Bir hızlı üretken reaktör ( FBR İngilizce Hızlı nötron reaktör ) a, bir nükleer reaktör kullanan hızlı nötronları değildir orta karşı termal nötronlar tarafından düzenlenebilir grafit , ağır su veya hafif su .
Şimdiye kadar, sökülen , inşa edilen veya planlanan tüm ticari hızlı reaktörler sodyum soğutmalıdır , ancak diğer hızlı reaktör teknolojileri araştırılmıştır. Hızlı nötron reaktörleri, 2001 yılından bu yana , IV . Nesil Uluslararası Forumu çerçevesinde yeniden ele alınıyor .
Şu günlerde (şubat 2020Üç hızlı nötron reaktörü bir elektrik şebekesi sağlar : Rus reaktörleri Beloyarsk-3 ( BN-600 ) ve Beloyarsk-4 ( BN-800 ) ve Çin CEFR . Hindistan'ın Kalpakkam kentindeki ( PFBR (en) ) reaktörlerden biri işletme aşamasına yaklaşıyor , diğeri ise Çin'de yapım aşamasında olan CFR-600. Sekizi duruyor.
Bir aktinit fisyon sırasında yayılan nötronlar başlangıçta yüksek bir hıza sahiptir, bu da bölünebilir malzeme ile etkileşime girme ve zincirleme reaksiyona yol açma olasılığını sınırlar.
İlk çözüm, onları bir moderatör (su, grafit veya ağır su ) tarafından yavaşlatmak (“ termalize ”) ve bu da art arda şoklarla enerjilerini kaybetmelerine neden olur. Daha sonra bunlara termal nötronlar denir , "etkili bir zincir reaksiyonuna ve dolayısıyla termal nötronlar tarafından fisyon olasılığı yüksek olan uranyum 235 için reaktörün daha iyi verimine izin verir " . Mevcut reaktörlerde (PWR, BWR tipleri vb.) kullanılan bu çözümdür.
Diğer çözüm, kasıtlı olarak bir moderatör dahil etmemeyi seçmektir. Daha sonra sahip hızlı nötronları kimin, kinetik enerji yüksektir. Bu hızlı nötronlar, yalnızca bölünebilir malzemeleri değil, tüm ağır çekirdekleri kırma avantajına sahiptir . Hızlı nötronların kullanımı , reaktörün verimliliğini artırma eğiliminde olan steril yakalamaları (yani, yeni bir fisyona yol açmayan yakalamalar) da sınırlar .
Öte yandan, nötronların çekirdekten sızma hızı (bu nedenle reaktör için kaybedilen nötronlar) daha yüksektir ve hızlı nötronlar tarafından fisyon olasılığı bir termal nötron reaktörüne göre daha düşüktür . Bu nedenle bölünebilir malzeme açısından daha zenginleştirilmiş bir çekirdeğe sahip olmak gereklidir .
Ayrıca , sızan nötronları kullanmak için kalbin çevresine (bereketli örtüden bahsediyoruz) verimli malzemeler yerleştirilebilir . Yetiştirmenin ilkesi şudur: a priori kullanılamaz ( verimli ama bölünebilir olmayan) bir malzemeyi bölünebilir malzemeye dönüştürmek için giden nötronları geri kazanmak . FNR'ler, IV. Nesil nükleer reaktörlerin altı tipinden üçüne karşılık gelir .
Sıvı metal reaktörler, yüzme havuzu tipinde veya döngü tipinde olabilir. Yüzme havuzu mimarisi , ana tank içindeki (birincil pompalar ve ara eşanjörler ana tanka daldırılır) birincil devrenin soğutma sıvısının kalıcı olarak korunmasını mümkün kılarken, döngü reaktörleri, birincil pompaları ve boruları dışarısı ile birlikte kullanır. tank ve harici eşanjörler.
2007 yılında, operasyondaki tüm RNR , sodyum sıvısı ile bir soğutma devresi ile tasarlanmıştır . Öyle sektör arasında hızlı nötronlar ve sodyum soğutucu ile nükleer reaktörler . Hava ile temasında yanıcı, aşındırıcı ve su ile temasında şiddetli reaksiyon göstermesine rağmen, sodyum aşağıdaki nedenlerle tercih edilir:
Diğer metalik soğutucular üzerinde çalışılmaktadır, örneğin Pb - Bi alaşımı veya kurşun .
İçinde sodyum soğutmalı hızlı nötron reaktör (RNR-Na), sıvı sodyum hava, disintegrate beton ile temas ettiğinde bunları ateşleyebilir ve su ile temas üzerine bir patlamaya yol açabilir. Japonya'nın Monju kentindeki reaktörde çıkan yangında yaşananlar bunlar .Aralık 1995.
Sodyum/su reaksiyonu riskini önlemek için çeşitli önlemler alınır:
Hava ile temas halinde tutuşmanın sonuçlarını sınırlamak için:
Sektör başlangıçta, kaçınarak güç istasyonlarında kullanılan yakıt üretim maliyetini azaltmak amacı ile geliştirilmiştir uranyum zenginleştirme aşaması ve yıllar 1960 sıkıntısı içinde korkulan çünkü uranyum rezervleri . Hızlı nötron reaktörünün ekonomik gerekçesi, esas olarak, üretilen enerjiye ek olarak plütonyum üretme veya yeniden üretme kabiliyetinden gelir , bu plütonyum daha sonra reaktörde kısmen yeniden kullanılabilir, askeri plütonyuma geri dönüştürülebilir veya MOX yakıtına (karışım) dönüştürülebilir. uranyum ve plütonyum).
Ancak, ortaya çıkan MOX sektörünün karlılık yetiştirme , örneğin, itiraz edilmiştir Bilimler Akademisi Amerika Birleşik Devletleri . Hatta 1995 yılında uranyumun piyasa fiyatına göre kârlı olmadığını değerlendirdi . 2001 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nde de üreme durduruldu . Konvansiyonel enerji santrallerinden elde edilen kullanılmış nükleer yakıtın işlenmesinden kaynaklanan MOX sektörü , 2016 yılında Savannah Nehri'nde bir üretim merkezinin açılması nedeniyle aynı ülkede gelişme aşamasındadır. Fransız parlamentosunun nükleer enerjinin maliyetlerine ilişkin bir soruşturma komisyonu, 2014 yılında, MOX'un ekonomik çıkarlarını basit atık depolamaya kıyasla değerlendirmede büyük zorluk yaşadığı, ancak en iyi durumda " maliyetli olmadığı sonucuna vardı. kullanılmış yakıtı yeniden işlemekten çok doğrudan depolamak için”, MOX süreci daha büyük riskler içeriyor.
Fransa'da hızlı nötron reaktörü, sivil reaktörlerde askeri plütonyum kullanmak amacıyla tasarlandı. Superphénix reaktörünün kapatılması , bir yandan bu tür yakıtı kullanabilmek için uyarlanmış Fransız PWR sektörünün belirli reaktörlerini (58 reaktörden 22'si) tedarik etmek için bir MOX sisteminin geliştirilmesine yol açtı. Öte yandan, EPR gibi tasarım gereği yalnızca MOX yakıtı ile de çalışabilen en yeni elektrik santralleri . Bu yakıtın, döngü sonunda sadece kurşun üreten hızlı bir nötron reaktöründe plütonyumdan daha uzun vadeli atık üretme dezavantajı vardır.
Yetiştirici reaktörlerin muhalifleri, başlangıçta hızlı bir nötron reaktörüne sağlanan plütonyum miktarını iki katına çıkarmanın (iki katına çıkma süresi) yaklaşık 20-30 yıl sürdüğüne dikkat çekiyor. 2025'ten itibaren uranyum rezervlerindeki azalma göz önüne alındığında, bilinen mevduatların mevcut durumunda, yeterli plütonyum yakıtına sahip olmak için basınçlı su reaktör filosunun kademeli olarak bir damızlık reaktör filosu ile değiştirilmesi gerekiyor . Aslında, geleneksel sektördeki Fransız enerji santralleri tarafından her yıl sadece on ton plütonyum üretilmektedir. Uzun vadeli karlılık, özellikle geleneksel sektöre göre daha önemli risklerin yönetimiyle bağlantılı yüksek derecede tekniklik nedeniyle belirsiz görünmektedir . Bu nedenle, örneğin, Superphénix'in sökülmesinin şu anda 31 yıl sürmesi planlanırken, sıradan bir elektrik santralinin sökülmesi için ana işler yaklaşık yirmi yıl sürerken, tüm atıklar en az elli yıl boyunca .
Şu günlerde (şubat 2020), üç hızlı nötron reaktörü bir elektrik şebekesi sağlar : Rus reaktörleri Beloyarsk-3 ( BN-600 , 560 MWe ) ve Beloyarsk-4 ( BN-800 , 820 MWe ) ve Çin CEFR (20 MWe ). Pekin.
İki RNR yapım aşamasındadır, şubat 2020. Biri işletme aşamasına yaklaşır, PFBR (en) Indian (470 MWe ) Kalpakkam'a . Diğeri ise CFR-600 tipi bir gösterici olan Çin tarafından inşa edilmiştir.
Amerika Birleşik Devletleri , Birleşik Krallık , Fransa , Almanya , Kazakistan ve Japonya'daki diğer sekiz hızlı reaktör kalıcı olarak kapatıldı .
Bu tip nükleer reaktör, geleceğin nükleer reaktörlerini tasarlamak amacıyla IV . Nesil uluslararası forum tarafından incelenen sektörlerden biridir .
BN-350 reaktör bulunur Aktau (daha önce Shevchenko 1964 için 1992 kıyılarında) Kazakistan'ın Hazar Denizi . Bu hızlı besleyici reaktör içinde hazırlanmıştır 1973 ve komşu şehir (150 elektrik üretimine ek olarak 1999 yılında kapatıldı MW ), bu plütonyum (üretilen damızlık yakıtın) ve içme suyu tuzdan arındırma (120.000 m 3 / gün ).
Rusya'da, 600 MWe BN-600 reaktörü 1980'den beri Beloyarsk nükleer santralinde çalışıyor . Aynı teknolojiyi kullanan ancak 800 MWe gücündeki BN-800 reaktörü 2016 yılından beri faaliyet göstermektedir.
Fransa üç hızlı reaktör yerleşik zincir arasında hızlı reaktörler sodyum soğutucu :
ASTRID yeni hızlı reaktör prototipi sodyum soğutucu için bir Fransız öneridir 4 th nesil . CEA liderliğinde , 600 MWe kapasiteli ve 2020 yılında devreye alınması planlanan bu proje ; 2019'da, en azından “yüzyılın ikinci yarısına” kadar askıya alındı .
Almanya'da, bir RNR 1973 yılında inşa edilmiş Kalkar içinde Aşağı Ren . Birçok protestodan sonra 1987'de planlandığı gibi hizmete alınmadı.
İskoçya'nın en kuzeyindeki Dounreay bölgesi , hızlı nötron reaktörlerinin iki prototipini barındırıyordu:
Dounreay sitesi aitti etti NDA 2004 yılından bu yana . Onun sökülmesi tarafından işletilmektedir Dounreay Sitesi Restorasyon Limited Birleşik Krallık Atom Enerjisi Kurumu (UKAEA) gözetiminde. Onun sökülmesi sayısı iki öncelik parçası olan NDA sonra, Sellafield sitesinde .
Bu sitede ayrıca, 1958'de ilk kez ayrılan DIDO (in) tipi bir araştırma reaktörü olan DMTR (Dounreay Materials Test Reactor) bulunmaktadır. İlk hedefi, yüksek davranışsal testler nötron ışınlama akışı altında malzemeler yapmaktı. 1969'da tutuklandı.
Çin RNR prototipi olan Çin Deneysel Hızlı Nötron Reaktörü (CEFR), Ruslar OKBM Afrikantov, OKB Gidopress, Nikiet ve Pekin yakınlarındaki Kurchatov Enstitüsü tarafından inşa edildi . Bu ilk Çin dördüncü nesil deneysel hızlı nötron reaktörü , 20 MWe (65 MWth ) elektrik gücü sağlıyor . İlk ayrılmasını yaptı21 Temmuz 2010 ve ağa bağlıydı 21 Temmuz 2011.
2009 yılında imzalanan ortaklığın bir parçası olarak Rusya tarafından Sanming şehrinde iki adet Rus BN-800 tipi reaktör inşa edilecek ve 2020'den sonra hizmete girecekti. Maliyetler ve teknoloji transferleri konusundaki anlaşmazlıklar sonunda Çin'in bu deneyimden yararlanmaya karar verdi. CEFR'nin kendi FNR modelini tasarlaması ve inşa etmesi.
Böylece, CNNC geç saatlerde açıkladıaralık 2017Fujian eyaleti , Xiapu'da Çin Atom Enerjisi Enstitüsü tarafından tasarlanan CFR-600'ün 600 MWe'lik bir göstericisinin inşaatının başlaması . İkinci bir numuneyi, üçüncü bir numuneyi çok yüksek sıcaklıkta ve diğer dört numuneyi termal nötronlarla takip edebilir.
Daha da yüksek güçlü bir ticari model olan CFR-1000, tasarım aşamasındadır ve 2028'de, 2034'te 1000 ila 1200 MWe üretmek için ilk saha başlangıcı görebilir. Son olarak, CFR-1200 modeli, CFR-1200 modeli çerçevesinde öngörülmektedir. Nesil IV uluslararası forumu .
CNNC de duyurdu ekim 20172006 yılında kurulan ve bir teknoloji gezgin dalga reaktörünü (TWR, gezgin dalga reaktörü ) ticarileştirmeyi planlayan Bill Gates tarafından finanse edilen US TerraPower ile ortak girişimin oluşturulması .
: Bu makale için kaynak olarak kullanılan belge.