Hızlı Breeder Reaktörler Küçük Modüler Reaktörünün Metinleri Teknoloji Teknolojileri

Küresel enerji peyzajı hızlı bir dönüşüm geçiriyor, acil olarak enerji üretimine ihtiyaç duyuyor ve güvenilir ve uygun elektrik sağlarken, kanıtlanmış düşük karbonlu kaynak, bu makalede hızlı yetiştirici reaktörlerin (FBR) ve küçük modüler reaktörlerin (SMRs) vaadi ile hareket ediyor.

Hızlı Breeder Reaktörler

Hızlı yetiştirici reaktörler, hızlı nötronlarla çalışan nükleer reaktörlerin sınıfını temsil ediyor – su gibi bir moderatör materyali tarafından yavaşlanmamış (kırık).Bu hızlı nötron spektrumu, geleneksel ışık su reaktörlerinden FBR'leri ayırt eden birkaç eşsiz yeteneği sağlıyor (LWRs).

Breeding Prensibi

Bir FBR'nin tanım özelliği, tükettiğinden daha fazla fissile yakıt üretme yeteneğidir. Bu, reaktör çekirdeğinin "blanket" ile birlikte, tipik olarak uranyum-238 (U-238) veya thorium-232 (Zenginlik) tarafından absorbe edilir ve bu verimli çekirdekten gelen hızlı nötronlar, onları fizle isotopiyonel bir dizi nükleer reaksiyona dönüştürür. U-238, plutonium-239 (Pu-238) ve Th-232, uranyum-233 (U-233).

Bu bağlamda, geleneksel LWRs termal nötronlar kullanıyor ve genellikle doğal uranyumda enerji potansiyelinin% 0,5-1'ini tüketiyor.FBRs, U-238'yi Pu-239'a dönüştürmekle, uranyum veyae enerji içeriğinin% 60'ını etkili bir şekilde dönüştürebiliyor.

Coolant Technology: Sıvı Metal

Çünkü hızlı nötronlar yavaşlanmamalıdır, FBR'ler sıradan (ışık) suları serin bir şekilde kullanamazlar - su moderatör olarak çalışır. yerine, FBR'ler mükemmel ısı transfer özellikleri ve düşük nötron modurasyon ile sıvı metaller kullanır.

• [FONT:0)Sodium-cooled fast reaktörler (SFRs): [Dönemli ısı taşıma sistemleri ve sağlam güvenlik sistemleri gerektiren yüksek ısı taşıma sistemleri ve yüksek basınçta çalışabilmek için reaktörün düşük basınçta çalışmasını sağlar.
• [FONT:0)Lead-cooled fast reaktörler (LFR): [Dönetici: 1) Hava ve suda kimyasal olarak inert, sodyum yangın tehlikesini ortadan kaldırmak, mükemmel bir nötron ekonomisi ve doğal radyasyon kalkanı olarak hizmet edebilir. ancak, liderlik ağırdır (düşünme - 10.7 g/cm3), sağlam yapısal desteği gerektiren ve yüksek erime noktası (327°C) daha önceden ısıtılabilir.

Serinant seçimi büyük bir tasarım kararıdır ve her biri uzun bir gelişme tarihi vardır.TheETHFLT:0)Generation IV International Forum (GIF)) hem SFR hem de LFR gelecekteki dağıtım için umut verici sistemler olarak seçilmiştir.

Tarihsel Context ve Global Experience

Fransa, Birleşik Devletler, Rusya, Japonya, Hindistan ve Birleşik Krallık dahil olmak üzere 1950'lere kadar hızlı üreme reaktör araştırma ve prototip operasyon tarihi geri döndü: Kesin örnekler dahil:

• Fransa'nın reçetesi:0)Phénix) (250 MWe, 1973-2009) ve [[Dönetici:2)Superphénix) (1200 MWe, 1985-1998) ticari ölçekli üreme ancak teknik ve ekonomik zorluklarla karşı karşıya kaldı.
• Rusya'nın CFL:0)BN-600[[Dönetici: 1.600] (600 MWe, 1980 yılından bu yana Beloyarsk) ve [[Dönetici:2)BN-800 ) (880 MWe, 2014 yılında başlatılan hızlı reaktörler, BN-1200 için planlarla FBR dağıtıma bağlı olarak devam ediyor.
• Hindistan'ın reçetesi:0)FBTR) 1985 yılından beri operasyonda bulundu ve Hindistan, nükleer yakıt döngüsünü kapatmak için 500 MWe Prototype Fast Breeder Reaktör (PFBR) inşa ediyor.
• Amerika Birleşik Devletleri'nin:0) Deneysel Breeder Reaktör II) başarılı bir şekilde işletilmiş ve ayrıca, 1986 yılında bir in-vesel kayıp-of-coolant testi dahil olmak üzere pasif güvenlik gösterileri için de kullanılmıştır.

Önemli teknik başarıya rağmen, büyük FBR'lerin ticari dağıtımı yüksek sermaye maliyetleri ve çözülmemiş malzemeler zorluklar nedeniyle yavaştır. Bu, SMR paradigmasının yeni bir yaklaşım sunduğu yerdir.

Küçük Modüler Redüktörleri: Yeni Paradigm

Küçük modüler reaktörler, büyük ve büyük nükleer projelerin üstesinden gelmek için nükleer reaktörler olarak tanımlanırlar.

Özellikler ve Güvenlik

SMRs basitleştirilmiş, genellikle tamamen pasif güvenlik sistemleri içerir. Aktif pompalara ve dış güce güvenmek yerine, kapatılmasından sonra, birçok SMRs, serin (su, sıvı metal veya gaz), yerçekimine dayalı acil soğutma ve pasif çürük ısı kaldırılması.Bu tasarım seçimleri, pompalar ve diğer aktif bileşenlere güvenmek, her iki maliyet ve kaza olasılığı azaltır.

Fabrika üretimi standartlaştırılmış, kaliteli kontrollü bir üretime izin verir, yerinde inşaat süresini azaltır ve maliyet. Modüller demiryolu, kamyon veya siteye barge tarafından gönderilebilir, bir araya getirilir ve bağlantılı bir nükleer enerji santrali, tek bir SMR ünitesinden veya birden fazla birimden oluşabilir.

İşbirlikleri Avantajları

• [FONT:0) Düşük sermaye yatırımını üst düzeye çıkarır:) Bireysel modüller gigawatt ölçekli bitkilerden daha az maliyete mal olur, daha erişilebilir finansman sağlar.
• [FONT:0)Redüklenmiş inşaat riski: [Döntilmiş Fabrika üretimi hava gecikmelerinden ve yerel işgücü sıkıntısından kaçınır.
• [FONT:0)Siting esnekliği:[Dönetici:[Dönetici:0) Küçük boyut ve daha az acil planlama bölgeleri, kömür santrallerini “karbonsuz” güçle değiştirme dahil olmak üzere uzaktan alanlara daha yakın yerleştirmeye izin verir.
• [FONT=0)Grid uygunluğu: [Döneticiler, esnek yük takip eden işlemle izole edilmiş ızgaralara veya augment değişken yenilenebilir enerjiye hizmet edebilir.

SMR tasarımlarının dozenleri dünya çapında geliştiriliyor, su soğutmalı, gaz soğutmalı ve sıvı-metal soğutmalı teknolojiler.TheurFLT:0)Uluslararası Atom Enerji Ajansı (IAEA)), SMR tasarımlarının ve gelişim durumlarının bir veritabanını koruyor.

Hızlı Breeder ve SMR Teknolojilerinin İyiliği

Hızlı yetiştirici fiziğin küçük, modüler form faktörüne entegrasyonu doğal bir evrimdir.SMRS forurFLT:0) Küçük hızlı yetiştirici reaktörler) birkaç kuruluş tarafından geliştirilmektedir.

Hızlı Breeder SMR'lerin Avantajları

Genel FBR avantajlarının ötesinde, küçük modüler format belirli avantajları sunar:

• [0]Improv pasif güvenlik:[Döneticileri düşük toplam çürük ısıya sahip, 4S reaktörü (Toshiba) gibi doğal dolaşım soğutmasını daha etkili hale getirmek, düşük aşırı reaktivite ve doğal güvenlikleri kontrol etmek için radial bir yansımak kullanır.
• [FONT=0]Fuel döngüsü esnekliği: [Dönder: [Dönder: · 1] Hızlı sülatör SMRs, kapalı bir yakıt döngüsünde çalışabilir, geri dönüşüm plutonyum ve diğer eylemcileri azaltır. Bu, yüksek seviyeli atıkların hacmini ve radyooksisitesini bir jeolojik havuza gönderilen 10-100 faktörü ile bir kez LWR yakıt döngüsüne kıyasla azaltır.
• [FONT:0]Kendi kaynaklı yakıt tedariki: [Dönetici: 1) Yakıt yetiştirmek, bu reaktörler zenginleştirilmiş uranyum ve ilişkili tedarik zincirine bağımlılığı azaltır. Zenginleştirme tesisleri olmayan ülkeler, temel olarak, hızlı bir şekilde sMRs çalıştırılabilir, ilk temel yükten sonra sınırlı dış yakıt girişleri ile çalışır.
• [FONT:0)Proliferasyon direnci: [Dönetici: [Dönetici: 0] Reprojektif çekirdeğinin yakıtı yüksek hacimli bir ortamda yaşıyor ve bred plutonyum küçük eylemlerle karıştırılıyor, silah kullanımı için de etkisiz hale getiriyor. Bazı tasarımları da daha uzun yakıt aralıklarına izin veriyor (10-30 yıl), yakıt işlemesine izin veriyor.

Notable Fast Breeder SMR Kavramları

Çeşitli yenilikçi projeler tasarım, lisans ve inşaatın çeşitli aşamalarındadır:

• [FONTY:0)Toshiba 4S (Super-Safe, Small, ve Simple): ), Alaska'da 10 MWe sodyum soğutmalı hızlı reaktör, yeniden yakıt olmadan 30 yıllık bir operasyon için tasarlanmıştır.Anayı kontrol etmek için bir yükleyici kullanır.
• [FONT:0)PRISM (Power Reaktör Yenilikçi Küçük Modül): [Dönetici:0) GE Hitachi Nükleer Enerji tarafından geliştirilen, PRISM fabrikalarda inşa edilecek 311 MWe sodyum soğutmalı hızlı reaktördür. PRISM, Birleşik Krallık'ta plutonyumu söktürtebilir veya başka yerlerde metal yakıtı kullanmaktadır.
• [FONT=0]([0)[0][0][0][0)[0][0][0][0]-[0]-[0]-[0]-TRNT=C) Kanada'da ARC-100, EBR-II tasarımından elde edilen 100 MWe sodyum soğutmalı hızlı reaktör. ARC, Kanada Nükleer Güvenlik Komisyonu'ndan Yeni Brunswick'te bir site hazırlığı için düzenleyici onayı aldı.
• [FONT:0]SEALER (Swedish Advanced Lead Cooled Reactionor): [Döneticileri 1 ), dizel jeneratörler için bir yedek olarak Kanada uzaktan topluluklar için 55 MW. bir hızlı reaktör geliştirdi.
• [FONT:0]Brest-300: Rusya'nın BREST-300, Proryv (Breakthrough) projesinin bir parçası olan tam zamanlı hızlı reaktöre yol açıyor.

Ticarileşmeye Karşı Mücadeleler

Onların sözüne rağmen, hızlı yetiştirici SMRs ticari olarak uygulanabilir hale gelmeden önce üstesinden gelmeleri gereken birçok önemli engelle karşı karşıyadır.

Malzemeler ve korozyon

Hızlı nötron ortamı yüksek yer değiştirme hasarını (100 dpa veya daha fazla) temel yapısal malzemelerle birleştirir ve yüksek sıcaklıklar ve sıvı metal korozyon ile birlikte, bu, protoaktif koşullar altında aşırı talepler sınırlıdır. Modern alaşımlar - oksit dağılımı gibi (ODS) çelikler, ferritik-martensitik çelikler ve nikel temelli süperalloylar - test edilir, ancak uzun vadeli performans verileri protofak koşullar altında sınırlıdır.

Sıvı Metal Coolant Yönetimi

Sodyum coolants, yüksek seviyeli akış kanallarını önlemek için oksijen ve yetersizlikler katı kontrol gerektirir.Ancak, nano-zorlu borular ve üst düzey gaz kapakları ile birlikte depolar ve LBE serinler için, sorunlar yüksek seviyeli akışlar tarafından yapısal çeliklerin erozyonunu içerir, öncü oksitlerin erimesini ve balnium-210 (alpha yüksek radyooksisitenin yönetimini) yönetiyor.

Düzenleme Licensing

Hızlı bir cinsçi SMR henüz ulusal bir düzenleyici tarafından lisanslanmış değildir. Mevcut lisans çerçeveleri LWR deneyimine dayanıyor ve bunları hızlı spektruma adapte etmek, sıvı metal soğutmalı reaktörler, birkaç SMR tasarımları için yeni güvenlik kriterlerini geliştirmeli, ancak henüz tam bir incelemeyi tamamlamalıdır.

Ekonomik Viability

Nükleer inşaatın yüksek maliyeti kalıcı bir engel olmuştur. Hızlı yetiştirici SMRs, gelişmiş malzemeler ve karmaşık yakıt döngüsü ile, ilk önce LWR SMRs'ten daha yüksek bir gecede sermaye maliyetlerine sahip olabilir.Prodüktörler yakıt döngüsü tasarruflarının (enerji tasarruf ve atıkların azaltılması maliyetlerini azaltır) ve hızlı bir şekilde üretim maliyetlerinin arttırılmasına izin verme yeteneği daha yüksek maliyetle karşılanır.

Yakıt Çevrimi Altyapısı

Bitki yetiştirmenin faydalarını tamamen fark etmek için, hızlı yetiştirici SMRs kapalı yakıt döngüsü ile entegre edilmelidir. Bu, yüksek yanmaya sahip olan bitkiler inşa etmek veya yeniden işlemek anlamına gelir, yüksek oranda radyoaktif harcanan yakıtlar. Birçok ülke bu altyapıyı yoksundur ve yeni tesisler (örneğin, piroişman veya akous reprocessing metal yakıtlar) daha iyi bir yatırım ve düzenleyici onaylar gerektirecektir.

Global Developments ve Future Prospects

Birkaç ülke ve uluslararası eksirtia hızlı bir şekilde üremeci SMR gösteri projeleri ile ilerliyor.

• [FONT:0) Rusya[DÜDÜT:1) operasyonel hızlı reaktör deneyimine yol açıyor. BN-800, BREST-300, dünyanın ilk öncü hızlı reaktörü kapalı yakıt döngüsü ile entegre ediyor. Sibirya kimyasalı, deneysel bir yakıt üretimi ve yeniden işleme modülü inşa ediyor.
• [FONT:0]India[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜNÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜ
• [FONT:0)Kanada[DÜDÜT:1) SMR dağıtım için çekici bir yetki olarak ortaya çıktı, esnek bir düzenleyici çerçeve ve güçlü hükümet desteği ile ARC-100 ve DENİZLER ayrıntılı bir incelemeden geçiyor.Chalk Nehri'ndeki Kanada Nükleer Laboratuvarlar hızlı bir reaktörün fizibilitesini inceliyor.
• [FONT:0) ABD, 2020 yılında Enerji Bakanlığı, TerraPower ( GE Hitachi ile işbirliği) için yeniden yönetildi.[D:2) İleri Reaktör Gösteri Programı (ARDP)) [Uygunsuz bir tuz depolama sistemi ile çiftleşmiştir.

0:0)Generation IV Uluslararası Forum[Dönetici: 0,4 ), öncü soğutmalı hızlı reaktör ve sodyum soğutmalı hızlı reaktör ile hem Gen-IV sistemleri olarak belirlenen.Uluslararası işbirliği, malzeme testleri, yakıt yeterlilikleri ve güvenlik analizi IAEA ve Nesil GIF IV GIF'ün altında devam etmektedir.

Nükleer Atıkdaki Rol Minimizasyon

Hızlı yetiştirici SMRs için zorlayıcı bir sürücü, 300-500 yıl boyunca yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş

Plutonum Yönetimi ve Proliferasyon

Hızlı reaktörler, ABD'nin plutonyumu için aşırı plutonyum tüketebilir, örneğin, PRISM tasarımı, Birleşik Krallık'ın plutonium stokları için potansiyel bir çözüm olarak kabul edilir ve ABD'nin plutonyumu için benzer çalışmalar mevcuttur.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Hızlı yetiştirici reaktörler, ölçeklenilen ve modülerleşmişken, ARC-100 gibi stratejik bir evrimi temsil ederler ve Natrium, enerji bağımsızlığını, sürdürülebilir yakıt döngülerini ve dramatik olarak azaltımı sağlar.Dünya düşük karbonlu güç ararken, gelişmiş üretimde ilerlemeler ve uluslararası işbirliği hızlanabilir.