|
|
11 Haziran 2021, 12:27
|
#1 |
 |
Nukleer Teknoloji Secenekleri
Gunumuzde nukleer enerjiden yararlanmanin uygun yolu, fisyon reaktorlerinin konuslandirilmasidir. Her ne kadar fuzyon reaktorlerini teknik olarak kullanmak icin gereken isin fizigi gosterilmis olsa da, fuzyon sistemlerini ticari olarak uygulanabilir sistemlere adapte etmek zaman alir. Ayni zamanda rekabetci enerji muhendisligi alanina getirmek icinde cok caba sarf etmek gerekir.
Bununla birlikte, asiri zorlu kosullar altinda performans vermesini hedefleyen malzemeler gelistirmek gerekir. Bu hem fisyon ve fuzyon teknolojileri icin secenekler saglayan her iki yolla da ilgilidir. Malzemeler nukleer enerji sisteminin fizibilitesinde kilit rol oynar, oyle ki, nukleer sistemler icin temel siniflandirma faktorleri ve metrikleri arasindadirlar. Nukleer sistem tipi (fisyon veya fuzyon) asagidaki gibidir: • Amac ve islevsellik, • moderator tipi, • Sogutucu tipi, • Yakit tipi, • Yapisal malzeme secenekleri, • Notron-enerji siniflandirmasi, • Cekirdek tasarim secenekleri (homojen veya heterojen vb.), • Enerji donusum proses tipi ve uygulama secenekleri, • Cevresel arayuzler, Nukleer Teknoloji SecenekleriYakin vadede ve halihazirda mevcut ticari secenek olarak nukleer fisyon sistemlerine odaklanildiginda, ortaya cikan yeni teknolojilerin yani sira iyi arastirilmis birkac yon vardir. Malzemeler, cagdas nukleer reaktorlerin omurlerini uzatmak icin olanaklar yaratan etkinlestirici bir rol oynar. Malzemeler ayni zamanda ortaya cikan yeni teknolojileri uygulanabilir kilan kilit faktordur. Dikkate deger ornekler olarak, yuksek sicakliklar ve yuksek enerji radyasyon etkileri nedeniyle asiri kosullar altinda performans gosteren kazaya dayanikli yakitlar ve saglam yapisal malzemeler sunan cok onemli gelismeler vardir. Performans Kosullari ve Malzeme Secenekleri Malzeme secimi icin bircok secenek bulunur, cagdas nukleer reaktorler, cogunlukla kaynamasi engellenen (basincli su reaktorlerinde) veya kaynamasina izin verilen (kaynar su reaktorlerinde) hafif su (hafif su reaktorleri) kullanir. Su kullanan tum nukleer reaktorler, gerekli performans ozelliklerini elde etmek icin birincil sistemlerini basinclandirir. Basinc seviyeleri, kaynar su reaktorlerinde yaklasIk 6 MPa’dan basincli su reaktorlerinde 15 MPa’ya kadar degisir. Bir dizi cagdas ticari nukleer reaktor, agir su (CANDU reaktorleri) kullanir. Birincil sogutma sivisi secenekleri icin alternatif secenekler, erimis sodyum gibi sivi metaller ve helyum gibi gazlardir. Reaktor tipleri sirasiyla sivi metal sogutmali reaktorler ve gaz sogutmali reaktorler olarak adlandirilir. Sivi metal secimine bagli olarak, calisma sivisi enerji donusum dongusunu birincil dongude induklenen yuksek radyoaktivite seviyelerinden izole etmek icin pahali bir ara dongu gerekebilir. Onemli olcude farkli bir secenek, erimis tuz reaktorlerinde bulunan sivi tuz konfigurasyonlari tarafindan sunulur. Tum bu gelismis reaktor seceneklerinde, malzeme etkilesimleri, uyumluluk ve gerekli ozellikleri sunarken ic kosullari destekleme ve bunlara dayanma yeteneklerindeki performans, cagdas seceneklerle rekabet halinde ticari fizibilite seviyelerini artirmaya yonelik basarili gelismeler icin hayati onem tasir. Moderatorler ve yapisal malzemeler hem kati hem de sivi secenekleri icerir. Grafit, berilyum, celikler ve kompozitler kati form secenekleri arasinda yer alirken. Hafif, agir su veya sivi tuzlar sivi form secenekleri arasindadir. Moderatorlerin ve yapisal malzemelerin secimi, ic kosullar ve performans ozellikleri tarafindan yonlendirilir. Cogu zaman, malzemelerin uyumlu kalmasi ve uzun sureler boyunca asiri kosullar altinda performans gostermesi beklenir. Bazi malzeme secimleri, digerlerinde bulunmayan benzersiz ozellikler ve firsatlar sunar. Ornegin sivi metallerin yuksek kaynama noktalari ve cok dusuk buhar basinclari gibi ozelliklerinden dolayi basinclandirma gerekli degildir veya cok dusuktur. Bu, bir sistemde gerekli performans ozelliklerini elde etmek icin basinclandirma gerektiren hafif su ve gazlara kiyasla onemli bir ayrim ve avantaj sunar. Belirtildigi gibi, hafif su sistemlerindeki tipik basinclar 6 ile 15 MPa, gaz sistemlerindeki tipik basinclar 4 ile 7 MPa arasindadir. Bu basinc seviyelerini destekleme ihtiyaci, bilesenler icin kaplar ve baglanti borulari dahil olmak uzere birincil sistemler icin yapisal malzemeler uzerinde gereksinimler dogurur. Basinclandirma ihtiyacinin olmamasi, malzemelere olan talebin onemli bir gevsemesidir. Ozellikle, sivi tuzlar, nukleer yakita uzun sureli dogrudan yakinliga dayanmak icin kati yapisal malzemelerin gereksinimlerini ortadan kaldirarak gelismis nukleer sistemleri daha da ileri goturur. Bu, sistem omru acisindan oldugu kadar sistem guvenlik noktasindan da onemli avantajlar sunar. Erimis tuz reaktorleri, diger nukleer reaktor konfigurasyonlarinda bulunmayan tuz ortamlarini destekleyen benzersiz teknolojiler gerektirir. Malzeme Secimi ve Sistem TasarimiNukleer Teknoloji Secenekleri Nukleer enerji sistemlerinde malzeme secimi, reaktor cekirdeklerinde ulasilabilir notron enerjilerini belirler. Sonuc olarak, bu sistemleri termal, hizli nukleer reaktorler veya sistemler olarak tanimlar. Cagdas nukleer filo, agirlikli olarak termal reaktorlerden olusmaktadir, ancak yillar icinde bir dizi hizli reaktor insa edilmis ve isletilmistir, ayrica bugun birkac hizli reaktor calismaktadir. Termal reaktorler malzeme secenekleri olarak su, agir su, helyum, karbondioksit ve grafit, hizli reaktorler sodyum, kursun ve celik kullanir. Gelecekteki surdurulebilir nukleer enerji yollari icin hizli reaktorlerin onemini goz onunde bulundurarak, sivi metallerin isi giderme yeteneklerini hesaba katan diger cekirdek ici malzeme seceneklerine gore avantajlari vardi. Bu sivi metallerin avantajlarindan bazilari asagidaki gibidir: • Mukemmel isi transfer ozelliklerine sahiptir, • Sivi halde kaldiklari genis sicaklik araliklari ile karakterize edilir ve gaz sogutmali reaktorlerin yuksek sicaklik performans eslestirme ozelliklerini sunabilirler, • Helyum ve agir tuzlar, hizli reaktorler icin sogutucu turleridir, • Nukleer radyasyon hasarina karsi mukemmel bir dirence sahiptir, • Sogutma sistemindeki sicaklik gradyanlarinin dusuk olmasi nedeniyle yuksek termal iletkenlige ve dusuk ozgul isiya sahiptir. Yuksek kaynama sicakliklariyla birlestiginde, hizli reaktor konfigurasyonlarinda yerel sicak noktalar dogal olarak en aza indirilir, Zorluklar acisindan, sivi metaller kimyasal olarak aktif ve asindiricidir, ayrica ozel ve genellikle maliyetli yapisal malzemelerin ve isleme teknolojilerinin kullanilmasini gerektirirken, kucuk miktarlarda bile bulunan oksijen, sodyumu Na 2’ye oksitler. Daha sonra soguk duvarlara cokerek tikanma sorunlarina neden olur. Sodyumun nispeten yuksek donma noktasi, dusuk gucte calisma veya uzun sureli kapatma sirasinda sogutucunun donmasini onlemek icin elektrikli veya diger isiticilarin kullanilmasini gerektirir. Ek olarak, sivi metaller evrensel olarak mevcut degildir ve maliyetlidir, dolayisiyla tum bu zorluklar muhendislik zorluklaridir. Sivi metal ortaminda calismak uzere tasarlanmis gelismis malzemelerin kullanimi ile ustesinden gelinmis ve cozulmustur. Gaz sogutuculari, gelismis nukleer reaktorler icin baska bir secenektir. Reaktor basinclarinda cok kucuk moderasyon yetenekleri oldugundan, termal reaktorlerde grafit veya agir su gibi ayri moderatorlere ihtiyac vardir. Nukleer Teknoloji SecenekleriIsletimde hicbir zaman gaz sogutmali hizli reaktor olmamasina ragmen, endustride bir dizi gaz sogutmali hizli reaktor teknolojisi gelistirmek ve uygulamak icin onemli cikarlar vardir. Gaz halindeki sogutucular genellikle temin edilebilir, ucuz, guvenli ve yonetilebilirdir. Yuksek reaktor cikis sicakliklarina sahip calisma modlarina izin vererek, yuksek tesis termal verimlilikleri saglarlar. Ayrica, gazli sogutucular, yuksek verimli dogrudan termodinamik cevrimlere izin verir ve saflastirildiklarinda ciddi bir aktivasyon sorunu olusturmazlar. Bununla birlikte gazlar, zayif isi transfer ozelliklerine ve dusuk hacimsel isi kapasitelerine sahiptir. Ayrica sivi sogutuculardan daha fazla pompalama gucu ve daha buyuk kanallar, pompalama gereksinimlerini azaltmak icin ise basinclandirma gereklidir. Ozellikle He gibi dusuk molekuler kutleli gazlar icin sizdirmaz sistemlere ihtiyac vardir. Zayif isi transferi nedeniyle, reaktorden yuksek isi uzaklastirma oranlari elde edilecekse, yuksek yakit sicakliklari gerekir. Bu nedenle, malzeme seciminin ve malzeme mevcudiyetinin, hem teknoloji acisindan hem de ticari uygulama acisindan nukleer reaktor fizibilitesini belirleyen kilit faktorler oldugu iddia edilebilir. Neyse ki, malzemelerdeki ilerlemeler bugun cok cesitli nukleer reaktorleri mumkun kiliyor. ALİNTİ ~ |
|
|
| Konuyu Toplam 1 Üye okuyor. (0 Kayıtlı üye ve 1 Misafir) | |
|
|
Normal
