Жеңіл су реакторының тұрақтылығы бағдарламасы - Light Water Reactor Sustainability Program

The Жеңіл су реакторының тұрақтылығы бағдарламасы Бұл АҚШ үкіметі ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстар бағдарлама. Ол Америка Құрама Штаттарының Энергетика министрлігі және зерттеуді жүргізуге және қызмет ету мерзімін ұзартуға арналған лицензияларды алу үшін қажетті деректерді жинауға бағытталған Америка қазіргі 104 электр энергиясын өндіруші атом электр станциялары 60 жылдан кейінгі өмір. Қазіргі уақытта Америка Құрама Штаттарында электр энергиясын өндіретін барлық коммерциялық атом электр станциялары бар жеңіл су реакторы (LWR) өсімдіктер, яғни олар қарапайым (жеңіл) пайдаланады су сияқты модератор және салқындатқыш бір уақытта.

Жобаның негізі келесі фактілерге негізделген:

Атомдық энергия жылыжай-шығарғыш емес электр энергиясын өндіруге ең үлкен үлес қосты АҚШ 2009 жылы шығарылмайтын көздердің шамамен төрттен үшін құрайды. Энергия тиімділігі, жаңартылатын энергия және көміртекті алу және сақтау технологиялар таза және сенімді энергиямен қамтамасыз етуде өсетін рөл атқарады деп күтілуде.

Оның кезінде президенттік науқан, Барак Обама мәлімдеді »Атомдық энергия көмірсутегі өндіретін электр энергиясының 70% -дан астамын құрайды. Егер біз атом энергетикасын таңдау ретінде жойсақ, климаттың агрессивті мақсаттарына жетуіміз екіталай ».[1]LWRS бағдарламасы ядролық генераторлық станциялардан алынатын электр энергиясы нөлге тең деген негізде жұмыс істейді.көміртегі қайнар көзі, осы екі қажеттіліктің жалпы шешімінің бөлігі ретінде шешуші рөл атқара алады және атқаруы керек. LWRS бағдарламасы төрт негізгі бағытқа бағытталған: Қартаю және деградация материалдары, жетілдірілген аспаптар, ақпарат және басқару жүйелерінің технологиялары, жеңіл су реакторының ядролық отыны, және соңында, Қауіпсіздік туралы маржаның сипаттамасы.

Сұраныстың болжамды өсуі

Ішкі сұраныс электр энергиясы 2009 жылдан 2035 жылға дейін 30% -дан астамға өседі деп күтілуде. Сонымен қатар, қазіргі уақытта жұмыс істеп тұрған атом электр станцияларының көпшілігі бастапқы 40 жылдық пайдалану лицензиясына дейінгі 20 жылдық ұзарту мерзімінің соңына жете бастайды. барлығы 60 жылдық жұмыс. Бір зерттеу бойынша[2]сұраныс 2030 жылға қарай 30-40% өседі. Басқа зерттеулер [3] жалпы әлемде одан да жоғары өсуді ұсынады: 2035 жылға қарай 80% -дан жоғары.

Көмірқышқыл газының шығарындыларын төмендетудің мақсаттары

Президент Обама АҚШ-тың ұлттық ұстанымын айқын көрсетті көмірқышқыл газының шығарындылары Ақ үйдің веб-сайтында «Біз климатқа қауіп төндіретін және тәуелділікті сақтайтын көміртекті ластануды азайту үшін шұғыл шаралар қабылдауымыз керек қазба отындары."[4]Президент қысқарту туралы мақсат қойды парниктік газ 2050 жылға қарай шығарындылар 1990 жылғы деңгейден 80% төмен.

Бұл қай жерде болып жатыр

Айдахо ұлттық зертханасы (INL) жанында Айдахо сарқырамасы, Айдахо және Oak Ridge ұлттық зертханасы (ORNL) - бұл алғашқы зерттеу нысандары. Елдің басқа зертханалары мен университеттері зерттеудің белгілі бір бөлімдеріне қатысады (төменде қараңыз).

Оған кім қатысады

Бағдарламаны басқару

  • Тревор Кук, LWRS бағдарламасының федералдық директоры
  • Холлберт Брюс П., Директор, LWRS бағдарламасының техникалық интеграциялау кеңсесі
  • Дональд Л. Уильямс, кіші, LWRS бағдарламасының техникалық интеграция офисі директорының орынбасары
  • Бариард Кэти Дж., LWRS бағдарламасының техникалық интеграциялау кеңсесінің пайдалану жөніндегі менеджері
  • Кит Дж. Леонард, жолдың жетекшісі, материалдардың қартаюы және деградациясы
  • Холлберт Брюс П., жетекші жол, жетекші аспаптар, ақпарат және басқару жүйелерінің технологиялары
  • Смит Кертис Л., қауіп-қатер туралы ақпарат, маржаның сипаттамасы
  • Митчелл Т. Фермер, реактор қауіпсіздігі технологиялары

Үкімет

Ұлттық зертханалар

Байланысты энергетикалық зерттеулер және дамыту бағдарламалары бөлімі

Өнеркәсіп

Университеттер

Халықаралық

Зерттеулер мен әзірлемелердің алғашқы техникалық бағыттары

Қартаю және деградация материалдары

Материалдардың қартаюы және деградациясы жолы атом электр станцияларындағы материалдардың қоршаған ортаның ұзақ мерзімді деградациялық мінез-құлқын түсіну және болжаудың ғылыми негіздерін жасау үшін зерттеулер жүргізеді. Реттегіштер үшін де, өнеркәсіп үшін де маңызды мәліметтерді қамтамасыз ете отырып, атом электр станциясының қауіпсіз және тұрақты жұмыс істеуі үшін маңызды жүйелер, құрылымдар мен компоненттердің жұмысын бағалау үшін мәліметтер мен әдістерді ұсыну.

Фон

Ядролық реакторлар өте күрделі қызмет көрсету ортасын ұсыну. Жұмыс істеп тұрған реактордың құрамындағы компоненттер жоғары температурадағы суға, кернеуге, дірілге және қарқынды нейтрон өрісіне төзімді болуы керек. Бұл ортадағы материалдардың деградациясы өнімділіктің төмендеуіне және кейбір жағдайларда кенеттен істен шығуына әкелуі мүмкін.

Операцияның талап етілетін орталары анық ядролық реактор материалдардың кең спектрінің ұзақ қызмет көрсету кезеңінде олардың өз функцияларын орындай алуына әсер етуі мүмкін. Күнделікті бақылау және жөндеу / ауыстыру іс-шаралары осы деградацияның әсерін азайтуы мүмкін; дегенмен, сәтсіздіктер әлі де орын алуда.

Барлық компоненттерді алмастыруға болатындығына қарамастан, жай компоненттерді ауыстыру туралы шешімдер практикалық немесе экономикалық тұрғыдан ең қолайлы нұсқа болмауы мүмкін. Демек, материалдардың деградациялық процестерін түсіну, бақылау және азайту және қажетті ауыстыруды ұзақ мерзімді жоспарлау үшін сенімді техникалық негіз құру атом электр станцияларының кеңейтілген жұмысының және электр қуатын жаңартудың негізгі басымдықтары болып табылады.

Мақсаты мен мақсаттары

Материалдардың қартаюы мен деградациясының жолы материалтану мен технологияның көптеген салаларында зерттеулер жүргізеді, олардың барлығы бірнеше бағытты қолдайды Энергетика бөлімі миссиялар және атом өнеркәсібі мен реттеушілердің ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстарын толықтыра отырып, атом электр станциясының қызмет ету мерзімін ұзартуға ерекше үлес қосу. Жолдың стратегиялық мақсаттары атом электр станцияларындағы материалдардың қоршаған ортаның ұзақ мерзімді деградациялық мінез-құлқын түсіну мен болжаудың ғылыми негіздерін жасау және қауіпсіз және тұрақты ядролық жүйелер, құрылымдар мен компоненттердің жұмысын бағалау үшін мәліметтер мен әдістер беру болып табылады. электр станциясының жұмысы.

Энергетика департаменті (материалдардың қартаюы және деградация жолы арқылы) негізгі деградация режимдері туралы механикалық түсінікті және операциялық шектеулерді қамтамасыз ету және растау үшін жеткілікті эксперименттік мәліметтерді қамтамасыз ету үшін осы ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстарға қатысады; деградацияны бақылаудың жаңа әдістерін ұсыну; жақсартылған өнімділікті, сенімділікті және үнемділікті қамтамасыз ететін бәсеңдетудің жетілдірілген әдістерін әзірлеу.

Жетілдірілген аспаптық, ақпараттық және басқару жүйелерінің технологиялары

Жетілдірілгендер Аспаптар, Ақпараттық және басқару жүйелерінің технологиялары жолдары аспаптар мен басқару архитектураларына арналған жаңа цифрлық технологияларды әзірлеу, демонстрациялау және орналастыру бойынша зерттеулер жүргізеді және елдің жұмыс істеп тұрған атом электр станцияларының қауіпсіз, сенімді және экономикалық жұмысын қамтамасыз ету үшін бақылау мүмкіндіктерін ұсынады.

Фон

Құралдар, ақпараттық және басқару жүйелерінің сенімді технологиялары АҚШ LWR флотының қауіпсіз және тиімді жұмысын қамтамасыз ету үшін өте маңызды. Бұл технологиялар атом электр станциясы мен өндіріс теңгерімінің барлық аспектілеріне әсер етеді. Ағымдағы приборлар мен адам-машиналық интерфейстер атом энергетикасында аналогтық жүйелерді қолданады. Бұл жүйелер, әдетте, басқа салалар ескірген деп санаса да, сенімді жұмысын жалғастырады, бірақ коммуналдық қызметтерге өнімділікке қол жеткізу үшін цифрлық технологияларды толықтай пайдалануға мүмкіндік бермейді. Басқару жүйелерінен тыс, негізгі жүйелер, құрылымдар мен компоненттердің маңызды аймақтарындағы қартаю мен деградацияның әсерін бақылау және сипаттау үшін жаңа технологиялар қажет. Бұл күш-жігердің мақсаты - аспаптық ақпараттық және басқару архитектураларына арналған жаңа цифрлық технологияларды әзірлеу, демонстрациялау және орналастыру және 104 104 атом электр станциясының қауіпсіз, сенімді және экономикалық жұмысын қамтамасыз ету үшін бақылау мүмкіндіктерін қамтамасыз ету.

Мақсаты мен мақсаттары

Жетілдірілген аспаптар, ақпараттық және басқару жүйелерінің технологиялары жолының мақсаты - қондырғылардың жұмысы мен қолдаудың барлық аспектілерін қамтитын біртұтас цифрлық ортаны құрайтын бұрынғы аспаптық ақпараттық және басқару жүйелерін модернизациялауға мүмкіндік беру - үш өлшемді құру. өсімдік жүйелерін, өсімдік процестерін және зауыт жұмысшыларын өзара байланысты бірқатар массивтерге біріктіретін ақпараттық архитектура.

Қауіпсіздік туралы маржаның сипаттамасы

Қауіп-қатер туралы ақпараттандырылған қауіпсіздік маржасын сипаттайтын жол, атом электр станциялары үшін шешім қабылдауды жақсарту үшін қауіпсіздік шектері бойынша белгісіздікті басқаруды қолдау тәсілдерін әзірлеу және қолдану бойынша зерттеулер жүргізеді. Бұл жол (1) қауіпсіздік маржаларын сандық бағалауға байланысты тәуекелдерді бағалау әдісін әзірлейді және көрсетеді және (2) атом электр станциясының қауіпсіздік маржасын дәл көрсетуге мүмкіндік беретін қауіпсіздікті бағалаудың жетілдірілген құралдарын жасайды.

Фон

Қауіпсіздік жобалау, лицензиялау, пайдалану және атом электр станцияларының экономикасы. Қазіргі LWR атом электр станцияларының жасы 60-тан асқандықтан, қауіпсіздік, маңызды оқиғаларды бастайтын, апаттарды азайтудың немесе бұзылудың жаңа режимдерін жасайтын жүйенің, құрылымдардың және компоненттердің істен шығу жиілігін арттыру мүмкіндігі бар. Зауыт дизайнерлері атом электр станцияларының бөліктерін әдетте «шамадан тыс жобалайды» және қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін қажетсіз және әр түрлі инженерлік сипаттамалар түрінде беріктік береді. жобалық негізден тыс сценарийлер, халықтың денсаулығы мен қауіпсіздігі өте жоғары кепілдікпен қорғалатын болады.

Қауіпсіздік маржасын жақсы сипаттау және мөлшерлеу мүмкіндігі LWR жобалау, пайдалану және зауыттың қызмет ету мерзімін ұзарту туралы шешімдерді қабылдаудың кілті болып табылады. Қауіпсіздік маржаларын сипаттауға жүйелі көзқарас лицензиат үшін маңызды үлес болып табылады және оған қатысатын шешімдер қабылдау мен нормативті талдау. Сонымен қатар, LWRS бағдарламасындағы зерттеулер мен әзірлемелер және басқа да бірлескен күш-жігер жаңа мәліметтер береді және өсімдіктер жүйелерінің, құрылымдары мен компоненттерінің қартаюы мен деградациясын басқаратын физикалық процестер туралы ғылыми түсінікті жақсартады (және бір уақытта технологиялық жетістіктерді қолдайды) ядролық реактор отыны және қондырғылардың қондырғылары, ақпараттық және басқару жүйелері) қажеттіліктері мен өсімдік қауіпсіздігі мен өнімділігін оңтайландыру мүмкіндіктері белгілі болады.

Мақсаты

Қауіп-қатер туралы ақпараттандырылған қауіпсіздік маржасын сипаттау жолының мақсаты - атом электр станциялары үшін шешім қабылдауды жақсарту үшін қауіпсіздік шектері бойынша белгісіздіктерді басқаруды қолдау тәсілдерін әзірлеу және қолдану. Белгісіздіктерді басқару (а) қауіпсіздікке байланысты тәуекелдерді түсіну және (б) бақылау мүмкіндігін білдіреді. Демек, RISMC жолы қауіпсіздікті басқарудың екі аспектісін жақсартуға арналған.

Жетілдірілген жеңіл су реакторы ядролық отын

Дәстүрлі ядролық отын түйіршік

Жетілдірілген ядролық отындар жолы фундаменталды ядролық отынды және болжамды болжау үшін ғылыми білім негіздерін жетілдіру мақсатында зерттеулер жүргізеді қаптау атом электр станцияларындағы жұмыс. Бұл ақпаратты қауіпсіздігі, қаптамасының тұтастығы және ядролық отын циклінің экономикасы жақсартылған өнімділігі жоғары, жанатын отынды дамытуға қолданыңыз.

Фон

Ядролық отын өнімділік - бұл атом электр станциясының жұмыс өнімділігі, қауіпсіздігі, пайдалану экономикасы және қалдықтарды жою талаптарының маңызды драйвері (соңғы екі онжылдықта атом энергетикасы отынның сенімділігі мен пайдалану немесе жану кезінде қол жеткізілетін өсіммен станция қуаттылық факторларын жақсартты). Алайда, бұл жаңартулар қауіпсіздік маржасын едәуір жақсартуға қол жеткізуге болатын максималды әсерге қол жеткізуде, сонымен қатар операциялық маржалар мен экономиканы жақсартады, ядролық отынның қазіргі генерациясының кезеңдік жақсартуларынан тыс маңызды қадамдар қажет. Отынның өнімділігінің келесі деңгейлеріне жету үшін ядролық отын құрамы, қаптаманың тұтастығы және отын / қаптаманың өзара әрекеттесуі саласында түбегейлі өзгерістер қажет. Advanced LWR Nuclear Fuels Pathway орталығында жетілдірілген отынның механикалық құрылымдары мен баламалы отын композицияларының көмегімен революциялық қаптау материалдарын әзірлеу бойынша технологиялық жетілдірулер жасалуда. Егер іске асырылса, өзгерістер атом электр станциясының экономикасы, эксплуатациясы және қауіпсіздігі саласында айтарлықтай тиімді жақсаруларға ие болар еді.

Мақсаты мен мақсаттары

Advanced LWR Nuclear Fuels Pathway реактор қауіпсіздігін жақсарту, жанармай үнемдеуді арттыру, қаптаудың алдыңғы қатарлы дизайнын жасау және жанармай өнімділігін болжау үшін жетілдірілген есептеу модельдерін әзірлеу бойынша зерттеулер жүргізеді. Стратегиялық зерттеулер мен әзірлемелердің мақсаты ядролық отын мен атом электр станцияларындағы қаптаудың өнімділігін түсіну және болжау үшін ғылыми білім негіздерін жақсартуға, сондай-ақ қауіпсіздігі, қаптамасы, тұтастығы жақсартылған өнімділігі жоғары, жанғыш отынды әзірлеуге ақпаратты қолдану үшін бағытталған. , және ядролық отын циклінің экономикасы. Бұл зерттеу әрі қарай қатаң тестілеу мен талдау арқылы қауіпсіздік пен нормативтің барлық шектеулерін қанағаттандыра отырып, технологиялық жетістіктердің әрқайсысын көрсетуге арналған.

Сондай-ақ қараңыз

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ «Мұрағатталған көшірме» (PDF). Архивтелген түпнұсқа (PDF) 2008-10-17. Алынған 2008-11-05.CS1 maint: тақырып ретінде мұрағатталған көшірме (сілтеме)
  2. ^ АҚШ Энергетикалық ақпарат басқармасы, «Халықаралық энергетикалық болжам 2007», Энергетикалық ақпарат басқармасы, Кешенді талдау және болжау кеңсесі, АҚШ Энергетика министрлігі Вашингтон, Колледж, мамыр 2007 ж.
  3. ^ WNN жаңалықтар есебінде EIA 2010 болжамына сілтеме жасалған: 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_en Environment/

Сыртқы сілтемелер