Bugün nükleer enerjideki en uygun stratejik kararlardan biri olan, yakıt kullanımı, atık yönetimi, enerji güvenliği ve ekonomik rekabet için temel bir maliyet-benefit analizinin, ekonomik ve çevresel anlamdaki yüksek orandaki artışlara karşı en uygun maliyetli mühendislerden biri olduğunu belirlemek.

Termal ve Hızlı Breederorsorsors'u Anlamak

Termal Reaktörler: The Current Mainstay

Su reaktörleri (PWR) içeren ısı reaktörleri, su reaktörleri (BWR) ve gelişmiş CANDU tasarımları, bir moderatör (tipik olarak su veya ağır su) kullanarak yavaş nötronlar (yaklaşık 0.025 eV) için üretilen, bu düşük hızlarda, nötronlar, uranyum-235'da fission neden yüksek bir olasılık var, doğal olarak meydana gelen fissileotope.

Termal reaktörler küresel filoya hükmediyor - Operasyonda 430 birim – on yıl süren operasyonel deneyime, iyi kurulmuş tedarik zincirlerine ve olgun güvenlik düzenlemeleri. Ancak, mayınlanmış uranyumun enerji potansiyelinin% 1'inden daha azını alıyorlar, alternatif reaktör teknolojilerine olan ilgiyi motive eden bir gerçek.

Hızlı Breeder Reaktörler: Tasarım ve Prensipler

Hızlı yetiştirici reaktörler bir moderatör olmadan çalışır, hızlı nötronlar (enjiler 1 MeV’nin üzerindeki enerjiler) zinciri tepkisini sürdürmek için çalışır (örneğin yüksek yakıt yoğunluğu (örneğin plutonyum ve uranyum, veya metal alaşımları) ve soğuk atomlar, öncelikle U-238'yi üreme oranına dönüştürmek için soğuktır.

Bu yetenek, FBR'lerin, genişletilmiş uranyum kullanımı için battaniye materyali olarak önemli ölçüde genişletilebilir enerji kaynağına sahip olduğu için, FBR'lerin ısıtılması ile teorik olarak 50-100'ün bir faktörle kıyaslanmasını sağlar.

Hızlı Breederorsors'un Anahtar Faydaları

Geliştirilmiş Yakıt Utilizasyon ve Kaynak Verimliliği

FBR'ler için en çekici ekonomik argüman, uranyum-238'den enerji çıkarmak için yeteneğidir, bu da doğal uranyumun %99'unu oluşturmaktadır. AurFLT:0)En sonunda tüm uranyumlar hakkında rapor verir), yeni madencilik ve daha düşük yakıt maliyetinin yaklaşık 10.000 kg kömürün üzerindeki maliyetinin, özellikle de yüksek miktardaki bu enerji kaybı nedeniyle yüksek oranda artmakta olan fiyat artışını azaltabileceğini belirtir.

Atık Minimizasyon ve Geri Dönüşüm

Bir başka önemli fayda, yüksek seviyeli nükleer atıkların hacmi ve toksisitesidir. FBRs, jeolojik tasarruf gerektiren yüksek seviyeli atıklar, birkaç yüzyıldan sonra radyooksisitede uzun ömürlü küçük eylemlerde (neptunyum, americium, curium) daha kısa süreli enerjide ve yüksek seviyeli atıklar ile azaltılabilir.

[0] Dünya Nükleer Birliği'nin hızlı nötron reaktörleri üzerindeki sayfası[Dönetici:0) atık azaltımı potansiyelinin kapsamlı bir genel bakışını sağlar.

Enerji Güvenliği ve Uzun Süreli Sürdürülebilirlik

Yoğun malzemeyi fissile yakıta dönüştürmekle, FBRs de yarı nükleer enerjiyi uranyum-235'in sınırlı tedarikinden ayırarak, büyük uranyum veya yeniden işlememiş plutonyumu içeren ülkeler, yeni bir madencilik olmadan on yıllar enerji elde edebilir. Bu, enerji bağımsızlığını arttırır ve bozulmalarını azaltır.

Ekonomik ve Teknik Meydanlar

Yüksek Sermaye Maliyetleri ve İnşaat Riskleri

FBR'ler doğal olarak termal reaktörlerden daha karmaşıktır. egzotik malzemeler (örneğin, yüksek nötron floralarına ve sıcaklıklara dayanabilmek için), sodyum kullanımı için gelişmiş araçlama (sodium, modern bir su ve hava ile reprodüksiyon tesislerine göre yüksek maliyetli bir şekilde yüksek maliyet tahminleri (yaklaşık 15 ila 15 $) 5 ila 5 yıl boyunca yüksek bir FBR için 10.000 $ 8,000 $ değerindeki yüksek maliyetli bir reaktör için uygulanan yüksek bir indirim oranı.

Operasyonel karmaşıklık da maliyetleri aşırı hesaplamaktadır. Fransız Phénix ve Superphénix reaktörleri ekonomik viabilitylerini ortaya koyan gecikmeler ve teknik sorunlar yaşadı. Japon Monju reaktörü, sadece 250 gün süren operasyondan sonra, bir sodyum sızıntısı nedeniyle kapatılmış ve asla yeniden başlatılmıştı.

Güvenlik, Güvenilirlik ve Licensing Hurdles

Hızlı reaktörler eşsiz güvenlik özellikleri vardır -sodium soğutucu düşük basınçta çalışır, kaybın ilk soğuk kaza tipik PWR FBR'nin riskini azaltır. Ancak, sodyum yangınları ve serin dondurucu (ortalamalar 97.8 °C) mevcut operasyonel zorluklar. Hızlı çekirdeklerdeki reaktivite mekanizmaları da farklıdır, sofistike bir kontrol sistemleri gerektirir.

Proliferasyon ve Güvenlik Endişeleri

FBR ile ilişkili kapalı yakıt döngüsü, harcanan yakıtlardan ayrı saf plutonyumun kullanımını içerir.Plutonium'un yüksek konsantrasyon ve eksperatif kalitesi, ancak yakıt verimliliği için daha uygun hale getirir.

Maliyet-Benefit Analiz Çerçeve

Kısa vadeli vs. Long-term Perspektif

Sıcaklıktan hızlı yetiştirici reaktörlere geçiş, düşük maliyetli uranyum fiyatlarının 200 / kgU'dan fazla artarak, FBR'lerden gelen yakıt işlemlerinden tasarrufları rekabetçi hale gelir.Uygun nükleer enerji ajansı tarafından yapılan bir çalışma, düşük maliyetli uranyum fiyatlarının 200 $ / kgU'dan fazla artarak %30'dan fazla artarak %15'e kadar artarak azaltabileceğini buldu.

İndirim Oranı ve Karbon Fiyatlandırması

Düşük bir indirim oranı (örneğin,% 8,3'ün uygulanması – uzun vadeli nükleer enerji yararları tarafından açıklanır – FBR'nin her iki reaktör tipinin düşük karbonlu temel yük çıkışına ek olarak, ancak FBR'ler atıkların fayda sağlamadığı sürece daha fazla avantaj elde ederler.

Atık-Disposal Liability Tasarrufları

FBR'ler ve kapalı yakıt döngüleri, atıkların hacmini ve radyooksisitesini azaltır, gelecekteki jeolojik depo depo depoları nadiren şirket LCOE hesaplamalarında yer alır ancak yakıt harcamalarının kalıcı olarak tasarruf edilmesinin tonne başına 500,000 $ tasarrufunu azaltabileceğini tahmin eder.

Vaka Çalışmaları ve Operasyonel Deneyim

Phénix ve Superphénix (Fransa)

Fransa'nın Phénix (250 MWe) 1974'ten 2009'a kadar işletildi, büyük ölçekli hızlı reaktör davranışları ve yakıt kullanımı konusunda değerli veriler verdi.

BN600 ve BN-800 (Rusya)

Rusya şu anda operasyonel FBR'lerde yol açıyor ve şu anda Beloyarsk'ta BN-600 (600 MWe) gelişmiş yakıtlar için test için bir platform olarak hizmet ediyor ve 1980 yılından bu yana Rusya'nın yaklaşık% 80'den beri kapalı nükleer yakıt döngüsüne olan bağlılığı, devlet finansmanı ve araştırmalarının ve on yıllar boyunca en uygun maliyetli FBR operasyonuyla, küresel olarak en pahalıya mal olan BN-800 MWe'nin %20'si altında olduğunu tahmin ediyor.

Monju (Japonya) ve FBTR (India)

Japonya'nın Monju (280 MWe) pahalı bir başarısızlıktı, Hindistan'ın FBTR (13 MWe) ve gelecek PFBR (500 MWe) daha ihtiyatlı, artımlı bir yaklaşımla temsil ediyor. Hindistan, bol bol bol bol bol miktarda tonluk bir taş olarak FBRs'i thorium tabanlı reaktörlere doğru açıyor.

Çevre ve Politika Implikasyonlar

Karbon Emisyonları ve İklim Hedefleri

Hem termal hem de hızlı yetiştirici reaktörler operasyon sırasında negable CO2 yayıyor. Ancak, çok daha yüksek kaynak kullanımı sağlayarak FBR'ler, daha fazla madencilik ve zenginleştirme olmadan daha büyük bir nükleer filoyu destekleyebilir ve böylece düşük karbonlu elektrik için kapasiteyi genişletebilir.

Ulusal Güvenlik ve Stratejik Özerk

Nükleer silahlar programları veya ayrı plutonyumun büyük mucitleri (örneğin, Rusya, Hindistan, Çin ve İngiltere) FBR'leri askeri plutonyumu sivil elektrik haline getirmenin bir yolu olarak görüyor. ABD, FBR programını proliferasyon endişeleri nedeniyle terk etti, ancak diğer ülkeler gelişmeye devam ediyor.

Future Outlook ve Sonuç

Hızlı yetiştirici reaktörler çoğu ülke için yakın vadeli bir çözüm değildir. Yüksek sermaye maliyetleri, teknik karmaşıklık ve kalan güvenlik sorunları, termal reaktörlerin en az iki yıl boyunca baskın kalacağını ifade eder (örneğin, uzun vadeli avantajlar - yakıt verimliliği, atık azaltımı ve enerji güvenliği – önemli ölçüde azalır. uranyum fiyatları ve karbon kısıtlamaları, maliyet-bene dengesi özellikle de FBR'lerin lehine değişecektir.

Educators ve politika yapıcılar geçişin ya da karar olmadığını kabul etmeli, ancak kademeli bir evrim. Kolay nükleer programlarla ve güçlü devlet desteği ile ülkeler (Rusya, Hindistan, Çin) zaten ilerliyor. Diğerleri FBR teknolojisi bugün ışık su reaktörlerine benzer bir standartlaşma ve maliyet azaltımı bekleyebiliyor. sonuçta, hızlı yetiştirici reaktörlere geçiş kararı, kaynak kıvrımlarının bir kombinasyonunun birleşimi tarafından yönlendirilecektir.

Daha fazla okuma için, IAEA'nın 03.D.D. İleri Reaktörler Bilgi Sistemi), tüm büyük hızlı reaktör tasarımlarının gelişim altında ayrıntılı özellikleri sunarken, Dünya Nükleer Birliği güncel ekonomik analizler sunar.