Цөмийн устөрөгчийн үйлдвэрлэл гэж юу вэ?

Цөмийн устөрөгчийн үйлдвэрлэлийг томоохон хэмжээний устөрөгчийн үйлдвэрлэлийн хамгийн тохиромжтой арга гэж үздэг боловч энэ нь удаан хөгжиж байгаа бололтой. Тэгэхээр цөмийн устөрөгчийн үйлдвэрлэл гэж юу вэ?

Цөмийн устөрөгчийн үйлдвэрлэл буюу цөмийн реактор нь устөрөгчийг олноор үйлдвэрлэх дэвшилтэт устөрөгчийн үйлдвэрлэлийн процесстой хосолдог. Цөмийн эрчим хүчнээс устөрөгч үйлдвэрлэх нь хүлэмжийн хийгүй, түүхий эд болгон ус ашиглах, өндөр үр ашигтай, өргөн цар хүрээтэй байх давуу талтай тул ирээдүйд устөрөгчийн томоохон хангамжийн чухал шийдэл юм. Олон улсын атомын эрчим хүчний агентлагийн тооцоолсноор 250МВт-ын жижиг реактор нь өндөр температурын цөмийн урвал ашиглан өдөрт 50 тонн устөрөгч үйлдвэрлэх боломжтой.

Цөмийн эрчим хүч дэх устөрөгч үйлдвэрлэх зарчим нь цөмийн реактороос үүссэн дулааныг устөрөгч үйлдвэрлэх эрчим хүчний эх үүсвэр болгон ашиглах, зохих технологийг сонгосноор үр ашигтай, томоохон хэмжээний устөрөгчийн үйлдвэрлэлийг бий болгох, мөн хүлэмжийн хийн ялгарлыг бууруулах эсвэл бүр бүрэн арилгах явдал юм. Цөмийн эрчим хүчнээс устөрөгч үйлдвэрлэх бүдүүвч диаграммыг зурагт үзүүлэв.

Цөмийн энергийг устөрөгчийн энерги болгон хувиргах олон арга байдаг бөгөөд үүнд усыг түүхий эд болгон электролиз, термохимийн мөчлөг, өндөр температурт уурын электролиз ашиглан устөрөгч үйлдвэрлэх, устөрөгчийн сульфидийг түүхий эд болгон хагарах устөрөгч үйлдвэрлэх, байгалийн хий, нүүрс, биомассыг түүхий эд болгон пиролизийн устөрөгч үйлдвэрлэх гэх мэт орно. Усыг түүхий эд болгон ашиглах үед устөрөгч үйлдвэрлэх бүхэл бүтэн процесс нь CO₂ ялгаруулдаггүй бөгөөд энэ нь хүлэмжийн хийн ялгарлыг үндсэндээ арилгаж чадна; Бусад эх үүсвэрээс устөрөгч үйлдвэрлэх нь зөвхөн нүүрстөрөгчийн ялгарлыг бууруулдаг. Нэмж дурдахад, цөмийн электролизийн усыг ашиглах нь цөмийн эрчим хүч үйлдвэрлэх болон уламжлалт электролизийн энгийн хослол бөгөөд энэ нь цөмийн эрчим хүч үйлдвэрлэх салбарт хамаарах бөгөөд ерөнхийдөө жинхэнэ цөмийн устөрөгч үйлдвэрлэх технологи гэж тооцогддоггүй. Тиймээс усыг түүхий эд болгон ашиглах термохимийн мөчлөг, цөмийн дулааныг бүрэн эсвэл хэсэгчлэн ашиглах, өндөр температурт уурын электролиз нь цөмийн устөрөгч үйлдвэрлэх технологийн ирээдүйн чиглэлийг төлөөлдөг гэж үздэг.

Одоогийн байдлаар цөмийн эрчим хүчэнд устөрөгч үйлдвэрлэх хоёр үндсэн арга байдаг: электролитийн усны устөрөгч үйлдвэрлэх болон термохимийн устөрөгч үйлдвэрлэх. Цөмийн реакторууд нь устөрөгч үйлдвэрлэх дээрх хоёр аргыг тус тус цахилгаан эрчим хүч, дулааны энергиэр хангадаг.

Устөрөгч үйлдвэрлэхийн тулд усны электролиз гэдэг нь цөмийн энергийг ашиглан цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх, дараа нь усны электролизийн төхөөрөмжөөр дамжуулан устөрөгч болгон задлах явдал юм. Электролизийн усаар устөрөгч үйлдвэрлэх нь харьцангуй шууд устөрөгч үйлдвэрлэх арга боловч энэ аргын устөрөгч үйлдвэрлэх үр ашиг (55% ~ 60%) бага байдаг бөгөөд АНУ-д хамгийн дэвшилтэт SPE усны электролизийн технологийг нэвтрүүлсэн ч электролитийн үр ашиг 90% хүртэл нэмэгддэг. Гэхдээ ихэнх цөмийн цахилгаан станцууд одоогоор дулааныг зөвхөн 35% орчим үр ашигтайгаар цахилгаан болгон хувиргадаг тул цөмийн эрчим хүч дэх усны электролизээс устөрөгч үйлдвэрлэх эцсийн нийт үр ашиг ердөө 30% байна.

Дулааны химийн устөрөгчийн үйлдвэрлэл нь дулааны химийн мөчлөг дээр суурилдаг бөгөөд цөмийн реакторыг дулааны химийн мөчлөгийн устөрөгчийн үйлдвэрлэлийн төхөөрөмжтэй холбож, цөмийн реакторын өндөр температурыг дулааны эх үүсвэр болгон ашигладаг бөгөөд ингэснээр ус нь 800℃-1000℃ температурт дулааны задралыг катализжуулж, устөрөгч болон хүчилтөрөгч үүсгэдэг. Электролитийн усны устөрөгчийн үйлдвэрлэлтэй харьцуулахад термохимийн устөрөгчийн үйлдвэрлэлийн үр ашиг өндөр бөгөөд нийт үр ашиг 50%-иас дээш байх төлөвтэй бөгөөд өртөг нь бага байдаг.