Modern Enerji Mix'taki hızlı reaktörlerin Potansiyeli

Değişen Enerji Peyzajı Olan Hızlı Reaktörler Davası

Küresel karbonizasyona doğru iten küresel itki, nükleer enerjiyi güvenilir, düşük karbonlu temel yük gücü kaynağı olarak geri yerleştirdi.Aklı su reaktörleri mevcut filoya hükmedirken, gelecek nesil tasarımları, atık ve yakıt verimliliği konusunda uzun süredir devam eden endişeler kullanarak, temel olarak farklı kavramlar arasında, öncü-cooled Hızlı Reaktörler (LFR) araştırmacılardan, hizmetlere ve politika yapıcılara nasıl bir enerji karışımını nasıl dönüştürebileceklerini tekrar ele geçirdiler.

LFR'lerde ilgi yeni değildir. Öncü soğutma sistemleri, Sovyet döneminde deniz tahrik programlarına geri döner, ancak son gelişmeler, malzeme bilimi, üretim ve reaktör modellemesi yeni olasılıkları ortaya çıkardı. Bugün, LFRs, ticari dağıtım sırasında elde edilen önemli bir adaydır.

Başak Hızlı Reaktörler Nedir?

Bir öncü-cooled Hızlı Reaktör, sıvı liderlik veya liderlik-bismuth eutectic (LBE) kullanan hızlı nötron reaktörünün bir sınıfıdır.

Soğuk bir şekilde liderlik seçimi keyfi değildir. Lider, hızlı bir spektrumda mükemmel bir nötron ekonomisi sağlar ve atmosfer basıncında 1749°C'ye kadar yüksek ısıtılabilir.Bu, LFR'lerin yüksek sıcaklıklarda çalışabilmesi anlamına gelir - genellikle 48 °C'nin 50.5C aralığında - yakın zamanda sıvı bir durumda serin tutmak.

LFRs, 50-300 MWe'nin elektrik üretimi, endüstriyel ısı tedariki, hidrojen üretimi ve hatta deniz sularının desalleştirilmesi dahil olmak üzere, küçük modüler reaktörlerden (SMRs) çeşitli boyutlarda yapılandırılabilir.

Geleneksel Nükleer Reaktörlerden Nasıl LFRs Differ

Bugün çalışan nükleer reaktörlerin çoğu, mayınlanmış uranyumun sadece küçük bir kısmını oluşturan termal-nütron tasarımlarıdır. LFRs, aksine, bir moder kullanmayan, bu yüzden nötronlar yüksek enerjilerde kalır.Bu, uranyum-235'deki fissile materyalinin olasılığını artırmak için yavaş yavaşlanır.

Bir başka önemli fark, soğuk bir ortamda su reaktörü (PWR) yaklaşık 300 °C ve 150 atmosferde çalışır, ağır baskı gemilerini ve karmaşık güvenlik sistemlerini kaybetmenin -soğuk bir kazalar yönetmek için gerektirir. LFR, serinleştirici, kimyasal olarak istikrarlı ve atmosferik bir basınçla çalışır. birincil sistem, temel ve ısı değiştiricileri ile alt üst düzeye kadar büyük bir hıza ulaşır.

Ayrıca, LFR'lerdeki hızlı nötron spektrumu, bu malzemeleri atık olarak tedavi etmek için iyi bir şekilde uygun hale getirir, LFR'ler son atık akışının uzun vadeli radyooksisitesini ve hacmini azaltabilirler.

Lead-cooled Hızlı Rektörlerin Avantajları

Geliştirilmiş Güvenlik Özellikleri

LFR'ler için güvenlik durumu, hava ve sudaki bazı fiziksel özellikler üzerinde geri dönüyor, bu yüzden bir sızıntı meydana gelirse, sodyum soğutmalı hızlı reaktörlere karşı çok yüksek bir reaksiyona sahip, sodyumun herhangi bir güvenilir senaryo altında çekirdeki ortadan kaldırır ve ortaya çıkmasını sağlar.İkincisi, yüksek yoğunlukta, hava ve sulara karşı doğal kalkan doğal bir şekilde inert, bu yüzden ısının tükenmesi anlamına gelir.

Birçok LFR tasarımları, doğal negatif geri bildirim mekanizmaları içerir. Temel sıcaklık yükselirken, nötron sızıntıları artar ve Doppler etkisi yenidenaktivite azaltır, herhangi bir operatör eylem olmadan azaltılabilmesi için fission oranını azaltır. Bu özellikler LFR'lerin su soğutmalı sistemlerde çoğaltmak zor olan bir seviyeye ulaşmalarına izin verir. Havuz tipi konfigürasyon da büyük bir termal rezervuar sağlar, operatörler saatler veya günler verir.

Nükleer Atık Azaltımı ve Yakıt Döngüsü Flexability

LFR'ler için en çekici argümanlardan biri, nükleer atık problemini ele alma yeteneğidir. Birçok ülkedeki mevcut politika, yakıtın harcanan yakıtın süresiz olarak jeolojik depolarda depolandığı yer. LFRs, on binlerce yıl içinde arka plan seviyelerinden daha düşük bir şekilde geri dönüşümle sonuçlanabilir.

Bu yetenek kapalı bir yakıt döngüsü konsepti ile uyumludur, yakıtın yeniden işlemesi ve geri alınan malzemeler yeni yakıt elementlerine dönüştürülür. Fransa, Rusya ve Japonya gibi ülkeler, yeniden işleme teknolojisi konusunda büyük ölçüde yatırım yaptı ve LFRs, her ton mayınlanmış uranyumun her tonundan çıkarılan enerjiyi genişletiyor.

Yüksek Termal Verimliliği ve Süreç Heat Uygulamaları

LFR'lerin yüksek çıkışı sıcaklığı - genellikle 480°C'ye 5 °C'ye kadar hedef alan bazı tasarımları ile 800 °C'ye kadar elektrikle elektrikle elektrikle ısı geçişinin yüzde 40'ı aştı. Bu, mevcut ışık su reaktörlerinin yüzde 34'ü için önemli ölçüde daha iyi.

Elektrik ötesinde, LFRs, endüstriyel uygulamalar için yüksek sıcaklık proses ısısını sağlayabilir. Çelik üretim, çimento üretimi ve kimyasal üretim gibi endüstriyel süreçler için yüksek miktarda ısı gerektirir, aksi takdirde yenilenebilir veya geleneksel nükleer santrallerle tedarik etmek zor. LFRs bu boşluğu doldurabilir, hidrojen üretimi için temiz ısıtılabilir, endüstriyel süreçler, amonyak sentez veya doğrudan endüstriyel prosesler ısıtması için temiz bir yol açar.

Proliferasyon Direnişi

Proproliferasyon açısından, LFRs bazı alternatif yakıt döngüleri üzerinde avantajlar sunuyor. Lider serinleştirici bir malzeme değildir ve reaktör tasarımı, online yakıt kullanımı olmadan nükleer enerji genişlemesine yol açabilir.

Sınırlı yakıt döngüsü için gerekli olan yeniden işleme tesislerinin, kompakt bir temel tasarımı ve plutonyumu yakma yeteneğinin, bir ürün olarak üretmek yerine, LFR'lerin doğal özelliklerini tanıtılması gerekir.

Teknik Meydanlar ve Devamlı Araştırma

Sözlerine rağmen, LFRs, etkili bir operasyon için gerekli olan birçok yapısal alaşıma karşı sağlam bir şekilde çözümleyebilmek için, pamuk, diğer alaşım elemanların, incelenmeye, mekanik bütünlüğün kaybına ve clogk yollarının korozyona yol açabilecek birçok yapısal alaşıma karşı çıkıyor.

Araştırmacılar bunu malzeme seçimi ve serin kimya kontrolü ile ele alıyor. Çimento dağıtım gücü (ODS) çelikler, metal yüzeylerde koruyucu bir oksit tabakasının oluşumu ve Avrupa'daki yangın metal kaplamaları aktif olarak test malzemeleri ve korozyon majörleri, genellikle 10 ila 10 -8 kilo arasında - çelik yüzeylerde - koruyucu bir oksijen tabakasının oluşumunu teşvik ediyor.

Reliability and Manufacturing

Pompalar, ısı değiştiricileri ve molten lead'te faaliyet gösteren araç, yüksek sıcaklıklara, yüksek yoğunluka ve korratif bir ortama dayanmalıdır. Mekanik pompalar, öncül için daha ağır yatakları su soğutmalı meslektaşlarından ve elektromanyetik pompalara ihtiyaç duyarken, LFR'lerde buhar jeneratörleri düşük verimlilikten zarar vermez.

Sağlam üretim (3D baskı) dahil olmak üzere gelişmiş üretim teknikleri, karmaşık geometriler ve lazer korozyona dayanıklı yüzeyler için, maliyetleri azaltmak ve güvenilirliği artırmak için araştırılmıştır. Kompakt diffüzyon-bonded ısı değiştiricilerinin kullanımı, ısı performansını artırmak ve orta döngünün maliyetini azaltabilir.Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı (IAEA) bu alanlarda koordineli araştırma projeleri hızlanır.

Yakıt Geliştirme ve Kazanılan Derece

LFR yakıtı yüksek nötron flux, yüksek sıcaklık ve kororatif bir liderlik ortamına uzun bir maruz kalmamalıdır. Konvansiyonel oksit yakıtları (UO2, MOX) hızlı reaktörlerde kullanılmış, ancak nitrit yakıtlar (UN, (U,Pu) ve metalik yakıtlar gibi gelişmiş yakıtlar özellikle yüksek ısı iletkenliği ve daha iyi nötron ekonomisi sunar.

Yakıt yeterlilikleri, kapsamlı bir sorumsuzluk testini gerektiren uzun ve pahalı bir süreçtir, post-irradiasyon testi ve lisanslama belgeleri.The lead-bismuth cooled MYRRHA araştırma reaktörü, şu anda Belçika'da geliştirilmekte olan BREST-OD-300 öncülüğü reaktörü kritik bir geri dönüşüm verileri sağlamak bekleniyor.

Global Development Programları ve Şeytanstration Projects

Birkaç ülke, yakın vadeli bir performanstan uzun vadeli dağıtıma kadar uzanan zaman zaman zaman çizelgesiyle aktif LFR geliştirme programlarına sahiptir. Rusya Federasyonu, BREST-OD-300 öncülüğünde inşaatın altında inşaatın devam etmesi bekleniyor.Bu 300 MWe ünitesi, Rusya'nın Proryv (Breakthrough) projesinin önemli bir bileşenidir ve bu da yerinde yakıt üretimi ve yeniden işleme ile kapalı bir nükleer yakıt döngüsü sergilemeyi amaçlamaktadır.

Avrupa'da, Belçika'daki MYRRHA projesi, Belçika hükümeti ve Avrupa Komisyonu tarafından soğutulmuş çok amaçlı bir araştırmadır ve önümüzdeki yıllarda ALFRED (daha hızlı Reaktöre odaklı) ve kritik modlar, transmutasyon, malzeme testleri ve reaktör çalışmaları sayesinde proje, Belçika hükümetinden ve Avrupa Komisyonu'ndan önemli bir fon aldı.

Çin, Çin'in öncülüğü programı aracılığıyla LFR teknolojisini büyük ölçüde yatırım yaptı ve bu da, Batıinghouse'ın öncü laboratuvarları ve üniversiteler için birçok tasarım çalışması da dahil olmak üzere birçok LFR konsepti destekledi.

LFR'leri Modern Enerji Mix'e entegre etmek

LFR'lerin gelecekteki enerji sisteminde rolü, güneş parlamadığı ve rüzgarın bu rolü nasıl tamamlayabildiğine bağlıdır ve yüksek güvenilirlik ile yük-yükleme kapasitesi sağlar.

LFR'ler yüksek sıcaklıklarda çalışabilirler, hem elektrik hem de ısı üreten ortak nesil uygulamaları için iyi uygun. Bir bölge ısıtma ağında, LFR'ler ve hidrojen üretimi arasındaki sinerji giderek çekici hale gelir.

reaktör büyüklüğündeki esneklik - küçük modüler birimlerden büyük bitkilere - LFR'lerin büyümeye bağlı olarak, tasarıma bağlı olarak dağıtılmasına izin verir ve sınırlı nükleer altyapı ile bölgeler için uygun fabrikaya aktarılabilir ve taşınır.

Ekonomik Viability Path Forward

LFR'lerin ekonomisi belirsizdir, çünkü ticari ölçekli bir birim inşa edilmiş ve işletilmiş değildir. Maliyet tahminleri tasarım çalışmaları, modelleme ve diğer gelişmiş reaktörlerle analog olarak yapılır. LFR'nin ilk ero-fut LFR'nin maliyeti, olgun bir ışık-su reaktörününkinden daha yüksek olması bekleniyor, ancak öğrenme ve seri üretim maliyetlerini zamanla azaltmak bekleniyor.

LFR ekonomi lehine çalışan faktörler daha yüksek termal verimlilik, daha uzun yakıt döngüleri ve atık yönetimi maliyetlerini azaltmaktadır. Bir sorumluluğun yerine bir varlık olarak nükleer yakıt tüketilmesi, özellikle de kullanılan yakıt stokları ile ülkelerde önemli miktardaki artış ve daha düşük site hazırlığı gereksinimleri inşaat risklerini azaltabilir ve maliyetleri finanse edebilir.

Politika desteği, LFR'lerin erken dağıtım için gerekli olacaktır. Vergi teşvikleri, karbon fiyat, kredi garantileri ve yatırım vergisi kredileri, geliştirme maliyetleri ve piyasa rekabeti arasındaki boşluğu köprüye yardımcı olabilir. ABD Nükleer Düzenleme Komisyonu ve diğer düzenleyiciler, LFRs de dahil olmak üzere gelişmiş reaktörler için lisans çerçeveleri kurmak için çalışıyor.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Ön soğutmalı Hızlı Reaktörler nükleer enerji teknolojisinde zorlayıcı bir evrim temsil ediyor, güvenlik, verimlilik, atık azaltımı ve karbonatlama dünyalarının talepleri ile uyumlu bir şekilde uyumlu bir uluslararası araştırma ve gösteri projelerinden faydalanıyor ve her iki elektrik ve ısı süreci de onlara çok yönlü bir araç sunuyor.

Kalan teknik ve ekonomik engeller aşılırsa, LFRs modern enerji karışımında önemli bir rol oynayabilir - yenilenebilir enerji reaktörlerinin değiştirilmesi olarak değil, LFR'ler güvenilir, düşük karbonlu enerji ve ısıyı takip eden bir yük sunar. Araştırmada yatırım devam ettirilebilir ve düzenleyici altyapı bu potansiyelin nasıl hızlı bir şekilde gerçekleşebileceğini belirleyecektir.

Hızlı reaktör teknolojisi ve küresel gelişim çabaları hakkında daha fazla okuma için, [[Üyetim IV Uluslararası Forum[DÜye Olmayanlar:2)Uluslararası Atom Enerji Ajansı[DÜye Olmayanlar İçin[DÜye Olmayanlar İçindekiler)