先进堆的运输安全,如何保障?

2022-08-26 15:14  来源: 嘿嘿能源heypower    SMR  核反应堆  核燃料

随着能源安全和气候目标逐渐受到重视,核工业界准备努力发挥先进堆系统优势解决问题。这其中,运输安全的考虑,将在这些未来反应堆设计能够充分发挥部署潜力方面发挥关键作用。1、理想的能源方案先进堆的运输需要与常规核材料一样安全。先进堆系统,如小型模块化反应堆(SMR)和先进模块化反应堆(AMR),具有适应各种环境部署(包括不适合建设核电站的环境)的良好能力。当考虑将这些反应堆应用于偏远,电网连通性差的地区或救灾场景时,其意义十分深...


随着能源安全和气候目标逐渐受到重视,核工业界准备努力发挥先进堆系统优势解决问题。这其中,运输安全的考虑,将在这些未来反应堆设计能够充分发挥部署潜力方面发挥关键作用。

1、理想的能源方案


先进堆的运输需要与常规核材料一样安全。

先进堆系统,如小型模块化反应堆(SMR)和先进模块化反应堆(AMR),具有适应各种环境部署(包括不适合建设核电站的环境)的良好能力。

当考虑将这些反应堆应用于偏远,电网连通性差的地区或救灾场景时,其意义十分深远。

采用模块化制造和安装的原则,确保了设计从一开始就具有较低的资本风险,此外还融入了最新的安全和安保增强功能。

这些优点,再加上全世界实现气候目标的压力越来越大,使得先进堆成为理想的能源解决方案,尤其是在以前没有民用核计划的地区。

2、关于交通安全的思考

核材料的运输是核燃料循环的重要组成部分,人们普遍认识到,运输过程中保证安全,对核设施的整体运营都提出了明显的挑战。

核运输作业受到许多变量的影响,例如在多个威胁环境中的过渡或国际运输期间不同的监管要求。

在实际操作中,这意味着根本不能是“一刀切”的运输安全方式,而是需要逐案分析和规划,以确保适当的实物保护系统到位。

虽然运输需要单独考虑,但安全性要求受到关键安全原则的约束,在考虑先进反应堆时,所有这些原则仍然是相关的。

《核材料实物保护公约》及其修正案规定了对核材料的实物保护要求,这是核材料实物防护领域唯一具有法律约束力的国际文书。

本公约附件规定了根据类型、形式和数量对核材料进行分类的方法。这是制定核运输实物保护安排的第一步。

3、燃料安全运输

这种分类过程,通过对运输材料进行分析,确保采用相应的安全方法。

这是一个被称为“分级方法”的基本原则。由于效率和安全特性的提高,许多先进堆正在考虑新的燃料类型,这将对运输安全要求产生重要影响。

以三结构各向同性(TRISO)燃料为例,一种包含在陶瓷卵石中的裂变材料,被提议用于高温反应堆。这种燃料在发生事故的时候表现出显著的抗扩散性和增强的安全特性。

在考虑运输安全安排时,这些特征也是重要考虑。根据分级方法,当与针对运输进行的威胁分析同时进行时,防扩散和不易分散的燃料类型,可以保证采用不那么繁重的安全方法。

类似地,在反应堆中使用前,将裂变材料溶解成盐的熔盐燃料类型,提供了一定的安全优势。

氟化物盐的使用得益于提取困难和不易传播,这两个因素分别从防盗和防破损的角度支持运输安全。

一开始,与今天进行的典型燃料运输相比,这些似乎是安全增强,但潜在燃料的变化再次表明,需要对运输规划采取逐案处理的方法。

4、可运输核电站


一些完整的反应堆模块能够通过公路运输。

对于一些先进堆设计,如许多微型堆,提出的另一个有趣的概念——在工厂燃料配置或可运输状态下,运输预装载核材料的反应堆系统(后者通常称为可运输核电站或TNPP)。

在不使用许可包装的情况下移动核材料是一个新颖的概念。

对于在休眠状态下作为货物移动的模块,当前的监管方法是合适的,对运输中的模块进行具体分析,将确保制定适当的安全安排。

运输包装按照安全法规的要求进行严格的测试,该测试确定的安全性能也有助于安全。

从历史上看,还对运输包进行了安全测试,以在受到特定威胁时提供有关包鲁棒性(在异常和危险情况下系统生存的关键)的宝贵数据。

如果要移动含有核材料的反应堆或反应堆模块,则需要进行类似分析,以确定运输中的基线安全要求。

这将意味着确定一些因素,如反应堆获得核材料的延迟时间,或分析以确定任何破坏脆弱性。

在所有未经许可的包装运输核材料的情况下,该行业预计在此期间将受到一波监管审查。

5、远程选址

虽然在没有许可证的情况下运输核材料是一个新颖的概念,但在偏远地区运输核材料却并非如此。

这些反应堆的远程选址,通常被认为是其部署的一个优势和关注点。

运输安全也是如此。与人口和潜在对手的距离可以被视为一种优势,但与任何响应要素的潜在距离,又是一个关键的安全挑战。

这方面的困难在于,如何在实践中满足安全结果要求,以确保为运输提供的保护水平,符合现有条例中规定的水平。

最可能适合的缓解措施是,运营商和承运人寻求增加可能延迟对手以任何形式获取材料的功能,确保这些延迟时间大于运输路线的响应时间。

这可以通过额外的安全屏障或增加包装、模块或反应堆设计已有屏障的稳健性来实现。

6、国际运输

核材料的安全是其所在国的责任。

在当今开展的国际运输中,这意味着向相关方提供保证是促成运输的关键活动。对于需要政府间沟通和协议的最高级别运输,情况尤其如此。

对于运输新型燃料,甚至是装载核材料的模块,目前的方法仍然完全适用,模块的具体分析是一个重要因素。

然而,对于处于可操作或半可操作状态的TNPP,似乎在这个空间中存在一些模糊性。

TNPP位于运行现场和核运输之间,这意味着需要进行监管调整和消除冲突。

这将需要咨询核监管要求以及运输类型的模式监管。反应堆在不同环境中运行时的正常运行和事故场景的运输要求,意味着运输所面临的不同挑战将适用于反应堆系统。

TNPP独特的运营地位保证采用定制的方法,利用运输和运营现场的监管和最佳实践领域。

国际原子能机构(IAEA)在制定安全基本原则、建议、执行指南和技术文件以支持和平利用核技术方面发挥着关键作用。

由于新的核国家目前在部署先进堆方面面临的挑战将更加复杂,IAEA和成员国必须支持和指导这些新核国家的发展,因为它们希望采用下一代反应堆。

7、通过安全传输确保部署

如果我们考虑一个装有新型燃料的完整微型反应堆,通过国际运输到一个偏远的地方,那么很明显,关于最合适的方法的问题仍有待回答。

然而,利用先进堆促进能源安全的能力,应成为全球部署战略的关键要素。

这些反应堆系统非常适合支持可再生能源或提供非发电优势,如区域供暖或制氢,这再次扩大了它们的部署范围。

重要的是要注意,安全是一项使能功能,特别是在运输方面。运输安全安排可以实施,并适合具体的运输要求。

通过适当的分析、密切的国际合作和健全的监管框架,先进反应堆将很快在全球能源解决方案中发挥关键作用。



图为技术

深圳核博会

中国核电网


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