Gelişmiş ağır su reaktörü - Advanced heavy-water reactor - Wikipedia

gelişmiş ağır su reaktörü (AHWR) en son Hintli yanan yeni nesil nükleer reaktör tasarımı toryum yakıt çekirdeğinde. Üçüncü aşamayı oluşturmak için planlanmıştır. Hindistan'ın üç aşamalı yakıt döngüsü planı.[1] Yakıt döngüsü planının bu aşamasının 2016'da 300MWe'lik bir prototip ile başlanarak inşa edilmesi gerekiyor.[2] 2018 itibariyle inşaat başlamadı ve kesin bir tarih belirlenmedi.[3]

Arka fon

Bhabha Atom Araştırma Merkezi (BARC), bu Gelişmiş Ağır Su reaktörlerinin tasarımını ve geliştirilmesini kolaylaştırmak için büyük bir altyapı kurdu. Dahil edilecek şeyler arasında malzeme teknolojileri, kritik bileşenler, reaktör fiziği ve güvenlik analizi yer alır.[4] Bu reaktörleri denemek için birkaç tesis kuruldu. AHWR, basınçlı tüp tipi bir ağır su reaktörüdür. Hindistan Hükümeti, Atom Enerjisi Bölümü (DAE), İleri Ağır Su Reaktörünün gelecekteki gelişimini, mevcut gelişimini ve tasarımını tam olarak finanse etmektedir. Gelişmiş Ağır Su Reaktörlerinin yeni versiyonu daha genel güvenlik gereksinimleri ile donatılacaktır. Hindistan'ın büyük Toryum rezervleri nedeniyle bu reaktörlerin üssü Hindistan'dır; bu nedenle, AHWR'nin sürekli kullanımı ve çalışması için daha uygundur.[5]

Motivasyon

Daha fazla bilgi: Toryuma dayalı nükleer güç

Toryum, Dünya'nın kabuğunda uranyumdan üç kat daha fazladır, ancak rezervleri çıkarmak için ekonomik olarak daha az bulunur ve Hindistan herhangi bir ülkenin en büyük kanıtlanmış rezervine sahiptir.[6]

Tasarım

AHWR'nin önerilen tasarımı, ağır su ile yönetilen bir tasarımdır. nükleer enerji reaktörü bu gelecek nesil olacak PHWR yazın. Geliştiriliyor Bhabha Atom Araştırma Merkezi (BARC), Mumbai, Hindistan'da ve kullanma hedeflerini karşılamayı amaçlamaktadır toryum yakıt döngüleri ticari güç üretimi için. AHWR, doğal sirkülasyon altında hafif su kaynatılarak soğutulan dikey basınçlı tüp tipi bir reaktördür. Bu tasarımın benzersiz bir özelliği, yerçekimine dayalı su havuzu (GDWP) olarak adlandırılan, birincil muhafaza tankının tepesindeki büyük bir su deposudur. Bu rezervuar, birkaç pasif güvenlik fonksiyonları.

AHWR'nin genel tasarımı, büyük miktarlarda toryum ve toryum döngüsü. AHWR, basınçlı ağır su reaktörü (PHWR), basınç tüpleri ve kalandri tüpleri konseptinde benzerlikler paylaştıklarından, ancak AHWR'de tüplerin oryantasyonu dikeydir., PHWR'nin aksine. AHWR'nin çekirdeği 3,5 m uzunluğundadır ve 225 mm'lik kare aralıkta 513 kafes konumuna sahiptir. Çekirdek, radyal olarak üç yanma bölgesine bölünmüştür. Çekirdeğin dış yüzeyine doğru hareket ettikçe yanma azalır. Yakıt 452 kafes lokasyonunda ve kalan 37 lokasyonda kapatma sistemi-1 bulunuyor. Bu 37 kapatma çubuğundan oluşur, 24 konum reaktif kontrol cihazları içindir, 8 emici çubuk, 8 ayar çubuğu ve 8 ayar çubuğundan oluşur. 7 MPa basınçta hafif suyu kaynatarak, ısı daha sonra kaldırılır. Bu modelin ana odak noktası, toplam gücün ve çekirdek içindeki kaba bir uzaysal güç dağılımının belirli bir doğruluk derecesi içinde olmasını sağlamaktır.[7]

Reaktör tasarımı, Hindistan'ın birçok kanıtlanmış olumlu özelliği ile birlikte ileri teknolojileri bir araya getiriyor basınçlı ağır su reaktörleri (PHWR'ler). Bu özellikler arasında basınçlı tüp tipi tasarım, düşük basınç moderatörü, güçte yakıt ikmali, çeşitli hızlı etkili kapatma sistemleri ve reaktör çekirdeği etrafında büyük bir düşük sıcaklıklı ısı alıcının kullanılabilirliği bulunur. AHWR birkaç pasif güvenlik özelliği içerir. Bunlar şunları içerir: Doğal dolaşım yoluyla çekirdek ısısının giderilmesi; yakıt içinde acil durum çekirdek soğutma sistemi (ECCS) suyunun doğrudan enjeksiyonu; ve çekirdek çürümesi ısı gideriminin devamlılığını kolaylaştırmak için üstten yerçekimine dayalı su havuzunda (GDWP) büyük bir boratlı su envanterinin mevcudiyeti. Acil durum çekirdek soğutma sistemi (ECCS) enjeksiyonu ve muhafaza soğutması (SCRAM ) herhangi bir aktif sistem veya operatör eylemi başlatmadan.

Reaktör fiziği tasarımı, biraz negatif bir sonuç elde ederek toryum bazlı yakıt kullanımını en üst düzeye çıkarmak için ayarlanmıştır. boşluk katsayısı. Bu gereksinimleri karşılamak, PuO kullanımıyla mümkün olmuştur.2-O2 MOX ve ThO2-233UO2 MOX aynı yakıt kümesinin farklı pimlerinde ve heterojen bir moderatör şekilsizden oluşan karbon (yakıt paketlerinde) ve ağır su % 80–20 hacim oranında. Çekirdek konfigürasyon, kendisini önemli ölçüde esnekliğe borçludur ve amorf karbon bazlı reflektörlerin kullanımını gerektirmeyenler de dahil olmak üzere çeşitli uygulanabilir çözümler reaktör yapısında herhangi bir değişiklik olmaksızın mümkündür.

AHWR'nin Bazı Ayırt Edici Özellikleri

  • Yüksek basınçlı ağır su soğutucusunun ortadan kaldırılması, ağır su kaçağı kayıplarının azaltılmasına ve ağır su geri kazanım sisteminin ortadan kaldırılmasına neden olur.
  • Besleme suyu ısıtması için moderatörde üretilen ısının geri kazanımı.
  • Birincil soğutma sıvısı pompaları ve tahrik motorları, ilgili kontrol ve güç kaynağı ekipmanı ve bu pompaları çalıştırmak için gereken elektrik gücünden karşılık gelen tasarruf gibi ana bileşenlerin ve ekipmanın ortadan kaldırılması
  • Diğer kurulu kanal bileşenlerini etkilemeden tek başına basınç borusunun hızlı bir şekilde değiştirilmesini sağlayan özelliklere sahip, monte edilmiş soğutma suyu kanallarını satın alın.
  • Buhar jeneratörlerinin daha basit buhar tamburları ile değiştirilmesi.
  • PHWR'lerden daha yüksek buhar basıncı.
  • Çok Etkili Tuzdan Arındırma Tesisinde LP Türbinden buhar kullanılarak 500 m3 / gün demineralize su üretimi.
  • Reaktörün 100 yıllık tasarım ömrü.
  • Gelişmiş güvenlik özellikleri nedeniyle dışlama bölgesi gerektirmeyen bir tasarım hedefi.[8]

Yakıt döngüsü

Standarttaki AHWR, kapalı olacak şekilde ayarlanmıştır. nükleer yakıt çevrimi çünkü bu, radyo-toksisitede azalmaya yol açacaktır. Bu nedenle AHWR, çeşitli yakıt çevrimlerine sahip olduğu için alternatif yakıt seçeneklerine sahiptir. Kapalı tipler ve tek geçişli yakıt çevrimleri yapabilir. AHWR'nin genel yönü, yüksek yanma için hazırlanmıştır. toryum bazlı yakıt (BARC, 2013). Reaktörden geri kazanılan geri dönüştürülmüş toryum daha sonra geri gönderilir ve plütonyum daha sonra kullanılmak üzere saklanır hızlı üreyen reaktör.[4] AHWR için yakıt, BARC Tarapur yönetimindeki GELİŞMİŞ YAKIT İMALAT TESİSİ tarafından üretilecektir. AFFF şu anda PFBR yakıt çubuğu üretimi üzerinde çalışıyor. AFFF, geçmişte başka araştırma amaçları için yakıt çubuğu imalatı ile ilişkilendirilmiştir. AFFF, dünyada Uranyum, plütonyum ve toryum ile uğraşan tek nükleer yakıt üretim tesisidir.

Gelecek planları

Hindistan Hükümeti 2013 yılında yerine karar verilecek olan 300 MWe'lik bir AHWR inşa edeceğini duyurdu.[9] 2017 yılı itibarıyla tasarım, validasyonun son aşamasındadır.[10]

Güvenlik yeniliği

Çernobil ve Fukuşima gibi geçmiş nükleer erimeler, tesislerin inşaatının ve bakımının iyileştirilmesini çok önemli hale getirdi. Bu kazalar, uranyum-235 reaktörlerinin karışması ve bulundukları tesislerin zayıf yapıları ile olmuştur. O zamandan beri Uluslararası Atom Nükleer Birliği, bu kazaların tekrar meydana gelmesini önlemek için nükleer tesislerde protokolleri hızlandırmıştır. Bir erime için en önemli güvenlik önlemlerinden biri, reaktörden kaçan radyoaktivitenin kontrol altına alınmasıdır. Derinlikte Savunma (DiD), nükleer tesislerde radyoaktif muhafazanın en etkili uygulamasını elde etmek için kullanılan bir yöntemdir. AWHR, radyoaktiviteyi çekirdekte tutmak için bir hükümler listesi ve gerekli ekipman sağlayarak reaktörlerde kullanılan Derinlikte Savunma sürecini satın aldı. Derinlikte Savunma yöntemi, insan hatası vakalarını ve makine arızalarını azaltmak için izlenmesi gereken düzenlemeleri belirler.[4]

Prosedürler aşağıdaki gibidir:

  • Seviye 1: Anormal çalışmanın ve arızanın önlenmesi
  • Seviye 2: Anormal çalışmanın kontrolü ve arızanın tespiti
  • Seviye 3: Tasarım esasına göre kazaların kontrolü
  • Seviye 4: Kaza ilerlemesinin önlenmesi ve ciddi kazaların sonuçlarının hafifletilmesi dahil olmak üzere ciddi tesis koşullarının kontrolü
  • Seviye 5: Önemli miktarda radyoaktif madde salınımının radyolojik sonuçlarının azaltılması.

AWHR, bölünebilir enerji kullanımını sınırlayacağı için yenilenebilir enerji güvenliğinde bir yeniliktir. uranyum-235 verimli toryum-232'den bölünebilir uranyum-233 üremesine. 90. element Toryum'dan nükleer enerjinin çıkarılmasının dünyanın petrol, kömür ve uranyumun toplamından daha fazla enerjiye sahip olduğu söyleniyor. AHWR, onu geleneksel hafif su nükleer reaktörlerinden ayıran güvenlik özelliklerine sahiptir. Bu özelliklerden bazıları şunlardan oluşur: güçlü güvenlik sistemleri, yerleşik bir soğutma sistemi aracılığıyla çekirdekten gelen ısının azaltılması, çoklu kapatma sistemleri ve güvenli Teknik bir arıza (FBR) durumunda sistemi kapatan bir zehirden oluşan prosedür.[4] Bilim adamlarının reaktörlerde kaçınmaya çalıştıkları potansiyel tehdit, ısı birikmesidir çünkü nükleer enerji yüksek sıcaklıklar, yüksek basınçlar ve kimyasal reaksiyonlarla reaksiyona girdiğinde yükselir. AHWR, negatif reaktivite katsayıları, düşük güç yoğunluğu, çekirdekte düşük fazla reaktivite ve yerleşik malzeme özelliklerinin uygun seçimi yoluyla bu meydana gelme olasılığını azaltmaya yardımcı olan özelliklere sahiptir.[11]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ "Arşivlenmiş kopya". Arşivlenen orijinal 2014-01-27 tarihinde. Alındı 2014-03-31.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  2. ^ "Hindistan toryum kaynaklarından yararlanmaya hazır". Aralık 2012.
  3. ^ Gent, Edd (18 Ekim 2018). "Hindistan neden sahillerini nükleer yakıta dönüştürmek istiyor?". BBC.
  4. ^ a b c d Bhabha Atom Araştırma Merkezi. (2013). Gelişmiş Ağır Su Reaktörü (AHWR). Alınan http://www.iaea.org/NuclearPower/Downloadable/aris/2013/AHWR.pdf
  5. ^ "Hindistan toryum kullanımı için yeni atomik reaktör tasarladı - Indian Express". Hint Ekspresi. 16 Eylül 2009.
  6. ^ "Toryum".
  7. ^ Shimjith, S.R .; Tiwari, A.P .; Bandyopadhyay, B .; Patil, R.K. (Temmuz 2011). "Gelişmiş Ağır Su Reaktörünün mekansal stabilizasyonu". Nükleer Enerji Yıllıkları. 38 (7): 1545–1558. doi:10.1016 / j.anucene.2011.03.008.
  8. ^ http://dae.nic.in/writereaddata/.pdf_37
  9. ^ Ülkede Atom Enerjisi İstasyonlarının Kurulması. Ağustos 2013
  10. ^ "Hindistan'ın nükleer hedefleri için yakıt". Nükleer Mühendisliği Uluslararası. 7 Nisan 2017. Alındı 12 Nisan 2017.
  11. ^ Vijayan, P K; Kamble, M T; Nayak, A K; Vaze, K K; Sinha, R K (Ekim 2013). "Nükleer santrallerde kamuya açık alanda acil durum planlaması ihtiyacını ortadan kaldıran güvenlik özellikleri". Sadhana. 38 (5): 925–943. doi:10.1007 / s12046-013-0178-5.

Dış bağlantılar