Модуль множителя энергии - Википедия - Energy Multiplier Module

В Модуль умножения энергии (EM² или же EM в квадрате) это ядерное деление мощность реактор разрабатывается General Atomics.[1] Это версия на быстрых нейтронах. Модульный гелиевый реактор с газовой турбиной (GT-MHR) и может конвертировать отработанное ядерное топливо в электричество и промышленное тепло.[2]

Технические характеристики

EM2 - это усовершенствованный модульный реактор мощностью 265 МВт.е (500 МВтth) мощности с испарительным охлаждением (240 МВте с сухим охлаждением) при температуре на выходе из ядра 850 ° C (1600 ° F). Реактор будет полностью заключен в подземную защитную оболочку на 30 лет без необходимости перегрузки топлива.[3] EM2 отличается от современных реакторов тем, что в нем не используется водяной теплоноситель, а вместо него используется газоохлаждаемый реактор на быстрых нейтронах, который использует гелий в качестве охлаждающей жидкости для дополнительного уровня безопасности. В реакторе используется композит Карбид кремния в качестве материала оболочки твэлов, и цирконий силицид как отражатель нейтронов материал. Блок реактора соединен с гелиевым приводом с прямым приводом. газовая турбина который, в свою очередь, приводит в действие генератор для производства электроэнергии.

Конструкция активной зоны ядерной зоны основана на новом методе преобразования, в котором начальная «пусковая» секция активной зоны обеспечивает нейтроны для преобразования воспроизводящего материала (отработанное ядерное топливо, торий или обедненный уран ) в выгорающий делящийся топливо.[4] В установках EM2 первого поколения используются стартеры из обогащенного урана (примерно 15% U235 ), чтобы начать процесс преобразования.[5] Стартер U235 расходуется по мере превращения воспроизводящего материала в делящееся топливо. Ожидаемый срок службы активной зоны составляет около 30 лет без дозаправки и перетасовки топлива.

В конце срока службы в активной зоне EM2 остается значительное количество пригодного для использования делящегося материала. Этот материал можно повторно использовать в качестве стартера для второго поколения EM2 без традиционной обработки.[6] Не требуется разделения отдельных тяжелых металлов и дополнительных обогащенный уран нужный. Только продукты деления будет удалено, которое распадется до уровня радиации, близкого к фоновому, примерно за 500 лет по сравнению с обычным отработавшим топливом, на которое требуется примерно 10 000 лет.[7]

Все выбросы тяжелых металлов EM2 могут быть переработаны в новые установки EM2, эффективно закрывая ядерный топливный цикл, что минимизирует распространение ядерного оружия риски и необходимость в долгосрочных хранилищах для защиты ядерных материалов.

Экономика и кадровый потенциал

Ожидается, что затраты на электроэнергию EM2 будут ниже благодаря высокой эффективности преобразования мощности, уменьшенному количеству компонентов и длительному сроку службы сердечника. Ожидается, что EM2 достигнет эффективности преобразования выше 50% из-за высокой температуры на выходе из активной зоны и замкнутого цикла Брайтона. Цикл Брайтона устраняет многие дорогостоящие компоненты, включая парогенераторы, компенсаторы давления, конденсаторы и насосы питательной воды. В конструкции будет использоваться только 1/6 ядерного бетона обычного легководного реактора.[8]

Каждый модуль может изготавливаться либо на внутренних, либо на зарубежных предприятиях США с использованием производства запасных частей и управления цепочкой поставок с крупными компонентами, отправленными коммерческим грузовиком или железнодорожным транспортом на площадку для окончательной сборки, где он будет полностью заключен в подземную защитную конструкцию. Возможность сухого охлаждения позволяет размещать в местах, где нет источника охлаждающей воды.

Ядерные отходы

EM2 может сжигать использованные ядерное топливо, также называемый «отработанное топливо ”Из текущего легководные реакторы. Он может утилизировать примерно 97% неиспользованного топлива, которое нынешние реакторы оставляют как отходы.

Отработавшие тепловыделяющие элементы обычных ядерных реакторов сдаются на хранение и считаются ядерные отходы, ядерной промышленностью и широкой общественностью.[9] Ядерные отходы из легководных реакторов сохраняют более 95% своей первоначальной энергии, потому что такие реакторы не могут сжигать фертильный U238, в то время как быстрые реакторы могут. Текущие запасы отработанного топлива в США эквивалентны девяти триллионам баррелей нефти - в четыре раза больше, чем известные запасы.

Нераспространение

Используя отработанные ядерные отходы и запасы обедненного урана в качестве источника топлива, крупномасштабное развертывание EM2 могло бы снизить долгосрочную потребность в обогащении урана и исключить обычную ядерную переработку, которая требует выделения плутония.[10]

Обычные легководные реакторы требуют перезагрузки топлива каждые 18 месяцев. 30-летний топливный цикл EM2 сводит к минимуму необходимость обращения с топливом и уменьшает доступ к топливным материалам, тем самым уменьшая опасения распространения.

Ядерная безопасность и физическая безопасность

EM2 использует пассивные системы безопасности, предназначенные для безопасного останова реактора в аварийных условиях с использованием только силы тяжести и естественной конвекции.[11] Управляющие стержни автоматически вставляются во время потери мощности под действием силы тяжести. Естественный конвекционный поток используется для охлаждения активной зоны во время аварий с отключением электроэнергии на всей площадке. Для аварийного охлаждения не требуется внешнего водоснабжения. Использование карбида кремния в качестве оболочки твэла в активной зоне гарантирует отсутствие образования водорода во время аварийных сценариев и обеспечивает более длительный период реагирования по сравнению с металлической оболочкой из циркалоя, используемой в нынешних реакторах.

Размещение под землей повышает безопасность предприятия от терроризма и других угроз.

EM2 высокий Рабочая Температура может обеспечить технологическое тепло для нефтехимический топливные продукты и альтернативные виды топлива, Такие как биотопливо и водород.[12]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Логан Дженкинс (10 января 2013 г.). «ДЖЕНКИНС: Горячая молодая перспектива заменить старые реакторы Сан-Онофре». Сан-Диего Union Tribune. Получено 19 января 2013.
  2. ^ Фриман, Майк (24 февраля 2010 г.). «У компании есть план по малым реакторам». Сан-Диего Union Tribune.
  3. ^ «Усовершенствованные реакторы». General Atomics. Получено 19 февраля, 2018.
  4. ^ «При неопределенности утилизации реакторы для сжигания отходов набирают обороты - EM2 для сжигания топлива LWR», Nuclear New Build Monitor, 15 марта 2010 г.
  5. ^ Чой, Х. (2013). «Компактный реактор на быстрых нейтронах с газовым охлаждением и сверхдлительным топливным циклом». Наука и технология ядерных установок. 2013: 1–10. Дои:10.1155/2013/618707.
  6. ^ «Усовершенствованные реакторы». General Atomics. Получено 19 февраля, 2018.
  7. ^ Чой, Х. (2013). «Компактный быстрый реактор с газовым охлаждением и сверхдлительным топливным циклом». Наука и технология ядерных установок. 2013: 1–10. Дои:10.1155/2013/618707.
  8. ^ Смит, Ребекка (22 февраля 2010 г.). «General Atomics предлагает установку, работающую на ядерных отходах». Wall Street Journal.
  9. ^ Парментола, Джон (11 марта 2010 г.). «Письмо редактору в ответ на« Атомная энергия - не зеленый вариант - она ​​производит радиоактивные отходы »; для этого требуется уран, который опасен для добычи; это очень дорого,"". Лос-Анджелес Таймс.
  10. ^ Фэрли, Питер (11 мая 2010 г.). «7.» Уменьшение размеров атомных электростанций - Модульные конструкции основаны на «многократной экономии», чтобы маленькие реакторы окупались большими,"". IEEE Spectrum.
  11. ^ «Усовершенствованные реакторы». General Atomics. Получено 19 февраля, 2018.
  12. ^ «Малые атомные реакторы». Всемирная ядерная ассоциация. Август 2010 г.

внешняя ссылка