü azaltmak için daha kapsamlı bir tartışma sunar. Bazı reaktörler gibi, özellikle de transuranic elementleri tüketmek için tasarlanmıştır.
Kamu Güveni ve Ekonomik Rekabetçilik
Kamu güveni, Fukushima tarafından derinden sarsıcı, yenilenebilir enerji tesislerinin hızla değişen bir alanına karşı ekonomik olarak rekabet edebilir, ve SMR'lerin genel olarak rekabetçi olması için elektrik maliyetlerinin arttırılması gerekir.
Adaptif Nükleer Altyapının Stratejik Imperative
Nükleer endüstri Fukushima'nın sert fizik dersini içselleştirmektedir: iklime duyarlı aşırılık, enerji talepleri ve sermaye disiplini haline getirmek için tek güvenilir savunma, onları yeterince taşımaz ve onları işletmek için dışsal olmayan sistemlerle donatmak; endüstri hızlı bir şekilde dağıtılabilen, hızlı bir şekilde yükseltilebilir ve temizlenmiş bir şekilde inşa edilebilir bir filoya yapılabilen bir filodur.
Fukushima mirası nükleer güçten geri çekilmez, ancak çok yönlü bir enerji altyapısı inşa etmek için mühendislik destekli bir kararlılık daha iyi, daha adaptasyonlu enerji altyapısına ihtiyaç duyar. Bu bitkiler, geçmişteki derslerin gelecekteki enerji sistemlerinin temellerine bağlı olduğu gibi, enerji sistemlerindeki ilerlemeye devam ederler.