Hızlı Breeder'nin Ekonomik Viability 21. Yüzyılda Reaktörler

21. Yüzyılda Hızlı Breeder Reaktörlerin Ekonomik Viability of Fast Breeder Reactionors in the 21st Century

Hızlı Breeder Reaktörler (FBRs) son altı yılda bir nükleer fission teknolojisi sınıfı temsil ediyor.FBRs genellikle yakıt döngüsü verimliliğinin pinnacle olarak tarif edilebilir, FBRs incelendi ve birkaç ülkede kuruldu: FBRs 21. yüzyılda ticari ölçekde ekonomik olarak uygulanabilir hale gelebilir veya kalıcı maliyet ve operasyonel engeller onları yeniden ifade etmeye devam edecek mi?

Küresel elektrik talebi, 2050 yılına kadar yaklaşık% 50 oranında büyümeyi ve karbonat enerji üretimini, nükleer enerjiyi de silmeyi gerektiriyordu - özellikle de üreme teknolojisi - ciddi politika tartışma konusu olarak yeniden sigortalandı. Ancak, FBR'lerin ekonomisi karmaşıktır, yakıt döngüsü maliyetleri ile birlikte, yenilenebilir enerji ve doğal gazlardan yeniden işlemeye teşvik edilir.

Breeder Reaktörler Nasıl Çalışılır ve Neden Önemlidir

Geleneksel ışık su reaktörlerinin aksine (LWRs) yavaş (termal) nötronlar, fissile uranyum-238'i hızlı bir nötronla çalışır ve genellikle plutonyum ve uranyumun tüketimini aşıyor. Bu önemli avantaj: reaktör çalışır, 1.0'dan fazla - yeni yakıt üretmek için reaktörü üretmek için büyük ölçüde.

Teoride, FBRs, LWR'lerden daha fazla enerji alabilir, şu anda değerli bir kaynağa atık olarak kabul edilenleri çevirebilir. Bu nedenle, jeolojik tasarruf gerektiren nükleer atıkların hacmini ve toksisitesini dramatik bir şekilde genişletir. Bu özellikler FBR'leri, Hindistan, Çin ve Japonya dahil olmak üzere uzun vadeli bir stratejik hedef haline getirir.

Breeding Fiziği

Hızlı bir nötron spektrumu, nötronların üstesinden gelmesi ve ABD'nin Pu-239'a dönüştürülmesi olasılığını en aza indirir, ancak korozyon ve inert kapakları gibi maddi zorluklar tanıtılır. -tipik olarak sıvı sodyum, liderlik veya öncü-bismuth eutectic. Yüksek sıcaklık, düşük soğuk basınçlı tasarımlar yüksek ısı verimliliği ve pasif güvenlik özellikleriyle, ancak yüksek ısı verimliliği ve sağlam etkileri için maddi zorluklarla karşılanır.

Ekonomik Meydanlar Hızlı Breeder Rektörler

Zorlu yakıt döngüsü avantajlarına rağmen, FBR'ler ekonomik rekabete ulaşmak için mücadele ettiler. nedenler yüksek sermaye maliyetlerinden çok yönlü ve kökdür, operasyonel karmaşıklık, sınırlı ticari deneyim ve daha ucuz alternatiflerden şiddetli rekabet.

Son derece yüksek Sermaye Maliyetleri

FBRs LWR'lerden daha karmaşıktır. Onlar gerektirir: (1) yüksek sıcaklık sıvı metal soğutucusu, (2) orta ısı değiştiricileri ile (veya liderlik döngüsü), (3) ilk su reaksiyonlarına direnmesi gereken buhar jeneratörleri, (4) hızlı bir nötron spektrumu için gelişmiş bir araç ve kontrol gerektirir, (5) yakıt işleme ve yeniden işleme tesisini yakıt döngüsüne kapatmak için.Bu gereksinimler bir gecede inşaat maliyetlerini 7 bin $ - 12.000 $ - 12.000 $ - 12.000 $ - 12.000 $ - 12.000 $ - 12.000 $ ticari şarj için.

Operasyonel ve Bakım Maliyetleri

FBR'ler nispeten yüksek sıcaklıklarda (500-5-5C for sodyum soğutmalı tasarımları) yeterli üretim oranları elde etmek için çalışır. Bu, malzeme ürpertici, korozyon ve termal bisiklet streslere yol açar.

Sınırlı Ticari Deneyim ve Risk Risk

Sadece bir avuç FBR'ler tam bir güç operasyonuna ulaştı. Büyük örnekler şunları içerir:

Bunların hiçbiri, ağır hükümet sübvansiyonları olmadan saf bir ticari, rekabetçi bir pazarda inşa edilmedi. Sonuç olarak, satıcılar ve hizmetler standart tasarımlardan yoksun, sınırlı tedarik zincirleri ve FBR-özel uzmanlığıyla bir iş gücü ile bir iş birliğiyle inşa edildi.

Alt-Carbon Alternatiflerinden Rekabet

21. yüzyılda, enerji peyzajı hızla güneş ve rüzgar enerjisinin maliyetlerini düşürerek, küçük modüler reaktörler (SMRler) ve molten tuz reaktörleri dahil olmak üzere gelişmiş nükleer kavramlardan düşük fiyatlarla, büyük FBR'lere karşı daha düşük fiyatlara sahip olması bekleniyor.

Hızlı Breeder Rektörler Potansiyel Ekonomik Faydaları

FBR teknolojisi savunucuları, ekonomik tablonun tam yakıt döngüsü değerini ve uzun vadeli stratejik faydalarını göz önünde bulundurarak dramatik bir şekilde değiştiğini iddia ediyor; Bazı bu avantajlar oldukça makul bir şekilde ölçülüyor; diğerleri enerji güvenliği ve sürdürülebilirliği için daha spekülatif, ancak önemli.

Uranium Kaynaklarının Dramatik Hazırlanması

1.0'ın üzerindeki üreme oranlarıyla, FBR'de kullanılan her bir doğal uranyumun her kilogramı sonunda 60-100 kat daha fazla enerji elde edebilir, bu, bugün bilinen uranyum rezervleriyle bile - yaklaşık 6 milyon ton düşük (~$40-50 / kg) bir gelecekteki tedarik talebinin azaltılması anlamına gelir.Bu, Asya'nın güvenlik açığını azaltımının ekonomik kırılganlığı ve uzun vadeli maliyet belirsizliği azaltımı sağlar.

Atık Azaltımı ve Repository Maliyetlerinin Kaçılması

Spent LWR yakıtı, FBR'leri kullanarak kapalı bir yakıt döngüsünde, bu transuranics, onları daha kısa sürede elektrikle kapatabilir (sıratıcı) ve 15 000 $ 'lık bir süre boyunca radyooksisitesi kesintisi süresinden kaçınabilir.

Improv Ekonomist Ekonomiye Üç Yol

Çeşitli tasarım ve operasyonel stratejiler FBR'lerin ekonomik kullanılabilirliğini artırabilir:

Uluslararası Deneyimler ve Dersler Öğrenildi

Rusya: Pratik Bir Ticari Lider

Rusya, Urals'deki Beloyarsk nükleer santralünün bir parçası olarak, BN-600 ve BN-800'in de uzun vadeli enerji güvenliği planıyla rekabet eden bu reaktörlerin yüksek sermaye maliyetini % 50'ye taşıdı.

Hindistan: Stratejik Imperative

Hindistan'ın üç aşamalı nükleer programı, 2004 yılından bu yana inşa edilen ağır su reaktörleri (PHWR) ve daha önce thorium tabanlı reaktörler kullanılarak, 500 MWe Prototype Fast Breeder Reakkam (PFBR) ile ilgili olarak, 2004 yılının orta ölçekli bir pazarlama stratejisinde işletmeye başlamaları bekleniyor.

Fransa ve Japonya: Ambitious Programlar Kısa Süreli

Fransa'nın Superphénix (1200 MWe) en büyük FBR'nin inşa ettiğiydı.Kesinlikle yapılan nükleer projelerden biri oldu ve teknik sorunların bir kombinasyonundan dolayı, zayıf yönetim ve siyasi muhalefetten 1998'de kapatıldı.

Politika FBR Deployment için dikkate alınır

Yüksek sermaye maliyetleri ve uzun zamanları göz önüne alındığında, özel bir fayda önemli hükümet desteği olmadan ticari FBR inşa etmeyecektir. 21. yüzyılda FBR'lerin ekonomik olarak tanınması, benzersiz niteliklerine değer veren politika Yararlayıcılarına bağlı olacaktır - yakıt güvenliği, atık azaltımı ve düşük karbonlu temel yük gücü.

Karbon Fiyatlandırma ve Temiz Enerji Standartları

Karbon maliyeti karbon vergisi veya kap-ve ticaret sistemi aracılığıyla içselleşirse, nükleer güç (FBRs dahil) daha rekabetçi hale gelir. $ 50-$100 $ CO2 fiyatı, 0.03-karbon kaynakları için 0.06/kWh'ı doğal gazın maliyetine ekleyecek, FBR'leri gaz iadeli taban yükü olmadan otomatik olarak temin edebilir. Benzer şekilde, 2050 yılında% 100 karbonsuz bir üretim gerektiren temiz elektrik standartları, değişken yenilenebilir enerjiler için bir piyasa oluşturmak için.

Hükümet Kredi Garantileri ve İnşaat Desteği

ABD Enerji kredi garantisi programı, İngiltere, Kanada ve Güney Kore'dekilerle birlikte, ilk-aptal nükleer projeler için borç maliyetini azaltabilecektir. FBRs için, bu tür garantiler, özel yatırım için paylaşmak için gerekli olacaktır.

Kapalı Yakıt Döngüsünde Yatırım

Bir temel ekonomik bariyer, çoğu ülkede ticari yeniden işleme altyapı eksikliğidir. FBR'yi ele geçirebilen bir yeniden işleme tesisi inşa etmek, birkaç milyar dolara mal oldu. Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı (IAEA) [FONT) ile işbirliği yapan ulusal politikalar, Uluslararası Nükleer Rektörler ve Yakıtlar Hakkında (IN) dahil olmak üzere FBR geliştirme programları için ortak programlar teşvik etti.

Standartlaştırılmış Tasarımlar Uluslararası İşbirliği

Tek ülke FBR geliştirmenin tam maliyetini tek başına taşımaz. International eksiortia - ITER füzyon projesinde modellendi - ortak olarak standartlaştırılmış bir FBR (300-600 MWe) ve sodyum soğutmalı bir reaktör, altı adaylık öğrenme eğrileri için iki adet olarak inşa edilebilir.

Ekonomik Viability'e Yolmap: Key Milestones

FBR'ler bugün ekonomik olarak rekabetçi olmasa da, orta yüzyılda mümkün olan bir gerçekçi yol var. Gerekli adımlar şunlardır:

  1. [FONT:0]Demonstrate güvenilir uzun vadeli bir operasyon[DDDDDDDDDMPT:1]% 85'in üzerinde kapasite faktörü ile bağlantılı FBR, Rusya'nın BN-600'ü zaten bunun mümkün olduğunu göstermiştir, ancak daha fazla örnek gereklidir.
  2. [FONT:0)Reduce sermaye maliyetleri% 30-50%[DÜT:1] tasarım basitleştirme, modüler inşaat, satıcılar arasında birden fazla birim inşa etmek ve rekabet etmek.
  3. [FONT:0] Ticari kapalı yakıt döngüsü[Dönetici:0) Yakıt sağlayan en az bir FBR'ye yakıt sağlayan büyük ölçekli yeniden işleme tesisi ile yakıt maliyetlerinin bir filoya indirgenmesine olanak sağlayacaktır.
  4. [FONT:0) Hidrojen üretimi veya endüstriyel ısı ile birlikte ([DÜT:1) yük faktörlerini ve gelir akışlarını geliştirmek için. FBRs, yüksek sıcaklık ısısını (500-600 °C) hidrojen elektroliz veya sentetik yakıt üretimi için sağlayabilir, non-elektrik gelir kaynağı ekliyor.
  5. [FONT:0) Hızlı reaktörler için yeni bir güvenlik davası geliştirmek[Dönetici güvenlik özellikleri vurgulayan (Ceff:0) Doğal güvenlik özelliklerini vurgulayan (örneğin pasif çürük ısı geri yükleme ve olumsuz reaktivite geri beslemeleri gibi – lisanslama ve yasal maliyetleri azaltmak.

[FONT:0] Dünya Nükleer Birliği[[Dönetici:0] FBR'lerin “üresel nükleer enerji için en umut verici teknoloji” olduğunu not ediyor, ancak “işmanlık, destekleyici hükümet politikaları ve uzun vadeli bir perspektifi gerektiriyor.” ABD'de TerraPower (Naif Nükleer Düzenleme Komisyonu ve Fransa'nın ASN’i de dahil olmak üzere, bu gelişmiş reaktör uygulamaları gözden geçirmeye başlıyor.

Sonuç: Dekarbonat Dünya için Stratejik Bir Varlık

21. yüzyılda hızlı yetiştirici reaktörlerin ekonomik olarak uygulanabilirliği ikili bir soru değil - nükleer atıkların zamanına bağlı olarak, FBR'ler, fosil yakıtların ucuz ve karbonun düşük maliyetli olduğu bir dünyada, FBR'ler rekabet etmeye karar verecek.

Mevcut nesil FBR'ler hala prototip ve ticari dağıtım arasındaki boşluğu köprülemek için kamu yatırımını gerektirir. Rusya deneyimi, tutarlı politika ve adanmış R&D ile, teknoloji saygın bir hazırlık seviyesine ulaşabilir. Fransa ve Japonya'daki başarısızlıklar, kapsamlı bir operasyonel güven olmadan ölçeklendirmenin maliyetinin yüksek olduğunu ve kamu güveninin artırılmasını sağlar.

Sonuçta, FBR'leri takip etme kararı, en umut verici maliyet hesaplamaları ile değil, masaya daha geniş bir hesapla da yol açacaktır. Ekonomik viability içeren enerji talebinin ikiz zorluklarıyla yüzleşecek ve emisyonları engellemeye ihtiyaç duyacakları gibi, hızlı bir yetiştirici reaktörler en zorlu maliyetlilerden biri olarak kalacaktır -ve en zorlu - ekonomik yetersizliklere sahip olacaklar.

[0]Daha fazla okuma için, THEFLT:1]IAEA'nın Hızlı Reaktör Bilgi Portalı[D:2) "Fıra Nükleer Yakıt Lisansı" başlıklı uluslararası araştırma yayınlarında da mevcut.([DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜ)