경수로 지속가능성 프로그램

Light Water Reactor Sustainability Program

경수로 지속가능성 프로그램은 미국 정부의 연구 개발 프로그램이다. 미국 에너지부가 지휘하는 것으로 미국의 현재 104개 발전소의 수명을 60년 이상으로 연장하기 위해 면허 자격에 필요한 연구와 자료 취합을 목적으로 한다. 실제로 현재 미국에 있는 상업용 발전 원전은 모두 경수로(LWR) 발전소로서 일반(경수) 물을 감속재와 냉각재로 동시에 사용한다.

이 프로젝트의 근거는 가까운 장래에 다음과 같은 사실에 기초한다.

원자력 발전은 2009년 미국에서 비온실 가스 배출 발전소의 약 3/4를 차지하는 가장 큰 기여자였다. 에너지 효율, 재생 에너지, 탄소 포획 및 저장 기술은 깨끗하고 신뢰할 수 있는 에너지를 제공하는 데 있어 점점 더 많은 역할을 할 것으로 기대된다.

버락 오바마 대통령은 대선 기간 중 원자력은 비탄소 발전 전력의 70% 이상을 차지한다. 옵션으로 원자력을 없애면 공격적인 기후 목표를 달성할 수 있을 것 같지 않다고 말했다. [1] LWRS 프로그램은 무탄소 공급원으로서 원자력 발전소에서 나오는 전기는 이러한 필요성에 대한 전반적인 해결책의 일부로서 중요한 역할을 할 수 있고 반드시 해야 한다는 전제하에 운영된다. LWRS 프로그램은 다음 4가지 분야에 초점을 맞춘다. 재료 노화 및 열화, 첨단 계측, 정보 및 제어 시스템 기술, 첨단 경수로 핵연료 및 마지막으로 위험 정보에 입각한 안전 여유 특성.

예상 수요 증가

전기 에너지에 대한 국내 수요는 2009년부터 2035년까지 30% 이상 증가할 것으로 예상된다. 동시에, 현재 가동되고 있는 대부분의 원자력 발전소는 최초 20년 연장된 40년 운전 면허를 총 60년간 연장하기 시작할 것이다. 한 연구에 따르면 2030년까지 수요가 30-40% 증가할 것이라고 한다.[2] 다른 연구들은 일반적으로 세계적으로 훨씬 더 높은 증가율을 보이고 있는데, 이는 2035년까지 80%를 넘는 것이다.

이산화탄소 배출량 감소 목표

오바마 대통령은 이날 우리 기후를 위협하는 탄소 오염을 줄이고 화석연료 의존을 지속할 수 있도록 즉각적인 조치를 취해야 한다는 백악관 홈페이지에 이산화탄소 배출에 대한 미국의 국가적 입장을 분명히 했다. [4] 대통령은 온실 가스 배출을 2050년까지 1990년 수준보다 80% 낮게 줄이겠다는 목표를 세웠다.

어디서 그런 일이 일어나는지

아이다호 폭포 근처의 아이다호 국립 연구소(INL)와 오크 리지 국립 연구소(ORNL)는 관련된 주요 연구 시설이다. 전국의 다른 연구소와 대학은 연구의 특정 부분에 관여하고 있다(아래 참조).

관련자

프로그램 관리

  • Trevor Cook, LWRS 프로그램 연방 프로젝트 책임자
  • 브루스 P. 홀버트, LWRS 프로그램 기술 통합 사무소 이사
  • 도널드 L. Williams Jr. LWRS 프로그램 기술 통합 사무소 차장
  • Cathy J. Barnard, LWRS 프로그램 기술 통합 사무소 운영 관리자
  • Keith J. Leonard, Pathway Lead, 재료 노화 및 분해
  • 브루스 P. Hallbert, Pathway Lead, Advanced Instrumentation, Information 및 Control Systems 기술
  • Curtis L. Smith, 위험 정보에 입각한 안전 여유 특성화
  • 미첼 T. 농부, 원자로 안전기술

정부

국립 연구소

관련부서 에너지연구개발 프로그램

산업

대학

국제

연구 개발의 주요 기술 영역

재료 노화 및 열화

물질노화 및 분해경로는 원자력발전소 내 물질의 장기적인 환경악화 행동을 이해하고 예측하기 위한 과학적 근거를 개발하기 위한 연구를 실시한다. 안전하고 지속적인 원자력 발전소 운영에 필수적인 시스템, 구조 및 구성 요소의 성능을 평가하기 위한 데이터와 방법을 제공하여 규제 기관과 산업 모두에 핵심 입력을 제공한다.

배경

원자로는 매우 어려운 서비스 환경을 제공한다. 원자로 격납건물 내의 구성부품은 고온수, 응력, 진동 및 강도 높은 중성자장을 견뎌야 한다. 이 환경에서 재료의 열화는 성능 저하를 초래할 수 있으며, 경우에 따라서는 갑작스런 고장으로 이어질 수 있다.

분명히, 운용 중인 원자로의 까다로운 환경은 광범위한 재료가 사용 기간 연장 동안에 의도한 기능을 수행할 수 있는 능력에 영향을 미칠 수 있다. 정기적인 감시 및 수리/교체 활동은 이러한 성능 저하의 영향을 완화시킬 수 있지만, 여전히 고장이 발생한다.

모든 구성품을 잠재적으로 교체할 수 있지만, 단순히 구성품을 교체하는 결정은 실용적이지 않거나 경제적으로 가장 유리한 옵션이 될 수 있다. 따라서 원전의 연장운행과 전력증강 고려사항의 핵심 우선순위는 자재 분해과정을 이해하고 제어하며 완화하고 필요한 대체물의 장기적 계획을 위한 건전한 기술적 기반을 확립하는 것이다.

목적과 목표

물질 노화 및 분해 경로 길은 물질 과학과 기술의 많은 분야에 대한 연구를 제공하며, 모두 복수의 에너지부 임무를 지원하고 원자력 산업과 규제 기관의 연구개발 노력을 보완하면서 원자력 발전소 수명 연장 평가에 대한 고유한 입력을 제공한다. 경로의 전략적 목표는 원자력발전소 내 물질의 장기적 환경저해행동을 이해하고 예측하기 위한 과학적 근거를 개발하고, 안전하고 지속적인 원자력발전소 운영에 필수적인 시스템, 구조물 및 부품의 성능을 평가하기 위한 데이터와 방법을 제공하는 것이다.

에너지부(Materials Eagning and Devolution Pathway를 통해)는 키 분해 모드에 대한 개선된 기계론적 이해와 운영 한계를 제공하고 검증하기에 충분한 실험 데이터를 제공하고, 새로운 성능 저하 모니터링 방법을 제공하며, 고급 m을 개발하기 위해 이 연구 개발 활동에 관여한다.향상된 성능, 신뢰성 및 경제성을 제공하는 Itection 기술.

첨단 계측, 정보 및 제어 시스템 기술

첨단 계측, 정보 및 제어 시스템 기술 경로(Pathway)는 계측 및 제어 아키텍처에 대한 새로운 디지털 기술을 개발, 시연 및 배치하기 위한 연구를 수행하고, 국가 운영 원자력 발전소의 지속적인 안전, 신뢰성 및 경제 운영을 보장하기 위한 모니터링 기능을 제공한다.개미들

배경

신뢰할 수 있는 계측, 정보 및 제어 시스템 기술은 미국 LWR 함대의 안전하고 효율적인 운영을 보장하기 위해 필수적이다. 이러한 기술은 원자력발전소와 발전소 균형운영의 모든 측면에 영향을 미친다. 현재의 계측기와 인간-기계 인터페이스는 원자력 분야에서 아날로그 시스템을 채택한다. 이러한 시스템은 다른 산업에서 일반적으로 구식이라고 간주하지만, 지속적으로 신뢰성 있게 기능하지만, 전력회사가 성능 향상을 달성하기 위해 디지털 기술을 최대한 활용할 수는 없다. 제어 시스템을 넘어, 핵심 시스템, 구조, 부품의 중요한 영역에서 노화와 성능 저하의 영향을 감시하고 특성화하는 신기술이 필요하다. 이러한 노력의 목적은 계측 정보 및 제어 아키텍처에 대한 새로운 디지털 기술을 개발, 시연 및 배치하고 국내 104개 원자력 발전소의 지속적인 안전, 신뢰성 및 경제 운영을 보장하기 위한 모니터링 기능을 제공하는 것이다.

목적과 목표

첨단 계측, 정보 및 제어 시스템 기술 경로의 목적은 발전소 운영 및 지원의 모든 측면을 포괄하는 완벽한 디지털 환경을 조성하는 방식으로 기존 계측 정보 및 제어 시스템의 현대화를 가능하게 하는 것이다. – 3차원 정보 구축.공장 시스템, 공장 프로세스 및 공장 근로자를 일련의 상호연결된 기술에서 통합하는 건축.

위험 정보에 입각한 안전 여유 특성

위험지식 안전마진 특성화 경로로는 원자력발전소의 의사결정을 개선하기 위한 안전마진 계량 불확실성 관리를 지원하기 위한 접근방식을 개발하고 배치하기 위한 연구를 실시한다. 이 경로에서는 (1) 안전 여유도 계량화와 관련된 위험 평가 방법을 개발 및 시연하고 (2) 원자력발전소 안전 여유도를 보다 정확하게 나타낼 수 있는 안전 평가를 위한 고급 도구를 만든다.

배경

원자력 발전소의 설계, 인허가, 운영, 경제학의 중심에는 안전이 있다. 현재 LWR 원전이 60년을 넘어서면서 안전 중요 사건을 개시하거나 기존 사고 완화 기능을 축소하거나 새로운 고장 모드를 만드는 시스템, 구조물, 구성부품 고장의 빈도가 증가할 가능성이 있다. 발전소 설계자는 일반적으로 원자력 발전소의 "과다설계" 부분을 "과다설계"하며 설계 기준 시나리오를 충분히 초과하는 경우에도 공중 보건과 안전이 매우 높은 수준의 보증으로 보호될 수 있도록 중복되고 다양한 설계 안전 기능의 형태로 건전성을 제공한다.

안전 여유도의 특성을 개선하고 계량화하는 능력은 LWR 설계, 운전 및 발전소 수명 연장에 관한 개선된 의사결정의 핵심을 차지한다. 안전 여유도의 특성화에 대한 체계적인 접근방식은 면허소지자와 관련된 규제분석 및 의사결정에 필수적인 입력정보를 나타낸다. 또한, LWRS 프로그램의 연구 개발 및 기타 협력적 노력이 새로운 데이터를 산출하고 발전소 시스템, 구조물 및 부품의 노후화와 열화를 제어하는 물리적 프로세스에 대한 과학적 이해를 향상시킴으로써(그리고 동시에 원자로 연료와 발전소 계측기의 기술적 발전을 지원함), 정보 및 제어 시스템)의 필요성과 발전소 안전과 성능을 더 잘 최적화할 수 있는 기회가 알려지게 될 것이다.

목적

위험지식 안전마진 특성화 경로의 목적은 원자력 발전소의 의사결정을 개선하기 위해 안전마진 계량화의 불확실성 관리를 지원하는 접근방식을 개발 및 배치하는 것이다. 불확실성 관리는 (a) 안전과 관련된 위험을 이해하고 (b) 통제할 수 있는 능력을 의미한다. 따라서 RISMC 경로당은 안전 관리의 두 측면을 개선하는 데 전념한다.

첨단 경수로 핵연료

재래식 핵연료 펠릿

첨단핵연료 경로로는 원자력발전소의 기본핵연료와 피복재 성능을 이해하고 예측하기 위한 과학적 지식기반 개선을 위한 연구를 실시한다. 이 정보를 안전성이 개선되고 피복재 건전성이 개선되며 핵연료 주기 경제성이 개선된 고성능 연소연료 개발에 적용한다.

배경

핵연료 성능은 원자력발전소 운영실적, 안전성, 운영경제성, 폐기물 처리요구사항의 중요한 동인이다(지난 20년간 원자력산업은 연료신뢰성과 사용 또는 연소율에서 달성한 점진적인 개선으로 발전소 용량인자를 개선했다). 그러나 이러한 업그레이드는 상당한 안전마진 개선을 달성하는 동시에 상당한 안전마진 개선과 경제성을 달성하기 위해 달성 가능한 최대 영향에 도달하고 있으며, 현재 발전 중인 핵연료의 증분 개선 이상의 중요한 단계가 요구된다. 핵연료 구성, 피복재 건전성 및 연료/피복재 상호작용 영역에서 다음 수준의 연료 성능에 도달하기 위한 근본적인 변화가 필요하다. 향상된 연료 기계 설계와 대체 연료 구성으로 지원되는 혁신적인 피복재 개발에 관한 첨단 LWR 핵연료 경로 센터에서 개발되고 있는 기술 개선. 만약 실현된다면, 그 변화는 원자력 발전소의 경제, 운영 및 안전에서 상당한 유익한 개선을 가져올 것이다.

목적과 목표

Advanced LWR Nuclear Fuels Pathway는 원자로 안전성 개선, 연료 경제성 향상, 첨단 피복재 설계 생성, 연료 성능 예측을 위한 강화된 계산 모델 개발에 관한 연구를 수행한다. 전략적인 연구 개발 목표는 원자력 발전소의 기본 원자력 연료와 피복재 성능을 이해하고 예측하기 위한 과학적 지식 기반을 개선하고, 안전, 피복재, 무결성, 핵 연료가 개선된 고성능, 고연소 연료의 개발에 이 정보를 적용하는 것이다. 순환 경제 본 연구는 엄격한 시험과 분석을 통해 모든 안전과 규제 한도를 만족시키면서 각각의 기술 진보를 증명하기 위해 더욱 설계되었다.

참고 항목

참조

  1. ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2008-10-17. Retrieved 2008-11-05.{{cite web}}: CS1 maint: 타이틀로 보관된 사본(링크)
  2. ^ 미국 에너지 정보국, "국제 에너지 전망 2007", 에너지 정보국, 통합 분석 및 예측국, 미국 에너지부 워싱턴 D.C.
  3. ^ WNN 뉴스 리포트에 인용된 EIA 2010 전망: http://www.world-nuclear-news.org/EE-The_only_way_is_up_for_world_energy_use-2705107.html.
  4. ^ "Energy & Environment". www.whitehouse.gov. 2009. Archived from the original on 3 June 2009.

외부 링크