Toryum Yakıt Döngüsü: Uranyum yakıtı olmadan nükleer reaktörler inşa etmek

By Fouad Sabry

Toryum Yakıt Döngüsü Nedir?

Toryum yakıt döngüsündeki verimli malzeme, 232Th adlı bir toryum izotopudur ve toryum yakıt döngüsünün kendisi bir tür nükleer yakıttır. Çevrim. Reaktör içinde, 232Th, daha sonra nükleer reaktör için yakıt olarak kullanılan bölünebilir yapay uranyum izotopu 233U'ya dönüştürülür. Doğal toryum, doğal uranyumun aksine, nükleer zincir reaksiyonunu başlatmak için yetersiz olan çok küçük miktarlarda bölünebilir malzeme içerir. Yakıt döngüsünü başlatmak için ya daha fazla bölünebilir malzeme ya da başka bir nötron kaynağı gereklidir. 233U, toryumdan güç alan 232Th, bir reaktördeki nötronları emdiğinde oluşur. Bu, verimli 238U'nun bölünebilir 239Pu üretmek için nötron absorpsiyonuna tabi tutulduğu uranyum üretici reaktörlerde meydana gelen işleme benzer. Üretilen 233U, reaktörün mimarisine ve yakıt döngüsüne bağlı olarak ya yerinde fisyonlar ya da eski nükleer yakıttan kimyasal olarak çıkarılır ve yeni nükleer yakıta dönüştürülür. Yerinde parçalama daha verimli bir yöntemdir.

Nasıl Yararlanacaksınız

(I) Aşağıdaki konularla ilgili içgörüler ve doğrulamalar:

Bölüm 1: Toryum yakıt çevrimi

Bölüm 2: Nükleer reaktör

Bölüm 3: Radyoaktif atık

Bölüm 4: Bölünebilir malzeme

5. Bölüm: Nükleer yakıt çevrimi

6. Bölüm: MOX yakıtı

7. Bölüm: Yetiştirici reaktörü

Bölüm 8: Uranyum-238

Bölüm 9: Enerji yükseltici

Bölüm 10: Kritik altı reaktör

Bölüm 11: Entegre hızlı reaktör

Bölüm 12: Verimli malzeme

Bölüm 13: Uranyum-233

Bölüm 14: Plütonyum-239

Bölüm 15: Uranyum izotopları

Bölüm 16: Plütonyum izotopları

Bölüm 17: Silah sınıfı nükleer malzeme

Bölüm 18: Uranium-236

Bölüm 19: Yanma

Bölüm 20: Sıvı florür toryum reaktörü

Bölüm 21: Nükleer dönüşüm

(II) Toryum yakıt döngüsü hakkında en çok sorulan soruları yanıtlamak.

(III) Gerçek dünya sınavı toryum yakıt çevriminin birçok alanda kullanımına ilişkin dosyalar.

(IV) Toryum yakıt çevrimi teknolojilerini 360 derece tam olarak anlamak için her sektörde 266 gelişmekte olan teknolojiyi kısaca açıklamak için 17 ek.

Bu Kitap Kimler İçin

Profesyoneller, lisans ve lisansüstü öğrenciler, meraklılar, hobiler ve her türlü temel bilgi veya bilginin ötesine geçmek isteyenler toryum yakıt çevrimi.

• Language: Türkçe
• Publisher: Bir Milyar Bilgili [Turkish]
• Release date: Nov 9, 2022

Book preview

Telif hakkı

Toryum Yakıt Döngüsü Telif Hakkı © 2022 Fouad Sabry tarafından. Tüm Hakları Saklıdır.

Tüm hakları saklıdır. Bu kitabın hiçbir bölümü, yazarın yazılı izni olmaksızın, herhangi bir biçimde veya bilgi depolama ve alma sistemleri de dahil olmak üzere herhangi bir elektronik veya mekanik yolla çoğaltılamaz. Bunun tek istisnası, bir incelemede kısa alıntılar yapabilen bir hakem tarafından yapılır.

Fouad Sabry tarafından tasarlanan kapak.

Bu kitap bir kurgu eseridir. İsimler, karakterler, yerler ve olaylar ya yazarın hayal gücünün ürünleridir ya da kurgusal olarak kullanılır. Gerçek kişilere, yaşayan veya ölülere, olaylara veya mekanlara herhangi bir benzerlik tamamen tesadüfidir.

Bonus

[e-mail] adresine Toryum Yakıt Döngüsü: Uranyum yakıtı olmadan nükleer reaktörler inşa etmek konu satırını içeren bir e-posta gönderebilirsiniz ve bu kitabın ilk birkaç bölümünü içeren bir e-posta alacaksınız.

Fouad Sabry

1BK web sitesini ziyaret edin

www.1BKOfficial.org

Önsöz

Bu kitabı neden yazdım?

Bu kitabı yazma hikayesi 1989 yılında İleri Düzey Öğrenciler Ortaokulu'nda öğrenciyken başladı.

Şu anda birçok gelişmiş ülkede mevcut olan STEM (Bilim, Teknoloji, Mühendislik ve Matematik) Okulları gibidir.

STEM, öğrencileri dört özel disiplinde (bilim, teknoloji, mühendislik ve matematik) disiplinlerarası ve uygulamalı bir yaklaşımla eğitme fikrine dayanan bir müfredattır. Bu terim genellikle okullarda bir eğitim politikasını veya müfredat seçimini ele almak için kullanılır. İşgücünün gelişimi, ulusal güvenlik endişeleri ve göç politikası üzerinde etkileri vardır.

Kütüphanede, her öğrencinin herhangi bir kitabı seçmekte ve 1 saat boyunca okumakta özgür olduğu haftalık bir ders vardı. Sınıfın amacı, öğrencileri eğitim müfredatı dışındaki konuları okumaya teşvik etmektir.

Kütüphanede, raflardaki kitaplara bakarken, 5 bölümden oluşan toplam 5.000 sayfalık devasa kitaplar fark ettim. Kitapların adı Teknoloji Ansiklopedisi, etrafımızdaki her şeyi tarif eden,yarı iletkenlere mutlak sıfır, o zamanlar hemen hemen her teknoloji, renkli illüstrasyonlar ve basit kelimelerle anlatıldı. Ansiklopediyi okumaya başladım ve tabii ki haftalık 1 saatlik derste bitiremedim.

Bu yüzden babamı ansiklopediyi satın almaya ikna ettim. Babam hayatımın başında benim için tüm teknoloji araçlarını, ilk bilgisayarı ve ilk teknoloji ansiklopedisini satın aldı ve her ikisinin de kendim ve kariyerim üzerinde büyük etkisi oldu.

Tüm ansiklopediyi bu yılın aynı yaz tatilinde bitirdim ve sonra evrenin nasıl çalıştığını ve bu bilgiyi günlük sorunlara nasıl uygulayacağımı görmeye başladım.

Teknolojiye olan tutkum 30 yıldan daha uzun bir süre önce başladı ve hala yolculuk devam ediyor.

Bu kitap, okuyuculara lisedeyken yaşadığım aynı şaşırtıcı deneyimi verme girişimim olan Gelişen Teknolojiler Ansiklopedisi nin bir parçası, ancak 20. yüzyıl teknolojileri yerine, 21.  yüzyılın gelişmekte olan teknolojileri, uygulamaları ve endüstri çözümleriyle daha çok ilgileniyorum.

Gelişen Teknolojiler Ansiklopedisi 365 kitaptan oluşacak, her kitap tek bir gelişen teknolojiye odaklanacak. Gelişmekte olan teknolojilerin listesini ve endüstriye göre kategorize edilmelerini kitabın sonundaki Çok Yakında bölümünde okuyabilirsiniz.

365 kitap, okuyuculara bir yıllık süre içinde her gün gelişen tek bir teknoloji hakkındaki bilgilerini artırma şansı veriyor.

Giriş

Bu kitabı nasıl yazdım?

Yükselen Teknolojiler Ansiklopedisinin her kitabında, insanların zihinlerinden anında, ham arama içgörüleri elde etmeye çalışıyorum, ortaya çıkan teknoloji hakkındaki sorularını cevaplamaya çalışıyorum.

Her gün 3 milyar Google araması var ve bunların% 20'si daha önce hiç görülmedi. İnsanların düşüncelerine doğrudan bir çizgi gibidirler.

Bazen bu 'Kağıt sıkışmasını nasıl gideririm' şeklindedir. Diğer zamanlarda, yalnızca Google ile paylaşmaya cesaret edebilecekleri can sıkıcı korkular ve gizli özlemlerdir.

Toryum Yakıt Döngüsü hakkında kullanılmayan bir içerik altın madeni fikri keşfetme arayışımda, Google gibi arama motorlarından otomatik tamamlama verilerini dinlemek için birçok araç kullanıyorum, ardından her yararlı ifadeyi ve soruyu hızla kranklıyorum, insanlar Toryum Yakıt Döngüsü anahtar kelimesi etrafında soruyorlar.

İnsanların içgörüsü olan bir altın madeni, taze, ultra yararlı içerik, ürün ve hizmetler oluşturmak için kullanabilirim. Sizin gibi nazik insanlar gerçekten istiyor.

İnsan aramaları, insan ruhunda şimdiye kadar toplanan en önemli veri kümesidir. Bu nedenle, bu kitap canlı bir üründür ve tıpkı sizin ve benim gibi, bu yeni ortaya çıkan teknolojiyi merak eden ve bu konuda daha fazla bilgi edinmek isteyen insanlar tarafından sorulan Toryum Yakıt Döngüsü ile ilgili yeni sorular için giderek daha fazla cevapla sürekli güncellenmektedir.

Bu kitabı yazmanın yaklaşımı, insanların Toryum Yakıt Döngüsü etrafında nasıl arama yaptıklarını, kafamın tepesinden düşünmeyeceğim soruları ve sorguları ortaya çıkardıklarını ve bu soruları süper kolay ve sindirilebilir kelimelerle cevapladıklarını daha derin bir anlayış seviyesine getirmek ve kitabı basit bir şekilde dolaşmaktır.

Bu yüzden, bu kitabı yazmaya gelince, mümkün olduğunca optimize edilmiş ve hedeflenmiş olmasını sağladım. Bu kitabın amacı, insanların Toryum Yakıt Döngüsü hakkındaki bilgilerini daha iyi anlamalarına ve geliştirmelerine yardımcı olmaktır. İnsanların sorularını mümkün olduğunca yakından cevaplamaya ve çok daha fazlasını göstermeye çalışıyorum.

İnsanların sahip olduğu soruları ve sorunları keşfetmenin ve onlara doğrudan cevap vermenin ve kitabın içeriğine içgörü, onaylama ve yaratıcılık eklemenin harika ve güzel bir yoludur - hatta sahalar ve teklifler. Kitap, başka türlü ulaşamayacağım zengin, daha az kalabalık ve bazen şaşırtıcı araştırma taleplerini ortaya çıkarıyor. Hiç şüphe yok ki, bu yaklaşımı kullanarak kitabı okuduktan sonra, potansiyel okuyucuların zihinlerinin bilgisini arttırması beklenmektedir.

Bu kitabın içeriğini her zaman taze kılmak için benzersiz bir yaklaşım uyguladım. Bu yaklaşım, arama dinleme araçlarını kullanarak insanların zihinlerini dinlemeye bağlıdır. Bu yaklaşım bana şu konularda yardımcı oldu:

Okuyucularla tam olarak bulundukları yerde tanışın, böylece bir akor vuran ve konuya daha fazla anlayış kazandıran alakalı içerik oluşturabilirim.

Parmağımı sıkıca nabızda tutun, böylece insanlar bu gelişmekte olan teknoloji hakkında yeni yollarla konuştuklarında güncellemeler alabilir ve zaman içindeki eğilimleri izleyebilirim.

İçeriğin alaka düzeyini artıran ve kazanan bir avantaj sağlayan beklenmedik içgörüleri ve gizli nişleri keşfetmek için ortaya çıkan teknoloji hakkında cevaplara ihtiyaç duyan soruların gizli hazinelerini ortaya çıkarın.

Bu kitabı yazmak için yapı taşı aşağıdakileri içerir:

(1) Okuyucuların istediği içerikle ilgili cesaret ve tahminde bulunmak için zaman harcamayı bıraktım, kitap içeriğini insanların ihtiyaç duyduğu şeylerle doldurdum ve spekülasyonlara dayanan sonsuz içerik fikirlerine veda ettim.

(2) İnsanların okumak istedikleri ve bilmek istedikleri şeylere - gerçek zamanlı olarak - ön sıralarda yer almak için sağlam kararlar aldım ve daha az risk aldım ve hangi konuların dahil edileceği ve hangi konuların hariç tutulacağı konusunda cesur kararlar almak için arama verilerini kullandım.

(3) Günlerce ve hatta haftalarca zaman kazanmak için bireysel görüşleri manuel olarak elemek zorunda kalmadan içerik fikirlerini tanımlamak için içerik üretimimi kolaylaştırdım.

İnsanların sadece sorularını cevaplayarak bilgilerini basit bir şekilde artırmalarına yardımcı olmak harikadır.

Bu kitabın yazma yaklaşımının harmanlandığı ve okuyucular tarafından arama motorlarında sorulan önemli soruları izlediği için benzersiz olduğunu düşünüyorum.

Teşekkür

Bir kitap yazmak düşündüğümden daha zor ve hayal edebileceğimden daha ödüllendirici. Bunların hiçbiri prestijli araştırmacılar tarafından tamamlanan çalışmalar olmadan mümkün olmazdı ve halkın bu gelişen teknoloji hakkındaki bilgisini artırma çabalarını kabul etmek isterim.

Özveri

Aydınlanmışlara, olayları farklı gören ve dünyanın daha iyi olmasını isteyenlere göre, statükoya veya mevcut devlete düşkün değiller. Onlarla çok fazla aynı fikirde olmayabilirsiniz ve onlarla daha da fazla tartışabilirsiniz, ancak onları görmezden gelemezsiniz ve onları küçümseyemezsiniz, çünkü her zaman bir şeyleri değiştirirler ... insan ırkını ileriye doğru iterler ve bazıları onları çılgın veya amatör olarak görürken, diğerleri dahi ve yenilikçiler olarak görür, çünkü dünyayı değiştirebileceklerini düşünecek kadar aydınlanmış olanlar, bunu yapan ve insanları aydınlanmaya yönlendirenlerdir.

Epigraf

Toryum yakıt döngüsündeki verimli madde, 232Th adı verilen bir toryum izotopudur ve toryum yakıt döngüsünün kendisi bir tür nükleer yakıt döngüsüdür. Reaktör içinde 232Th, daha sonra nükleer reaktör için yakıt olarak kullanılan bölünebilir yapay uranyum izotopu 233U'ya dönüştürülür. Doğal toryum, doğal uranyumun aksine, nükleer zincirleme reaksiyonu başlatmak için yetersiz olan sadece küçük miktarlarda bölünebilir malzeme içerir. Yakıt döngüsünü başlatmak için, ya daha fazla bölünebilir malzeme ya da başka bir  nötron kaynağı gereklidir. 233U, toryum tarafından desteklenen 232Th, bir reaktördeki nötronları emdiğinde yaratılır. Bu, verimli 238U'nun bölünebilir 239Pu üretmek için nötron absorpsiyonuna tabi tutulduğu uranyum damızlık reaktörlerinde meydana gelen işleme benzer  . Üretilen 233U, in situ olarak fisyonlar yapar veya reaktörün mimarisine ve yakıt döngüsüne bağlı olarak eski nükleer yakıttan kimyasal olarak çıkarılır ve yeni nükleer yakıta dönüştürülür. Yerinde fisyon daha etkili bir yöntemdir.

İçindekiler

Telif hakkı

Bonus

Önsöz

Giriş

Teşekkür

Özveri

Epigraf

İçindekiler

Bölüm 1: Kurşun soğutmalı hızlı reaktör

Bölüm 2: Nükleer reaktör

Bölüm 3: Radyoaktif atık

Bölüm 4: Bölünebilir malzeme

Bölüm 5: Nükleer yakıt döngüsü

Bölüm 6: MOX yakıtı

Bölüm 7: Damızlık reaktörü

Bölüm 8: Uranyum-238

Bölüm 9: Enerji yükselteci

Bölüm 10: Kritik Altı Reaktör

Bölüm 5: İntegral hızlı reaktör

Bölüm 12: Plütonyum izotopları

Bölüm 13: Uranyum-233

Bölüm 14: Uranyum izotopları

Bölüm 15: Plütonyum izotopları

Bölüm 16: Amerikyum izotopları

Bölüm 17: Silah sınıfı nükleer malzeme

Bölüm 18: Uranyum-236

Bölüm 19: Burnup

Bölüm 20: Sıvı florürlü toryum reaktörü

Bölüm 21: Nükleer Dönüşüm

Epilogue

Yazar Hakkında

Çok yakında

Ekler: Her Sektörde Gelişen Teknolojiler

Bölüm 1: Kurşun soğutmalı hızlı reaktör

Erimiş kurşun veya kurşun-bizmut ötektik, hızlı nötronlar üreten ve kurşun soğutmalı bir tasarım kullanan bir tür nükleer reaktör olan kurşun soğutmalı hızlı reaktörde soğutucu olarak kullanılabilir.

Erimiş kurşun veya bir ötektik kurşun ve bizmutun ana soğutucu olarak kullanılması, özellikle de hem antimon hem de bizmutun, daha az ölçüde, düşük nötron emilimine ve buna bağlı olarak düşük erime sıcaklıklarına sahip olması nedeniyle mümkündür.

Nötronlar, ağır çekirdeklerle etkileşimlerinin bir sonucu olarak daha az yavaşlatıcı etkiye sahiptir, bu da ağır çekirdeklerin nötron moderatörleri olmadığı anlamına gelir.

Bu tür bir hızlı nötron reaktörünün geliştirilmesine katkıda bulunun.

Başka bir deyişle, Bir nötron karşılaştırılabilir bir kütleye sahip başka bir parçacıkla çarpıştığında (Basınçlı Su Reaktörü PWR'deki hidrojen gibi), kinetik enerjisinin bir kısmını kaybetme eğilimi vardır.

Buna karşılık, kurşun gibi oldukça ağır bir atomla çarpışırsa, yok edilecektir.

Bu enerji kaybolmayacak, çünkü nötron sadece zıplayacak.

Bu soğutma sıvısından kaynaklanmaktadır.

Bununla birlikte, bir nötron reflektörünün işlevini yerine getirerek, kaçan nötronların bir kısmını çekirdeğe geri getirin.

Bir metal olarak verimli uranyum, bu reaktör mimarisinde kullanılması düşünülen yakıt kavramlarından biridir.

metal oksit veya metal nitrür.

Doğal konveksiyon, SSTAR gibi daha küçük bir kapasiteye sahip kurşun soğutmalı hızlı reaktörleri soğutmak için etkili bir yöntemdir.

ELSY gibi daha büyük sistemler tipik güç işlemlerinde zorla dolaşım kullansa da, daha küçük tasarımlar doğal dolaşımı kullanır.

Bununla birlikte, acil bir durumda doğal dolaşıma güveneceğiz.

Herhangi bir operatör müdahalesine veya reaktör kapatıldıktan sonra hala orada bulunan ısıyı hafifletmek için herhangi bir pompalama biçimine gerek yoktur.

Reaktör çıkış soğutma sıvısı sıcaklığı tipik olarak 500 ila 600 ° C aralığındadır, muhtemelen daha sonraki tasarımlar için gelişmiş malzemelerle 800 ° C'nin üzerinde değişmektedir.

800 ° C'den daha yüksek sıcaklıklar, teorik olarak, bunu destekleyecek hiçbir kanıt olmamasına rağmen, kükürt-iyot döngüsü boyunca hidrojenin termokimyasal üretimini destekleyecek kadar yüksektir.

Prensip, sodyum soğutmalı hızlı reaktörünkine oldukça benzer ve sıvı-metal hızlı reaktörlerin çoğu, soğutma ortamı olarak kurşun yerine sodyum kullanmıştır. 1970'lerde Sovyetler Birliği tarafından inşa edilen birkaç nükleer denizaltı reaktörü hariç, çok fazla kurşun soğutmalı reaktör inşa edilmemiştir, ancak gelecekteki nükleer reaktörler için düşünülen birkaç kurşun soğutmalı tasarım vardır.

Kurşun soğutmalı bir reaktörün tasarımı, IV nesil reaktör adayı olarak ortaya konmuştur. 300 ila 400 MWe arasında derecelendirmeye sahip modüler konfigürasyonlar ve 1.200 MWe derecesine sahip büyük bir monolitik tesis, bu tür reaktörler için gelecekteki dağıtım stratejilerinin bir parçasıdır.

Nükleer reaktörlerde kurşun veya kurşun-bizmut ötektik kullanımı ile elde edilebilecek çok çeşitli güç değerleri vardır. Altmışlı ve yetmişli yıllarda, Sovyetler Birliği, kurşun-bizmut soğutmalı hızlı bir reaktör kullanarak Alfa sınıfı denizaltıları başarıyla işletti. Bu reaktör yaklaşık 30 MW mekanik çıkışa ve 155 MW termal güce sahipti (aşağıya bakınız).

Uzun ömürlü, önceden üretilmiş çekirdeklere sahip üniteler başka bir alternatiftir; bu çekirdeklerin uzun yıllar yakıt ikmali yapılması gerekmez ve değiştirilmesi gerekmez.

Kurşun soğutmalı hızlı reaktör pilleri, anahtar teslimi olarak çalışan ve kaset çekirdekleri veya tamamen değiştirilebilir reaktör modülleri kullanan kompakt bir enerji santralidir. Kapalı bir yakıt döngüsünde çalışır ve 15 ila 20 yıl arasında değişen bir yakıt ikmali aralığına sahiptir. Lokalize ağlarda (ve hidrojen ve içme suyu da dahil olmak üzere diğer kaynaklarda) elektrik enerjisi üretiminde kullanılmak üzere tasarlanmıştır.

Bir reaktörü soğutmak için alternatif stratejilerle karşılaştırıldığında, kurşunun soğutma sıvısı olarak kullanılması bir dizi farklı avantaj sunar.

Nötronlar, erimiş kurşun tarafından büyük ölçüde yönetilmez. Nötronlar, bir ortamla birkaç çarpışma sonucu hızları azaldığında ılımlılık durumuna girerler. Bir nötron kendisinden çok daha ağır atomlarla çarpıştığında, çarpışmanın bir sonucu olarak çok az enerji boşa harcanır. Bu nedenle, kurşun nötronları yavaşlatma etkisine sahip değildir, bu da nötronların yüksek enerjilerini korumalarını garanti eder. Bu, erimiş sıvı sodyum içeren tasarımlar gibi hızlı reaktörler için diğer tekliflerle karşılaştırılabilir.

Nötronlar, sıvı haline kadar erimiş kurşun tarafından yansıtılır. Reaktörün çekirdeğinden kaçabilen nötronlar, belirli bir dereceye kadar, nötronların daha verimli kullanılmasını sağlayan çekirdeğe geri yönlendirilir. Bu da, reaktördeki yakıt bileşenleri arasındaki mesafeyi arttırmayı mümkün kılar ve bu da kurşun soğutma sıvısının ısıyı giderme yeteneğini geliştirir.

Nötronlar kurşunu çok fazla aktive edemiyor gibi görünüyor.

Böylece, kurşunun nötronları emme kabiliyetinin bir sonucu olarak ihmal edilebilir miktarda radyoaktif element üretilir.

Diğer bazı hızlı tasarımların geliştirilmesinde kullanılan kurşun-bizmut ötektiğinin aksine, bu

Rus donanmasının denizaltılarına dahil.

Bu bileşimdeki bizmut, diğer elementlerden daha düşük bir erime noktasına sahip olduğundan, saf kurşununkinden 123.5 ° C) bir dereceye kadar 210 Po, Polonyum-210'a aktive edilir, Bu havaya alfa parçacıklarını serbest bırakır.

Kurşun, nötronların emilimini neredeyse tamamen engellemesine rağmen, gama ışınlarını ve diğer iyonlaştırıcı radyasyon formlarını emmek için özellikle etkili bir malzemedir. Sonuç olarak, reaktörün dışındaki radyasyon alanları son derece düşük bir seviyeye indirilecektir.

Sodyumun havada yanması hafif bir reaksiyon olmasına rağmen, sodyum ve su arasındaki şiddetli reaksiyonla karıştırılmamalıdır, kurşunun yanıcılıkla ilgili sorunları yoktur ve bir sızıntı durumunda katılaşacaktır. Bu, hızlı reaktörlerde kullanılan nispeten popüler bir soğutma sıvısı olan erimiş sodyum metalinin aksinedir.

Kurşunun sıvı kaldığı çok geniş sıcaklık aralığı (1400 K veya ° C'den fazla), herhangi bir termal sapmanın herhangi bir basınç artışı olmadan emildiği anlamına gelir.

Uygulamada, çalışma sıcaklığı, çoğunlukla diğer malzeme özelliklerinin bir sonucu olarak, yaklaşık 500 ° C (932 ° F) -550 ° C (1.022 ° F) arasında tutulacaktır.

Yüksek sıcaklık ve yüksek termal atalet nedeniyle, herhangi bir hızlı reaktör tasarımına sahip acil bir durumda pasif soğutma kullanmak mümkündür. Bu, tüm hızlı reaktör tasarımlarında geçerlidir. Sonuç olarak, elektrik pompalaması gerekli değildir, çünkü havanın doğal konveksiyonu, sistem kapatıldıktan sonra kalan ısıyı gidermek için yeterlidir. Bunu yapmak için, reaktör tasarımları, herhangi bir elektrik gücünün kullanılmasını gerektirmeyen ve operatörden herhangi bir faaliyete ihtiyaç duymayan özel pasif ısı giderme sistemlerine sahiptir.

Hızlı reaktörün her bir tasarımı, çekirdekteki su soğutmalı (ve ılımlı) reaktörlerinkinden çok daha büyük sıcaklıklarda çalışır. Bu, buhar jeneratörlerinin önemli ölçüde daha yüksek bir termodinamik verimlilikte çalışmasını mümkün kılar. Sonuç olarak, nükleer enerjinin daha büyük bir kısmı elektrik enerjisine dönüştürülür. Su soğutmalı reaktörlerde sadece yaklaşık yüzde 30 verimliliğe ulaşmak yerine, gerçek hayatta yüzde 40'ın üzerinde verimlilik elde etmek mümkündür.

Benzer şekilde, soğutma sıvısının basınçlandırılması herhangi bir hızlı spektrumlu reaktörde mevcut değildir. Bu, bir basınçlı kaba gerek olmadığı anlamına gelir ve borular ve kanallar, basınca dayanıklı olmayan çelik ve alaşımlar kullanılarak yapılabilir. Ana soğutma sıvısı devresinde meydana gelen herhangi bir sızıntı, basınçlar çok yüksek olduğunda bile dışarı atılmayacaktır.

Kurşunun ısıl iletkenliği sudan (0,58 W/m.K) çok daha yüksek olduğundan, kurşunun yüksek ısı iletkenliği sayesinde ısıyı yakıt bileşenlerinden soğutma sıvısına verimli bir şekilde aktarmak mümkündür.

Hizmette önemli bir süre kaldıktan sonra, yakıt ikmali yerine tüm çekirdek değiştirilebilir. Bu tür bir reaktör, yakın gelecekte kendi nükleer tesislerini inşa etmek istemeyen ülkeler için bir seçenektir.

Nükleer özellikleri nedeniyle, kurşun, büyük sodyum hızlı reaktör çekirdeklerinin pozitif bir boşluk katsayısına sahip olmasını önleyebilir, bu da yapılması zor olan bir şeydir.

Havaya maruz kaldığında hızla tutuşan ve suyla temas ettiğinde patlayabilen sodyumun aksine, kurşun hava veya su ile önemli ölçüde reaksiyona girmez. Bu, ısı eşanjörleri ve buhar jeneratörlerinin yanı sıra daha basit, daha uygun fiyatlı ve daha güvenli olan muhafaza tasarımını yapar.

Kurşun ve kurşun-bizmutun yüksek yoğunluğu, sistemin toplam ağırlığında bir artışa katkıda bulunur ve bu da ek yapısal destek ve muhtemelen sismik koruma gerektirir. Bu, bina maliyetinde bir artışa neden olur, ancak daha kompakt bir yapı avantajlı olabilir.

Kurşun kolayca temin edilebilir ve ucuz olsa da, bizmut çok yaygın değildir ve oldukça pahalı olabilir. Reaktörün ölçeğine bağlı olarak, düzgün çalışması için yüzlerce ton kurşun-bizmut gereklidir.

Kurşun-bizmut çözeltisinin katılaşması durumunda, reaktör kullanılamaz hale gelecektir.

Bununla birlikte, kurşun-bizmut ötektik, 123.5 ° C'lik (254.3 ° F) nispeten düşük bir erime sıcaklığına sahiptir ve bu da eritme işlemini oldukça basit bir prosedür haline getirir.

Kurşun, 327.5 ° C'lik daha yüksek bir erime noktasına sahiptir, Bununla birlikte, genellikle kurşunun büyük çoğunluğunun hızla donmasını önleyen havuz tarzı bir reaktör olarak kullanılır.

Bu tür sızıntıları sınırlama çabaları uygulanmazsa, soğutma sıvısı sızıntı yaparak ve daha sonra sertleşerek ekipmanı (Sovyet denizaltısı K-64 gibi) tahrip edebilir. Bir örnek için Sovyet denizaltısı K-64'e bakınız.

Bizmutun nötron aktivasyonu, kurşun-bizmut reaksiyonlarında önemli miktarda polonyum üretilmesiyle sonuçlanır. Bu radyoaktif element 138 günlük bir yarı ömre sahiptir ve kurşun-bizmut içinde çözünecektir. Bir alfa yayıcıdır. Bu nedenle, bitki bakımı daha zor hale gelebilir ve kontaminasyon riski artabilir. Serbest bırakılan alfa parçacığı yüksek bir enerjiye sahiptir ve sonuç olarak, ne pahasına olursa olsun kaçınılmalıdır.

Saf kurşun, kurşun-bizmuttan çok daha az polonyum oluşturur ve bu da iki elementin kombinasyonuna göre bu açıdan bir avantaj sağlar.

Reaktörün iç bileşenlerinin korozyona uğrama riski, kurşunun sunduğu en zor zorluktur. Östenitik çelikler üreten alümina gibi yeni özel malzemeler şu anda geliştirilmekte olan adaylardır. Bu malzemeler, reaktörün bileşenleri üzerinde koruyucu bir oksit tabakası tutar.

1970'lerin Sovyet Alfa sınıfı denizaltılarında, iki farklı kurşun soğutmalı hızlı reaktör türü kullanıldı. Hem OK-550 hem de BM-40A tasarımları 155MWt güç üretme kapasitesine sahiptir. Geleneksel su soğutmalı reaktörlerden belirgin şekilde daha taşınabilirlerdi ve gürültü emisyonlarını en aza indirirken gücü en üst düzeye çıkaran çalışma modları arasında hızla geçiş yapabilme avantajına sahiptiler.

2010 yılında AKME Mühendislik adı altında ticari kullanıma yönelik kurşun-bizmut reaktörü oluşturmak üzere ortaklık kurulacağı belirtilmişti.

Rusya, 1998 yılında denizaltı reaktörleri ile ilgili deneyimlerinden elde edilen önemli miktarda araştırma materyalini açıkladığından beri, Amerika Birleşik Devletleri kompakt reaktörler için kurşun veya kurşun-bizmut kullanımına artan bir ilgi görmüştür.

Yüksek Teknoloji Uygulamaları için Çok Amaçlı hYbrid Araştırma Reaktörü anlamına gelen MYRRHA projesi, proton hızlandırıcısına bağlı bir nükleer reaktör için yenilikçi ve çığır açan bir konsepttir. Bu tasarıma hızlandırıcı tahrikli sistem (ADS) denir.

Bu, Kurşun-bizmut soğutmalı hızlı reaktör olacak ve alt kritik veya kritik modda çalışabilme yeteneğine sahip olacak.

Proje, Belçika'daki nükleer enerji araştırma tesisi SCK • CEN tarafından yönetilmektedir.

GUINEVERE adıyla anılan ilk başarılı gösteri temelinde inşa edilecek.

MYRRHA, dünyanın dört bir yanındaki insanlardan çok fazla ilgi gördü ve Aralık 2010'da Avrupa Komisyonu, Avrupa'nın önümüzdeki 20 yıl boyunca yüksek teknoloji araştırmalarında lider konumunu korumasına yardımcı olabilecek en iyi 50 girişimden biri olarak adlandırdı.

Bir reflektör olarak kuvars, bir soğutucu olarak kurşun-bizmut ötektik ve HT-9 tüpleri içine alınmış uranyum nitrür yakıtı, Hyperion Güç Modülünün tasarımının ilk yinelemesine dahil edilmesi planlanan bileşenlerdi. 2018 yılında şirket kapılarını iş için açtı.

Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı tarafından oluşturulan SSTAR'ın yapımında kurşun kullanıldı.

DFR olarak da bilinen çift akışkan reaktörü, Almanya'da geliştirilen bir projedir. Erimiş tuz reaktörü ve sıvı metal soğutmalı reaktör ile ilişkili faydaları birleştirir. DFR bir damızlık reaktörüdür, yani doğal uranyum ve toryum yakarken nükleer atıkları geri dönüştürebilir. DFR, erimiş metalin yüksek termal iletkenliği nedeniyle kendinden güvenli bir reaktördür (bozunma ısısı pasif olarak giderilebilir).

Kurşun soğutmalı hızlı reaktörün geliştirilmesi söz konusu olduğunda, Rusya önemli araştırma ve geliştirme çabalarının önünde görünüyor. Mevcut haliyle, BREST (reaktör) yapım aşamasındadır. Bu reaktör soğutucu olarak kurşun kullanacak, yakıt olarak plütonyum ve uranyum nitrür yakacak, havuz tipi reaktör olacak, 750 MWth'den 300 MWe (elektrik) üretecek ve toplam 750 MWth üretecektir. 2021 yılının Kasım ayında, üssün inşaatı nihayet tamamlandı. Sibirya Kimyasal Birleşimi (SCC), reaktörün bulunduğu yeri Seversk bölgesi olarak adlandırır.

LeadCold şirketi, yeni bir ürün geliştirmek için Royal Institute of Technology (KTH) ve Uniper ile birlikte çalışıyor.

{Bölüm 1'i Sonlandır}

Bölüm 2: Nükleer reaktör

Başlangıçta atomik bir yığın olarak bilinen bir nükleer reaktör, bir fisyon nükleer zincir reaksiyonunu veya nükleer füzyon süreçlerini başlatmak ve düzenlemek için kullanılan bir cihazdır. Nükleer reaktörler nükleer enerji sağlamak için de kullanılabilir. Hem nükleer santrallerde enerji üretimi hem de nükleer enerjili