طراحی و توسعۀ نوع جدیدی از راکتورهای هسته‌ای با نام تجاری راکتورهای ماژولار کوچک (SMRs) برای تولید انرژی پاک، پایدار و ایمن در سال‌های اخیر در نقاط مختلف جهان در دستور کار قرارگرفته است. ظرفیت تولیدی این راکتورهای کوچک کم‌تر از 300 مگاوات است و بخش اعظم تجهیزات مدار اصلی این راکتورها در کارخانه ساخته می‌شوند و سپس توسط ناوگان‌های حمل‌ونقل به‌منظور نصب و راه‌اندازی، به سایت نیروگاه انتقال داده می‌شوند.اولین قدم برای ورود کشور به صنعت SMR، انتخاب تکنولوژی مناسب الزامات کاربری و شرایط اقلیمی کشور است. در پاسخ به این نیاز، کتاب حاضر در پنج فصل تألیف ‌شده است.

یشگفتار 13

 فصل اول: مروری بر وضعیت فعلی صنعت هسته‌ای در جهان 19

1-1- مقدمه 19

2-1- اهمیت و کاربردهای انرژی هسته‌ای 21

3-1- ضرورت گسترش صنعت هسته‌ای در ایران 29

4-1- وضعیت صنعت هسته‌ای در جهان 33

5-1- رایج‌ترین مدل‌های راکتورهای هسته‌ای شکافت 39

6-1- روند تکامل راکتورهای هسته‌ای 47

7-1- تکنولوژی نوین راکتورهای نسل چهارم 56

8-1- انواع مدل‌های راکتورهای نسل چهارم 59

1-8-1- راکتور دمای بسیار بالا (VHTR) 61

2-8-1- راکتور نمک گداخته (MSR) 65

3-8-1- راکتورهای سریع با خنک‌کننده سدیمی (SFR) 68

4-8-1- راکتور آب فوق بحرانی (SCWR) 71

1-4-8-1- مزایا و چالش‌ها 73

2-4-8-1- پیشرفت‌های GIF در توسعه تکنولوژی SCWR 74

5-8-1- راکتورهای گازی سریع (GFR) 76

6-8-1- راکتورهای گازی با خنک‌کننده سربی (LFR) 79

9-1- جمع‌بندی مزایا و اهمیت سیستم‌های نسل چهارم 81

10-1- راکتورهای ماژولار کوچک (SMRs) 84

1-11- نتیجه‌گیری 91

 فصل دوم: راکتورهای ماژولار کوچک برای تولید توان 85

1-2- مقدمه 85

2-2- روند تکامل راکتورهای ماژولار کوچک 88

3-2- وضعیت فعلی راکتورهای SMR در جهان 95

4-2- چالش‌ها و انگیزه‌ها در مسیر استقرار جهانی SMRها 99

1-4-2- انگیزه‌ها 99

2-4-2- چالش‌ها 102

2-4-2-1- اخذ پروانه 102

2-4-2-2- جدید‎بودن فناوری 104

3-2-4-2- پیش‌بینی هزینه تراز‎شده الکتریسیته تولیدشده توسط راکتور 105

4-2-4-2- سازگاری چرخۀ سوخت با تکنولوژی و امکانات فعلی 107

5-2-4-2- سایر چالش‌ها 108

6-2-4-2- چالش‌های پیش روی ایران 109

5-2- مشخصات عمومی تکنولوژی‌های مختلف راکتورهای ماژولار کوچک 110

1-5-2- کاربردهای SMRs 114

2-5-2- قابلیت اطمینان عملیاتی راکتورهای ماژولار کوچک 116

3-5-2- پیامدهای اقتصادی تکنولوژی‌های SMR 122

6-2- ایمنی و سلامت عمومی 124

1-6-2- آزادسازی انرژی پتانسیل 125

2-6-2- کاهش آزادسازی محصولات شکافت 127

3-6-2- حادثه LOCA و برداشت حرارت واپاشی 130

7-2- بررسی راکتورهای آب سبک SMR 132

1-7-2- راکتورهای آب تحت‌فشار یکپارچه (iPWR) 134

1-1-7-2- یکپارچگی اجزاء اصلی سیستم خنک‌کننده راکتور در یک محفظه 135

2-1-7-2- استفاده از سیستم ایمنی پسیو 137

3-1-7-2- مزایای ipwrها 140

2-7-2- راکتور آمریکایی NuScale 140

1-2-7-2- توصیف کلی نیروگاه NuScale 142

2-2-7-2- سیستم تأمین بخار هسته‌ای NSSS 144

3-2-7-2- طرح کلی نیروگاه 148

4-2-7-2- ساختمان راکتور 149

5-2-7-2- محفظه فشار راکتور 151

6-2-7-2- مولد بخار 152

7-2-7-2- فشارنده 153

8-2-7-2- قلب راکتور 154

9-2-7-2- مشخصات ایمنی راکتور NuScale 155

3-7-2- راکتور آرژانتینی CAREM 164

4-7-2- راکتور چینی ACP-100 168

5-7-2- راکتور چینی CNP-300 170

6-7-2- راکتور فرانسوی Flexbue 173

7-7-2- راکتور کره‌ای SMART 175

8-7-2- راکتور روسی  ABV-6M 178 

9-7-2- راکتور روسی KLT-405 181

10-7-2- راکتور روسی RITM -200 183

11-7-2- راکتور روسی VBER-300 186

12-7-2- راکتور آمریکایی mPower 189

13-7-2- راکتور آمریکایی SMR160 192

14-7-2- راکتور آمریکایی W-SMR 194

8-2- راکتورهای SMR آب‌سنگین 197

1-8-2- راکتور هندی PHWR-220 198

2-8-2- راکتور هندی AHWR-300-LEU 200

9-2- راکتورهای SMR گازی 203

1-9-2- راکتور آمریکایی GT-MHR 205

1-1-9-2- قلب راکتور 205

2-1-9-2- پیکربندی GT-MHR 209

3-1-9-2- ایمنی 213

2-9-2- راکتور چینی  HTR-PM 215

3-9-2- راکتور آمریکایی EM2 215

10-2- راکتورهای SMR فلز مایع 217

1-10-2- راکتور آمریکایی MKIPB-FHR 218

1-1-10-2- تولید حرارت هسته‌ای 218

2-1-10-2- سیستم خنک‌کننده 220

3-1-10-2- سیستم جابجایی و مدیریت سوخت 221

11-2- راکتور ژاپنی 4S 222

12-2- آشنایی با طرح میکرو راکتور Kilopower 223

1-12-2-اهداف طراحی ، توسعه و استفاده از راکتور کیلوپاور 224

2-12-2- آشنایی با ساختار ، طراحی و مکانیسم عملکرد راکتور 225

3-12-2- لوله‌های حرارتی 225

4-12-2- موتور استرلینگ 227

5-12-2-روند توسعه تکنولوژی 228

1-5-12-2- آزمون بحرانیت و راکتیویته DUFF در سامانه FLATTOP 228

2-5-12-2- مجموعه آزمون‌های انجام‌شده در راکتور آزمایشی KRUSTY 229

6-12-2- جمع‌بندی نهایی و ارائه برنامۀ زمانی پروژه 230

 فصل سوم: سیستم‌های تبدیل انرژی پیشرفته برای راکتورهای ماژولار کوچک 231

1-3- مقدمه 231

2-3- سیستم‌های تبدیل انرژی امروزی برای راکتورهای ماژولار کوچک 235

3-3- سیستم‌های پیشرفته تبدیل انرژی هوا - برایتون 242

4-3- بررسی روابط و طراحی اجزا 244

1-4-3- راکتورها 250

2-4-3- کمپرسور هوا و توربین‌ها 251

3-4-3- مبدل حرارتی 254

4-4-3- پمپ‌ها و ژنراتور 255

5-4-3- عدم قطعیت و اتصالات 258

5-3- پیش‌بینی عملکرد سیستم NACC در راکتورهای ماژولار کوچک 260

6-3- تغییرپذیری عملکرد راکتورهای ماژولار کوچک NACC 265

7-3- پیش‌بینی عملکرد راکتورهای ماژولار کوچک NARC 268

8-3- تغییرپذیری عملکرد سیستم‌های NARC ماژولار کوچک 270

9-3- پیش‌بینی عملکرد راکتورهای ماژولار کوچک NARC با خنک‌کننده میانی 275

10-3- تغییرپذیری عملکرد راکتورهای ماژولار کوچک NARC با خنک‌کننده میانی 277

11-3- جمع‌بندی 280

 فصل چهارم: بررسی جنبه‌های ایمنی و عدم گسترش سلاح هسته‌ای راکتورهای SMR پیشرفته ... 281

1-4- مقدمه 281

2-4- نوآوری‌های انجام‌شده در سیستم ایمنی SMRs 282

3-4- استانداردهای آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (IAEA) 284

4-4- پروسه تألیف استانداردهای ایمنی 284

5-4- دامنه و کاربردهای استانداردهای ایمنی هسته‌ای 285

6-4- ایمنی نیروگاههای نسل جدید در نگاه عموم 287

7-4- ملاحظات ایمنی عمومی در طراحی نیروگاه‌های SMR نسل جدید 288

8-4- دسته‌بندی ایمنی عمومی طراحی قلب راکتور 290

1-8-4- طراحی نوترونیک 291

2-8-4- طراحی ترموهیدرولیکی 291

3-8-4- طراحی مکانیکی 293

9-4- ملاحظات ایمنی تخصصی در طراحی راکتورهای هسته‌ای 294

1-9-4- عناصر سوختی و مجتمع‌های سوخت 296

1-1-9-4- اثرات برن‎آپ و حرارتی 298

2-1-9-4- اثرات تابش 300

3-1-9-4- تغییرات در سطوح توان راکتور 302

4-1-9-4- اثرات مکانیکی در عناصر سوخت 303

5-1-9-4- خوردگی و هیدریدی شدن عناصر سوخت 306

6-1-9-4- تأثیرات سموم قابل اشتعال در سوخت 307

7-1-9-4- اثرات ترموهیدرولیکی در مجتمع‌های سوخت 309

10-4- خنک‌کننده 312

11-4- راه‌های کنترل راکتیویته قلب 314

12-4- سیستم‌های خاموشی راکتور هسته‌ای 316 

 فصل پنجم: ارزیابی پیامدهای زیست محیطی راکتورهای ماژولار کوچک 317

1-5- مقدمه 317

2-5- ویژگی‌های خاص SMR-ها که بر EIA تأثیر می‌گذارد. 319

3-5- پیامدهای زیست‌محیطی SMRs 320

4-5- نمای کلی از پیامدهای زیست‌محیطی بالقوه نیروگاه‌های SMR 322

1-4-5- اتمسفر زمین 325

2-4-5- کیفیّت خاک 326

3-4-5- آب‌های محیطی 330

4-4-5- زمین‌شناسی و هیدروژئولوژی 333

5-4-5- حیات و زیستگاه آبزیان 334

6-4-5- حیات‌وحش و زیستگاه گیاهان و حیوانات خشکی 335

7-4-5- سلامت انسان 337

8-4-5- مناظر و فرهنگ 338

9-4-5- حمل‌ونقل و ترافیک 338

10-4-5- عوامل اجتماعی- اقتصادی 340

5-5- مدیریت پسماند و سوخت مصرف‌شده 340

1-5-5- پسماندهای غیررادیولوژیکی 341

2-5-5- پسماندهای رادیولوژیکی 341

6-5- پیامدهای فرامرزی 342

7-5- پیامدهای محیط‌زیستی ناشی از حوادث هسته‌ای 342

1-7-5- خصوصیات ویژه SMR ها که بر ارزیابی اثرات محیط‌زیستی..... 343

2-7-5- ملاحظات محیط‌‌‌زیستی حوادث رادیولوژیک 343

3-7-5- سایر علل انتشارات رادیواکتیو 344

4-7-5- پیامدهای حوادث بر برنامه‌ریزی برای شرایط اضطراری 344

8-5- مصرف آب شیرین 345

9-5- جمع‌بندی 345

 فهرست منابع و ماخذ 347