กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 7 นาที

เครื่องปฏิกรณ์แบบเร่งปฏิกิริยาเร็วต้นแบบ

เปลี่ยนทางจากอักษรย่อ

เครื่องปฏิกรณ์ต้นแบบแบบเร่งปฏิกิริยาเร็ว ( PFBR ) เป็นเครื่องปฏิกรณ์แบบเร่งปฏิกิริยาเร็วชนิดสระ น้ำ ระบาย ความร้อน ด้วยโซเดียม ขนาด 500 เมกะวัตต์...

เครื่องปฏิกรณ์แบบเร่งปฏิกิริยาเร็วต้นแบบ

พิกัด : 12°33′11″เหนือ80°10′24″ตะวันออก/12.55306°N 80.17333°E

เครื่องปฏิกรณ์แบบเร่งปฏิกิริยาเร็วต้นแบบ
รุ่นต้นแบบ
แนวคิดเครื่องปฏิกรณ์เครื่องปฏิกรณ์เร็วระบายความร้อนด้วยโซเดียม
สายเครื่องปฏิกรณ์IFBR (เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบเร่งปฏิกิริยาเร็วของอินเดีย)
ออกแบบโดยไอจีอาร์
ผลิตโดยภวินี
สถานะวิกฤต[ 1 ]
พารามิเตอร์หลักของแกนปฏิกรณ์
เชื้อเพลิง ( วัสดุฟิสไซล์ )พลูโตเนียม / 235 U [ 2 ]
สถานะเชื้อเพลิงแข็ง
สเปกตรัม พลังงานนิวตรอน เร็ว
วิธี การควบคุมหลัก ก้านควบคุม
สารหล่อเย็นหลักโซเดียมเหลว
การใช้งานเครื่องปฏิกรณ์
การใช้งานหลักการผลิตไอโซโทป233 U สำหรับ เครื่องปฏิกรณ์ นิวเคลียร์ AHWR-300และการผลิตกระแสไฟฟ้า
กำลัง (ความร้อน)1253
พลังงาน (ไฟฟ้า)500
เครื่องปฏิกรณ์แบบเร่งปฏิกิริยาเร็วต้นแบบ
แผนที่
ชื่อทางการआदिप्ररूप द्रुत प्रजनक रिएक्टर
ประเทศอินเดีย
ที่ตั้งKokkilamedu ใกล้Kalpakkam รัฐทมิฬนาฑูประเทศอินเดีย
พิกัด12°33′11″เหนือ80°10′24″ตะวันออก / 12.55306°N 80.17333°E / 12.55306; 80.17333
สถานะวิกฤต
 เริ่มการก่อสร้าง2004
 วันที่ได้รับมอบหมายปี 2026 (ตามแผน)
 ค่าใช้จ่ายในการก่อสร้าง5,850 ล้านรูปี (เทียบเท่า220พันล้านรูปีหรือ2.24 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2023) [ 3 ]  
เจ้าของภวินี
ผู้ปฏิบัติงานภวินี
โรง ไฟฟ้านิวเคลียร์ 
 ประเภทเครื่องปฏิกรณ์ขยายพันธุ์เร็ว
โรง ไฟฟ้าพลังความร้อน 
 เชื้อเพลิงหลัก
 แหล่งทำความเย็น
 การผลิตไฟฟ้า
ความจุป้ายชื่อ500 เมกะวัตต์

เครื่องปฏิกรณ์ต้นแบบแบบเร่งปฏิกิริยาเร็ว ( PFBR ) เป็นเครื่องปฏิกรณ์แบบเร่งปฏิกิริยาเร็วชนิดสระ น้ำ ระบาย ความร้อน ด้วยโซเดียม ขนาด 500 เมกะวัตต์ ซึ่งเริ่มใช้งานที่ไซต์เดียวกับโรงไฟฟ้าพลังงานปรมาณูมา ดราส ใน Kokkilamedu ใกล้กับKalpakkam รัฐทมิฬนาฑูประเทศอินเดีย [ 4 ​​]

เครื่องปฏิกรณ์ที่พัฒนาขึ้นเองภายในประเทศนี้บรรลุถึงขั้นตอนที่สองที่สำคัญตามที่ระบุไว้ในโครงการพลังงานนิวเคลียร์สามขั้นตอนของอินเดียโดยอาศัยประสบการณ์หลายทศวรรษที่ได้รับจากการดำเนินงานเครื่องปฏิกรณ์ Kalpakkam Mini (KAMINI) ที่มีกำลังต่ำกว่า [ 5 ]และเครื่องปฏิกรณ์ทดสอบ Fast Breeder (FBTR) [ 6 ]เนื่องจาก PFBR ซึ่งมีวงจรเชื้อเพลิงแบบปิดเป็นแหล่งพลังงาน สามารถผลิตยูเรเนียม-233ซึ่งเป็นไอโซโทปฟิสไซล์จากธอร์เรียม-232 ได้ในปริมาณมาก [ 7 ]จึงมีบทบาทสำคัญในการปูทางไปสู่การใช้ประโยชน์จาก แหล่งสำรอง ธอร์เรียม ที่อุดมสมบูรณ์ของอินเดีย และลดการพึ่งพา การนำเข้า ยูเรเนียมสำหรับโครงการพลังงานนิวเคลียร์ ซึ่งเป็นข้อจำกัดทางประวัติศาสตร์ใน ความทะเยอทะยาน ด้านพลังงานนิวเคลียร์ของอินเดีย [ 8 ]

โครงการนี้ได้รับมอบหมายจากBharatiya Nabhikiya Vidyut Nigam Limited (BHAVINI) ซึ่งเป็นรัฐวิสาหกิจ (PSU) ภายใต้กรมพลังงานปรมาณู (DAE) ศูนย์วิจัยปรมาณูอินทิรา คานธี (IGCAR) รับผิดชอบการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์นี้โรงงานผลิตเชื้อเพลิงขั้นสูงที่วิทยาเขตในเครือของศูนย์วิจัยปรมาณูบับฮา (BARC) ในทาราปูร์รับผิดชอบการผลิตเชื้อเพลิง MOX และBharat Heavy Electricals Limited (BHEL) เป็นผู้จัดหาเทคโนโลยีและอุปกรณ์สำหรับการก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์[ 9 ] [ 10 ]

งานก่อสร้างเครื่องปฏิกรณ์เริ่มขึ้นในปี 2547 และคาดว่าจะแล้วเสร็จในเดือนกันยายน 2553 แต่เนื่องจากความล่าช้าหลายประการ จึงแล้วเสร็จในวันที่ 4 มีนาคม 2567 [ 11 ] [ 12 ]ค่าใช้จ่ายของโครงการก็เพิ่มขึ้นมากกว่าสองเท่าจาก 3,500 ล้าน รูปี เป็น 8,181 ล้าน รูปี เนื่องจากความล่าช้าหลายประการ[ 13 ]เครื่องปฏิกรณ์ต้นแบบแบบเร่งปฏิกิริยาเร็วประสบความสำเร็จในการเกิดปฏิกิริยาครั้งแรกในวันที่ 6 เมษายน 2569 เวลา 20:25 น. ตามเวลาอินเดีย[ 14 ]

พื้นหลัง

เครื่องปฏิกรณ์ใช้ เชื้อเพลิง ยูเรเนียม - พลูโทเนียมผสมออกไซด์ (MOX)ที่นำมาแปรรูปใหม่จากเครื่องปฏิกรณ์ขั้นแรกเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า และใช้วัสดุที่อุดม สมบูรณ์ ยูเรเนียม-238หรือทอเรียม-232ในการสร้างผลพลอยได้ที่สามารถแตกตัวได้พลูโทเนียม-239และยูเรเนียม-233ผ่านการแปลงสภาพนิวเคลียร์ตามลำดับ[ 14 ]ส่วนหลังนี้มีจุดประสงค์เพื่อใช้ในเครื่องปฏิกรณ์ขั้นที่สามที่ ใช้เชื้อเพลิง ทอเรียม-232ยูเรเนียม-233ดังนั้น FBR จึงเป็นก้าวสำคัญสำหรับขั้นที่สามของโครงการ ซึ่งปูทางไปสู่การใช้ประโยชน์จากแหล่งสำรองทอเรียมอันอุดมสมบูรณ์ของอินเดียอย่างเต็มที่ในที่สุด[ 11 ] [ 15 ]พลูโทเนียมส่วนเกิน (หรือยูเรเนียม-233 สำหรับเครื่องปฏิกรณ์ทอเรียม) จากเครื่องปฏิกรณ์เร็วแต่ละเครื่องสามารถนำไปใช้ในการตั้งเครื่องปฏิกรณ์ดังกล่าวเพิ่มเติมและขยายกำลังการผลิตนิวเคลียร์ให้สอดคล้องกับความต้องการพลังงานของอินเดีย PFBR เป็นส่วนหนึ่งของโครงการพลังงานนิวเคลียร์สามขั้นตอนของอินเดียที่วางไว้โดยHomi J. Bhabha [ 16 ] [ 17 ]

อินเดียมีความสามารถในการใช้ กระบวนการตาม วัฏจักรทอเรียมเพื่อสกัดเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ซึ่งมีความสำคัญเป็นพิเศษต่อกลยุทธ์การผลิตพลังงานนิวเคลียร์ของอินเดีย เนื่องจากอินเดียมีแหล่งสำรองทอเรียมที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งของโลก ซึ่งสามารถผลิตพลังงานได้นานถึง 60,000 ปี[ 18 ] [ 19 ]

การออกแบบและการก่อสร้าง

การว่าจ้าง

เพื่อวางแผนสำหรับ PFBR กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ได้จัดตั้งขึ้นในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2522 โดยดร. ราชา รามันนาซึ่งดำรงตำแหน่งเลขาธิการ DAE ในขณะนั้น รายงานของกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ที่ตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2523 ได้รับการปรับปรุงแก้ไขโดยกลุ่มทำงาน PFBR ในการจัดทำข้อเสนอการออกแบบในปี พ.ศ. 2526 จากการตรวจสอบและวิเคราะห์การออกแบบ รายงานโครงการโดยละเอียดได้ถูกส่งในปี พ.ศ. 2528 เพื่อขออนุมัติงบประมาณ ซึ่งต้องผ่านการทดสอบและการศึกษาเพิ่มเติม ส่งผลให้มีรายงานโครงการโดยละเอียดฉบับแก้ไขสำหรับ PFBR ที่ตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2545 ซึ่งได้รับการอนุมัติงบประมาณจากรัฐบาลอินเดียในเดือนกันยายน พ.ศ. 2546 โดยคาดว่าจะแล้วเสร็จในปี พ.ศ. 2553 [ 20 ]การออกแบบ PFBR ได้รับแรงบันดาลใจและบทเรียนจากการดำเนินงานของเครื่องปฏิกรณ์ขนาดเล็ก Kalpakkam (KAMINI) ที่มีกำลังต่ำกว่า [ 5 ]และเครื่องปฏิกรณ์ทดสอบ Fast Breeder (FBTR) [ 6 ]

การผลิตชิ้นส่วนสำหรับเครื่องปฏิกรณ์และการจัดหาโลหะโซเดียมเสร็จสมบูรณ์ในปี 2010 ซึ่งล่าช้ากว่ากำหนด[ 21 ]อย่างไรก็ตาม โครงการยังประสบกับความล่าช้าอีกหลายประการ[ 22 ]รวมถึงความล่าช้าทางเทคนิค เช่น การทดสอบระบบวงจรโซเดียมและการอุ่นภาชนะหลัก[ 21 ]ความล่าช้าเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงกฎระเบียบ เช่น กฎระเบียบ ของคณะกรรมการกำกับดูแลพลังงานปรมาณู (AERB) เกี่ยวกับการออกแบบความปลอดภัยที่ทนต่อแผ่นดินไหวหลังอุบัติเหตุฟุกุชิมะ [ 23 ] [ 24 ]และปัญหาเกี่ยวกับการผลิตพลูโตเนียมและการผลิตเชื้อเพลิง[ 25 ]ต้นทุนยังเพิ่มขึ้นมากกว่าสองเท่าจาก 3,500 ล้าน รูปี เป็น 8,181 ล้านรูปีเมื่อ โครงการเสร็จสมบูรณ์ในปี 2024 ซึ่ง เกือบ 20 ปีนับตั้งแต่เริ่มก่อสร้าง[ 13 ]

นายกรัฐมนตรีนเรนทรา โมดีอยู่ที่กัลปักกัมเมื่อวันที่ 4 มีนาคม 2024 เพื่อเป็นสักขีพยานในการเริ่มต้นการบรรจุแกนกลางครั้งแรก ซึ่งถือเป็นขั้นตอนที่สองของโครงการพลังงานนิวเคลียร์สามขั้นตอนของอินเดีย[ 26 ]เมื่อวันที่ 31 กรกฎาคม 2024 AERB ได้อนุมัติให้เพิ่มเชื้อเพลิงนิวเคลียร์และเริ่มปฏิกิริยาลูกโซ่[ 27 ]แต่ปัญหาทางเทคนิคใหม่ๆ ก็เกิดขึ้น หลังจากแก้ไขปัญหาเหล่านั้นแล้ว AERB ก็อนุมัติให้ BHAVINI เริ่มการบรรจุเชื้อเพลิงขั้นสุดท้าย ซึ่งเริ่มขึ้นเมื่อวันที่ 18 ตุลาคม 2025 เครื่องปฏิกรณ์บรรลุภาวะวิกฤตครั้งแรกเมื่อวันที่ 6 เมษายน 2026 [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]

เมื่อปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง จะมีการทดลองทางฟิสิกส์พลังงานต่ำบางส่วน ขั้นตอนต่อไปคือการเชื่อมต่อเครื่องปฏิกรณ์เข้ากับโครงข่ายไฟฟ้าและเริ่มผลิตพลังงานในเชิงพาณิชย์ โดยรอการอนุมัติจาก AERB Kalpakkam จะมีการสร้างเครื่องปฏิกรณ์แบบเร่งปฏิกิริยาเร็วอีกสองเครื่องหลังจากที่ DAE พอใจกับประสิทธิภาพของเครื่องปฏิกรณ์ แล้ว [ 31 ]การก่อสร้าง FBR สองเครื่องแรกมีกำหนดที่ Kalpakkam หลังจากที่ PFBR ดำเนินการได้สำเร็จเป็นเวลาหนึ่งปี FBR อีกสี่เครื่องมีกำหนดจะตามมาหลังจากปี 2030 ในสถานที่ที่จะกำหนด[ 32 ]

รายละเอียดทางเทคนิค

แผนภาพแสดงความแตกต่างระหว่างการออกแบบแบบวงจรปิดและแบบสระน้ำของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบเร็วชนิดโลหะเหลว แบบสระน้ำมีความเฉื่อยทางความร้อนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิมากกว่า จึงทำให้มีเวลามากขึ้นในการปิดระบบ/ หยุดการทำงานฉุกเฉิน (SCRAM)ในกรณีที่เกิดอุบัติเหตุจากการสูญเสียสารหล่อเย็น

เครื่องปฏิกรณ์เป็นแบบ LMFBR ชนิดสระน้ำโดยใช้โซเดียม 1,750 ตันเป็นสารหล่อเย็น ออกแบบมาเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า 500 เมกะวัตต์มีอายุการใช้งาน 40 ปี และจะใช้เชื้อเพลิง MOX ซึ่งเป็นส่วนผสมของยูเรเนียม-พลูโทเนียมและPuO เป็นเชื้อเพลิง และUOคาดว่าจะมีการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ 100 GWd/t โรงงานแปรรูปเชื้อเพลิง (FFF) ภายใต้การกำกับดูแลของ BARC ที่ Tarapur มีหน้าที่รับผิดชอบในการผลิตแท่งเชื้อเพลิง FFF อยู่ภายใต้ "คณะกรรมการรีไซเคิลนิวเคลียร์" ของศูนย์วิจัยปรมาณูบับฮา และเคยรับผิดชอบการผลิตแท่งเชื้อเพลิงประเภทต่างๆ ในอดีต FFF Tarapur ประสบความสำเร็จในการผลิตองค์ประกอบเชื้อเพลิง PFBR จำนวน 100,000 ชิ้นในช่วงต้นปี 2023 [ 33 ]

ข้อควรพิจารณาด้านความปลอดภัย

ต้นแบบเครื่องปฏิกรณ์แบบเร่งปฏิกิริยาเร็วมีค่าสัมประสิทธิ์ช่องว่าง เป็นลบ จึงทำให้มั่นใจได้ถึงความปลอดภัยทางนิวเคลียร์แบบพาสซีฟ ในระดับสูง ซึ่งหมายความว่าเมื่อเครื่องปฏิกรณ์ร้อนเกินไป (สูงกว่าจุดเดือดของโซเดียม) ความเร็วของปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชันจะลดลง ทำให้ระดับพลังงานและอุณหภูมิลดลง[ 34 ] ในทำนองเดียวกัน ก่อนที่สภาวะช่องว่างบวกที่อาจเกิดขึ้นจากอุบัติเหตุการสูญเสียสารหล่อเย็น อย่างสมบูรณ์ อัตราการไหลของสารหล่อเย็นที่เพียงพอจะเกิดขึ้นได้โดยการใช้แรงเฉื่อยของปั๊มแบบดั้งเดิม ควบคู่ไปกับรูพรุนทางเข้าหลายรู เพื่อป้องกันสถานการณ์อุบัติเหตุที่อาจเกิดขึ้นจากการอุดตันเพียงจุดเดียวที่หยุดการไหลของสารหล่อเย็น[ 34 ]

ระบบระบาย ความร้อนจากการสลายตัวของเครื่องปฏิกรณ์เพื่อความปลอดภัยเชิงรุกประกอบด้วยวงจรระบายความร้อนอิสระสี่วงจร แต่ละวงจรมีความจุ 8 เมกะวัตต์[ 35 ]การป้องกันเชิงรุกเพิ่มเติมต่อความเป็นไปได้ของปฏิกิริยาป้อนกลับเชิงบวก ได้แก่ ระบบปิด เครื่อง SCRAM อิสระสอง ระบบ ซึ่งออกแบบมาเพื่อปิดปฏิกิริยาฟิชชันอย่างมีประสิทธิภาพภายในหนึ่งวินาที จากนั้นความร้อนจากการสลายตัวที่เหลืออยู่จะต้องถูกระบายความร้อนเป็นเวลาหลายชั่วโมงโดยวงจรอิสระทั้งสี่วงจร

ข้อเท็จจริงที่ว่าเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบ PFBR ใช้โซเดียมเหลวเป็นสารหล่อเย็น ทำให้เกิดข้อกำหนดด้านความปลอดภัยเพิ่มเติมในการแยกสารหล่อเย็นออกจากสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน กรณีที่สาร หล่อเย็นรั่วไหลเนื่องจากโซเดียมจะระเบิดหากสัมผัสกับน้ำและจะลุกไหม้เมื่อสัมผัสกับอากาศ เหตุการณ์หลังนี้เคยเกิดขึ้นกับเครื่องปฏิกรณ์มอนจูในประเทศญี่ปุ่นเมื่อปี 1995 อีกประเด็นที่ต้องพิจารณาในการใช้โซเดียมเป็นสารหล่อเย็นคือการดูดซับนิวตรอนเพื่อสร้างไอโซโทปรังสี24Na ซึ่งมี ครึ่งชีวิต 15 ชั่วโมง[ 36 ]

ดูเพิ่มเติม

  • "เขื่อนกั้นคลื่น Kalpakkam จะสร้างเสร็จก่อนกำหนด และจะมีอีก 4 แห่งสร้างเสร็จภายในปี 2020"หนังสือพิมพ์The Hindu 7 กันยายน 2005 เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 1 กุมภาพันธ์ 2008
  • การออกแบบต้นแบบเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบเร่งปฏิกิริยาเร็ว (Fast Breeder Reactor) , วิศวกรรมนิวเคลียร์และการออกแบบ, เมษายน 2549
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Prototype_Fast_Breeder_Reactor&oldid=1356829118 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ เครื่องปฏิกรณ์แบบเร่งปฏิกิริยาเร็วต้นแบบ

เครื่องปฏิกรณ์ต้นแบบแบบเร่งปฏิกิริยาเร็ว ( PFBR ) เป็นเครื่องปฏิกรณ์แบบเร่งปฏิกิริยาเร็วชนิดสระ น้ำ ระบาย ความร้อน ด้วยโซเดียม ขนาด 500 เมกะวัตต์...

พื้นหลัง

เครื่องปฏิกรณ์ใช้ เชื้อเพลิง ยูเรเนียม - พลูโทเนียม ผสมออกไซด์ (MOX) ที่นำมาแปรรูปใหม่จากเครื่องปฏิกรณ์ขั้นแรกเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า และใช้ วัสดุที่อุดม สมบูรณ์ ยูเรเนียม -238 หรือ ทอเรียม-232 ในการสร้าง ผลพลอยได้ที่สามารถแตกตัวได้ พลูโทเนียม -239 และ...

การว่าจ้าง

เพื่อวางแผนสำหรับ PFBR กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ได้จัดตั้งขึ้นในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2522 โดย ดร. ราชา รามันนา ซึ่งดำรงตำแหน่งเลขาธิการ DAE ในขณะนั้น รายงานของกลุ่มนักวิทยาศาสตร์ที่ตีพิมพ์ในปี พ.ศ.

รายละเอียดทางเทคนิค

เครื่องปฏิกรณ์เป็น แบบ LMFBR ชนิดสระน้ำ โดยใช้โซเดียม 1,750 ตันเป็นสารหล่อเย็น ออกแบบมาเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า 500 เมกะวัตต์ มีอายุการใช้งาน 40 ปี และจะใช้ เชื้อเพลิง MOX ซึ่ง เป็นส่วนผสมของยูเรเนียม-พลูโทเนียมและ PuO เป็นเชื้อเพลิง และ UO...