Nükleer Güç Santrallerinin Geliştirilmesi Ve Yeni Tip Nükleer Reaktörler

Abstract

Dünya nüfusunun hızla artması, beraberinde elektrik sıkıntısı meselesini getirmiştir. Bu da ülkelerin enerji kaynaklarını tekrar gözden geçirmelerini, yeni kaynakların araştırılmasını ve geliştirilmesini gerektirmiştir. Nükleer güç endüstrisi, bu durum karşısında reaktör teknolojisini daha ileri seviyeye ulaştıracak yeni nesil ileri reaktörler fikrini geliştirmiştir. Yenileştirme gayretleri; gelecek yıllarda nükleer teknolojiyi, enerji üretiminde çevre dostu yönünün, güvenlik konusunda hataların etkisinden uzak ve özde güvenli olduğunun gösterilerek tercih edilen bir teknoloji durumuna getirmek içindir. İleri reaktörlerin geliştirilmesinde öncelikle güvenlik konusu ele alınmıştır. Bu reaktörler, herhangi bir operatör veya güç kaynağına ihtiyaç bırakmayan ve tamamen günlük hayatta güvendiğimiz doğal kuvvetlere dayanan pasif güvenlik sistemlerine sahiptirler. 600MWe'lik, Westinghouse, Department Of Energy (DOE) ve Electiric Power Research Institute (EPRİ) tarafından geliştirilen AP600, dünyanın pasif güvenlik sistemi lisansına sahip ilk reaktörüdür. AP600 ayrıca konstrüksiyonunun sadeliği ile karakterize edilmektedir. Güney Afrika'da Eskom tarafından geliştirilen gaz türbinli çevrime sahip Pebble Bed Modular Reactor (PBMR) imal etme teşebbüsü vardır. Her bir modülü HOMWe olan bu modüler reaktörün termal veriminin %42-50 civarında gerçekleşeceği hesaplanmaktadır. Yakıt, %8 zenginleştirilmiş U02'dir ve silikon karbitle kaplanarak grafit moderatörlü tenis topu büyüklüğündeki pebble'lann içine yerleştirilmiştir. 330,000 adet pebble sürekli ve tükeninceye kadar dönüşümlü olarak kullanılmaktadır. Bura-up'ın 80,000 MWday/tU' ya ulaşacağı hesaplanmaktadır. Ayrıca, her bir modülü 285 MWe olan Amerikan dizaynı Gas Turbine- Modular Helium Cooled Reactor (GT-MHR)'ün inşasına başlanacaktır. Bu reaktörde, prizma şeklinde yakıt kullanılacaktır. Termal verim %50 civarındadır. General Atomics ve Russia's Minatom tarafından geliştirilmektedir ve başlangıçta yakıt olarak Rusya' daki silahlardan açığa çıkan saf plütonyum kullanılacaktır. İleri reaktörler fikriyle beraber hızlandırıcı ile sürülen sistemler ve soğutucu olarak özellikle kurşun veya kurşun-bizmut'un kullanıldığı sıvı metal soğutmalı reaktörler (LMR) konusundaki çalışmalar hız kazanmıştır. Kurşun-Bizmut eutectic (~%44 Pb, ~%56 Bi); fiziksel, kimyasal ve termodinamik özellikleri nedeniyle reaktörlerde yüksek derecede güvenliği sağlayabilecek bir soğutucudur. Bu nedenle nükleer reaktörlerin birincil çevrimlerinde soğutucu olarak kullanılabilir. Yüksek kaynama noktasına (~1670°C) sahip olması nedeniyle çıkış sıcaklığı 400-500°C olduğunda bile birincil çevrimin basmcı düşük olmaktadır. Bu da reaktör dizaynını basitleştirmekte ve güvenilirliği arttırmaktadır. Tüm ileri reaktörlerde; konstrüksiyonun basitleştirilmesi ve kavramsal değişikliklerle ilk yatırımın ucuzlatılması, böylelikle birim elektrik fiyatının düşürülmesi hedeflenmektedir. Ayrıca, radyoaktif atıkların azaltılması, saklanması be bunlardan yararlanılması gibi meselelerde önemli ilerlemeler kaydedilmiştir.

World population is steadily increasing having passed six billion in 1999. Yet one-third of that number lack access to electricity. Nuclear power industries have developed the reactor technology by means of the improving the idea of the advanced reactors to supply the energy need. Overly ambitious targets in waste management, safety or non-proliferation may lead to excessive increases in the cost of nuclear energy, lowering the competitiveness of the nuclear option. The ensuring of safety is the first step for the innovation of nuclear reactor technology. Advanced reactors have passive safeties which rely only on the natural forces rather than on AC power supplies and motor driven components. Ap600 is a 600MW advanced pressurized light water reactor plant developed jointly by Westinghouse, the U.S. Department of Energy (DOE), and the Electric Power Research Institute (EPRI). It is the only licensed passive safety system nuclear power plant in the world. South Africa's Pebble Bed Modular Reactor (PBMR) with a direct-cycle gas turbine generator is being developed by a consortium led by the utility Eskom, drawing on German expertise. Modules will be of 110 MWe and thermal efficiency about 42-50%. Fuel consists of tennis ball sized pebbles of graphite moderator containing 8% enriched UO2 and coated with silicon carbide. The 330,000 fuel pebbles recycle through the reactor continuously until they are expended, giving an average enrichment in the fuel load of 5-6% and burn-up of 80,000 MWday/t U. A larger US design, the Gas Turbine - Modular Helium Reactor (GT-MHR), will be built as modules of 285 MWe each. It has prismatic fuel elements like the HTTR and will directly drive a gas turbine at almost 50% thermal efficiency. It is being developed by General Atomics in partnership with Russia's Minatom, and initially will be used to burn pure ex-weapons plutonium in Russia. In 1996-97 Framatome (France) and Fuji (Japan) joined the development consortium. The use of liquid lead or lead-bismuth as a coolant in nuclear systems has attracted significant interest in the scientific community in recent years. The expediency of using a lead -bismuth eutectic (Pb is -44%, Bi ~56%)as a coolant of the primary circuit of nuclear reactors is caused by its physical, chemical, thermodynamic properties which allow to meet the safety requirements to the most complete degree. Due to a very high boiling point ( ~1670°C) it is allowable to have a low pressure in the primary circuit when the outlet coolant temperature is equal to 400-500°C. This simplifies a reactor facility design and increases its reliability.