💪🏿 🔱 🧀 حول الطريقة الحديثة لتخزين الوقود النووي المستهلك ☺️ ⏬ 🧕🏿

سأحاول في هذه المقالة تعريف القارئ بالتكنولوجيا الرائدة حاليًا لتخزين الوقود النووي المستهلك - ما يسمى بالتخزين "الجاف". وبالطبع ، لإثبات أن تخزين الوقود النووي المستهلك ليس "مكب نفايات" وليس "مستودع نووي".

مقدمة

في الوقت الحالي ، تطورت حالة في عالم الطاقة النووية كان من الصعب توقع رؤيتها قبل 30-40 عامًا.

لم يؤمن مبدعو "الذرة السلمية" بالحصول على كمية كبيرة من الحرارة باستخدام كمية صغيرة بما يكفي من الوقود فحسب ، بل كان "أبرز" أيضًا هو إمكانية إنتاج هذا الوقود في المفاعلات المولدة ، أو فصل منتجات الانشطار المفيدة من الوقود النووي المستهلك لمزيد من إعادة المشاركة منهم في دورة الوقود النووي. ليس من أجل لا شيء ، تم الحصول على أول كهرباء في العالم (لا تخلط بينها بمحطة الطاقة النووية الأولى ، التي كانت متصلة بشبكة الطاقة) فقط باستخدام مفاعل نيوتروني سريع ، وهو مفاعل لا يمكنه فقط توليد الكهرباء ، ولكن أيضًا وقودًا للتنزيلات اللاحقة.

تم استلام الكهرباء الأولى ، المناسبة لمعايير الاستخدام ، في 20 ديسمبر 1951. يعمل المفاعل EBR-1 على 4 مصابيح كهربائية بقدرة 200 وات.

ولكن ، لسوء الحظ ، في الواقع ، لم يكن كل شيء وردية كما في النظرية. واجهت EBR-1 لدينا بعض المشاكل ، وترك تطور الصناعة النووية إلى حد كبير موضوع المفاعلات السريعة ، مما أفسح المجال للمفاعلات النيوترونية الحرارية.

إن إعادة معالجة الوقود النووي المستنفد من أجل استخراج منتجات انشطارية مفيدة وتقليل النشاط المتبقي عانوا أيضاً من مصير صعب.

من وجهة نظر اقتصادية ، فإن إعادة المعالجة لا تكون مفيدة إلا بكميات كبيرة ، وأيضًا بسبب تعقيد العملية التكنولوجية وقضايا التحكم في المواد النووية ، فإن عددًا قليلاً فقط من البلدان يمكن أن تسمح بذلك.

الصورة

يتم إنتاج إجمالي 2940 طنًا / سنويًا ، وذلك على الرغم من تفريغ حوالي 10000 طن / عام من جميع المفاعلات العاملة.

بالنظر إلى الأحجام المتزايدة باستمرار من تراكم الوقود المستهلك ، في العديد من البلدان (تقريبًا) التي تستخدم الطاقة النووية ، سرعان ما ثار سؤال حول كيفية التعامل مع الوقود النووي المستهلك والتخلص منه.

الصورة

كما ترون ، فإن كمية الوقود النووي المستهلك ، الذي يخضع للتخزين المؤقت ، يتزايد باستمرار (الوكالة الدولية للطاقة الذرية ).

في الوقت الحالي ، تنقسم جميع الدول التي تستخدم الطاقة النووية بشكل تقليدي إلى ثلاثة معسكرات:

البلدان التي تعيد معالجة SNF كليًا أو جزئيًا بهدف استخدام منتجات الانشطار لتصنيع وقود MOX.
البلدان التي أعلنت رغبتها في دفن SNF الخاصة بها ، وتشارك بنشاط في تطوير المشاريع للتخلص النهائي منها.
البلدان التي أجلت الحل النهائي لمسألة معالجة SNF لوقت لاحق (موقف "انتظر وانظر").

وبطبيعة الحال ، فإن البلدان الأخيرة تعد من الدول المطلقة. أصبحت المشاكل المرتبطة بتخزين SNF أكثر عالمية كل عام. حتى إذا تخلت الدولة عن خطط أخرى لتطوير الصناعة النووية ، فإن مسألة ضمان الإدارة الآمنة للوقود النووي المستهلك ستكون ذات صلة لعدة عقود على الأقل.

القليل من التاريخ

في البداية ، كانت الغالبية العظمى من مرافق تخزين الوقود المستهلك من النوع الرطب. ولكن مع الأخذ في الاعتبار أوجه القصور فيها ، وكذلك تقدم الهندسة ، تدريجياً ، بدءًا من الثمانينيات من القرن الماضي ، بدأت تظهر مخازن "جافة".

لديهم مزايا كبيرة ، والتي كانت بمثابة حافز لتطوير التكنولوجيا بأكملها:

;
;
, ;
( , ).

«» ?

بشكل أساسي ، يمكن تمييز الأنواع التالية من تقنيات التخزين الجاف SNF: تقنية تخزين الحاويات وتكنولوجيا التخزين المعياري. سوف أتطرق إلى تخزين الحاويات.

ربما بدأ تاريخ تخزين الحاويات في عام 1986 ، عندما أصدر المنظم النووي الأمريكي ترخيصًا لتشغيل منشأة تخزين الحاويات الجافة SNF في محطة ساري للطاقة النووية في فرجينيا.

المبدأ العام لتخزين الحاويات للوقود النووي المستهلك هو أن الوقود المستهلك لدينا يتم تخزينه في سلال معدنية محكمة الغلق مليئة بالغاز الخامل ، عادة الهيليوم ، والسلال نفسها تقع في حاوية الحاوية الواقية. يعمل البناء القوي لهيكل الحاوية كحماية من الإشعاع ويمنع أيضًا تلف السلة المعدنية. قد تكون الحاوية مثلالخرسانة و المعادن . يتم تنفيذ بالوعة الحرارة بسبب الحمل الحراري الطبيعي للهواء المحيط.

يتم تنفيذ العمليات لأول مرة في موقع NPP ، ثم يتم إرسال حاوية الوقود (يعتمد عدد مجموعات الوقود على نوع المفاعل وتصميم الحاوية) إلى موقع التخزين.

يتم النقل إما عن طريق ناقل عمودي (إذا كان التخزين في الموقع) ، أو عن طريق البر أو بواسطة قطار خاص ، السفر على السكك الحديدية العامة.

الصورة

يتم تحميل السلة بتجميعات الوقود المستهلك ، ثم يتم لحام السلة وتجفيفها وملئها بالهيليوم وإعادة تحميلها في حاوية خرسانية.

في الوقت الحالي ، من المعتاد التمييز بين حاويات النظام أحادية الغرض وحاويات النظام ذات الأغراض المزدوجة وحاويات النظام متعددة الأغراض. الفرق يكمن في عدد العمليات التي يمكن استخدام هذه الحاوية من أجلها: التخزين ، النقل ، الدفن على المدى الطويل.

الصورة

سأقدم نظرة عامة على حاوية معدنية لتخزين الوقود النووي المستهلك باستخدام مثال حاوية لـ VVER 1000 SFAs.

الصورة

السلة نفسها مخصصة لتحميل SFA بداخلها (يمكنك رؤية الأغطية السداسية التي يتم وضع SFA فيها).
قنوات لتركيب ماص النيوترونات (قضبان فولاذية أو ألمنيوم مغمورة بالبورون). يتم ضبطها بحيث يكون النظام دون حرج ، أي أنه لا توجد إمكانية لتفاعل تسلسلي للانشطار.
.
. .
, (1 ) (2 ), . , , .

يتم تثبيت مستشعرات التحكم في درجة الحرارة على حاويات مع SNF ، ويتم تثبيت الحاويات نفسها في مكان منتظم في موقع التخزين.

الصورة

كما ترى ، حتى الخطوة بين الحاويات مثبتة بشكل خاص. يتم ذلك لضمان السلامة النووية والإشعاعية للأفراد.

المواقع هي محطة فرعية ، وتقع بشكل منفصل عن مواقع محطات الطاقة النووية. يتم تسليم الوقود هناك في حاويات النقل الخاصة .

لذلك كان وقودنا يستحق ذلك لعدة عقود (من 50 إلى 100) ، في انتظار مصيره (سواء كان سيتم تجهيزه أو التخلص منه ، ستقرر كل دولة بنفسها).

الأمن

وفقا لمعايير الوكالة الدولية للطاقة الذرية ، فإن منشأة تخزين SNF هي منشأة نووية. وبناءً على ذلك ، فإن متطلبات الأمان هي تقريبًا نفس متطلبات الأمان لمحطات الطاقة النووية.

عند تصميم الحاويات ، يتم إجراء حسابات القوة لحالات الطوارئ (إسقاط حاوية النقل من ارتفاع 9 أمتار) ، وحسابات الظروف الحرارية للتشغيل العادي والحوادث. بالطبع ، يتم إيلاء الكثير من الاهتمام للحسابات الفيزيائية النيوترونية لضمان الأهمية الفرعية وحسابات الحماية البيولوجية.

حاوية تسقط من ارتفاع 9 أمتار (مجرد اختبار).

مع تطور برامج الحسابات الهندسية ، يتزايد حجم التحليلات الأمنية المختلفة باستمرار. نقطة منفصلة هي الاختبارات المعملية والاختبارات الميدانية.

محاكاة سقوط طائرة بوينج 767 على مجموعة من الحاويات.

في هذه المرحلة ، تجري دراسات لتحديد خصائص الوقود أثناء التخزين على المدى الطويل لتبرير مورد الحاويات لأكثر من 100 عام. تم تصميم الحاويات باستخدام المواد والهندسة لتكون قادرة على تفريغ SFAs مع فترات احتجاز أقصر في تجمع المفاعل أو لوقود MOX . تم تصميم حاويات النقل للسكك الحديدية والمركبات وحتى الطائرات .

نتيجة لذلك ، يمكن ملاحظة أن منشأة تخزين الحاويات SNF هي مشروع معقد من وجهة نظر هندسية ، والحاويات نفسها هي ثمرة سنوات عديدة من عمل المهندسين. السلامة هي الشغل الشاغل عند التعامل مع الوقود المستهلك. وبالتالي ، لا يمكن مقارنة أنظمة التخزين والمناولة الحديثة للوقود النووي المستهلك بالبراميل التقليدية.

حول الطريقة الحديثة لتخزين الوقود النووي المستهلك

مقدمة

القليل من التاريخ

«» ?

الأمن

More articles: