Ο θερμαντήρας χρησιμοποιεί χρησιμοποιημένο πυρηνικό καύσιμο
Οι πυρηνικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής μπορούν να χρησιμοποιούν μόνο περίπου το 5% του πυρηνικού καυσίμου.
Το υπόλοιπο υλικό παραμένει στις κυψέλες καυσίμου, οι οποίες αποθηκεύονται στις ενδιάμεσες αποθηκευτικές εγκαταστάσεις των σταθμών παραγωγής ενέργειας.
Η ιδέα μιας νέας συσκευής, του λεγόμενου TEPLÁTOR, που μπορεί να χρησιμοποιεί πυρηνικά απόβλητα.
Αναπτύχθηκε από επιστήμονες από το Τσεχικό Ινστιτούτο Πληροφορικής, Ρομποτικής και Κυβερνητικής του Τσεχικού Τεχνικού Πανεπιστημίου και της Σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του ZCU στο Πίλσεν.
Κατοχύρωσαν την ιδέα πέρυσι.
Οι συγγραφείς αναζητούν τώρα μια τοποθεσία για την οποία θα μπορούσαν να σχεδιάσουν το πρώτο λειτουργικό πρωτότυπο.
Το τσεχικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας μπορεί να τεθεί σε εφαρμογή ήδη από το 2029.
Η Τσεχία υποτίθεται ότι θα σταματήσει την καύση άνθρακα το αργότερο έως το 2038.
Προς το παρόν, οι μονάδες θέρμανσης υπολογίζουν στη στροφή στο φυσικό αέριο και τη βιομάζα, πράγμα που σημαίνει υψηλές επενδύσεις και αύξηση των τιμών της θερμότητας.
Υπάρχει κίνδυνος οι καταναλωτές να στραφούν από κεντρικά συστήματα σε μικρούς οικιακούς λέβητες αερίου.
Αυτά δεν υπόκεινται σε τόσο αυστηρούς κανονισμούς εκπομπών και, συνολικά, μπορούν να γίνουν χειρότεροι ρυπαίνοντες από τις ελεγχόμενες μεγάλες πηγές.
Επιπλέον, η υψηλότερη κατανάλωση φυσικού αερίου θα ανεβάσει την τιμή του.
“Ο θερμαντήρας είναι ένα μεγάλο κομμάτι χαρτί που συνδέεται με την αποθήκευση ενέργειας”, περιγράφει ο επικεφαλής της συσκευής του έργου Αναπλ. Ing. Radek Škoda, Ph.D., από το Τσεχικό Ινστιτούτο Πληροφορικής, Ρομποτικής και Κυβερνητικής CTU.
Ολόκληρη η συσκευή έχει διαστάσεις περίπου 6 επί 6 μέτρα.
Η ισχύς της μπορεί να κυμαίνεται από 50 έως 200 MWt και μπορεί να χρησιμοποιεί τόσο αναλωθέν πυρηνικό καύσιμο όσο και συμβατικές ράβδους καυσίμου, όπως αυτές που παρέχονται σε πυρηνικούς σταθμούς.
Το πλεονέκτημα του Teplátor είναι επίσης η ικανότητά του να επεξεργάζεται πυρηνικά απόβλητα, τα οποία σήμερα αποθηκεύονται σε ασφαλείς ενδιάμεσες εγκαταστάσεις αποθήκευσης στο Dukovany και στο Temelín.
Υπάρχουν περίπου 20.000 χρησιμοποιημένα κελιά στην Τσεχία και θα ήταν αρκετά για να θερμάνουν ολόκληρη τη χώρα για τριάντα χρόνια.
«Οι σημερινοί πυρηνικοί αντιδραστήρες που αναπτύχθηκαν τη δεκαετία του 1960 είναι σε θέση να χρησιμοποιούν μόνο το 5% περίπου της ενέργειας από το καύσιμο, το 95 τοις εκατό της παραμένει στις χρησιμοποιημένες κυψέλες», προσθέτει η Doc. Škoda.
Οι συντάκτες του έργου υποστηρίζουν ότι είτε το Teplátor είναι γεμάτο με πυρηνικά απόβλητα είτε με «φρέσκο» καύσιμο, η τιμή της παραγόμενης θερμότητας θα είναι πάντα χαμηλότερη από αυτή του φυσικού αερίου.
Τώρα, η επιστημονική και τεχνική ομάδα προσπαθεί να παρουσιάσει την ιδέα σε πιθανούς επενδυτές, καθώς και να λάβει επιδοτήσεις για τη μετάβαση από τον άνθρακα σε καθαρότερες τεχνολογίες.
Τα ευρωπαϊκά κονδύλια δεν υπολογίζουν ακόμη καθόλου σε βασική υποστήριξη.
Σύμφωνα με το έγγρ. Radka Škoda, υπάρχουν αρκετές εταιρείες μηχανικών στην Τσεχική Δημοκρατία που είναι σε θέση να παράγουν Teplátor.
«Σε σύγκριση με τους κλασικούς αντιδραστήρες, αυτή είναι μια πολύ απλούστερη τεχνολογία.
Όποιος μπορεί να κατασκευάσει μια ζυθοποιία ή έναν χημικό μπορεί επίσης να φτιάξει ένα Teplátor.
Η παραγωγή πρέπει να εγκριθεί από το Κρατικό Γραφείο Πυρηνικής Ασφάλειας».
Η ιδέα της χρήσης του πυρήνα στη βιομηχανία θέρμανσης δεν είναι εντελώς πρωτοποριακή.
Ήδη πριν από 50 χρόνια, εξετάστηκαν μικροί αντιδραστήρες σε μονάδες θέρμανσης, αλλά τότε δεν είχαν καμία ευκαιρία να ανταγωνιστούν τον φτηνό άνθρακα, επομένως δεν μπήκαν ποτέ στην πράξη.
Ολοένα και μεγαλύτεροι αντιδραστήρες κέρδιζαν τότε έδαφος στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Κείμενο: Tibor Šuľa σύμφωνα με την CTU
Φωτογραφία: CTU
TEPLATOR – προσβάσιμη βιομηχανία θέρμανσης του 21ου αιώνα
Άποψη TEPLATOR και πρωτεύοντος κυκλώματος
Πηγή: All for Power
Συγγραφείς άρθρου: Ing. Anna Fořtová , έγγρ. Ing. Radek Škoda, Ph.D. , Ing. Μιχάλ Ζέμαν
Η σημερινή μορφή της βιομηχανίας θέρμανσης αποτελείται κυρίως από πηγές άνθρακα, φυσικού αερίου και πετρελαίου. Με τα συνεχώς μειούμενα όρια ρύπανσης, μπορεί να είναι δύσκολο στο μέλλον να συνεχιστεί η λειτουργία των υφιστάμενων εγκαταστάσεων χωρίς σημαντικές επενδύσεις. Αυτές οι επενδύσεις μπορεί να είναι ρευστοποιήσιμες για ορισμένες πράξεις. Ως εκ τούτου, εδώ προσφέρεται η δυνατότητα χρήσης μιας καινοτόμου ιδέας για κεντρική και βιομηχανική θέρμανση με χρήση χρησιμοποιημένου πυρηνικού καυσίμου από αντιδραστήρες ελαφρού νερού. Υπάρχουν χιλιάδες τέτοια μερικώς χρησιμοποιημένα πυρηνικά καύσιμα στην Τσεχική Δημοκρατία. Αυτή η ιδέα για τη χρήση αναλωμένου πυρηνικού καυσίμου προήλθε από το ερευνητικό ινστιτούτο CIIRC του Τσεχικού Τεχνικού Πανεπιστημίου σε συνεργασία με τη Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του ZČU στο Pilsen.
Το TEPLATOR είναι μια βιομηχανική ιδέα παροχής κεντρικής θερμότητας με χρήση αναλωμένου πυρηνικού καυσίμου. Χρησιμοποιεί μόνο γνωστά, επαληθευμένα και ελεγμένα εξαρτήματα. Αυτή η ιδέα επιτρέπει τη χρήση χρησιμοποιημένων πυρηνικών καυσίμων από κλασικούς πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής (τύπους αντιδραστήρων υπό πίεση ή βρασμού) χωρίς περαιτέρω τροποποιήσεις αυτού του καυσίμου. Τα αναλωμένα καύσιμα από έναν πυρηνικό σταθμό, που έχει ήδη εξυπηρετήσει το σκοπό του στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, συνήθως, αφού αφαιρεθούν από τον αντιδραστήρα, μεταφέρονται πρώτα σε μια δεξαμενή αποθήκευσης αναλωμένου καυσίμου και μετά από ορισμένο χρονικό διάστημα μεταφέρονται σε δοχεία αποθήκευσης όπου παραμένει σε ενδιάμεση αποθήκευση. Εκεί, υπό την προϋπόθεση ότι δεν ξαναδουλεύεται, συνήθως τελειώνει τον κύκλο ζωής του για τον χειριστή. Το TEPLATOR αντιπροσωπεύει μια άλλη οικονομική χρήση αυτού του καυσίμου. Τέτοιο καύσιμο θα χρησιμοποιηθεί στην ενεργή ζώνη του TEPLATOR και θα παράγει θερμότητα εδώ, που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για βιομηχανική ή κεντρική θέρμανση. Μετά την κατασκευή του TEPLATOR, το κόστος καυσίμου θα ήταν αμελητέο, γεγονός που θα επηρέαζε σημαντικά την τιμή για την παραδοθείσα θερμότητα και κυρίως τη σταθερότητά του.
Άποψη TEPLATOR και πρωτεύοντος κυκλώματος
Περίπου δώδεκα επιστήμονες συμμετείχαν στην ανάπτυξη της ιδέας μέχρι την τρέχουσα μορφή της, και η ίδια η ανάπτυξη περιλάμβανε πολλά στάδια, κατά τα οποία έγιναν μικρές και μεγάλες τροποποιήσεις για να απλοποιηθεί ολόκληρη η ιδέα. Η κύρια ιδέα του TEPLATOR είναι μια αξιόπιστη, φθηνή και βιώσιμη τεχνολογία που εξασφαλίζει οικολογική και μόνιμη παροχή θερμότητας σε ευνοϊκές και σταθερές τιμές στους τελικούς πελάτες. Το TEPLATOR είναι μια έννοια που δίνει έμφαση στη βιωσιμότητα και την οικολογία στην ενέργεια.
TEPLATOR – σχέδιο
Η προσαρμοσμένη σχεδίαση περιλαμβάνει 3 κυκλώματα. Το πρωτεύον κύκλωμα περιλαμβάνει ένα σκάφος, μια ενεργή ζώνη με το προαναφερθέν καύσιμο, 3 εναλλάκτες και 3 αντλίες. Είναι επομένως ένα λεγόμενο σχέδιο τριών βρόχων. Η ενεργή ζώνη σχηματίζεται από ένα δοχείο με κανάλια στα οποία αποθηκεύεται το καύσιμο. Ο χώρος μεταξύ των καναλιών γεμίζει με έναν συντονιστή. Το ψυκτικό υγρό ρέει στα κανάλια στα οποία αποθηκεύεται το καύσιμο, το οποίο συνεχίζει να ρέει μέσω ενός συστήματος σωλήνων, στην έξοδο του οποίου υπάρχει ένας συλλέκτης, όπου το ψυκτικό οδηγείται από όλα τα κανάλια, δηλαδή τους σωλήνες. Τρεις σωλήνες βγαίνουν από αυτόν τον συλλέκτη, καθένας από τους οποίους ρέει σε έναν εναλλάκτη θερμότητας. Το ψυκτικό διέρχεται από την κύρια πλευρά του εναλλάκτη και επιστρέφει στα κανάλια καυσίμου μέσω της αντλίας και της κάτω πολλαπλής. Στο δευτερεύον κύκλωμα (το λεγόμενο ενδιάμεσο κύκλωμα), ρέει ένα δευτερεύον μέσο μεταφοράς θερμότητας (ανάλογα με τις παραμέτρους λειτουργίας, λαμβάνεται υπόψη είτε το νερό είτε το λιωμένο αλάτι). που μεταφέρει θερμότητα από το πρωτεύον κύκλωμα στο δικό του κύκλωμα θέρμανσης μέσω δευτερεύοντος εναλλάκτη. Μέρος του ενδιάμεσου κυκλώματος είναι δύο δεξαμενές που χρησιμεύουν ως σύστημα αποθήκευσης ενέργειας για τις κορυφές θέρμανσης. Αυτές οι δεξαμενές συνδέονται σε αυτό το κύκλωμα και είναι σε θέση να αφαιρούν και να αποθηκεύουν θερμότητα από την εναπομένουσα παραγωγή καυσίμου. Το τριτογενές ή δικό του κύκλωμα θέρμανσης είναι ήδη ένα σύνολο δευτερευόντων εναλλάκτη και σωλήνων που διανέμουν το μέσο μεταφοράς θερμότητας (νερό/ατμός) στον τελικό πελάτη.
Αποκοπή από TEPLATOR
Το εύρος ισχύος του TEPLATOR είναι 50 – 200 MWt, όλα εξαρτώνται από τη διάταξη της ενεργής ζώνης. Αυτή τη στιγμή αναπτύσσεται η μονάδα επίδειξης TEPLATOR DEMO με ισχύ 50 MWt. Αυτή η μονάδα θα αποτελείται από 55 συγκροτήματα καυσίμου από μια μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας τύπου VVER-440. Η θερμοκρασία εξόδου του πρωτογενούς νερού από την ενεργή ζώνη θα είναι 98 °C και ολόκληρο το σύστημα θα λειτουργεί σε ατμοσφαιρική πίεση. Το βαρύ νερό θα χρησιμοποιηθεί ως ψυκτικό και μετριαστής. Το πρωτεύον δοχείο αποτελείται από έναν κύλινδρο γραφίτη μαζί με ένα κάτω και πάνω καπάκι. Η αντίδραση θα ελέγχεται χρησιμοποιώντας τη στάθμη του συντονιστή στο δοχείο, και για το κλείσιμο έκτακτης ανάγκης, θα χρησιμοποιηθεί ένα σύστημα πλακών απορρόφησης που τοποθετούνται στον σωληνωτό χώρο πάνω από την ενεργή ζώνη. Η θωράκιση θα εξασφαλίζεται με ένα στρώμα σκυροδέματος γύρω από το TEPLATOR. Ο σχεδιασμός περιλαμβάνει επίσης δοχεία για αποθήκευση/χειρισμό με τον συντονιστή και αποθήκευση/χειρισμό με το κύριο ψυκτικό μέσο. Παράλληλα, δίπλα στο TEPLATOR υπάρχει και σύστημα αποθήκευσης καυσίμου. Το concept σχεδιάστηκε επίσης σε σχέση με την τιμή του βαρέος νερού, δηλαδή όσο το δυνατόν πιο συμπαγές, έτσι ώστε η συνολική τιμή επένδυσης να είναι επίσης ευνοϊκή. Το συνολικό ύψος του concept είναι περίπου 6 m και το πλάτος είναι περίπου 5 m (χωρίς τους εναλλάκτες θερμότητας). Λόγω του σκοπού του, το TEPLATOR θα λειτουργεί είτε όλο το χρόνο (για βιομηχανική παροχή θερμότητας) είτε για περίπου 9 μήνες (για λειτουργία CZT κατά την περίοδο θέρμανσης).
Δυνατότητα χρήσης
Λόγω των ολοένα αυστηρότερων ορίων εκπομπών, αυτή η ιδέα θα μπορούσε να αντικαταστήσει πολλές μονάδες θέρμανσης που λειτουργούν με ορυκτά καύσιμα.
Όχι μόνο στην Τσεχική Δημοκρατία, υπάρχουν πολλές τοποθεσίες όπου μπορεί να χρησιμοποιηθεί αυτή η έννοια. Π.χ.
Μια παρόμοια ιδέα αναπτύσσεται εντατικά και στη Σκανδιναβία.
Από την άποψη της αποτελεσματικής χρήσης του TEPLATOR, θέσεις με κατανάλωση θερμότητας άνω των 2.000 TJ/έτος λαμβάνονται υπόψη στην πρώτη ανάπτυξη.
Από το Σχ. 6, μπορεί να υπολογιστεί ότι μόνο στην Τσεχική Δημοκρατία σήμερα υπάρχει χώρος για περίπου μια ντουζίνα ΘΕΣΕΙΣ.
Τοποθεσίες με χαμηλότερη κατανάλωση θερμότητας δίπλα στο άλλο μπορούν να μοιραστούν τη θερμότητα από το TEPLATOR.
Τελικά, η χρήση του TEPLATOR δεν θα περιοριζόταν από μεγάλες ή μεγαλύτερες πόλεις.
Έτσι, θα μπορούσε να υπάρξει πιο εκτεταμένη συμμετοχή του TEPLATOR στο σύστημα CZT.
Στην τιμή της θερμότητας που παράγεται από το TEPLATOR, η οποία είναι κάτω από 100 CZK/GJ, είναι η πιο οικονομική πηγή θέρμανσης σήμερα.
Τα υπάρχοντα αποθέματα χρησιμοποιημένου πυρηνικού καυσίμου στην Τσεχική Δημοκρατία θα επαρκούσαν για μια ντουζίνα TEPLATORS για 30 χρόνια λειτουργίας, γεγονός που καθιστά το TEPLATOR τη λιγότερο εξαρτώμενη πηγή θερμότητας από τον προμηθευτή καυσίμου. Φυσικά, το TEPLATOR μπορεί να λειτουργήσει και με φρέσκο καύσιμο, εάν ο χειριστής δεν ενδιαφέρεται για ακτινοβολημένο καύσιμο.
Ενεργή ζώνη TEPLATOR
Κατανάλωση θερμότητας CZT στο CR/SR – ζήτηση πάνω από 1 PJ
Αφήστε μια απάντηση