Hafif Su Reaktörü Sürdürülebilirlik Programı - Light Water Reactor Sustainability Program

Hafif Su Reaktörü Sürdürülebilirlik Programı bir ABD hükümeti Araştırma ve Geliştirme programı. Tarafından yönetilir Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı ve kullanım ömrünü uzatmak için lisanslara hak kazanmak için gerekli olan araştırma ve verileri derlemeyi amaçlamaktadır. Amerika şu anki 104 elektrik üreten nükleer enerji santralleri 60 yıllık yaşamın ötesinde. Şu anda Amerika Birleşik Devletleri'nde bulunan ticari elektrik üreten nükleer santrallerin neredeyse tamamı hafif su reaktörü (LWR) bitkiler, yani sıradan (ışık) kullanıyorlar Su olarak moderatör ve soğutucu eşzamanlı.

Projenin temeli, yakın gelecekte:

Nükleer güç Sera gazı yaymayan elektrik enerjisi üretiminin en büyük katkısı Amerika Birleşik Devletleri emisyon yaymayan kaynakların yaklaşık dörtte üçünü kapsıyor. Enerji verimliliği, yenilenebilir enerji ve Karbon yakalama ve depolama teknolojilerin temiz ve güvenilir enerji sağlamada artan roller oynaması bekleniyor.

Onun sırasında başkanlık kampanya, Barack Obama belirtti, "Nükleer güç karbon dışı üretilen elektriğimizin% 70'inden fazlasını temsil etmektedir. Nükleer enerjiyi bir seçenek olarak ortadan kaldırırsak, agresif iklim hedeflerimize ulaşmamız pek olası değil. "[1]LWRS Programı, nükleer üretim istasyonlarından gelen elektriğin sıfır olarakkarbon bu ihtiyaçların her ikisine de genel bir çözümün parçası olarak kritik bir rol oynayabilir ve oynamalıdır. LWRS Programı dört ana alana odaklanır: Malzemelerin Yaşlanması ve Bozulması, Gelişmiş Enstrümantasyon, Bilgi ve Kontrol Sistemleri Teknolojileri, Gelişmiş Hafif Su Reaktörü Nükleer Yakıtlar, ve sonunda, Riske Dayalı Güvenlik Marjı Karakterizasyonu.

Talepte Öngörülen Artış

İç talep elektrik enerjisi 2009'dan 2035'e kadar% 30'dan fazla büyümesi beklenmektedir. Aynı zamanda, halihazırda faal olan nükleer santrallerin çoğu, 40 yıllık orijinal işletme lisanslarına ilk 20 yıllık uzatmalarının sonuna erişmeye başlayacaktır. toplam 60 yıllık operasyon. Bir çalışmaya göre,[2]2030 yılına kadar talep% 30-40 artacak. Diğer çalışmalar [3] genel olarak dünyada daha da yüksek bir artış olduğunu gösteriyor: 2035 yılına kadar% 80'in üzerinde.

Karbondioksit emisyonlarını düşürme hedefleri

Başkan Obama, ABD'nin ulusal karbondioksit emisyonları Beyaz Saray'ın web sitesinde, "İklimimizi tehdit eden ve bağımlılığımızı sürdüren karbon kirliliğini azaltmak için derhal harekete geçmeliyiz. fosil yakıtlar."[4]Başkan azaltmak için bir hedef belirledi Sera gazı emisyonları 2050 yılına kadar 1990 seviyelerinin% 80 altına indi.

Nerede oluyor

Idaho Ulusal Laboratuvarı (INL) yakınında Idaho Şelaleleri, Idaho ve Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı (ORNL), dahil olan birincil araştırma tesisleridir. Ülkedeki diğer laboratuvarlar ve üniversiteler, araştırmanın belirli bölümlerinde yer almaktadır (aşağıya bakınız).

Kimler dahil

Program yönetimi

  • Trevor Cook, LWRS Programı Federal Proje Direktörü
  • Bruce P. Hallbert, Direktör, LWRS Programı Teknik Entegrasyon Ofisi
  • Donald L. Williams, Jr., Müdür Yardımcısı, LWRS Programı Teknik Entegrasyon Ofisi
  • Cathy J. Barnard, Operasyon Müdürü, LWRS Programı Teknik Entegrasyon Ofisi
  • Keith J. Leonard, Pathway Lead, Materials Ageing and Degradation
  • Bruce P. Hallbert, Pathway Lead, Advanced Instrumentation, Information ve Control Systems Technologies
  • Curtis L. Smith, Risk-Bilgilendirilmiş Güvenlik Marjı Karakterizasyonu
  • Mitchell T. Farmer, Reactor Safety Technologies

Devlet

Ulusal Laboratuvarlar

İlgili Enerji Araştırma ve Geliştirme Programları Daire Başkanlığı

Sanayi

Üniversiteler

Uluslararası

Birincil Teknik Araştırma ve Geliştirme Alanları

Malzemelerin Yaşlanması ve Bozulması

Materyal Yaşlanma ve Bozulma Yolu, nükleer enerji santrallerindeki materyallerin uzun vadeli çevresel bozulma davranışını anlamak ve tahmin etmek için bilimsel temeli geliştirmek için araştırma yapar. Hem düzenleyicilere hem de endüstriye temel girdi sağlayarak, güvenli ve sürdürülebilir nükleer santral operasyonu için gerekli olan sistemlerin, yapıların ve bileşenlerin performansını değerlendirmek için veri ve yöntemler sağlayın.

Arka fon

Nükleer reaktörler çok zorlu bir hizmet ortamı sunar. Çalışan bir reaktörün muhafazası içindeki bileşenler, yüksek sıcaklıktaki suya, strese, titreşime ve yoğun bir nötron alanına tolerans göstermelidir. Bu ortamdaki malzemelerin bozulması, performansın düşmesine ve bazı durumlarda ani arızaya neden olabilir.

Açıkça, bir operasyonun zorlu ortamları nükleer reaktör geniş bir malzeme yelpazesinin amaçlanan işlevlerini uzun hizmet süreleri boyunca yerine getirme becerisini etkileyebilir. Rutin gözetim ve onarım / değiştirme faaliyetleri bu bozulmanın etkisini azaltabilir; ancak yine de hatalar meydana gelir.

Tüm bileşenler potansiyel olarak değiştirilebilir olsa da, bileşenleri basitçe değiştirme kararları pratik olmayabilir veya ekonomik açıdan en uygun seçenek olmayabilir. Bu nedenle, malzeme bozunma süreçlerini anlamak, kontrol etmek ve azaltmak ve gerekli değiştirmelerin uzun vadeli planlaması için sağlam bir teknik temel oluşturmak, genişletilmiş nükleer enerji santralleri operasyonları ve güç artırma hususları için temel önceliklerdir.

Amaç ve Hedefler

Malzeme Yaşlanma ve Bozulma Yolu, malzeme bilimi ve teknolojisinin birçok alanında araştırma sağlar ve hepsi birden çok Enerji Bölümü nükleer endüstrinin ve düzenleyicilerin araştırma ve geliştirme çabalarını tamamlarken, nükleer enerji santralinin ömrünün uzatılmasının değerlendirilmesine benzersiz girdi sağlar. Yolun stratejik hedefleri, nükleer santrallerdeki malzemelerin uzun vadeli çevresel bozulma davranışını anlamak ve tahmin etmek için bilimsel temeli geliştirmek ve güvenli ve sürdürülebilir nükleer için gerekli olan sistemlerin, yapıların ve bileşenlerin performansını değerlendirmek için veri ve yöntemler sağlamaktır. santral işlemleri.

Enerji Bakanlığı (Materyal Yaşlanma ve Bozunma Yolu aracılığıyla), temel bozunma modlarının gelişmiş mekanistik anlayışını ve operasyonel limitleri sağlamak ve doğrulamak için yeterli deneysel verileri sağlamak için bu araştırma ve geliştirme faaliyetinde yer almaktadır; bozulmayı izlemek için yeni yöntemler sağlamak; ve gelişmiş performans, güvenilirlik ve ekonomi sağlamak için gelişmiş azaltma teknikleri geliştirin.

Gelişmiş Enstrümantasyon, Bilgi ve Kontrol Sistemleri Teknolojileri

Gelişmiş Enstrümantasyon, Bilgi ve Kontrol Sistemleri Teknolojileri Pathway, enstrümantasyon ve kontrol mimarileri için yeni dijital teknolojiler geliştirmek, göstermek ve uygulamak için araştırmalar yürütür ve ülkenin faal nükleer santrallerinin sürekli güvenli, güvenilir ve ekonomik çalışmasını sağlamak için izleme yetenekleri sağlar.

Arka fon

Güvenilir enstrümantasyon, bilgi ve kontrol sistemleri teknolojileri, ABD LWR filosunun güvenli ve verimli çalışmasını sağlamak için çok önemlidir. Bu teknolojiler, nükleer santral ve tesis dengesi operasyonlarını her yönüyle etkiler. Mevcut enstrümantasyon ve insan-makine arayüzleri nükleer enerji sektöründe analog sistemler kullanır. Bu sistemler, genellikle diğer endüstriler tarafından modası geçmiş olarak kabul edilmelerine rağmen, güvenilir bir şekilde çalışmaya devam eder, ancak kamu hizmetlerinin performans kazanımları elde etmek için dijital teknolojilerden tam olarak yararlanmasını sağlamaz. Kontrol sistemlerinin ötesinde, kilit sistemlerin, yapıların ve bileşenlerin kritik alanlarında yaşlanmanın ve bozulmanın etkilerini izlemek ve karakterize etmek için yeni teknolojilere ihtiyaç vardır. Bu çabaların amacı, enstrümantasyon bilgisi ve kontrol mimarileri için yeni dijital teknolojiler geliştirmek, göstermek ve kullanmak ve ülkenin 104 nükleer santralinin sürekli güvenli, güvenilir ve ekonomik çalışmasını sağlamak için izleme yetenekleri sağlamaktır.

Amaç ve Hedefler

Gelişmiş Enstrümantasyon, Bilgi ve Kontrol Sistemleri Teknolojileri Yolunun amacı, eski enstrümantasyon bilgi ve kontrol sistemlerinin, tesis operasyonlarının ve desteğinin tüm yönlerini kapsayan kesintisiz bir dijital ortam yaratacak şekilde modernizasyonunu sağlamaktır - üç boyutlu bir Tesis sistemlerini, tesis süreçlerini ve fabrika işçilerini birbirine bağlı bir dizi teknolojide entegre eden bilgi mimarisi.

Riske Dayalı Güvenlik Marjı Karakterizasyonu

Riske-Bilgilendirilmiş Emniyet Marjı Karakterizasyon Yolu, nükleer santraller için karar vermeyi iyileştirmek için emniyet marjlarının ölçülmesindeki belirsizliğin yönetimini desteklemek için yaklaşımlar geliştirmek ve uygulamak üzere araştırma yürütür. Bu yol (1) güvenlik marjlarının ölçülmesine bağlı bir risk değerlendirme yöntemi geliştirecek ve gösterecek ve (2) bir nükleer enerji santrali güvenlik marjının daha doğru temsilini sağlayan güvenlik değerlendirmesi için gelişmiş araçlar oluşturacaktır.

Arka fon

Güvenlik, tasarım, lisanslama, işletim ve nükleer santrallerin ekonomisi. Mevcut LWR nükleer enerji santralleri 60 yıldan fazla yaşlandıkça, güvenlik açısından önemli olayları başlatan, mevcut kaza hafifletme yeteneklerini azaltan veya yeni arıza modları oluşturan sistem, yapı ve bileşen arızalarının sıklığının artması olasılıkları vardır. Tesis tasarımcıları genellikle nükleer enerji santrallerinin bölümlerini "fazla tasarlar" ve bu durumda bile bunu sağlamak için yedekli ve çeşitli mühendislik güvenlik özellikleri şeklinde sağlamlık sağlar. çok ötesinde tasarım temeli senaryolar, halk sağlığı ve güvenliği çok yüksek derecede güvence ile korunacaktır.

Güvenlik marjını daha iyi karakterize etme ve ölçme yeteneği, LWR tasarımı, operasyonu ve tesis ömrünün uzatılması hakkında daha iyi karar vermenin anahtarıdır. Güvenlik marjlarının karakterizasyonuna yönelik sistematik bir yaklaşım, lisans sahibi için hayati bir girdiyi ve dahil olacak düzenleyici analiz ve karar verme sürecini temsil eder. Buna ek olarak, LWRS Programındaki araştırma ve geliştirme ve diğer işbirliği çabaları, tesis sistemlerinin, yapılarının ve bileşenlerinin yaşlanmasını ve bozulmasını yöneten (ve eşzamanlı olarak teknolojik gelişmeleri destekleyen fiziksel süreçlere ilişkin yeni veriler ve gelişmiş bilimsel anlayış sağlar. nükleer reaktör yakıtı ve tesis enstrümantasyonu, bilgi ve kontrol sistemleri) ihtiyaçlar ve tesis güvenliğini ve performansını daha iyi optimize etme fırsatları bilinecektir.

Amaç

Riske-Bilgilendirilmiş Emniyet Marjı Karakterizasyon Yolunun amacı, nükleer santraller için karar vermeyi iyileştirmek için emniyet marjlarının ölçülmesindeki belirsizliğin yönetimini desteklemek için yaklaşımlar geliştirmek ve uygulamaktır. Belirsizliğin yönetimi, emniyetle ilgili riskleri (a) anlama ve (b) kontrol etme yeteneğini ifade eder. Sonuç olarak, RISMC Pathway, emniyet yönetiminin her iki yönünü de iyileştirmeye adanmıştır.

Gelişmiş Hafif Su Reaktörü Nükleer Yakıtlar

Konvansiyonel nükleer yakıt pelet

Gelişmiş Nükleer Yakıtlar Yolu, temel nükleer yakıtı anlamak ve tahmin etmek için bilimsel bilgi temelini geliştirmek üzere araştırmalar yürütür ve kaplama nükleer santrallerde performans. Bu bilgileri, gelişmiş güvenlik, kaplama bütünlüğü ve iyileştirilmiş nükleer yakıt döngüsü ekonomisine sahip yüksek performanslı, yüksek yanan yakıtların geliştirilmesine uygulayın.

Arka fon

Nükleer yakıt performans, nükleer enerji santrali operasyonel performansının, güvenliğinin, işletme ekonomisinin ve atık bertaraf gereksinimlerinin önemli bir itici gücüdür (Son yirmi yılda, nükleer enerji endüstrisi, yakıt güvenilirliği ve kullanımı veya yakılmasında elde edilen artan iyileştirmelerle tesis kapasitesi faktörlerini iyileştirmiştir). Bununla birlikte, bu yükseltmeler, işletme marjlarını ve ekonomiyi iyileştirirken önemli güvenlik marjı iyileştirmeleri elde etmek için maksimum ulaşılabilir etkilerine ulaşıyor, mevcut nükleer yakıt üretiminde artımlı iyileştirmelerin ötesinde önemli adımlar gerekiyor. Yakıt performansının sonraki seviyelerine ulaşmak için nükleer yakıt bileşimi, kaplama bütünlüğü ve yakıt / kaplama etkileşimi alanlarında temel değişiklikler gereklidir. Advanced LWR Nuclear Fuels Pathway'de geliştirilen teknolojik gelişmeler, geliştirilmiş yakıt mekanik tasarımları ve alternatif yakıt bileşimleriyle desteklenen devrim niteliğindeki kaplama malzemelerinin geliştirilmesine odaklanıyor. Gerçekleştirilirse, değişiklikler nükleer enerji santrali ekonomisi, işletimi ve güvenliğinde önemli ölçüde yararlı iyileştirmeler sağlayacaktır.

Amaç ve Hedefler

Gelişmiş LWR Nükleer Yakıtlar Yolu, reaktör güvenliğini iyileştirme, yakıt ekonomisini artırma, gelişmiş kaplama tasarımları üretme ve yakıt performansını tahmin etmek için gelişmiş hesaplama modelleri geliştirme üzerine araştırmalar yapar. Stratejik araştırma ve geliştirme hedefleri, nükleer enerji santrallerinde temel nükleer yakıt ve kaplama performansını anlamak ve tahmin etmek için bilimsel bilgi temelini iyileştirmeye ve bu bilgileri, gelişmiş güvenlik, kaplama, bütünlük ile yüksek performanslı, yüksek yanmalı yakıtların geliştirilmesine uygulamaya yöneliktir. ve nükleer yakıt döngüsü ekonomisi. Bu araştırma ayrıca, titiz testler ve analizler yoluyla tüm güvenlik ve yasal sınırlamaları karşılarken, teknolojik gelişmelerin her birini göstermek için tasarlanmıştır.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). Arşivlenen orijinal (PDF) 2008-10-17 tarihinde. Alındı 2008-11-05.CS1 Maint: başlık olarak arşivlenmiş kopya (bağlantı)
  2. ^ U.S. Energy Information Administration, "International Energy Outlook 2007," Energy Information Administration, Office of Integrated Analysis and Forecasting, U.S. Department of EnergyWashington, D.C., Mayıs 2007.
  3. ^ WNN haber raporunda belirtilen ÇED 2010 görünümü: http://www.world-nuclear-news.org/EE-The_only_way_is_up_for_world_energy_use-2705107.html.
  4. ^ http://www.whitehouse.gov/issues/energy_and_environment/

Dış bağlantılar