• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
26.01.2022
Александр Березин
99
62 562

Китай начал отапливать города от атомных реакторов. Будет ли так в России?

5.2

Пока Германия закрывает свои последние реакторы, КНР планирует ввести 150 новых атомных энергоблоков в ближайшие 15 лет. И часть из них будет вырабатывать совсем не электричество, а нечто, многократно более востребованное нашей цивилизацией: тепло. На отопление человечество тратит намного больше энергии, чем на электроэнергетику, а отапливаться от солнечных батарей и ветряков не выйдет наверняка. Несколько процентов от выработки электроэнергетики и сегодня уходят на отопление — но более 90% нужды в тепле покрывает не она, а обособленная от нее теплоэнергетика, в виде котельных в жилых кварталах и газовых котлов в отдельно стоящих домах. Заменить эти источники одной электроэнергией невозможно: от нее тепло будет выходить в несколько раз дороже.

АЭС в городе Хайян уже начала поставки безопасного (в отличие от получаемого от котельных) тепла в квартиры китайцев / ©Wikimedia Commons / Автор: Александр Литвинов

Именно поэтому Китай, этот промышленный локомотив планеты, уже начал «топить ураном». Но вроде бы считается, что АЭС «нельзя держать близ городов»? Ведь во времена  СССР отопительные реакторы уже начинали строить массово, но потом в России эти проекты были «зарезаны». Есть ли смысл нам — и всему миру — вернуться к ним вновь?

Атомная электростанция Циньшань находится прямо в городской черте — в городском округе Цзясин. Здесь живет 4,5 млн человек. Будь Цзясин в России, он был бы третьим по размеру ее городом, сразу после двух столиц. В зиму 2021/2022 года здесь начали отапливать плотную городскую застройку от АЭС.

Почему Naked Science решил обратить внимание на этот факт? Потому что по телевизору часто рассказывают про то, что скоро весь мир покроется ветряками и солнечными батареями, а топить будут водородом. Германия в следующем году закрывает все свои АЭС. Япония заглушила все свои реакторы еще к 2012 году. Правда, теперь в Японии почему-то строятся сразу 22 угольные ТЭС, но, быть может, у японцев просто помрачение ума? Ведь и Байден, и Грета Тунберг едины в том, что будущее за ВЭС и СЭС, а никак не за углем или атомом.

И тем не менее расширение отопления городских кварталов от атомных реакторов — возможно, одно из важнейших событий последнего времени в современной энергетике. Мы говорим «расширение», потому что это не первый шаг Китая в этом направлении, хотя и очень крупный. Чтобы понять, отчего Пекин придает атомному отоплению такое значение, нужно обратиться к цифрам.

Доля разных источников в первичном потреблении энергии (то есть, учитывающем не только электричество, но и тепло, и работу транспорта). Легко видеть, что углеродосодержащее топливо все еще доминирует / ©Wikimedia Commons

Они таковы: 17% всех затрат первичной энергии человечеством приходится на электроэнергию. И около половины — на получение тепла. Только на отопление и нагрев горячей воды ее уходит куда больше, чем на обеспечение работы всех электростанций мира (а ведь есть еще тепло для промышленных процессов). Если мы получаем тепло из ископаемого топлива, оно стоит нам намного дешевле, чем если мы отапливаемся электричеством. Это потому, что КПД ТЭС в лучшем случае 60% (но бывает и ниже), да и турбина электростанции стоит дорого. А вот КПД газового котла — около 90%, и никакой дорогой и сложной турбины там нет — только горелка и теплообменник.

Иными словами, ветряки и солнечные батареи не позволят решить вопрос отопления для США и Канады. Конечно, их можно построить в нужном количестве (даже несмотря на то, что зимняя выработка солнечных батарей втрое ниже летней, а ветряки в безветренные морозные антициклоны могут вообще остановиться на пару недель), но вот цена такого отопления будет в несколько раз выше современной, а такого не выдержит ни одна экономика стран с умеренным климатом.

Атомные станции теплоснабжения vs политический хайп: в России — 0:1

В 1981 году советские атомщики совершенно корректно заключили: «Даже если все электростанции перевести на атомное горючее, эффект был бы не очень значительным: потребление природного топлива уменьшилось бы лишь на 20%». Сейчас ситуация не слишком изменилась: по-прежнему лишь ⅙ всех энергозатрат человечества приходится на электроэнергию, остальное уходит либо на получение тепла, либо на транспорт. Даже полный переход всей электроэнергетики на ВЭС и СЭС не сможет снизить потребление углеродного топлива больше чем на 1/6 — ровно так, как указали в СССР далекие сорок лет назад.

Все в том же 1981 году советские атомщики предложили и решение этой проблемы. Они имели в виду атомные станции теплоснабжения, АСТ-500, тепловой мощностью на 500 мегаватт. У тогдашних АЭС были санитарные зоны радиусом 25 километров, поэтому их было невозможно размещать рядом с жилыми кварталами. А прокачивать горячую воду на дистанцию более 20 километров невыгодно: затраты энергии на прокачку (и потери тепла при прокачке) становятся слишком большими, сравнимыми с тем теплом, которое эта вода может принести.

Идея АСТ-500 как раз и состояла в том, чтобы эту проблему решить. «Отопительный реактор» должен был иметь санитарно-защитную зону радиусом не более километра. Поэтому подобные станции разрешалось строить на удалении всего 2 километра от перспективной черты строительства города. Для этого требовалось добиться одного: практически нулевой вероятности выброса серьезного количества радионуклидов за пределы атомной станции.

Разработчики АСТ подошли к вопросу очень основательно. Их реактор был водо-водяным, но, в отличие от водо-водяных энергетических реакторов (ВВЭР), где водяной пар нагревали до 300 градусов с небольшим при 160 атмосферах, здесь водяной пар нагревали всего до 200 градусов, и давление в его контурах нигде не было выше 16 атмосфер. Десятикратное снижение давления означало резко сниженную вероятность прорыва корпуса. 

Схема реактора АСТ-500. Высота корпуса реактора 16,5 метра. В первом контуре вода находится при +200°C и 16 атмосферах, во втором при +175 и 12 атмосферах, а в третьем снова при 16 атмосферах (и +150°C). Давление третьего контура выше второго, чтобы при повреждении стенок вода, контактировавшая с активной зоной, не могла пойти наружу, в систему отопления города / ©Wikimedia Commons

Все три контура охлаждения реактора разместили в его корпусе, а это исключило наличие труб, из которых при прорыве может уйти пар и вода. Тот же фактор означал, что в новом реакторе не нужны насосы принудительной циркуляции охлаждающей воды: при таких параметрах более чем хватало естественной циркуляции. Низкая температура работы позволяла использовать в качестве топлива отработавшее топливо реакторов ВВЭР, производящих электричество.

Что получилось в итоге? Классический водо-водяной реактор может дать радиоактивное загрязнение в двух сценариях. При первом по какой-либо причине прекращается подача охлаждающей воды в активную зону, где стоят урановые топливные сборки. Вода перегревается до многих сотен градусов, взаимодействует с циркониевыми топливными сборками (пароциркониевая реакция) и образует смесь водорода и кислорода. Та может дать взрыв, способный разрушить корпус реактора — примерно как в Чернобыле. Но пароциркониевая реакция начинается при 861 °C, и в АСТ таких условий не бывает. И даже при переразгоне такой разогрев не получится: содержание урана-235 в топливе этого реактора всего на 1,8% ниже, чем у ВВЭР,

Второй сценарий проблем водо-водяного реактора — фукусимский. Пропало электричество, питающее охлаждающие насосы, активная зона реактора перегрелась и топливные сборки частично расплавились (плюс пароциркониевая реакция). Опять-таки, в АСТ это не выйдет: охлаждающих насосов просто нет, перегрев из-за их остановки невозможен.

В самом худшем возможном случае корпус АСТ может быть пробит сверхмощным внешним взрывом, после чего вода из него частично выкипит в атмосферу. Но при этом нейтроны перестанут замедляться (ведь их замедляла та самая вода, что в таком сценарии выкипит), и реактор начнет тормозиться. Остаточное тепловыделение могло расплавить активную зону лишь после длительного цикла выкипания вообще всей воды (впрочем, и тогда взрыва с выбросом радионуклидов не произошло бы). Радиус санитарно-защитной зоны реактора составил всего километр.

Советские атомщики делали из этого однозначный вывод: «Следовательно, появляется возможность приблизить атомный источник теплоснабжения непосредственно к населенному пункту».

Это не скриншот от Сияния из Fallout 1, а пульт управления почти достроенной (но за десятки лет пришедешей в полное запустение) Горьковской Атомной станции теплоснабжения / ©Lana Sator

В 1982–1983 годах близ Горького (ныне Нижний Новгород) и Воронежа начали строить две такие станции, каждая — с парой АСТ-500. Два первых тепловых атомных гигаватта должны были начать работать в 1991 году, заменив много сотен малоэффективных котельных на твердом топливе и мазуте. Как мы знаем сегодня, такие котельные интенсивно убивают людей микрочастицами, вызывающими инфаркты и инсульты.

Однако в 1990 году обе тепловые атомные станции закрыли, причем Горьковская была завершена на 85%. Это никого не волновало: политики регионального уровня спешно зарабатывали очки, и им было неинтересно, что сценарий аварии с радиоактивным загрязнением в случае АСТ-500 исключен по чисто конструктивным причинам. Точно так же им было неинтересно и то, что отказ от тепловой атомной генерации заметно увеличил число смертей населения их регионов: ведь микрочастицы от котельных никуда не делись.

Как китайцы используют шанс, упущенный в СССР и ФРГ

Китай на данный момент делает упор сразу на два подхода к атомному отоплению жилых кварталов. В одном подходе часть пара забирается у обычных водо-водяных атомных реакторов — и пускается не на вращение турбины, а на нагрев (через герметичный теплообменник) воды, отапливающей дома. Как отмечает глава одной из китайских местных генерирующих атомных компаний У Фан (Wu Fang), при этом слегка снижается выработка электроэнергии реактором, но общий «тепловой» КПД даже растет на 3,25%. Это и логично: при нагреве воды нет потерь в 60%, типичных для вырабатывающей ток турбины.

Второй подход к атомному отоплению у Китая на первый взгляд напоминает советский АСТ-500. Речь о проекте реактора DHR-400 (расшифровывается как реактор районного отопления на 400 тепловых мегаватт). Но есть и отличия: в DHR-400 вода в принципе не кипит, вода там греется лишь до 90 градусов, после чего через теплообменники отдает тепло воде, уходящей на отопление домов.

Макет ядерной котельной с ректором DHR-400 / ©Wikimedia Commons

Иными словами, здесь в области минимизации рисков пошли еще дальше, чем с АСТ-500: вместо 200 градусов и кипящей под давлением 16 атмосфер воды — 1 атмосфера и температура ниже точки кипения. Активная зона реактора погружена в бассейн диаметром 10 метров и глубиной 20 метров. Даже если внешнее электроснабжение в результате стихийного бедствия пропадет, вода из этого реактора будет выкипать месяц. Само собой, за этот срок где-то рядом или починят водопровод, или подвезут дополнительную воду. И зальют ее в бассейн куда раньше, чем активная зона реактора начнет расплавляться от остаточного тепловыделения.

Экономически DHR-400 выгоден: он топит лишь немногим дороже, чем угольные котельные. Поскольку, в отличие от угольных котельных, он не убивает людей микрочастицами, в условиях КНР (то есть дорогого газа) это решение явно лучше аналогов на ископаемом топливе. У него только один недостаток в сравнении с АСТ-500: температура воды на выходе из него всего +90, а не +150, как у советского проекта. Поэтому переброска воды из него рациональна лишь на несколько километров, а не на расстояние до 20 километров, как у отечественного АСТ.

Электростанция из шести блоков (выделены синим, в реальности они белые) газо-графитового реактора HTR-PM / ©Wikimedia Commons

Кроме отопления жилых домов, в Поднебесной думают и о тепле для промышленности. Его в мире требуется примерно столько же, сколько уходит на обогрев жилья и нагрев горячей воды. Но у промышленного тепла совсем другая оптимальная температура, на порядок больше: в районе 800 градусов. Производство цемента, химпром — все это требует температур примерно такого порядка. Понятно, что реактор в этом случае должен быть рядом с производством: подать теплоноситель с такими температурами на 5–10 километров будет слишком дорого.

Для 800 градусов водо-водяные реакторы не годятся: так сильно греть воду технически нереально. Поэтому китайцы заимствовали уже работавшую в Германии в 1960–1980 годах схему газово-графитового реактора. В Поднебесной его называют HTR-PM (тепловая мощность — 250 мегаватт, примерно половина АСТ-500). И 20 декабря 2021 года первый из них в этой стране был подключен к электрической сети. 

Схема газо-графитового реактора HTR-PM / ©Sun et al., 2018; reproduced with permission © Elsevier B.V. 2017

Присмотримся к тому, как он работает. Газ — гелий под давлением в сотни атмосфер — там уносит тепло от топливных гранул и крутит турбину или, если реактор не электроэнергетический, греет промышленные теплообменники. Графит в HTR-PM нужен потому, что в нем нет воды, а реакторы на тепловых нейтронах нуждаются в замедлителе этих самых нейтронов. Графит нейтроны замедляет весьма прилично, и именно им покрыты топливные гранулы с урансодержащим топливом.

Топливные гранулы для HTR-PM, покрытые графитом. Пока они не попали в реактор и не успели накопить продукты распада, их вполне безопасно брать руками / ©Wikimedia Commons

У такого типа реакторов, впрочем, есть и недостатки. В Германии после его остановки выяснилось, что часть гранул «прогорела»: графитовое покрытие, в теории теплостойкое, на деле пропускало продукты распада. Конечно, за пределы реакторного здания лишняя радиация не распространялась, но вот стабильной работе реактора остановки из-за ненужных инцидентов никак не помогали. А ведь промышленные источники тепла должны, в отличие от реакторов для отопления жилья, работать на полной мощности круглый год.

В чем проблема китайского пути к атомному теплу?

Главная проблема любого атомного отопления заключается в том, что с точки зрения экономики реактору хорошо бы работать 24 часа в сутки, 12 месяцев в году на полной мощности. Так выше отдача от капиталовложений на него. Если он будет работать на полной мощности только 3–4 зимних месяца, а в остальное время «еле коптить», подогревая горячую воду для домов, то капиталовложения он будет отбивать медленно, отчего его тепло будет несколько дороже угольного в Китае (DHR-400) или газового в СССР (АСТ-500).

Чтобы разобраться с этой проблемой, советские планировщики АСТ-500 решили, что их реактор будет нести только «базовую» часть тепловой нагрузки. То есть примерно половину — ту, что летом уходит на нагрев горячей воды для жилых домов. Зимой же на помощь АСТ-500 приходят газовые котельные. Экономически это отличный ход: реактор работает весь год, и поэтому тепло от него стоит дешево.

Q – тепловая нагрузка, максимальная зимой и минимальная летом. При работе одного реактора АСТ-500 покрывается примерно четверть от пиковой нагрузки на городские сети отопления (горячая вода, потребляемая даже летом). Такой реактор будет загружен более 8000 часов в год, то есть круглогодично. При работе двух реакторов в одной городской котельной покрывается 50% нагрузки теплосетей (включая отопление в без- и маломорозные дни). Пиковая нагрузка самых морозных дней покрывается вспомогательными газовыми котельным (их работа на графике показана цифрой 1) / ©Wikimedia Commons

DHR-400 почти наверняка будут использовать так же. Именно на это указывают цифры из китайской прессы, согласно которым он сможет отапливать «до 20 млн квадратных метров жилья», или сотни тысяч квартир. 20 ватт тепловой мощности на квадратный метр жилья не могут справиться в пиковые для северного Китая зимние морозы. А вот если им помогают пиковые же котельные на ископаемом топливе — вполне.

Но экономически прекрасное решение выходит не очень однозначным в плане сбережения жизней. Зимой воздух сух, и именно в этот период микрочастицы от ископаемого топлива остаются в нем дольше всего и наносят максимальный ущерб здоровью людей. Ведь в сухом воздухе их не «ловят» капельки влаги. Да и полностью безуглеродного будущего, обещаемого даже китайскими или российскими политиками, так не добиться.

Налицо технологическая необходимость создания такого атомного отопления, которое могло бы гибко менять свою тепловую мощность без ущерба для экономики. А еще и давать высокотемпературное тепло для промышленности без пауз и остановок. Вот только возможно ли это?

Свинцово-висмутовый коктейль: смешать и обязательно взболтать

Во времена холодной войны в СССР были созданы подлодки со свинцово-висмутовым реактором на быстрых нейтронах. Теплоноситель на них — смесь тяжелых металлов свинца и висмута, с температурой плавления всего +123,5 градуса, ниже, чем у свинца или висмута по отдельности. Они не замедляют нейтроны, поэтому такой реактор может работать на быстрых нейтронах. Значит, он не нуждается и в замедлителях, типа графита, как у китайского газово-графитового реактора. В чем же он тогда нуждается?

Как и аналогичные ему реакторы, ему нужен корпус, внутри которого находятся стальные трубки с «таблетками» ядерного топлива. Трубки эти погружены в смесь расплавленных металлов, нагретую до нескольких сот градусов. На текущих проектах СВБР (свинцово-висмутовых реакторов на быстрых нейтронах) рабочая температура металлической смеси — 480 градусов. Однако в случае использования жаропрочных сплавов (некоторые стали или титановые сплавы) она может подниматься и до 800 градусов (аналог газово-графитового реактора для выработки промышленного тепла).

Дальше тепло от свинца-висмута первого контура передается теплоносителю второго контура. Это либо вода (как на советских АПЛ), либо инертный газ (если речь идет о перспективных промышленных тепловых реакторах).

Как такие свинцово-висмутовые решения выглядят на фоне АСТ-500 или китайского DHR-400? Начнем с безопасности: здесь свинец-висмут лучше АСТ. Он работает при таком давлении, которое исключает все виды аварий со взрывной саморазгерметизацией корпуса или первого контура. Избыточное давление (в АСТ до 16 атмосфер) не может разорвать СВБР потому, что в СВБР такого давления нет.

Если сравнить его по безопасности с DHR-400, то они практически равны. Свинцово-висмутовая смесь кипит при +1670, и остаточное тепловыделение СВБР просто недостаточно велико, чтобы вызвать закипание на таких температурах. Если по каким-то причинам кругом СВБР прекратится разумная жизнь, и все люди исчезнут, то реактор при перегреве постепенно затормозится, после чего будет отдавать энергию остаточного тепловыделения топливных сборок просто через поверхность своего корпуса (тот нагреется до сотен градусов, но не разрушится). Кажется, эта ситуация даже чуть лучше, чем у АСТ-500 или DHR-400. Там, если подвода новой воды не будет, старая может рано или поздно выкипеть, а свинец-висмут не сможет. На практике, повторимся, безопасность примерно одинаковая: за тот месяц, что вода будет выкипать в DHR-400, к китайскому реактору явно приедут спасатели и подольют в него воды.

Моноблочный реактор СВБР на 100 мегаватт электрической мощности. Диаметр его около 4,5 метра, высота примерно 7,5 метра, то есть это исключительно компактная конструкция, которую в сборе можно перевозить на большие расстояния, без нужды в строительстве циклопических сооружений на месте, как у обычных водо-водяных реакторов / ©Wikimedia Commons

Но у СВБР есть ключевой плюс, которого нет у его водо-водяных аналогов. А именно: он может быть двойного назначения. Весь год он способен вырабатывать в основном электричество. Пока это так, пар из парогенератора вращает турбину. И лишь после нее, когда он уже слишком холодный, чтобы снова вырабатывать электричество, такой пар подогревает воду, идущую в жилые дома. Летом ее меньше (только на горячее водоснабжение), зимой больше — еще и на отопление.

При этом предельная тепловая мощность реактора СВБР-100, которую можно пустить на отопление,— больше 100 тепловых мегаватт. Этого хватит, чтобы отопить миллион квадратных метров жилья даже в самые суровые морозы. Причем безо всякой подстраховки со стороны котельных на газе или угле.

Да, тепловые возможности такого реактора в остальную часть года будут использоваться не на сто процентов. Но это не ударит по его экономике: ведь он «зарабатывает» на производстве электричества, а теплогенерация для него просто приработок. Он не тратит на нее специально практически ничего: просто то тепло, которое реактор летом выбрасывает в атмосферу, зимой будет уходить на отопление домов.

При этом СВБР — реактор намного более компактный и поэтому намного менее материалоемкий, чем водо-водяные реакторы сопоставимых возможностей. Размеры его — 4,53 × 7,55 метра, масса без теплоносителя — 270 тонн. На единицу объема и массы он дает намного больше электрической мощности, чем водо-водяные реакторы.

Наконец, последнее преимущество: это реактор на быстрых нейтронах, поэтому через 7–8 лет его работы извлекаемое из него топливо содержит чуть больше ядерного топлива (плутония и урана-235), чем в нем было на момент начала работы. Этот избыток появляется за счет того, что быстрые нейтроны превращают часть урана-238 — самого по себе в реакторе бесполезного — в плутоний, а тот — вполне топливо. Это значит, что даже при массовом строительства таких реакторов вопрос, где брать топливо, не встанет.

Зато сам собой возникает другой вопрос. Если у свинцово-висмутовых реакторов все так хорошо, то почему Китай строит копии морально устаревших советских и немецких образцов? Наконец, почему Россия строит не СВБР (хотя и планировала), а все те же ВВЭР, которые никогда не решат проблемы ядерного отопления?

Главная проблема внедрения любой технологии: фактор личности в истории

Только в исторических книгах (причем не лучших) выбор правильного технического решения всегда выглядит как простой и очевидный процесс. На самом деле он очень сложен, в первую очередь из-за очень высокой степени специализации ученых, инженеров и политиков в нашу эпоху. Поясним на примере.

В нашей стране с советского времени сложилось несколько «реакторных школ», каждая из которых состоит из ученых, убежденных в том, что та или иная конструкция — самая лучшая, а все остальные ей уступают. Сторонники водо-водяных реакторов (ВВЭР) категоричны: у нас огромный опыт эксплуатации, и ни одной жертвы, у нас все безопасно. Санитарно-защитная зона 25 километров (на случай аварии с разрывом нашего корпуса, внутри которого 160 атмосфер) не дает приблизить реактор к городу, и не дает его отапливать? Ну не знаем. Может, лучше топить газом?

Политики и администраторы в этот момент напрягаются: они слышали, что на отопление уходит больше топлива, чем на выработку электричества. А еще слышали, что мир станет безуглеродным, а те страны, что не станут, превратятся в изгоев. Поэтому они идут в следующую реакторную школу: к сторонникам реактора БРЕСТ, где теплоноситель — чистый свинец. Там говорят: наш реактор имеет ноль атмосфер избыточного давления, ему не нужна санитарно-защитная зона, ибо у нас в реакторе нечему взрываться. А на свинцово-висмутовые реакторы даже не смотрите: из висмута при работе образуется тот самый полоний, которым отравили Литвиненко. Представляете, что будет при его выбросе?

Количество свинца в первом контуре БРЕСТ-300 (на схеме) около 8600 тонн, хотя его электрическая мощность всего 300 мегаватт (29 тонн теплоносителя на мегаватт). Такое количество металла перед запуском реактора нужно расплавить прямо в железобетонном бассейне, играющем роль корпуса. На его расплавление планируется потратить семь месяцев. Стоит напомнить, что БРЕСТ-300 — демонстрационный реактор, а полноценный чисто свинцовый реакторы будет вчетверо больше. Сколько времени придется греть свинец перед его пуском? Насколько все это разумно на фоне радикально менее тяжелого и материалоемкого СВБР (всего две тонны теплоносителя на мегаватт мощности)? А ведь материалоемкость влияет не только на время стройки и подготовки, но и на цену киловатт-часа  / ©Wikimedia Commons

Политик-администратор напуган: он не хочет полоний. Вместо этого он хочет «кружевные» реакторы, у которых все красиво и безуглеродный статус, «как в западном мире».

Тут могли бы встать сторонники еще одной школы, СВБР, и сказать: полоний — это альфа-излучатель. А альфа-частицы (в отличие от фотонов гамма-излучения) надежно тормозятся фольгой, не то что корпусом реактора. Полоний убил Литвиненко, но тех, кто не ест его ложками, он не убивает. Есть реакторный полоний ложками никто не будет: свинец-висмут остается внутри СВБР при любом сценарии аварии. А потом полоний быстро распадается, и свинец-висмут можно извлечь из отработавшего 60 лет старого реактора и использовать в новом.

Наконец, сторонники чисто свинцового реактора как бы забыли рассказать вам, политики и администраторы, что БРЕСТ требует 29 тонн свинца на мегаватт электрической мощности, а СВБР всего две тонны смеси свинца и висмута на тот же мегаватт. А это означает радикально меньший размер «свинцово-висмутового» реактора, и намного меньшую его удельную стоимость. В итоге и электричество от СБВР будет много дешевле, чем от БРЕСТа.

Но сторонники СВБР не могут рассказать это политикам. Как честно отмечает один из их создателей Георгий Тошинский:

«Единственное, о чем я сожалею, у свинцово-висмутового направления сегодня нет в России харизматического лидера, какие есть у других направлений».

Без такого лидера убедить публику (и политиков) нельзя, а без этого нельзя начать строить даже демонстрационный реактор нового типа.

Описанная выше ситуация типична и для России, где в 2017 году отложили строительство СВБР-100, и во многом для Китая. Почему КНР выбрала отопление квартир в своих городах от водо-водяных реакторов? Потому что они уже были построены, и тут не надо вникать в технические вопросы: реакторы такие работают, не взрываются, с ними все ясно. По той же причине был выбран клон немецкого газо-графитового реактора: тот тоже работал и не взрывался. 

Все это наводит на мысль, что самые перспективные игроки мировой атомной отрасли не перейдут к строительству свинцово-висмутовых реакторов как минимум долгие годы, а скорее всего и десятилетия. Западные страны не выйдут на них еще дольше. Германия активно закрывает свои последние атомные реакторы, туда же движется Япония. Как Naked Science уже писал, заместить их генерацию только ветром и солнцем не выйдет, отчего западным странам придется строить новые газовые ТЭС, и Япония уже начала строить даже новые угольные станции. Финляндия, Франция и США пытаются строить обычные АЭС, но попытки хотя бы заговорить об атомном отоплении там разбиваются о тотальное нежелание местных политиков даже слышать о нем.

Может ли произойти разворот в сторону атомных станций тогда, когда на Западе осознают, что ветер и солнце зимой генерируют мало? Сомнительно. В СССР осознали, что колхозы плохо справляются с обеспечением страны продовольствием еще в начале 1930-х. Однако вплоть до коллапса Советского Союза колхозы никуда не делись: идеология не давала распустить их и вернуться к частным хозяйствам.

Разница между потреблением топлива в миллионах тонн нефтяного эквивалента (левая колонка) и электроэнергии (в тех же единицах, третья колонка слева) наглядно показывает: без перевода теплоснабжения на атомные рельсы безуглеродное будущее просто не наступит  / ©Wikimedia Commons

Отказ европейских стран и Японии от атома носит идеологический характер — отдельно мы писали об этом здесь. Идеология, согласно которой любые антропогенные процессы зло, и чем их меньше, тем зла меньше, автоматически означают, что атомная энергетика всегда будет казаться менее «естественной», чем ветряки или солнечные батареи. А значит, какие-то шансы у атомной энергетики есть только за пределами зоны доминирования этой идеологии.

Не может стать центром атомного возрождения и Россия. Ее экономика фактически стагнирует уже дюжину лет, и по идеологическим причинам не может перейти к сколько-нибудь быстрому невосстановительному росту в обозримом будущем. Точно так же, как СССР не мог отказаться от колхозов, или как современная Германия не может отказаться от антиатомных настроений. А без роста экономики массовое строительство новых электростанций и котельных невозможно: уже имеющиеся нужды намного дешевле обеспечить уже построенными станциями и котельными.

Из всего это получается, что единственный реалистичный претендент на атомную революцию в первой половине XXI века — это Китай. У него нет ни антиатомной, ни антимонетаристcкой идеологии, поэтому он может и выбрать «ядерный» путь, и строить много атомных реакторов. Следовательно, пока атомное тепло будет приходить только в дома китайцев — и на основе устаревших водо-водяных концепций прошлого. Быть может, через несколько десятилетий в Поднебесной все же дойдут и до копирования проекта СВБР — и тогда у человечества впервые появится надежда на настоящий, полный безуглеродный переход.

Для всех остальных стран надежда тоже есть, но, увы, большинство наших соотечественников до ее реализации почти наверняка не доживут.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 12:00
НИУ ВШЭ

Международная команда исследователей с участием ученых из НИУ ВШЭ изучила, как люди, владеющие двумя языками (билингвы), ассоциируют время с пространством. Оказалось, что и в первом, и во втором языке они связывают прошлое с левой частью пространства, а будущее — с правой. При этом чем выше уровень владения вторым языком, тем сильнее выражена эта связь.

Сегодня, 07:01
Татьяна

Неандертальцы процветали сотни тысяч лет в очень сложных, меняющихся условиях. Ключ к пониманию их способностей — диета. Важно выяснить, чем и как питалась эта ветвь людей. Установлено, что они охотились на крупных животных, а вот мелкая дичь под вопросом. Чтобы внести ясность, ученые приготовили птицу с использованием кремневых отщепов и углей.

Позавчера, 20:03
Андрей

Человек множеством способов загрязняет природу вокруг себя, преимущественно воду. В Мировой океан попадают как отходы с производств, так и тонны пластикового мусора. Все это способно отравлять жизнь морских животных, особенно редких вроде акул. Одним из малоизученных токсичных источников можно назвать наркотики, в частности кокаин. Случайное употребление этого вещества акулами раньше только предполагали, но теперь бразильские биологи нашли прямые доказательства.

22 июля
Татьяна

Исследуя глубоководные сообщества в районе Тихого океана, богатом железомарганцевыми конкрециями, ученые из Великобритании неожиданно обнаружили новый источник кислорода. Теперь они опасаются, что разработка этих месторождений может нарушить сложившиеся экосистемы.

Позавчера, 12:00
НИУ ВШЭ

Международная команда исследователей с участием ученых из НИУ ВШЭ изучила, как люди, владеющие двумя языками (билингвы), ассоциируют время с пространством. Оказалось, что и в первом, и во втором языке они связывают прошлое с левой частью пространства, а будущее — с правой. При этом чем выше уровень владения вторым языком, тем сильнее выражена эта связь.

22 июля
Татьяна

Врачи давно знают, что во время каникул и праздников растет число пациентов с нарушениями работы сердца. Причина — в неумеренном пьянстве. Две группы ученых показали, как спиртное вызывает мерцательную аритмию, а также предупредили о рисках для женщин, принимающих гормональную заместительную терапию.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

[miniorange_social_login]

Комментарии

99 Комментариев
Liz Lutraphobia
15.09.2022
-
0
+
пока наш вариант - это обычные маленькие котельные, простые и максимум на сжиженном газе или электричестве, такие https://amikta.ru/portfolio/montazh-kotelnoy-sertolovo/
    В России 30% тепла для ЖКХ идет от ТЭС, а не от котельных. И уж конечно, слова "пока наш вариант - это обычные маленькие котельные, простые и максимум на сжиженном газе " никак не связаны с реальностью в их последней части. Котельные на сжиженном газе в России -- большая редкость, не дающая и 5% от общей генерации тепла. Путать предложение для частного дома с общестрановой ситуацией -- все же не стоит.
-
0
+
Мало кто знает что коммунисты питали таким образом свои оборнные объекты и даже свои спутники шпионы которые летали в теневых зонах где не работают солнечные батареи. Посмотрите на карты. Вот например Тюретам и там нет никаких линий электропередач но для того чтобы работала креогенка нужна энергия, а откуда. Но о чем говорят японцы и китайцы. Все дело в том что в настоящее время давным давно придумали новый тип реактора-изотопный и он совсем не вредный если соблюдать правила безопасности
-
0
+
Интересно как рассчитывается себестоимость, с учетом захоронения отходов или их переработки, стоимость которой соизмерима с затратами на выработку энергии. Как я понимаю безотходное производство - мечта атомной энергнетики - 3-4 типа реакторов которые последовательно перерабатывали бы топливо = господство над миром!
Автор, зачем эту ахинею писать? что про нашу первую в мире плавучую атомную элстанцию не слышал? которая работает в Певеке? совсем крыша едет, все стараются выдать нашу страну как средневековое государство, но это совсем не так, мы первые начали применять реакторы для гражданских объектов, а вовсе не Китай
-
0
+
Билл Гейтс свои реакторы разрабатывает и другие частные фирмы тоже. Но сдается мне что если бы реакторы давали тепло в 2 раза дешевле среднего энерготарифа, то их бы строили бы вопреки Гринпису и Грете. Стоимость энергии от атомных ректоров видимо не сильно ниже конкурентов, а капитальные вложения в разы больше. Поэтому и не стремятся их строить.
-
0
+
Оказывается, идеология - страшная штука. "У него нет ни антиатомной, ни антимонетаристcкой идеологии." Хотелось бы подробнее. Есть ли антимонетаристская идеология у Запада? У России? В чем она заключается? К чему это ведет?
    У Запада нет. У него антиатомная есть. У России нет антиатомной. но есть антимонетаристская (у ее текущих экономистов). Ведет к наблюдаемой с 2013 года стагнации экономики (невосстановительный рост ниже 3%, когда вообще есть). Да, идеология страшная штука. СССР и Германия не дадут соврать.
    +
      ещё комментарии
      Так и следовательно вопрос в чем: мозги моют народу везде, во всех странах, где больше и тотальней типа Северная Корея, а где меньше. Моду, мнения по разным глобальным вопросам и т.д. так же формируют либо власти либо отдельные заинтересованные группы лиц для своего бизнеса. Поэтому вопрос ещё в том кто и зачем эту "моду" ввёл. Возможно потому что углеродное топливо исчерпаемое, радиоизотопы тоже. Мировых разведанных запасов урана хватит только на 120 лет. Так что в возобновляемых источниках есть смысл более чем их развивать дальше, увеличивать КПД СЭС, искать более дешёвые и более долговечные фотоэлектрические материалы и т.д. Ибо солнце светить будет уж очень долго, мы скорее вымрем раньше чем оно начнёт другой этап своей эволюции.А по поводу отопления, например, нам постсоветским странам давно пора заняться энергоэфективностью: замена железных ржавеющих и аварийных теплотрасс греющих землю на пластиковые с теплоизоляцией, на уровне госстандартов строительства утвердить обязательные теплоизоляционные мероприятия и т.д.
Alexey Zharikov
28.01.2022
-
1
+
> БРЕСТ требует 29 тонн свинца на мегаватт электрической мощности, а СВБР всего две тонны смеси свинца и висмута на тот же мегаватт Не объяснено, от чего это зависит и почему БРЕСТ нельзя сконструировать так, чтобы он использовал меньше свинца?
    Про БРЕСТ надо писать совершенно отдельно, но скажу кратко: если бы его можно было сделать с 2 тоннаями теплоносителя на мегаватт мощности, разработчики так бы и поступили. Потому что им огромная масса теплоносителя тоже крайне неприятна -- наращивает материалоемкость, причем настолько, что корпус сделать не удалось, пришлось делать бетонную ванну. Стоимость опять же растет. Но они не сделали меньше теплоносителя -- и это не просто так.
-
0
+
Как ни неприятно это признавать, Китай ведет себя в данной области адекватнее, чем Европа и Америка.
Affidavit Donda
27.01.2022
-
0
+
Комментарий удален пользователем или модератором...
    "А что именно мешает отапливать непосредственно электричеством? " Цитата из текста выше: "Если мы получаем тепло из ископаемого топлива, оно стоит нам намного дешевле, чем если мы отапливаемся электричеством. Это потому, что КПД ТЭС в лучшем случае 60% (но бывает и ниже), да и турбина электростанции стоит дорого. А вот КПД газового котла — около 90%, и никакой дорогой и сложной турбины там нет — только горелка и теплообменник. Иными словами, ветряки и солнечные батареи не позволят решить вопрос отопления для США и Канады. Конечно, их можно построить в нужном количестве (даже несмотря на то, что зимняя выработка солнечных батарей втрое ниже летней, а ветряки в безветренные морозные антициклоны могут вообще остановиться на пару недель), но вот цена такого отопления будет в несколько раз выше современной, а такого не выдержит ни одна экономика стран с умеренным климатом." Там и гиперссылки есть. Если это непонятно, попробую совсем на пальцах. Чтобы протопить газовым котлом месяц условный дом на 100 кв. м. при затратах в 100 Вт на кв. м. (цифры круглые для простоты счета), то нужно десять киловатт мощности, то есть жечь в час примерно куб газа. Не знаю, как сейчас цены в США, возьмем старые оптовые -- 0,1 доллара за куб. 10 центов в час. Если газ удвоить по цене - 20 центов в час. Теперь убираем газовый котел и топим электричеством. 10 киловатт за час унесут у нас 100 центов (если электричество по 10 центов ниже которых в США почти не бывает). Допустим, у нас мягкий климат и воздушный тепловой насос -- и все равно 5 киловатт и 50 центов в час. Все равно кратный рост над газом. Если в экономике поднять расходы на выработку тепла в разы, экономика ляжет. Но и это еще полвопроса. Вторая половина -- тот самый углеродный след. СЭС зимой дают втрое меньше, а ВЭС могут иметь двухнедельный штиль. Что же тогда даст электричество? Все верно, ТЭС, А это идеологически неправильно для современного западного мира. Кроме того, содержать целую ТЭС, чтобы она работала в зимние штили очень дорого -- киловатт-час от такой ТЭС будет золотым, усугубляя первые полвопроса. От этого будут пытаться уходить. Вот и получается, что топить электричеством нереально ни экономически, ни идеологически.
    +
      ещё комментарии
      Affidavit Donda
      27.01.2022
      -
      0
      +
      Комментарий удален пользователем или модератором...
        "Однако неплохо бы сравнить стоимость транспортировки и потери при той же самой транспортировке тепловой и электрической энергий. Боюсь, что тут сравнение выйдет в пользу электричества." Такие сравнения затруднены, потому что куда-то электричество подают с одним напряжением, куда-то -- с другим, элктропотери в проводах колеблются каждый день, в силу очевидных физических причин, и так далее. Однако и без них оценить ситуацию довольно просто. Стоимость транспортировки горячей воды на дистанциях от ТЭС/АСТ -- это, напомню, менее 10 км -- составляет меньшую часть от стоимости отопления в целом (порядка 20%, по обобщенным оценкам). Достаточно очевидно, что потери в сетях и трансформатарах не ниже 10%. То честь, речь идет об очень небольшой разнице. Электроотопление дороже кратно -- от трех раз. Поинтересуйтесь, сколько стоит 0,1 куба газа и киловатт-час там, где вы живете (в тепловом смысле примерно равны) -- сравнить-то элементарно.То, что его потери на "транспортировку" не 20, а 10% -- никак ценовую ситуацию в целом не поправят. Разница в три станет разницей в 2,5 раза с лишним -- то есть останется экономически непримелемой. "Опять же, электрические отопительные котлы вполне себе неплохо продаются, покупаются и применяются. Перед Рождеством лично заменял пожилой газовый АОГВ на электрический котёл." Зеленый переход тоже очень неплохо "продается" и применяется. Но тупик. Так и здесь. Замену такую осуществить очень просто -- но платить потом придется за отопление и горячую воду кратно больше. Такую причуду могут позволить себе отдельные частные лица, но если ее позволит себе общество в целом, то его экономика ляжет. " ещё есть тёплые полы, которые в электрическом исполнении куда как технологичнее и дешевле своих аналогов на жидких теплоносителях. И эти штуки тоже весьма популярны." Если это дополнительная система отопления -- почему нет. Если основная -- см. выше. Платить за отопление придется втрое больше, физику не обмануть. "идеологически неправильно для современного западного мира Какое отношение происходящее в воображаемой стране имеет к сравнению систем отопления? Я ведь спрашивал именно об отоплении." Это не для вас было сказано, а для постороннего читателя, который знает, где находится западный мир. "Что свидетели Запада™, что углеродно-обиженные адепты Блаженной Гретты не могут ответить на прямо поставленный вопрос. Идеология мешает, не иначе." Как эти граждане -- не знаю, но я вам ответил довольно прямо. Электроотпление и электрогрев воды заставляет платить по счетам втрое больше, и экономика страны в умеренном климате при утроении таких счетов у всех членов общества -- просто ляжет.
          Affidavit Donda
          28.01.2022
          -
          0
          +
          Комментарий удален пользователем или модератором...
            "Так вы, как оказалось, общались не со мной," Отвечаю я вам, но комменты же не только вы читаете. "То-то я и смотрю, что вместо внятного ответа на прямо поставленный вопрос я получил какое-то нравоучительное суесловие" Я ответил вам абсолютно внятно: электроотопление в масштабе общества в целом невозможно, потому что будет кратно дороже неэлектрического отопления. Это смог бы понять даже шестиклассник.
              Affidavit Donda
              28.01.2022
              -
              0
              +
              Комментарий удален пользователем или модератором...
                "Шестиклассникам, даже троечникам, и то понятно, что прокладка линий электропередач таки попроще и даже подешевле, нежели прокладка трубопровода. " Шестикласснику, и даже троечнику, понятно и другое: стоимость прокладки труб ничтожна на фоне стоимости самого отопления и горячей воды уже на горизонте в десять лет. Вы просто узнайте, сколько тепла потребляет типовое домохозяйство в год -- и у вас сразу все в этом смысле прояснится. И даже с учетом цены эксплуатации труб. А еще шестиклассник понимает, что для электроотопления крупных населенных районов туда придется тянуть ЛЭП совсем других параметров, чем сейчас, ставить совсем другие трансформаторы, и делать вводу в домохозаяйство кратно мощнее. С соответствующим ростом стоимости проводки, автоматов и т.д. " Так бы я ещё предложил при подсчётах учесть стоимость оборудования котельных, прокладки и обслуживания тепломагистралей, электроэнергии, потребляемой этой уймой котельных и тому подобное" Текст выше не про котельные, которые в наши дни стоят прямо во дворе здания, а про АСТ. Но, если уж вас так интересуют котельные, то отмечу, что стоимость электрооборудования, необходимого при переводе жилых кварталов на электроотопления, будет выше, чем стоимость оборудования котельных -- как и количественный рост потерь электроэнергии в проводах, неизбежный при.переходе на электроотопление. Хотя, разумеется, котельные все равно обречены, к концу века от них так или иначе уйдут. Вот только не в сторону электроотопления, конечно (за исключением мест, типа Флориды, разве что, где серьезное отопление нужно редко).
                S.  Sergeev
                30.01.2022
                -
                0
                +
                « котельные все равно обречены, к концу века от них так или иначе уйдут.» Что прийдет на смену?
Ham Mah
27.01.2022
-
0
+
Такая старая идея уже давным давно работает в Южноукраинской АЕС.
    Беда в том, что, как и везде, а) она работает в домах близ АЭС, а не в крупных городах -- а потребители живут в основном в городах, а не у АЭС. б) для отопления крупных городов существующие АЭС не подходят -- их нельзя размещать достаточно близко, да и отбор тепла уронит выработку электричества. О преодолении этих проблем и написана статья выше.