لماذا لا تحتوي بعض محطات الطاقة النووية على أبراج تبريد؟

 

 

 

I.طريقة التبريد تحدد مدى ضرورة أبراج التبريد

 

إن متطلبات التبريد الأساسية لمحطة الطاقة النووية هي تفريغ الحرارة المهدرة لبخار العادم من التوربينات البخارية. تصنف أنظمة التبريد إلى ثلاثة أنواع:مرة واحدة-من خلال التبريد, حلقة مغلقة-تعيد تدوير التبريد، وتبريد الهواء. تُستخدم أبراج التبريد فقط في أنظمة التبريد ذات الحلقة المغلقة- المعاد تدويرها.

 

 

 

2.تبريد دائري مغلق - (يتطلب أبراج التبريد)

 

محطات الطاقة النووية الداخلية، المقيدة بموارد المياه المحدودة، تعتمدتعميم المياه + برج التبريدوضع. يمتص الماء المتداول الحرارة في المكثفات ثم يتم ضخه إلى أبراج التبريد لتبديد الحرارة وخفض درجة الحرارة من خلال التبخر، قبل أن يتدفق مرة أخرى لإعادة الاستخدام، وبالتالي تجنب هدر المياه. يجب أن تكون مشاريع الطاقة النووية الداخلية (على سبيل المثال، بعض محطات الطاقة النووية الداخلية في أوروبا والولايات المتحدة) مجهزة بأبراج تبريد كتكوين قياسي.

 

3. نظام تبريد الهواء (لا يتطلب أبراج تبريد تقليدية)

 

تعتمد بعض محطات الطاقة في المناطق القاحلة التبريد الهوائي المباشر أو غير المباشر، حيث يتم تبديد الحرارة من خلال الاتصال المباشر أو غير المباشر بين الهواء ومعدات التبادل الحراري. لا تنطوي هذه الطريقة على فقدان التبخر ولا تتطلب أبراج تبريد، ولكنها تتمتع بكفاءة أقل في التبادل الحراري وتتطلب مساحات أكبر للتبادل الحراري واستهلاكًا أعلى لطاقة المروحة.

.

ثانيا. التأثير الرئيسي للظروف الجغرافية ومصادر المياه

 

1.مزايا المواقع الساحلية/النهرية-المجاورة

 

يمكن أن تلبي مياه البحر ومياه الأنهار الوفيرة متطلبات سحب المياه وتصريفها مرة واحدة-من خلال التبريد، مما يلغي الحاجة إلى أبراج التبريد. في الوقت الحاضر، تقع جميع محطات الطاقة النووية العاملة في الصين على طول الساحل، لذلك لا يتم تركيب أبراج التبريد بشكل عام.

 

2. معوقات المناطق الداخلية/المائية- النادرة

 

وتواجه المناطق الداخلية نقصاً في إمدادات المياه. مرة واحدة-من خلال التبريد مقيد بلوائح حماية البيئة وقيود حجم المياه، مما يجعل التبريد الدائري المغلق-خيارًا إلزاميًا، وبالتالي تصبح أبراج التبريد مكونًا قياسيًا. على سبيل المثال، جميع محطات الطاقة النووية الداخلية في الولايات المتحدة وفرنسا مجهزة بأبراج تبريد كبيرة ذات شكل زائدي.

.

 

 

ثالثا. الاختلافات في أنواع المفاعلات والمبردات

 

تختلف تصميمات أنظمة التبريد باختلاف أنواع المفاعلات، وبعض أنواع المفاعلات لا تتطلب بطبيعتها أبراج تبريد تقليدية.

 

نوع المفاعل	المبرد	خصائص التبريد	متطلبات برج التبريد
مفاعل الماء المضغوط (PWR)	-ماء عالي الضغط	يتم فصل الحلقات الأولية والثانوية. تتطلب الحلقة الثانوية تبريد بخار العادم	غير مطلوب للمحطات الساحلية التي تستخدم مرة واحدة-من خلال التبريد؛ مطلوب للمحطات الداخلية التي تستخدم التبريد الحلقي-المغلق
مفاعل الماء المغلي (BWR)	ماء	يغلي المبرد مباشرةً لتوليد البخار؛ يجب تكثيف بخار العادم	غير مطلوب للمحطات الساحلية التي تستخدم مرة واحدة-من خلال التبريد؛ مطلوب للمحطات الداخلية التي تستخدم التبريد الحلقي-المغلق
مفاعل سريع مبرد بالصوديوم-.	الصوديوم السائل	يوفر المعدن السائل كفاءة عالية في التبادل الحراري؛ لا حاجة للتبريد التبخيري	عموما لا حاجة لأبراج التبريد التقليدية
-غاز ذو درجة حرارة عالية-مفاعل مبرد	هيليوم	تبريد الغاز مع تبديد الحرارة من خلال المبادلات الحرارية	لا حاجة لأبراج التبريد التقليدية
مفاعل الملح المصهور المعتمد على الثوريوم-.	الملح المنصهر	تبريد الملح المنصهر؛ لا يتطلب تصميم النظام تبخر الماء لتبديد الحرارة	لا حاجة لأبراج التبريد التقليدية

 

 

 

 

رابعا.المفاضلة-بين حماية البيئة والعوامل الاقتصادية

 

1.الامتثال البيئي

مرة واحدة-من خلال التبريد يجب أن تفي بالمعايير البيئية فيما يتعلق بدرجة حرارة مياه التصريف والتلوث الحراري. تتمتع المناطق الساحلية بقدرات كبيرة على المسطحات المائية، مما يجعل من السهل تلبية متطلبات الامتثال. تتحكم حلقة التبريد الداخلية المغلقة- المعاد تدويرها في تصريف الحرارة من خلال أبراج التبريد للتوافق مع اللوائح البيئية.

 

 

2. الاقتصاد

مرة واحدة-من خلال التبريد تتميز بتكاليف بناء رأسمالية منخفضة ونفقات تشغيلية ولكنها تخضع لقيود مصدر المياه. يتطلب التبريد الدائري المغلق-إنشاء أبراج تبريد، الأمر الذي يتطلب استثمارات رأسمالية كبيرة ولكنه مناسب للمناطق التي تعاني من شح المياه-. تعمل أنظمة تبريد الهواء على توفير المياه- ولكنها تستهلك قدرًا كبيرًا من طاقة المروحة، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف التشغيل-على المدى الطويل.

                                                

السيناريوهات الخاصة وتحسين التصميم

 

1.منشآت الطاقة النووية (السفن/الغواصات)

نظرًا للمساحة المحدودة، يتم اعتماد أنظمة تبريد مدمجة (على سبيل المثال، مياه البحر مرة واحدة-من خلال التبريد المدمج مع مبادلات حرارية عالية الكفاءة-)، بدون تركيب أبراج تبريد.

 

2. المفاعلات المعيارية الصغيرة (SMR)

تعتمد بعض التصميمات التبريد المتكامل أو تبريد الهواء، مما يبسط النظام ويلغي الحاجة إلى أبراج تبريد كبيرة.

 

وفي الختام، فإن ما إذا كانت محطة الطاقة النووية مجهزة بأبراج تبريد هو قرار شامل يعتمد على طرق التبريد، والظروف الجغرافية، وتصميم المفاعل، والعوامل الاقتصادية. مرة واحدة ساحلية-من خلال أنظمة التبريد، وأنواع المفاعلات الخاصة (على سبيل المثال، المفاعلات السريعة المبردة بالصوديوم-، والمفاعلات المبردة بالغاز ذات درجة حرارة عالية-المفاعلات-المبردة)، وأنظمة تبريد الهواء لا تتطلب أبراج تبريد تقليدية، بينما يجب أن تكون أنظمة التبريد ذات الحلقة المغلقة-المغلقة الداخلية مجهزة بأبراج تبريد. ومع توسع الطاقة النووية في المناطق الداخلية والمناطق التي تعاني من شح المياه{9}، سيصبح تطبيق أبراج التبريد أكثر انتشارًا. وفي الوقت نفسه، تعمل تقنيات تبريد الهواء وأنواع المفاعلات الجديدة أيضًا على دفع تنويع تطوير أنظمة التبريد.