מדוע לחלק מתחנות כוח גרעיניות אין מגדלי קירור?

 

 

 

I.שיטת הקירור קובעת את נחיצותם של מגדלי קירור

 

דרישת הקירור הליבה של תחנת כוח גרעינית היא לפרוק את חום הפסולת של קיטור הפליטה מטורבינות קיטור. מערכות קירור מסווגות לשלושה סוגים:פעם אחת-באמצעות קירור, קירור חוזר במעגל סגור-, וקירור אוויר. מגדלי קירור משמשים רק במערכות קירור חוזרות-סגורות.

 

 

 

2. קירור חוזר במעגל סגור-(נדרשים מגדלי קירור)

 

תחנות כוח גרעיניות בפנים הארץ, מוגבלות על ידי משאבי מים מוגבלים, מאמצות אתמים במחזור + מגדל קירורמצב. מים במחזור סופגים חום במעבים ואז נשאבים למגדלי קירור לפיזור חום והורדת טמפרטורה באמצעות אידוי, לפני שהם זורמים חזרה לשימוש חוזר, ובכך נמנעים מבזבוז מים. פרויקטים של כוח גרעיני פנימי (למשל, כמה תחנות כוח גרעיניות יבשתיות באירופה ובארצות הברית) חייבים להיות מצוידים במגדלי קירור כתצורה סטנדרטית.

 

3. מערכת קירור אוויר (אין צורך במגדלי קירור מסורתיים)

 

תחנות כוח מסוימות באזורים צחיחים מאמצות קירור אוויר ישיר או עקיף, כאשר פיזור החום מושג באמצעות מגע ישיר או עקיף בין אוויר לציוד לחילופי חום. שיטה זו אינה כרוכה באובדן אידוי ואינה דורשת מגדלי קירור, אך יש לה יעילות חילופי חום נמוכה יותר ומחייבת שטחי חילופי חום גדולים יותר וצריכת אנרגיית מאוורר גבוהה יותר.

.

II. ההשפעה העיקרית של תנאים גיאוגרפיים ומקורות מים

 

1. יתרונות של מיקומים סמוכים לחוף/נהר-

 

מי ים ומי נהרות בשפע יכולים לעמוד בדרישות צריכת מים ופליטת מים של קירור פעם אחת-, ולבטל את הצורך במגדלי קירור. נכון לעכשיו, כל תחנות הכוח הגרעיניות הפעילות בסין ממוקמות לאורך החוף, כך שמגדלי קירור בדרך כלל אינם מותקנים.

 

2. אילוצים של אזורים בפנים הארץ/מים-

 

אזורים בפנים הארץ מתמודדים עם אספקת מים צמודה. לאחר-הקירור מוגבל על ידי תקנות הגנת הסביבה ומגבלות נפח מים, מה שהופך את קירור המחזור הסגור בלולאה לבחירה חובה, ומגדלי הקירור הופכים לפיכך לרכיב סטנדרטי. לדוגמה, תחנות כוח גרעיניות יבשתיות בארצות הברית ובצרפת מצוידות כולן במגדלי קירור היפרבולואידים גדולים.

.

 

 

III. הבדלים בסוגי כורים ובנוזלי קירור

 

עיצובי מערכות הקירור משתנים בין סוגי כורים שונים, וסוגי כורים מסוימים אינם דורשים מטבעם מגדלי קירור מסורתיים.

 

סוג כור	נוזל קירור	מאפייני קירור	דרישת מגדל קירור
כור מים בלחץ (PWR)	מים בלחץ- גבוה	לולאות ראשוניות ומשניות מופרדות; הלולאה המשנית דורשת קירור של קיטור הפליטה	לא נדרש עבור מפעלי חוף המשתמשים בקירור פעם אחת-דרך; נדרש עבור מפעלים פנימיים המשתמשים בקירור-סגור בלולאה
כור מים רותחים (BWR)	מַיִם	נוזל הקירור רותח ישירות ליצירת קיטור; יש לעבות את קיטור הפליטה	לא נדרש עבור מפעלי חוף המשתמשים בקירור פעם אחת-דרך; נדרש עבור מפעלים פנימיים המשתמשים בקירור-סגור בלולאה
כור מהיר מקורר-נתרן	נתרן נוזלי	מתכת נוזלית מציעה יעילות חילופי חום גבוהה; אין צורך בקירור באידוי	בדרך כלל אין צורך במגדלי קירור מסורתיים
כור מקורר בגז-בטמפרטורה גבוהה{{1}	הֶלִיוּם	קירור גז עם פיזור חום דרך מחליפי חום	אין צורך במגדלי קירור מסורתיים
כור מלח מותך על בסיס-תוריום	מלח מותך	קירור מלח מותך; תכנון המערכת אינו דורש אידוי מים לצורך פיזור חום	אין צורך במגדלי קירור מסורתיים

 

 

 

 

IV.מסחר-בין הגנת הסביבה לגורמים כלכליים

 

1. ציות לסביבה

לאחר-הקירור חייב לעמוד בתקנים סביבתיים לגבי טמפרטורת מי הזרמה וזיהום תרמי. לאזורי החוף יש קיבולת גוף מים גדולה, מה שמקל על עמידה בדרישות התאימות. קירור חוזר במעגל סגור- בפנים הארץ שולט בפריטת חום דרך מגדלי קירור כדי לעמוד בתקנות הסביבה.

 

 

2.כלכלה

פעם-בקירור כולל עלויות בנייה והוצאות תפעוליות נמוכות, אך כפוף לאילוצי מקור מים. קירור חוזר במעגל סגור- מצריך בניית מגדלי קירור, הכרוך בהשקעה הון גבוהה אך מתאים לאזורים דלים במים. מערכות קירור אוויר חוסכות- במים אך צורכות אנרגיית מאוורר גבוהה, מה שמוביל לעלויות תפעול גבוהות יותר-לטווח ארוך.

                                                

תרחישים מיוחדים ואופטימיזציה של עיצוב

 

1. מתקני כוח גרעיני (ספינות/צוללות)

בשל שטח מוגבל, מאומצות מערכות קירור קומפקטיות (לדוגמה, מי ים פעם אחת-באמצעות קירור בשילוב עם מחליפי חום ביעילות גבוהה-, ללא מגדלי קירור.

 

2. כורים מודולריים קטנים (SMR)

עיצובים מסוימים מאמצים קירור או קירור אוויר משולב, מפשטים את המערכת ומבטלים את הצורך במגדלי קירור גדולים.

 

לסיכום, האם תחנת כוח גרעינית מצוידת במגדלי קירור היא החלטה מקיפה המבוססת על שיטות קירור, תנאים גיאוגרפיים, תכנון הכור וגורמים כלכליים. מערכות קירור של פעם-בחוף, סוגי כורים מיוחדים (למשל, כורים מהירים-נתרן מקוררים, כורי גז-מקוררים בטמפרטורה גבוהה, ומערכות קירור אוויר אינן דורשות מגדלי קירור מסורתיים, בעוד שצריכת מערכות קירור חוזרות-סגורות במעגל היבשתי חייבות להיות מצוידות במערכות קירור חוזרות. עם הרחבת הכוח הגרעיני לאזורים היבשתיים והמים-, היישום של מגדלי קירור יהפוך לנפוץ יותר. בינתיים, טכנולוגיות קירור אוויר וסוגי כורים חדשים מניעים גם את הגיוון בפיתוח מערכות הקירור.