Modul multiplikátoru energie - Energy Multiplier Module - Wikipedia

The Modul multiplikátoru energie (EM² nebo EM na druhou) je jaderné štěpení Napájení reaktor ve vývoji od Obecná atomika.[1] Jedná se o rychlou neutronovou verzi Modulární heliový reaktor s plynovou turbínou (GT-MHR) a je schopen převádět vyhořelé jaderné palivo na elektřinu a průmyslové procesní teplo.[2]

Specifikace designu

EM2 je pokročilý modulární reaktor, který má produkovat 265 MWE (500 MWth) energie s odpařovacím chlazením (240 MWE se suchým chlazením) při výstupní teplotě jádra 850 ° C (1600 ° F). Reaktor bude plně uzavřen v podzemní zadržovací struktuře po dobu 30 let bez nutnosti doplňování paliva.[3] EM2 se liší od současných reaktorů tím, že nepoužívá vodní chladivo, ale je místo toho a plynem chlazený rychlý reaktor, který používá hélium jako chladivo pro další úroveň bezpečnosti. Reaktor používá kompozit z karbid křemíku - jako obkladový materiál paliva a - zirkonium silicid jako neutronový reflektor materiál. Reaktorová jednotka je spojena s heliem s přímým pohonem plynová turbína který zase pohání generátor pro výrobu elektřiny.

Návrh jaderného jádra je založen na nové konverzní technice, ve které počáteční „spouštěcí“ část jádra poskytuje neutrony k přeměně úrodného materiálu (použité jaderné palivo, thorium nebo ochuzený uran ) do hořlavého štěpitelný palivo.[4] První generace jednotek EM2 používá spouštěče obohaceného uranu (přibližně 15 procent) U235 ) k zahájení procesu převodu.[5] Startér U235 se spotřebovává při přeměně úrodného materiálu na štěpné palivo. Očekávaná životnost jádra je přibližně 30 let bez doplňování paliva nebo přeskupení paliva.

Na konci životnosti zůstává v jádru EM2 značné množství použitelného štěpného materiálu. Tento materiál lze znovu použít jako startér pro druhou generaci EM2, bez konvenčního přepracování.[6] Nevyžaduje se žádné oddělení jednotlivých těžkých kovů a žádné další obohacený uran potřeboval. Pouze štěpné produkty by bylo odstraněno, což by se rozpadlo na úroveň záření blízkého pozadí za přibližně 500 let ve srovnání s konvenčním vyhořelým palivem, které vyžaduje přibližně 10 000 let.[7]

Všechny výboje těžkých kovů EM2 lze recyklovat do nových jednotek EM2, čímž se efektivně uzavře jaderný palivový cyklus, což minimalizuje šíření jaderných zbraní rizika a potřeba dlouhodobých úložišť pro zabezpečení jaderných materiálů.

Ekonomika a kapacita pracovní síly

Očekává se, že náklady na energii EM2 budou nižší kvůli vysoké účinnosti přeměny energie, sníženému počtu komponent a dlouhé životnosti jádra. Očekává se, že EM2 dosáhne účinnosti přeměny nad 50% díky své vysoké výstupní teplotě jádra a uzavřenému Braytonovu energetickému cyklu. Braytonův cyklus eliminuje mnoho drahých komponent, včetně generátorů páry, tlakovačů, kondenzátorů a čerpadel napájecí vody. Návrh by využíval pouze 1/6 jaderného betonu konvenčního lehkovodního reaktoru.[8]

Každý modul lze vyrobit v domácích i zahraničních zařízeních v USA pomocí výroby náhradních dílů a řízení dodavatelského řetězce s velkými součástmi dodávanými komerčními kamiony nebo železnicí na místo pro finální montáž, kde bude plně uzavřen v podzemní kontejnmentové struktuře. Schopnost suchého chlazení umožňuje umístění v místech bez zdroje chladicí vody.

Jaderný odpad

EM2 může hořet použitý jaderné palivo, označovaný také jako „vyhořelé palivo „Z aktuálního lehkovodní reaktory. Může využít odhadem 97% nespotřebovaného paliva, které současné reaktory zanechají jako odpad.

Vyhořelé palivové tyče z konvenčních jaderných reaktorů jsou ukládány a považovány za jaderný odpad, jaderným průmyslem a širokou veřejností.[9] Jaderný odpad z lehkovodních reaktorů si uchovává více než 95% své původní energie, protože takové reaktory nemohou spálit úrodný U238, zatímco rychlé reaktory ano. Současný americký inventář vyhořelého paliva odpovídá devíti bilionům barelů ropy - čtyřikrát více než známé zásoby.

Nešíření

Použitím vyhořelého jaderného odpadu a zásob ochuzeného uranu jako zdroje paliva by rozsáhlé nasazení EM2 mohlo snížit dlouhodobou potřebu obohacování uranu a eliminovat konvenční jaderné přepracování, které vyžaduje separaci plutonia.[10]

Konvenční lehkovodní reaktory vyžadují doplňování paliva každých 18 měsíců. 30letý palivový cyklus EM2 minimalizuje potřebu manipulace s palivem a omezuje přístup k palivovému materiálu, čímž omezuje obavy z šíření.

Jaderná bezpečnost a zabezpečení

EM2 využívá systémy pasivní bezpečnosti určené k bezpečnému odstavení reaktoru v nouzových podmínkách pouze pomocí gravitace a přirozené konvekce.[11] Ovládací tyče jsou automaticky zasunuty během incidentu ztráty energie působením gravitace. Přirozené proudění konvekcí se používá k ochlazení aktivní zóny při ztrátě energie na celém místě. Pro nouzové chlazení není nutný žádný externí přívod vody. Použití karbidu křemíku jako palivového pláště v aktivní zóně zajišťuje žádnou produkci vodíku během scénáře nehody a umožňuje delší dobu odezvy ve srovnání s kovovým pláštěm Zircaloy používaným v současných reaktorech.

Umístění v podzemí zvyšuje bezpečnost a zabezpečení elektrárny před terorismem a dalšími hrozbami.

EM2 je vysoká Provozní teplota může poskytnout procesní teplo pro petrochemický palivové produkty a alternativní paliva, jako biopaliva a vodík.[12]

Viz také

Reference

  1. ^ Logan Jenkins (10. ledna 2013). „JENKINS: Horké mladé vyhlídky na výměnu starých reaktorů San Onofre“. San Diego Union Tribune. Citováno 19. ledna 2013.
  2. ^ Freeman, Mike (24. února 2010). „Společnost má plán pro malé reaktory“. San Diego Union Tribune.
  3. ^ „Pokročilé reaktory“. Obecná atomika. Citováno 19. února 2018.
  4. ^ „S nejistou likvidací získávají reaktory spalující odpad trakci - EM2 spaluje palivo LWR,“ Nuclear New Build Monitor, 15. března 2010
  5. ^ Choi, H. (2013). „Kompaktní plynem chlazený rychlý reaktor s ultra dlouhým palivovým cyklem“. Věda a technologie jaderných zařízení. 2013: 1–10. doi:10.1155/2013/618707.
  6. ^ „Pokročilé reaktory“. Obecná atomika. Citováno 19. února 2018.
  7. ^ Choi, H. (2013). „Kompaktní plynem chlazený rychlý reaktor s ultra dlouhým palivovým cyklem“. Věda a technologie jaderných zařízení. 2013: 1–10. doi:10.1155/2013/618707.
  8. ^ Smith, Rebecca (22. února 2010). „General Atomics navrhuje elektrárnu na jaderný odpad“. Wall Street Journal.
  9. ^ Parmentola, John (11. března 2010). „Dopis redakci v reakci na“ Jaderná energie - není zelená volba - vytváří radioaktivní odpad; vyžaduje uran, který je nebezpečný pro těžbu; je to nesmírně drahé,"". Los Angeles Times.
  10. ^ Fairley, Peter (11. května 2010). „7.“ Zmenšování jaderných elektráren - Modulární konstrukce se spoléhají na „ekonomiku násobků“, díky níž se malé reaktory vyplatí velkým,"". IEEE Spectrum.
  11. ^ „Pokročilé reaktory“. Obecná atomika. Citováno 19. února 2018.
  12. ^ „Malé jaderné reaktory“. Světová jaderná asociace. Srpna 2010.

externí odkazy