Sodyum-cooled fast reaktörler (SFRs), mevcut ışık su reaktörleri için potansiyel sunan gelişmiş nükleer enerji sistemlerinin bir temel taşı temsil eder ve bu reaktörler, yüksek ısı verimliliği, daha düşük soğuk basınç ve sıvı sodyumları serin bir şekilde kullanarak, bu reaktörler mevcut ışık-sutron spektrumlarını (LWR'ler) içeren özel bir kimyasal özellikleri sunar.

Sodyum-Cooled Fast Reorsorsorsors

Bir SFR'de, reaktör çekirdeği, ısıtılması için sıvı sodyum metali tarafından serinlenir, çünkü 380 ve 550 °C. sodyum, mükemmel ısı iletkenliği, yüksek özel ısı kapasitesi ve düşük nötron absorpsiyonu nedeniyle seçilir ve bu özellik, hızlı bir nötron spektrumu muhafaza edilmesine izin verir.

Bir SFR'deki serin sistem normalde iki veya üç döngüye ayrılır ve dış ortamdan radyoaktif sodyumu izole etmek için ısıtılır. birincil döngü, sodyum ve su ile ısı geçişi, pompalar ve ısı değiştirici tasarımı ile ısı geçişi sağlar.

Birçok uygun niteliklere rağmen, hava ve su ile sodyumun kimyasal reaktivitesi ciddi bir tehlike oluşturur. Bir sodyum sızıntı yangınlara yol açabilir, hidrojen nesli ve potansiyel baskı olayları. LWRdowns'tan belirgin şekilde farklılaşan ciddi bir kaza sırasında, yakıt molülleri ve molten yakıtın bütünlüğü tehlikeye atabilir.

Bir Meltdown'un Mekanikleri, sodyum-Cooled Fast Reaktörler

Bir eritrem yakıt çubuk geometrisinin kaybı ve yakıtın yok edilmesi olarak tanımlanır.SFR'de, erimiş ilerleme birkaç aşamaya kırılabilir, her biri kendi başlangıç olayları ve sonuçları ile.

Reaktivite İnitied Kazalar (RIA)

Reaktivite başlatılmış kazalar, hızlı bir güç artışına neden olan olumlu reaktivitenin aniden eklenmeleridir.SFR'lerde, bu tür olaylar, uranyumun (~2865 °C) veya karma oksit (MOX) ısının kaldırılmasından önce yakıt ve cladding artışı, daha sonra soğuk kanallarla ısınabilir.

Özellikle SFR'lerdeki RIA senaryosu, soğutmalı kesinti nedeniyle reaktivite geri bildirimidir.Eğer sodyum kaybolup meydana gelirse, sodyumun etkisi olarak bilinen bu fenomen, SFR tasarımındaki önemli bir güvenliktir. Olumlu bir sodyum boşluk katsayısı suya kıyasla daha da karmaşıktır, kontrol etmek için daha zor olabilir.

Coolant Kazaların Kayıpları (LOCA)

LWRs'in aksine, SFR'ler yakın atmosfer basıncında çalışır, bu yüzden serin bir kaybı hızlı bir şekilde baskıcılığa eşlik etmez. Bunun yerine, bir SFR'de serinleme ve ısıtımı kaybı genellikle birincil olarak bir sızıntı veya rupture ile meydana gelmez, sızıntı büyükse, reaktördeki sodyum havuz seviyesini azaltır, betonu sildirmek, ısı kaldırma ve doğal konveksiyon ve termal radyasyona bağlıdır.

Ek bir tehlike, sodyum sızıntısının kendisidir.Eğer sızıntı havuzun üzerinde gerçekleşirse, sıcak sodyum sprey ve havadaki ateşleme (sodium yangınları), ekipmana zarar verebilecek ve erişimi engelleyebilecek sodyum oksit aerosollerinin yoğun bulutları üretir.Eğer sızıntı daha az reaktif olabilirse, ancak envanter kaybı hala kritiktir.

sodyum-Water ve sodyum-Air Interactions

Buhar jeneratörü ile SFR'lerde, bir tüp rupture yüksek basınçlı suyu veya buharı ikincil sodyum döngüsüne enjekte edebilir. Bu, şiddetli bir kimyasal reaksiyona neden olur: 2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2 + ısı. reaksiyon, hidrojen için hızlı algılama sistemleri, ve tereyağyalı bir reaksiyon için büyük bir sodyum-suarağır.Bu nedenle, modern SFR tasarımları içerir.

Yakıtı etkileyen şiddetli bir kaza sırasında, hamaller hidrojen su tepkilerinden veya sodyum ateşinden sonra sıcak metal yüzeylerden kaynaklanan sıvılar bu baskılara ve filtreye veya vengen radyoaktif gazlara dayanabilmek için tasarlanmalıdır.

Tarih Olayları ve Dersler Öğrenildi

sodyum soğutmalı hızlı reaktörlerde birkaç operasyonel olay, erime riskleri ve masyon önlemleri üzerinde değerli veriler sağladı.

Enrico Fermi I Partial Meltdown (1966)

Enrico Fermi I Sodyum-Cooled Fast Breederor, Michigan'daki kısmi bir çekirdek erimesi 5 Ekim 1966'da gerçekleşti. Olay, zirkonyum akışı rehberi (kampiyonel destek yapısının bir parçası) gevşek ve bir subassembly'in tıkanmasıyla başladı ve doğal bir şekilde kazanın büyük bir oranda kesintiye uğramasına neden oldu.

Monju sodyum Leak (1995)

Japonya'da bir prototip SFR, Aralık 1995'te termoda olmayan bir sodyum sızıntısına maruz kaldı ve sodyum sistemi bileşenleri için katı kalite güvencesine yol açtı. sızdıran, birkaç saat boyunca süren bir sodyum yangınına neden oldu.

Diğer İşletim Deneyimleri

Phénix (Fransa) ve BN-600 (Rusya) gibi reaktörler, ameliyat deneyiminin on yıllar içinde bir araya geldi. Phénix, ikincil döngüde bir sodyum sızıntısını ve daha sonra kontrol edilebilir bir güç gezisine sahip oldu. BN-600, deneyimli sodyum sızıntılarını yaşadı, ancak temel hasar görmedi. Bu olaylar iyi tasarlanmış pasif ve aktif sistemlerin de üzgün olabileceğini gösteriyor, ancak aynı zamanda ölçüm aralıklarında zayıflıkları da ortaya koyuyorlar.

Kapsamlı Mitigation Strategies

Modern SFR tasarımları, bir eridown olasılığını azaltmak ve sonuçlarını sınırlamak için birden fazla savunma katmanı içerir. Bu stratejiler, pasif güvenlik özellikleri, operasyonel protokolleri ve kaza yönetim yönergeleri.

Tasarım ve Mühendislik Güvenli Muhafızlar

Temel tasarım seçenekleri güvenliği önemli ölçüde etkiler. Havuz tipi SFRs, Fransız ASTRID ve Hint PFBR gibi, büyük bir sodyum havuzu içindeki tüm birincil devreyi azaltır. Bu yapılandırma, zorlanmış dolaşım kaybedilse bile, sodyum havuzunun kritik hale gelmesinden önce birçok saat boyunca ısıyı absorbe edebilir.

Çekirdek, negatif bir Doppler katla (kıtlı sıcaklık reaktivite geri bildirim) tasarlanmıştır, yakıt ısıları olarak yeniden etkinleştirir, geçiciler sırasında doğal bir stabilizasyon etkisi sağlar ve muhtemelen yukarıdan veya daha sık çeşitli malzemeler (örneğin, B4C, tantalum, europium) bağımsız olarak kontrol edilebilir.

Kurun, sodyum yangınlarından iç baskılara karşı korumayı güçlendiriyor, hidrojen deflagrasyon ve sınırlı çekirdek erimesini sağlıyor. Birçok tasarım, bir sıvı kıvrımdan sonra bile, altkritik ve serin yakıtlar altında yerleştirilen rerakter malzemenin tabakasını sağlıyor - reaktör gemisiyle temasa geçmek için kullanılıyor. Core catchers, doğal konveksiyon yoluyla serinlenebilir, bunun için bile bir molten yakıtı korumak için tasarlanmıştır.

Pasif Güvenlik Özellikleri

Pasif güvenlik sistemleri, IV SFR güvenlik felsefesinin temel taşıdır. Bu sistemler aktif güç, pompalar veya operatör müdahale olmadan çalışır, bunun yerine doğal fiziksel fenomenlere dayanan.

  • [FONT:0) Doğal Kısıtlama On Yılı Isı Yoku: Reaktör tasarımları, doğal hava dolaşımı ile atmosfere geçiş ısısını her zaman mevcut ve elektrik olmadan ısıtabilir.
  • [FONT:0)Gas genişleme Modülleri (GEMler): ) GEMler, sıkıştırılabilir bir gaz içeren temel kurula inşa edilmiş boş tüpler.Eğer sodyum akışı kaybolursa, GEM'in yüzeyindeki gaz genişletir ve yakıtlar sodyumunu arttırır ve nötron sızıntısını azaltır ve reaktiviteyi azaltır.
  • [FONT:0] ⁇ Siphons:[Dönetici:[Dönetici: 0 ) Büyük havuz düzenlemesi doğal olarak sıcak çekirdek ve serin havuz yüzeyi arasında bir termal sifon oluşturur, pompalar olmadan bile doğal dolaşım sağlar.Bu, suların tamamen havuz boyunca dağıtılmasını sağlar.
  • [FONT:0) Kendi kendini kınayan Shutdown Systems:) Bazı gelişmiş tasarımlar, Curie-point mıknatısları veya şekli-memory alaşımları gibi cihazlara elektronik sinyalleri gerektirmeden kontrol çubukları aşıyor.

Operasyonel ve Bakım Protokolleri

İnsan elementi SFR güvenliği için kritiktir. Operatörler sodyum sızıntılarını işlemek için eğitilmiş olmalıdır, sodyum bileşenlerinde kesilebilir başarısızlıkları tanımlamak ve kaza yönetim kılavuzlarını uygulamak için.Sualtı kameraları kullanan birincil sistem bileşenlerini düzenli olarak inceleme, ultrasonik test ve sodyum saf izleme önemlidir.

Şiddetli kaza yönetimi yönergeleri (SAMG) SFRs için geliştirilmiş olan SFR'ler, temel soğutmayı, hidrojen üretimini korumak ve rekrejik tepkileri önlemek için odaklamalar oluşturabilir. Örneğin, bir erimiş oksijen ve sodyum yangınlarını azaltmak için operatörler azot gazı getirebilir, ağırlık bazlı su spreylerini kullanarak ısıtılır (ama doğrudan sodyumdan kaçınmak için).

Gelişmiş sodyum-Cooled Fast Reaktör Tasarımları ve Güvenliği Özellikleri

Birkaç sonraki nesil SFR tasarımları, geçmiş olaylar ve araştırmalardan öğrenilen dersleri içeren bir şekilde geliştirildi.

[FONT:0)PRISM (Power Reaktör Yenilikçi Küçük Modül)[Dönetici:0) GE Hitachi tarafından tasarlanan kompakt, modüler SFR fabrika üretimi için tasarlanmıştır.Bu, yüksek ısı geçişi için 10-tip yapılandırma, pasif bir ısı çıkarılması ve mükemmel bir ısı iletkenliği ve yüksek bir erime noktası vardır.

[FONT:0]ASTRID[[[Dönetici için İleri Seviye sodyum Teknolojik Rejim (İsviçre İçin İleri Seviyeye Dayanıklı) 600 MWe'nin bir güç çıkışıyla ön plana çıkan bir Fransız projesiydi. ASTRID, çok sayıda pasif kapatma sistemi, büyük bir sodyum havuzu ve bir taşıyıcıya da ağır bir kazaya dayanacak şekilde tasarlanmıştır.

[FONT=0]BN-800 [Dönetici: 1] Rusya'da Beloyarsk'ta bulunan 3 boyutlu SFR (800 MWe) 2016 yılında faaliyete başlayan bir karma oksit (MOX) çekirdeği ve bir yedek dizel jeneratörü-güdümlü soğutma sistemi ile çalışır. BN-800 yüksek kapasiteli bir faktörle çalışır ve plutonyumunu yakma yeteneğine sahiptir.

[FONT=0)CFR-600[[[Dönetici: 1 ) Çin Hızlı Reaktör 600) inşaat altında ve yüksek çözünürlükte sodyum boşluklarının azaltılması ile birlikte havuz tipi bir yapılandırmayı kullanacak.

Devam Eden Araştırma ve Uluslararası İşbirliği

Güvenli SFR'lerin gelişimi, Amerika Birleşik Devletleri, Fransa, Japonya, Rusya, Çin, Hindistan ve Güney Kore gibi bölgelere öncelik veren Global bir girişimdir.

  • Gelişmiş yakıt ve kaplama malzemeleri aşırı sıcaklıklara daha hoşgörülü (accident-tolerant yakıt).
  • Yakıt-soğuk etkileşim ve molten havuz davranışı dahil olmak üzere ciddi kazaların modellenmesi ve simülasyonu.
  • Servis denetim teknolojilerinin sodyum soğutmalı sistemler için geliştirilmesi, alt-sodium görüntüleme için ultrasonik gibi.
  • Büyük ölçekli test tesislerinde pasif çürük ısı kaldırma sistemlerinin deneysel olarak geçerliliği (örneğin, Japonya'daki PLANDTL tesisi ve Fransa'daki SARAF).

Uluslararası Atom Enerji Ajansı (IAEA) [Döneticileri, akranları ve koordineli araştırma projeleri hızlı reaktör güvenliği konusunda bilgi sahibi olmak için.IAEA'nın Güvenlik Standartları Serisi, örneğin, SFR güvenlik analizi için kullanılan kodları doğrulamak için çeşitli önlemleri almıştır.

[FONT=0)Generation IV International Forum SFR System), tasarımın tüm yer dışı bir güç kaybının tam kaybının yanı sıra, son derece düşük olması gerektiği gibi, mevcut araştırmalarda da ekin-fayıtılmış ayrımı ve gelişmiş çekirdek yakalamacıların kullanımı gibi yenilikçi kavramlar da incelenmelidir.

Son olarak, Dünya Nükleer Birliği[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜ), pasif güvenlik kombinasyonunun, büyük termal marjların ve sağlam alanların daha önceki tasarımlardan daha güvenli hale geldiğini vurgulayan bir genel bakış sunar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Hidrojen soğutmalı hızlı reaktörlerde erime riski, mühendis korumaları, pasif çürüme ısısı, sıkı operasyonel protokollerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin yanı sıra, Fermi I kısmidown ve Monju sızıntıları gibi risklerin alınması için gelişmiştir.