Nükleer Atıkların Büyülması

Nükleer yakıtın on yıllar boyunca harcanan birikimi, binlerce yıllık enerji kaynağı için gerekli olan en kalıcı çevresel ve güvenlik meydan okumalarından birini sunar. Çoğu ülke şu anda bu yüksek seviyeli atıkları mühendisli tesislerde depolayarak, bu genişletilmiş radyooksisitelerinin büyük ölçüde tasarruf etmeyi planlıyor.Bu elementlerin büyük ölçüde, çoğu zaman plutonyum, americyum, susuz atıklar için harcanan enerji miktarın ötesindeki en yüksek enerji miktarın yarısını gerisinde bırakıyor.

Hızlı Neutron Reaktörler Nedir?

Hızlı nötron reaktörleri, bir FNR'nin özelliklerini tanımlamak için tasarlanmış ayrı bir nükleer reaktörü temsil ediyor, yüksek enerjili nötronları kullanarak ısıtın (slow) nötronları hafif su reaktörlerinde (LWRs) ve diğer geleneksel tasarımları ile karakterize ediyor.FNR'nin belirleyici özelliği, yaklaşık 100 keV'nin altında olan bir nötron veya grafiksel enerjilere karşı olan bir malzeme.

Hızlı reaktörlerin arkasındaki fizik, atıkların potansiyeline kritiktir. Hızlı spektrumda, uranyum-238 (bu, özellikle de plutonyum-239 ve küçük eylemciler, yüksek hacimlilar oluşturmak için önemli ölçüde daha yüksek olan reaksiyonları yakalamak için önemlidir.Bu dönüşüm sürecinde, üreme başına 50 yakıt faktörü gibi verimli bir şekilde dönüştürülebilir.

Tarihsel olarak, hızlı reaktör gelişimi 1940'larda ve 1950'lerde başladı, ilk deneysel hızlı reaktörle, Clementine, 1946'da Amerika Birleşik Devletleri'nde kritikliğe ulaştı. Sovyetler Birliği daha sonra operasyonel hızlı reaktörlerde, BN-600’ün üzerinde yapılan BN-600’ün üzerinde yapılan üretim, ancak modern reaktörler bugün hala 250 MWe Phénix reaktörü 1973'ten 2009'a kadar işletti ve 1985'ten 1998'e kadar yüksek performanslı MWe Superphénix'i yönetti.

Core Design ve Coolant Choices

Çünkü hızlı nötronlar yüksek bir fissile envanter ve verimli ısı kaldırma ile yoğun bir temel gerektirir, hızlı reaktörler mükemmel ısı transfer özellikleri ve düşük nötron modurasyonu ile serinliğe güveniyor. Üç birincil serin teknoloji gelişmiş ve ölçeklendirildi: sıvı sodyum, liderlik (veya liderlik-bismuth eutectic) ve helium gazı.

  • [FONT=0]Liquid sodyum: [DÜDÜDÜDÜDÜSTR] En yaygın kullanılan hızlı reaktör serin, Rusya'da onlarca yıllık operasyonel deneyim (BN-600/BN-800), Fransa (Phénix, Superphénix), Japonya (Joyo, Monju) ve Hindistan (FBTR) sodyumun yüksek derecede kuru temizleme noktasına sahip olması, aynı zamanda görselleme sorunlarının önemli ölçüde yok edilmesi ve ayrıca, su ve hava ile diğerlerinden etkilenmemesi için başka bir şekilde tepki verir.
  • [FONT=0]Lead veya Lead-Bismuth Eutectic (LBE): [Döneticileri sodyum üzerinde güvenlik avantajları sunar, çünkü hava ve suda kimyasal olarak tükenirler ve nispeten yüksek enerji reaksiyonları ortadan kaldırırlar. LBE, Rus denizaltı reaktörlerinde (Alfa-class) ve BREST-OD-300 gibi birkaç sonraki nesil tasarıma temel oluşturur.
  • [FONT:0)Helium Gaz: [DÜDÜDÜSTRİYE] Gaz soğutmalı hızlı reaktörler (GFRs), yüksek basınçlı yüksek basınçta serin bir şekilde, yüksek termodinamik verimlilik ve potansiyel işlem ısı uygulamaları gerektiren 850°C'nin üzerindeki sıcaklık operasyonlarını dikkate alır. GFR teknolojisi henüz tam ölçekli prototiple henüz inşa edilmez. Gelişmiş Enerji çözümleri ve Nesil IV Uluslararası Forum için İOSGFR'nin gücü, GFR'yi uzun vadeli bir seçenek olarak dikkate alır.

Tüm FNR tasarımlarında, yakıt toplantıları yüksek nötron flux ve sıcaklıklara dayanmalıdır. Yakıt seçenekleri karışık oksit (MOX, uranyum ve plutonyum oksitler) ve metalik alaşımlar (tipik olarak uranyum-plutonyum-zirkonyumu) ve veya nitrit yakıtlar içerir. Metalik yakıtlar ABD EBR-II test reaktöründe mükemmel bir fizzisyon ürünü tutma ve yüksek yanma gösterdiler, ancak oksit yakıtlar birçok ticari-kutsal tasarımda tercih edilirken, iyi bilinen davranışları ve daha düşük şişirme oranları nedeniyle tercih edilir.

Hızlıtron Neu Reaktörleri Nükleer Atıkları Nasıl Azaltır?

Hızlı reaktörlerin atık kesinti kapasitesi, kitlenin yaklaşık% 96'sı, yüksek oranda radyoaktif olan demiryolları (topraklı) ve yaklaşık% 0.1'i harcanan enerji miktarın yüksek olması nedeniyle, küçük bir işlemdir (americyum, neptyum, neptyum).

Hızlı bir nötron spektrumunda, bu transuranics, onları reaktöre daha kısa süreli bir fission ürünlerine dönüştürerek, tek bir plutonyum-239 atomunun toplam stoku 200 MeV enerji ile serbest bırakabilir ve genellikle yarı hayatta kalan iki küçük çekirdek üretebilir.Bu işlem bazen reaktöre geri dönerken, uzun süreli eylemcilerin toplam envanteri, uzun süreli bir miktara kadar 10 ila 100 oranında azaltılabilir.

Nükleer Yakıt Döngüsünü Kapatın

[0] Kapalı yakıt döngüsü, harcanan yakıtın hızlı reaktörlerde yeniden kullanım için plutonyum ve diğer transuranics'i geri almak için yeniden işlemesi, hem atık azaltımı hem de kaynak verimliliğinin anahtarıdır.

PUREX süreci gibi işleme teknolojileri, plutonyum ve uranyumu fission ürünlerden ayırabilir. Ancak, önemli atık azaltımı elde etmek için, ileri ayırma yöntemleri (örneğin, GANEX, SANEX) birlikte tüm transuranics çıkarmak için gereklidir, çünkü bu, yüzlerce yıllık bir betondan uzun süre sonra, transuranikler için çok daha kısa sürede elde edilen bir ürüne kadar verimsiz bir şekilde dağıtılır.

Atık Ciltleri Üzerine Sayısal Etki

Uygarlık tarafından yapılan çalışmalara göre, yıllık Atom Enerji Ajansı) ve ulusal laboratuvarlar, kapalı bir döngüde çalışan hızlı reaktörlerin filosu, atıkların kalıcı olarak çıkarılmasını gerektiren yüksek seviyeli atıkların kitlesini azaltabilir - bir kez daha belirlenen bir işlem döngüsüne göre yüzde 90'dan fazla azaltılabilir.FNRs ile kapalı bir yakıt döngüsü, uzun vadeli bir şekilde yapılan bir projedeki son atıkların kullanımı gibi uzun vadeli bir şekilde bir şekilde yeniden planlanabilir.

Atık Yönetimi için Hızlı Neutron Reaktörlerin Avantajları

FNR'lerin birincil avantajları, atık azaltımının ötesine uzanır. uranyum ve tonyum kaynaklarından neredeyse tüm enerjiyi elde etme yeteneği onları sürdürülebilir nükleer enerjinin bir temel taşı haline getirir.

  • [FONT=0)Transuranic Burn-Up: [Dönetici: [Dönetici:0)Transuranic Burn-Up: [Düzücükler 1,0) En İyileştirilmiş hızlı nötron irradiasyon altında, tek bir FNR, harcanan yakıtın başına 30 kg'dan fazla transuranic elementi yakabilir. 1000 MWe FNR'de, küçük bir eylemciye kadar 50-100 kg'a tercüme edilir, temel tasarım ve yakıt kompozisyonuna bağlı olarak.
  • [FONT:0)Redük Maden ve Tekstil: [Dönetici: [Dönetici:0]Redüktör: [Dönetici:0)Redüktör Maden ve Tekstil: [Dönetici: Enerji geri dönüşüm, işleme ve U-238'yi yeni fissile materyaline dönüştürerek, hızlı reaktörler, 50-100 faktörü ile bir kez dahaki reaktörler tarafından ihtiyaç duyulan ihtiyacı azaltır.
  • [FONTD:0)Uzun süreli depolama Gereksinimleri: [Dönemli Depolama Gereksinimleri:[Dönemli:0)Alantılı radyooksisitesi 200-500 yıl boyunca, jeolojik depolarda yük çok daha az tasarruf sağlar ve daha basit, daha pasif güvenlik özellikleri ile tasarlanabilirler.
  • [FONT:0] Yakıt Kompozisyonunda lexability: Hızlı reaktörler zenginleştirilmiş uranyum, MOX veya hatta saf plutonyum yakıtlar üzerinde başlatılabilir ve 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
  • [FONT:0] Silahların Silahların-Grade Plutonium'un Ayrılmalarına İzin Vermek İçin Olumlu:[Dönetici:0) Hızlı reaktörler, silah kullanımı için fazla silah kullanmak için güvenli ve üretken bir şekilde hizmet edebilir, ABD ve Rusya bu seçeneği hem de ticari olmayan anlaşmalar altında araştırır.

Hızlı Neutron Deployment için meydan okumalar ve sarslar

Bu zorlayıcı avantajlarına rağmen, hiçbir ülke öncelikle atık transmutasyon için faaliyet gösteren bir ticari hızlı reaktör dağıtmadı. Çeşitli teknik, ekonomik ve kurumsal engeller kalır.

Teknik Meydanlar

  • [FONT:0)Malzeme Degradasyon: [Dönetici:0)Malzemeler Yüksek Enerjili Hidrojenli Çelikler ve Rerakter alaşımları gibi yüksek çözünürlükte yüzeylerde yüksek çözünürlükte paslanmaz çelikler ve nikel bazlı alaşımlar deneyimlenir ve yüksek sıcaklıklarda ürperticiler ve rerakter alaşımlar geliştirilir.
  • [FONT:0)Sodium işleme ve güvenlik: [Dönetici: [Dönetici], sodyum soğutucusu 1995 yılında yüksek ısı kaldırılmasına rağmen, kimyasal reaktivite karmaşık mühendislik çözümleri gerektirir: Türbini izole etmek için orta sodyum döngüleri, ve sistemleri tespit etmek ve sodyum bastırmak için.
  • [FONT:0]Fuel Fabrication Kompleksity:[Dönetici ve curium içeren üretim yakıtı benzersiz zorluklar sunuyor. Bu malzemeler çok radyoaktif ve koruyucu sıcak hücrelerde uzaktan kullanım gerektirir. Am-241 özellikle güçlü kumarlar, dahil olmak zor yakıtlara dahil etmek. Araştırma, sabit atmosfer altında sıkıştırılmış atmosfer alanı, alan içi yakıtlar gibi gelişmiş üretim teknikleri ile devam ediyor.
  • [FONT:0]Core Control and Safety: [Dönder: [Dön reaktörler, kaza senaryolarında daha küçük bir şok kata sahiptir ve serinleme kaybının reaktiviteyi artırabilir. Modern tasarımlar, gaz genişletme modülleri, kontrol çubuğu gibi pasif güvenlik özelliklerini içerir, sabit düşüşler ile kontrol eder ve kaza senaryolarında operatör eylem yapmadan kapanmayı sağlamak için doğal geri bildirim mekanizmalarına sahiptir.

Ekonomik ve Düzenleme Engeller

Hızlı reaktörler, kalın gemi duvarlarına ihtiyaç nedeniyle hafif su reaktörlerinden daha pahalı, büyük soğutucu mucitler, orta ısı taşıma sistemleri ve uzaktan bakım tesislerine dayanan büyük maliyetle tahmin edilmektedir.

Çoğu ülkedeki düzenleyici çerçeveler termal reaktörler için geliştirildi ve Clinch Nehri Breederor projesinin ( 1983'te) ve Wyoming (Kemmerer) için devam eden geri dönüştürülmüş yakıtların kullanımı, ABD'de Clinch Nehri Breeder Reaktör projesinin ( 1983'te) gösterisiyle görüldü.

Dünya çapındaki Hızlı Reaktör Programları

Sadece bir avuç ulus aktif hızlı reaktör geliştirme programları koruyor, ancak teknolojiyi uzun vadeli enerji ve atık stratejileri için gerekli görüyorlar.

  • [FONT:0) Rusya: [Dönetici: 0,3] Hızlı reaktör dağıtımında önde gelen ulus. BN-600 (600 MWe) 1980 yılından beri faaliyet göstermektedir ve BREST-OD-300 (880 MWe) 2016 yılında ticari operasyona başladı. BN-800 özellikle de LWR'den gelen hızlı reaktörü yakmak için tasarlanmıştır.
  • [FONT=0]India: [DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜŞÜN: 0 ) Hindistan, 40 MWt Hızlı Breeder Test Reakkamor (FBTR)'yi 1985'ten beri Kalpli su kullanan, çok sayıdaki su kullanarak karmaşık bir şekilde değerlendiren 500 MWe Prototip Hızlı Breeder Reaktör (PFBR) inşaat altında ve kısa sürede 60'a ulaşmaları bekleniyor.
  • Çin: [FONT:0) Çin, Çin'in son 2020'lerde başlaması beklenen 65 MWt Çin Deneysel Hızlı Reaktör (CEFR) operasyonda, malzemeler ve yakıt testleri için kullanılan 600 MWe China Demonstration Fast Reor (CDFR) de inşaatın altında, 2020'lerin sonlarında başlaması bekleniyor.
  • [FONT:0) Japonya Atom Enerjisi Ajansı (JAEA) tarafından yapılan sodyum-soğuk çalışmalar için Joyo test reaktörünü (Sessiz) korumak ve Japonya Atom Enerjisi Ajansı (JAEA) aracılığıyla sodyum-soğuk ve liderlik-bismuth hızlı reaktörleri üzerinde araştırma devam etmek için 2016 yılında Japonya'da sürekli olarak kapatılmıştır.
  • [FONT:0]Birleşik Devletler: [DDDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜSÜye Olmayan Hızlı Bir Sisteme Sahip Hızlı Bir Rejim (GÜNİVERSİTESİ) ve FFTF (Sokak 1992) tarafından geliştirilen, ABD Enerji Bakanlığı, Kemmerer'de 2023-2029 için hedeflenmiştir.
  • [FONT:0)Fransa: [Dönetici: 0,3] Phénix ve Superphénix hem de ihmal edilen ASTRID projesi, atık transmutasyonunu göstermek için, 2019 yılında iptal edildi.

Uluslararası organizasyonlar, bilgi paylaşımı için bilgi paylaşımı için bilgilendirilmeye devam ediyor.(GIF) Dünya Nükleer Birliği) üye ülkeler arasında hızlı reaktör araştırmasına devam ediyor, güvenlik, sürdürülebilirlik ve yaygınlaştırmaya devam ediyor.

FNR'lerin Atık Yönetimi Stratejisinde Geleceği

Hızlı nötron reaktörlerinin ulusal atık yönetim sistemlerine entegrasyonu muhtemelen ilk olarak, mevcut LWR'ler yeniden işlemeye devam ederken çalışmaya devam ediyor.İkinci, pilot yeniden işleme tesisleri, LWR'den ayrı transuranics üretmek için inşa edildi.Bir önceki on yıldan itibaren, ayrı transuranics yavaş yavaş işlenebilir ve tüketilebilir.

Ekonomik viability, test etkilerini ve ölçek ekonomilerini yakalamak için seride hızlı reaktörler inşa etmek isteyecektir.En iyi filo büyüklüğü, yaklaşık 120 / kgU'nun üzerinde artış gösterdiğinde, OECD Nükleer Enerji Ajansı tarafından modellemek ve hızlı reaktörlerin bir kombinasyonunun maliyetinin bir kez daha pahalıya mal olması gerektiğini gösteriyor.

Proliferasyon kaygıları bir engel olarak kalır. Tamamen plutonyum akışlarını içeren kapalı bir yakıt döngüsü, UREX+ serisi gibi sorunlar plutonyumu küçük eylemlerle karıştıracak şekilde tasarlanmıştır - bu "denatured" plutonium silah kullanımı için daha az çekicidir, çünkü karmaşık americyum-241'i kaldırmak için son derece reaktörler gerekir.

Kamu ve düzenleyici kabul, kanıtlanmış güvenlik performansına bağlı olacaktır. Mevcut Rus BN-600 ve BN-800, 80 reaktör yıldan fazla bir sürede güvenli bir operasyon elde etti, ABD'de planlanan gösteri projeleri, Hindistan ve Çin bu performansı kendi düzenleyici ortamlarda çoğaltmak zorunda kalacak.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Hızlı nötron reaktörleri, yakıtın yeniden işlenmesi ve her tonundan 50 kat daha fazla enerji elde ettiği, Çin'in yarıdan yüzde 90'a kadar kesintisiz olarak enerji güvenliğinin artırılması ve enerji güvenliğinin artırılması için teknik olarak olgun ve fiziksel olarak güçlü bir araç sunuyor.