Hızlı yetiştirici reaktörler (FBRs), hızlı nötronlarla verimli malzeme dönüştürmek için çalışan gelişmiş nükleer sistemler sınıfını temsil eder -özellikle de uranyum-238 - 239'u tamamen verimli yakıtlar, sağlam yeniden işleme, güvenli atık yönetimi ve daha uzun ömürlü radyoaktif atıkların hacmini azaltır.

Hızlı Neutron Fiziği ve Breeding Process

FBR'ler ve geleneksel ışık-su reaktörleri arasındaki temel ayrım, soğuk (tipik olarak sıvı sodyum, liderlik veya helium) zincir reaksiyonu sürdürmekte, bu yüzden nötron spektrumu enerjik olarak (keV'ye) ve özellikle de uranium-235 ile etkileşime girer.

Bir FBR'nin yakıt tedarikini koruyabildiğini, 1'den fazla amplitüdün elde ettiği değerlerin, 1'e kadar elde ettiği ve 1'e bağlı olarak elde edilen yeni fissile atomların oranı, bir FBR'nin yakıt tedarikini koruyabildiğini ifade eder.Bir RBR'nin yakıt tedarikini koruyabildiğini, ekspertonyuma dönüştürülmesine izin verir.

Yakıt Döngüsü Seçenekleri: Kapalı Karşı Açık

İki birincil strateji, FBR için yakıt döngüsünü tanımlar: bir kez (open) döngüsü ve kapalı (re processing) döngüsü.Açık bir FBR için teknik olarak mümkün olsa da, yüksek derecede zenginleştirilmiş uranyum veya plutonyumu geri dönüşüm olmadan harcanan yakıt olarak kullanırdı - neredeyse tüm FBR geliştirme programları bu nedenle, bir FBR geliştirme programları için neredeyse tüm FBR geliştirme programları hedef arsa (FLT:0)

Kapalı Yakıt Döngüsü Yeniden İşleme ile

Kapalı bir döngüde, reradiated yakıt, hızlı reaktör yakıtı yeniden işlemeden önce bir soğutma dönemi için depolanır: Gerileştirilmiş fissile malzemeleri daha sonra yakıt üretimine yönlendirilir, fission ürünleri ve küçük aktüatörler iki kategoriye kadar hızlı bir şekilde işlem için temel teknolojiler:

Konvansiyonel Aqueous Reprocessing (PUREX)

PUREX'in ilk olarak LWR yakıtı için geliştirilmiş olan PENT'in nitrik asitle ve tributyl fosfat asitle karıştırılması ve plutonyum ve uranyumun fission ürünler için yüksek radyasyon sahasını içerir.FBR yakıtlar için yüksek enerjiler, plutonyum-240 (bu, plutonyum-240) ve plütonyum-240 (bunun karmaşıklık gözlüğü ve plütonyumun zorluklarını içerir.

Gelişmiş Aqueous Processes (UREX + COEX)

UREX+ (ABD'de gelişmiş) ve COEX (Fransız CEA), plutonyum ve uranyum ile birlikte doğrudan kullanım için kotanın kırılmasına izin vermek, plutonyum ve uranyum için saf bir fission ürün akışı bırakmak.

Pyro processinging (Electrometallurgical)

Elektrometalurjik teknikler, sık sık sık piroiş olarak adlandırılır, metalik yakıt çevrimleri için molten sıvı elektrolitler sağlar: metalik yakıtlarda fiziğe dayanıklı ürünlerden daha kompakt, dayanıklı yakıtlar elde edilir (<6 ay) Bu yaklaşım, diğer küçük eylemlerle karıştırılmış metalik ürün ile karıştırılmıştır.

Yakıt Türleri ve Kumaşı

FBR yakıtı yüksek sıcaklığa, yüksek hızlı-neutron florx'a ve önemli radyasyon hasarlarına dayanmalıdır. Üç temel yakıt formu takip edilmektedir: karma oksit (MOX), metal alaşımları ve gelişmiş kompozitler.

[FONT:0]Mixed Oksit (MOX) Yakıt) mevcut FBR'ler (örneğin, BN-600, BN-800, Rusya'da BN-800 ve önümüzdeki PFBR'nin (UO2) ile karıştırılması, genellikle Plutonyum içeriği ile sınırlı ve% 30 arasında plutonyum içeriği ile geliştirilmiştir.

[FONT:0] Metallic Yakıt[[[Dönetici:0) [Dönetici:0)) [U-Zr, U-Pu-Zr alaşımları) daha yüksek termal iletkenliği, daha iyi yakıt ayarlamaları ve döküm yoluyla daha basit bir üretim gerektirir. ABD EBR-II, özellikle de atık azaltımı için bir ABD alaşımı kullanmaya devam eder.

[FONT:0]Nitride ve Motel Yakıtlar [Döntgen: 1) (U,Pu)N) yüksek yoğunluk, yüksek termal iletkenlik ve liderlik gibi gelişmiş serinlerle uyumluluk, Japonya'nın JOYO reaktörü deneysel olarak nitrit pinlerini test etti.

Atık Yönetimi ve Minimization

Sürdürülebilir bir yakıt döngüsü, yüksek seviyeli atıkların yükünü en aza indirmeli (HLW) kapalı bir döngüde, sadece fission ürünleri ve küçük aktüatörler (neptyum, americium, curium) israf olarak kalmalıdır; iyileştirilmiş plutonyum, uranyum ve potansiyel olarak küçük eylemciler yeniden kullanılabilir. Fission ürünleri genellikle yüksek çözünürlükte bir cam matrise dahil edilir.[0Vize edilmiş cam matrix[FONT][/FONT=FONT=0}

[FONT:0]Partition and Transmutation (P&T)[Dönetici:0)) Katı ve transpüresel radyoyu küçük eylemler için ideal transmutasyon araçlarıdır, Japonya ve Rusya, americium ve ne kadar çok fazla optik koskopları yakmak için özel hedefler ve battaniye toplantıları test eder.

-Proliferasyon

Plutonyum'u yöneten herhangi bir yakıt döngüsü, bu riskleri hafifleten çeşitli tasarım özellikleri ve politika önlemleri alır:

  • [FONT:0] Hiçbiri ayrı plutonyum[Dönetici: Uranium veya küçük eylemcilerle birlikte, mutlak olarak hareket eden bir karışım üretemez, artan istopik engeller.
  • [FONT=0)Isotopik dilution[[Dönetici: PİLMİ% 80'den fazla olan Plutonium:2).240Pu[DDÜDÜDÜ:3) izotoplama “alkırıklık” olarak kabul edilir ve yüksek spontan nötron emisyonu ve ısı nesli nedeniyle silah kullanımı için daha az çekicidir.
  • [FONT:0) Çok taraflı yakıt döngüleri[[Dönemli: Uluslararası merkezler için zenginleştirme, yeniden işleme ve yakıt üretimi, ulusal proliferasyon için teşvikleri azaltacak hassas teknolojiler yer alır.
  • [FONT:0]Güvenli Muhafızlar ve şeffaflık[Dönetici: Gelişmiş izleme teknikleri, nötron ve kumar sayması gibi ve uzaktan gözetim operasyonları bozmadan uyum doğrulamak için geliştirilmektedir.

ABD dahil olmak üzere birçok ülke, bu nedenle yerel yeniden işleme ile sınırlı.

Global Programlar ve Şeytanlık Projeleri

Çeşitli ülkeler FBR'leri ve ilişkili yakıt döngüleri geliştiriyor, her biri farklı teknik ve stratejik önceliklerle.

Hindistan Hindistan

Hindistan'ın üç aşamalı nükleer programı pozisyonları FBR'leri, bol miktardaki tomografisini kullanmak ve sınırlı uranyum kaynaklarını içerir.TheurFLT:0)Prototype Fast Breeder Reorum (PFBR)) (500 MWe, sodyum-cooled, MOX yakıt) Kalpakkam'da tamamlanmasına yakın.

Rusya Rusya Rusya Rusya Rusya Rusya Rusya Rusya

Rusya, 2016 yılında BN-800 (800 MWt, 560 MWe) tarafından üretilen BN-800 (800 MWt) ticari operasyona başladı ve BN-800, BN-800, Avrupa'nın en entegre yakıt dağıtımını test etmek için kullanılıyor.

Fransa Fransa

Fransa, Phénix reaktörünü (sodium-cooled, 250 MWe) 1973'ten 2009'a kadar yakıt işleme ve yeniden işlemeyi protesto etmek için işletti. ASTRID (Advanced sodyum Technological Reor for Industrial Devilstration) projesi 600 MWe tasarımını kapalı bir MOX yakıt döngüsü ile doğrulamak için tasarlanmıştır, ancak 2019'da LWR yakıt işleme ve geliştirme konusunda kapsamlı bir deneyim de yer aldı.

Japonya Japonya Japonya Japonya Japonya

Japonya'nın FBR programı deneysel Joyo ve prototip Monju (280 MWe, sodyum-cooled) içerir ve 2016 yılında sodyum sızıntısına maruz kaldı. Japonya özellikle de Fransa ve ABD'nin gelişimi dahil olmak üzere, yakıt döngüsü araştırmalarına devam etti.

Amerika Birleşik Devletleri

ABD, EBR-II (20 MWe, sodyum-cooled, metal yakıt) 1964'ten 1994'e kadar, piroiş ve uzaktan yakıt üretimi ile aynı tesisten (Clinch Nehri Breeder Reaktörü) ve 1983'te restore edilmiştir.

Ekonomik ve İşsizlik Meydanları

Teknik ilerlemeye rağmen, hiçbir ülke henüz endüstriyel ölçekte FBR filosunu işletmiyor. Anahtar ekonomik engeller şunları içerir:

  • [FONT:0) Yüksek sermaye maliyetleri[DÜT 1: 1): FBR'ler pahalı sodyum veya soğuk sistemler, özel ısı değiştiricileri ve gelişmiş güvenlik özellikleri gerektirir. kWe maliyeti modern LWR'lerden 30-50 daha yüksek olabilir.
  • [FONT:0]Fuel döngü altyapısı maliyetleri): Bina ve işletme yeniden işleme tesisleri, yakıt üretim hatları ve atık yönetim tesisleri, milyarlarca dolar öne çıkıyor. Bu maliyetler sadece on yıllar boyunca kurtarılıyor.
  • [FONT:0) Düşük uranyum fiyatları[[DÜT 1: 1 ): Uranium ucuz olduğunda (Mevcut pazarda olduğu gibi), yeni yakıt zayıfları üretmek için ekonomik teşvik. kapalı bir döngü sadece uranyum fiyatları önemli ölçüde yükselirse veya diğer faydaları (daha uzun vadeli kaynak güvenliği) değerlenir.
  • [FONT:0]Yönerge ve lisans belirsizliği[Dönerge: az ülke FBR'ler için özel lisans çerçeveleri ve kapalı yakıt çevrimleri için özel lisans çerçeveleri vardır. Süreç yıllar alır ve genellikle sodyum-sodium etkileşimleri, büyük sodyum yangınları ve yüksek aktivite yakıtlarının kullanımı için yeni güvenlik kriterlerine sahiptir.

Bununla birlikte, uzun vadeli enerji stratejileri olan ülkeler – Hindistan, Rusya ve Çin gibi – enerji bağımsızlığı için gerekli olan FBR'leri arayın ve gelişimlerine önemli kaynaklar işledi. Başarı projelerinden öğrenme eğrileri zaman içinde maliyetlerin daha düşük olması bekleniyor.

Future Outlook

IV Uluslararası Forum (GIF) altı gelişmiş reaktör konseptini belirledi, bunların üçü hızlı reaktörler: sodyum soğutmalı hızlı reaktör (SFR), öncü hızlı reaktör (LFR), ve gaz soğutmalı hızlı reaktör (GFR) ile SFR, inşaat veya planlanan birçok gösteri projesiyle. LFR (örneğin, BREST-OD-300 ve Avrupa Öfkesi) geliştirilmiştir.

Malzeme bilimindeki ilerlemeler - oksit dağılımı gibi - nükleer güçte (ODS) çelikler ve silikon kompozitler - daha yüksek işletim sıcaklıklarına ve daha uzun yakıt yaşamlarına izin verecek. Yapay zeka yakıt şarj modellerini optimize etmek ve yakıt performansını tahmin etmek için uygulanır.

Uluslararası Atom Enerji Ajansının Hızlı Reaktör Teknolojisi Programı ve GIF gibi çerçeveler aracılığıyla, 2030'daki ve ötesindeki yüksek kalkınma maliyetlerini paylaşmak ve PFBR'nin başarılı bir operasyonunu görmek önemlidir.

Daha fazla okuma için: [[0][DÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜŞÜNÜ: · 0:2) Dünya Nükleer Birliği: Hızlı Neutron Reaksiyoncular
).