Модуль умножителя энергии

Модуль умножителя энергии ( EM² или EM в квадрате ) представляет собой ядерного деления, энергетический реактор разрабатываемый компанией General Atomics . ^{[ 1 ]} Это версия газотурбинного модульного гелиевого реактора (GT-MHR) на быстрых нейтронах, способная преобразовывать отработанное ядерное топливо в электричество и тепло промышленных процессов. ^{[ 2 ]}

Технические характеристики конструкции

EM2 представляет собой усовершенствованный модульный реактор, который, как ожидается, будет производить 265 МВт _эл. (500 МВт _·т мощности _{) с испарительным охлаждением (240 МВт эл.} с сухим охлаждением) при температуре на выходе из активной зоны 850 °C (1600 °F). Реактор будет полностью заключен в подземную защитную конструкцию на 30 лет без необходимости дозаправки топлива. ^{[ 3 ]} ЭМ2 отличается от нынешних реакторов тем, что в нем не используется водяной теплоноситель, а вместо этого представляет собой быстрый реактор с газовым охлаждением , в котором в качестве теплоносителя используется гелий для дополнительного уровня безопасности. В реакторе используется композит карбида кремния в качестве материала оболочки топлива и циркония силицида в качестве материала отражателя нейтронов . Реакторная установка соединена с гелиевой газовой турбиной замкнутого цикла с прямым приводом , которая приводит в действие генератор для производства электроэнергии.

Конструкция активной зоны основана на новой технологии преобразования, при которой начальная «стартовая» секция активной зоны обеспечивает нейтроны для преобразования воспроизводящего материала (использованного ядерного топлива, тория или обедненного урана ) в выгорающее делящееся топливо. ^{[ 4 ]} используются обогащенные урановые стартеры (приблизительно 15 процентов U235 ). В установках ЕМ2 первого поколения для инициирования процесса конверсии ^{[ 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 ЕМ2 остается значительное количество годного к использованию делящегося материала. Этот материал можно повторно использовать в качестве стартера для второго поколения EM2 без традиционной ядерной переработки . ^{[ 6 ]} Не требуется разделения отдельных тяжелых металлов и дополнительного обогащения урана . Будут удаляться только продукты деления , которые распадутся до уровня радиации, близкого к фоновому, примерно за 500 лет по сравнению с обычным отработавшим топливом, для чего требуется около 10 000 лет. ^{[ 7 ]}

Все выбросы тяжелых металлов EM2 могут быть переработаны в новые блоки EM2, эффективно замыкая ядерный топливный цикл , что сводит к минимуму риски распространения ядерного оружия и необходимость в долгосрочных хранилищах для хранения ядерных материалов.

Экономика и кадровый потенциал

Ожидается, что затраты на электроэнергию EM2 будут ниже благодаря высокой эффективности преобразования мощности (от тепловой входной мощности в электрическую выходную), уменьшенному количеству компонентов и длительному сроку службы сердечника. Ожидается, что EM2 достигнет теплового КПД более 50% благодаря высокой температуре на выходе активной зоны и замкнутому энергетическому циклу Брайтона. Цикл Брайтона исключает множество дорогостоящих компонентов, 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 быть изготовлен как на отечественных, так и на зарубежных предприятиях США с использованием производства запасных частей и управления цепочкой поставок, при этом крупные компоненты доставляются коммерческим грузовиком или по железной дороге на площадку для окончательной сборки, где они будут полностью заключены в подземную защитную конструкцию. Возможность сухого охлаждения позволяет устанавливать установку в местах без источника охлаждающей воды.

Если реактор станет частью водородной экономики , температура теплоносителя на выходе 850°C позволит серо-йодный цикл использовать , который напрямую преобразует тепловую энергию в водород (без электрических или других промежуточных стадий) с общим тепловым КПД около 50%.

Ядерные отходы

EM2 может сжигать отработанное ядерное топливо , также называемое « отработанным топливом » нынешних легководных реакторов . По оценкам, он может утилизировать около 97% неиспользованного топлива, которое современные реакторы оставляют в качестве отходов.

Отработанные топливные стержни обычных ядерных реакторов помещаются на хранение и считаются ядерными отходами как атомной промышленностью, так и широкой общественностью. ^{[ 9 ]} Ядерные отходы легководных реакторов сохраняют более 95% своей первоначальной энергии, поскольку такие реакторы не могут сжигать воспроизводящий U238, а 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 может снизить долгосрочную потребность в обогащении урана и исключить традиционную ядерную переработку, которая требует выделения плутония. ^{[ 10 ]}

Обычные легководные реакторы требуют дозаправки каждые 18 месяцев. 30-летний топливный цикл EM2 сводит к минимуму необходимость обращения с топливом и уменьшает доступ к топливному материалу, тем самым уменьшая проблемы распространения.

Ядерная безопасность и защищенность

В ЭМ2 используются системы пассивной безопасности, предназначенные для безопасной остановки реактора в аварийных условиях с использованием только гравитации и естественной конвекции. ^{[ 11 ]} Стержни управления автоматически вставляются при потере мощности из-за силы тяжести. Естественный конвекционный поток используется для охлаждения активной зоны во время аварийных отключений электроэнергии на всей площадке. Для аварийного охлаждения не требуется внешний подвод воды. Использование карбида кремния в качестве оболочки топлива в активной зоне гарантирует отсутствие образования водорода во время аварийных сценариев и позволяет увеличить период реагирования по сравнению с металлической оболочкой из циркалоя, используемой в современных реакторах.

Подземное размещение повышает безопасность и защищенность завода от терроризма и других угроз.

EM2 Высокая рабочая температура может обеспечивать технологическое тепло для нефтехимических топливных продуктов и альтернативных видов топлива , таких как биотопливо и водород . ^{[ 12 ]}

См. также

Ссылки

^ Логан Дженкинс (10 января 2013 г.). «ДЖЕНКИНС: Горячая молодая перспектива заменить старые реакторы Сан-Онофре» . Сан-Диего Юнион Трибьюн . Проверено 19 января 2013 г.
^ Фриман, Майк (24 февраля 2010 г.). «У компании есть план по созданию малых реакторов» . Сан-Диего Юнион Трибьюн .
^ «Усовершенствованные реакторы» . Дженерал Атомикс . Проверено 19 февраля 2018 г.
^ «В условиях неопределенности в отношении утилизации реакторы, сжигающие отходы, набирают обороты - EM2 будет сжигать топливо LWR», Nuclear New Build Monitor, 15 марта 2010 г.
^ Чой, Х. (2013). «Компактный быстрый газоохлаждаемый реактор со сверхдлительным топливным циклом» . Наука и технология ядерных установок . 2013 : 1–10. дои : 10.1155/2013/618707 .
^ «Усовершенствованные реакторы» . Дженерал Атомикс . Проверено 19 февраля 2018 г.
^ Чой, Х. (2013). «Компактный быстрый газоохлаждаемый реактор со сверхдлительным топливным циклом» . Наука и технология ядерных установок . 2013 : 1–10. дои : 10.1155/2013/618707 .
^ Смит, Ребекка (22 февраля 2010 г.). «Дженерал Атомикс предлагает завод, работающий на ядерных отходах» . Уолл Стрит Джорнал .
^ Парментола, Джон (11 марта 2010 г.). «Письмо в редакцию в ответ на вопрос: «Атомная энергетика – не зеленый вариант – она генерирует радиоактивные отходы; для этого требуется уран, добыча которого опасна; это очень дорого», « . Лос-Анджелес Таймс .
^ Фэрли, Питер (11 мая 2010 г.). «7. «Уменьшение размеров атомных электростанций. Модульные конструкции полагаются на «кратную экономию», чтобы заставить маленькие реакторы окупаться по-крупному», « . IEEE-спектр .
^ «Усовершенствованные реакторы» . Дженерал Атомикс . Проверено 19 февраля 2018 г.
^ «Малые атомные энергетические реакторы» . Всемирная ядерная ассоциация. Август 2010 г. Архивировано из оригинала 12 февраля 2013 г. Проверено 9 сентября 2010 г.

Внешние ссылки

Официальный сайт
2011-11-28: Презентация о реакторе ЕМ2 на факультете ядерной инженерии Калифорнийского университета в Беркли , видео ustream Предыдущая презентация
2015-05: Показания старшего вице-президента General Atomics перед Комитетом по науке, космосу и технологиям : [1]

[1] Логан Дженкинс (10 января 2013 г.). «ДЖЕНКИНС: Горячая молодая перспектива заменить старые реакторы Сан-Онофре» . Сан-Диего Юнион Трибьюн . Проверено 19 января 2013 г.

[2] Фриман, Майк (24 февраля 2010 г.). «У компании есть план по созданию малых реакторов» . Сан-Диего Юнион Трибьюн .

[3] «Усовершенствованные реакторы» . Дженерал Атомикс . Проверено 19 февраля 2018 г.

[4] «В условиях неопределенности в отношении утилизации реакторы, сжигающие отходы, набирают обороты - EM2 будет сжигать топливо LWR», Nuclear New Build Monitor, 15 марта 2010 г.

[5] Чой, Х. (2013). «Компактный быстрый газоохлаждаемый реактор со сверхдлительным топливным циклом» . Наука и технология ядерных установок . 2013 : 1–10. дои : 10.1155/2013/618707 .

[6] «Усовершенствованные реакторы» . Дженерал Атомикс . Проверено 19 февраля 2018 г.

[7] Чой, Х. (2013). «Компактный быстрый газоохлаждаемый реактор со сверхдлительным топливным циклом» . Наука и технология ядерных установок . 2013 : 1–10. дои : 10.1155/2013/618707 .

[8] Смит, Ребекка (22 февраля 2010 г.). «Дженерал Атомикс предлагает завод, работающий на ядерных отходах» . Уолл Стрит Джорнал .

[9] Парментола, Джон (11 марта 2010 г.). «Письмо в редакцию в ответ на вопрос: «Атомная энергетика – не зеленый вариант – она генерирует радиоактивные отходы; для этого требуется уран, добыча которого опасна; это очень дорого», « . Лос-Анджелес Таймс .

[10] Фэрли, Питер (11 мая 2010 г.). «7. «Уменьшение размеров атомных электростанций. Модульные конструкции полагаются на «кратную экономию», чтобы заставить маленькие реакторы окупаться по-крупному», « . IEEE-спектр .

[11] «Усовершенствованные реакторы» . Дженерал Атомикс . Проверено 19 февраля 2018 г.

[12] «Малые атомные энергетические реакторы» . Всемирная ядерная ассоциация. Август 2010 г. Архивировано из оригинала 12 февраля 2013 г. Проверено 9 сентября 2010 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]