Обычно возобновляемой энергетикой называют только солнечную, ветровую и им подобные. Их же принято считать самыми безопасными и эффективными в борьбе с глобальным потеплением. Однако, согласно ряду научных работ, уран также следует называть возобновляемым источником энергии. В случае использования реакторов на быстрых нейтронах они способны обеспечить нынешний уровень потребления энергии человечеством на миллиарды лет вперед. Попробуем с точки зрения науки разобраться, какая же энергетика, на самом деле, наиболее безопасная.
Урановый минерал. Как ни странно, запасов урана на Земле хватит на практически неограниченный срок, достаточно лишь разумно распорядиться новыми технологиями / ©Wikimedia Commons
В одном из предыдущих материалов мы отмечали, что от загрязнения воздуха тепловой энергетикой в мире преждевременно погибают сотни тысяч человек ежегодно. Причем это касается и самых развитых стран (в США таких случаев около полусотни тысяч в год).
Однако как бы небезопасны ни были ТЭС (особенно угольные), есть у электроэнергетики проблемы посерьезнее: например, когда ее в том или ином районе Земли просто нет или электричество недоступно местному населению. Речь вовсе не идет об отдаленном прошлом: более миллиарда человек на планете доступа к электричеству не имеют. И это отражается на их здоровье сильнее, чем выбросы ТЭС на здоровье жителей государств с более развитой энергетикой.
Возьмем простейший пример: человек без электричества пользуется керосиновой лампой — в итоге на планете они служат главным источником ночного света для полумиллиарда человек. Потребляют такие лампы 77 миллиардов литров керосина в год — чуть больше, чем до коронакризиса сжигал весь гражданский воздушный флот США.
Казалось бы, какой вред может принести керосинка? Как показали недавние исследования проблемы, огромный. При сгорании топлива в далекой электростанции продукты сгорания углеводородов выбрасываются трубой на значительной высоте, отчего загрязнение распределяется по гигантской площади и с куда меньшей вероятностью достигнет действительно опасных для жизни концентраций. А вот керосинка чадит несгоревшими микрочастицами углерода в помещении, где живет человек, — и там не дует такой же сильный ветер, как у среза высокой трубы.
В результате среднестатистический потребитель керосиновой лампы, не имеющий доступа к электричеству, получает такие же последствия для здоровья, как и курильщик, потребляющий четыре пачки сигарет в день. Всего такие лампы одного только несгоревшего углерода выбрасывают по 0,27 миллиона тонн в год. Обычно мы ассоциируем вдыхаемые загрязнители воздуха с повышенным риском развития астмы, болезней дыхательных путей и рака, но на деле куда опаснее они в плане повышения вероятности инфарктов и инсультов. Общая оценка смертности от керосиновых ламп в мире — сотни тысяч человек в год.
Но это, конечно, лишь верхушка пирамиды смертей от энергетической бедности. Сжигание дров — которые в наше время зачастую элегантно называют биотопливом — сегодня находится на историческом пике: наш вид жжет дрова сильнее, чем когда-либо в истории. Три миллиарда человек готовят на дровяных и угольных плитах или в жаровнях, каждый день вдыхая несгоревшие микрочастицы. В итоге ВОЗ констатирует: в мире от керосиновых ламп и использования твердого топлива непосредственно в домах (в основном для приготовления пищи) умирают 3,8 миллиона человек в год.
Из этого можно сделать важный вывод. Тепловая энергетика убивает заметно меньше людей, чем ее отсутствие: она обслуживает большинство жителей Земли, а преждевременных смертей от нее меньше. Но есть проблема: тепловая энергетика в разной степени доступна в разных точках мира. Есть страны, где нет своего ископаемого топлива, газопроводов или близких морских портов. Поэтому для них вариант ТЭС часто оборачивается дорогой энергией, которая не по карману местным жителям
Атомная энергия, как мы уже отмечали, от полусотни раз (для газа) до сотен раз (для угля) безопаснее тепловой. И, что весьма важно, топливо для нее перевозят быстро и легко — раз в несколько лет, причем доля его в стоимости энергии невелика, менее 5%. Это резко отличает ее от тепловой энергии, где именно топливо — важнейшая часть стоимости киловатт-часа.
Даже страны третьего мира с «плохим» платежным балансом могут позволить себе импорт ядерного топлива — а вот импорт топлива ископаемого серьезно усугубил бы их внешнеторговый дефицит. Возможно, в этом одна из причин, по которым страны третьего мира так интенсивно ищут возможности для строительства АЭС (из последних примеров — Бангладеш).
Другой важный вывод: взвешивая риски того или иного вида генерации, часто стоит ориентироваться на способный максимально быстро обеспечить тот или иной регион электричеством. Как ни странно, и тут АЭС могут выйти вперед. Один энергоблок на гигаватт производит, как правило, порядка восьми миллиардов киловатт-часов ежегодно — то есть его строительство способно за считаные годы вывести из энергетической бедности сразу множество людей.
Наша цивилизация — и каждый из нас — в принципе не может не иметь углеродного следа, причем весьма большого. Просто самим фактом дыхания человек порождает более трех сотен килограммов СО2 в год, в итоге население Земли выбрасывает из своих легких три миллиарда тонн этого газа ежегодно. Кстати, вся тепловая энергетика доставляет в атмосферу лишь в несколько раз больше все того же парникового газа. Если бы людей не было, этот газ выдыхали бы другие существа — и все же с точки зрения углеродного следа каждый из нас «не без греха».
Точно так же невозможно без углеродного следа построить никакую электростанцию — ни солнечную, ни ветровую, ни атомную. Даже не учитывая тот СО2, что выдыхают ее строители и обслуживающий персонал, график ниже показывает: любой вид электроэнергии на деле связан с выбросами углекислого газа.
Поэтому, чтобы отделить безуглеродную энергетику от углеродоемкой, обычно используют ограниченные критерии: берут только то, сколько граммов СО2 на киловатт-час выработки дает тот или иной тип электростанций. Рекордсмен здесь бурый уголь: при КПД угольной электростанции в 40% на каждый киловатт-час выработки он даст килограмм СО2 — столько же выдыхает средний человек за три дня.
Наименее углеродоемкое ископаемое топливо — природный газ: при том же КПД он даст всего 0,5 килограмма углекислого газа на киловатт-час. Биотопливо, как известно, имеет более слабый углеродный след, чем даже газ, — ведь его предварительно вырастили, а в ходе выращивания растения часть СО2 из атмосферы в его биомассе связали. Поэтому в среднем на один киловатт-час от биотопливной ТЭС приходится лишь 0,23 килограмма ведущего парникового газа.
А сколько СО2 приходится на киловатт-час безуглеродных видов энергетики? По данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата, солнечные электростанции повинны в выбросах всего 40-50 граммов углекислого газа на киловатт-час выработки — в несколько раз меньше биотоплива, в десять раз меньше, чем у газовых ТЭС, и в 20 раз меньше, чем у ТЭС угольных. ГЭС дают еще меньше удельных выбросов: 24 грамма на киловатт-час. Ветряки, установленные в море, и АЭС дают 12 граммов СО2 на киловатт-час выработки, а наземные — 11 граммов.
Легко видеть, что так называемый зеленый квадрат — атом, солнце, ветряки и ГЭС — действительно безуглероден не только в том смысле, что при работе вообще не выбрасывает СО2. Даже если посчитать и те выбросы, что связаны со строительством таких станций, то СЭС в десять, а АЭС и ветряки — в сорок раз менее «углеродоопасны», чем газовые ТЭС. Учитывая, что в мире сегодня из угля вырабатывается в полтора раза больше электроэнергии, чем из газа, нелишне помнить: углеродоемкость угольной электростанции в 20 раз выше, чем у солнечной, и в 80 раз выше, чем у АЭС.
Naked Science уже писал, что ситуация с углеродным следом человечества не такая однозначная, как это часто представляют в СМИ и поп-культуре. Антропогенные выбросы СО2 увеличили наземную биомассу Земли на одну шестую только за XX век, и это еще консервативная оценка (есть и более высокие). Но реальность в том, что зеленая повестка доминирует во многих западных обществах.
Значит, генерация «зеленого квадрата» неизбежно будет вытеснять тепловую — причем равняясь именно на критерий безуглеродности. И здесь у атома очень неплохая ситуация: среди безуглеродных видов энергетики он лишь на несколько процентов уступает наземным ветрякам, равен морским и заметно превосходит солнечные электростанции.
Кстати, на пути безуглеродности у АЭС есть заметные преимущества перед другими видами возобновляемой энергетики. Пока в энергосистеме крупной страны ветровых и солнечных электростанций не более 30-40%, они вполне могут работать без накопителей — просто за счет балансировки пикового спроса от ГЭС и ТЭС и остановки этих же гидро- и тепловых электростанций в солнечную и ветреную погоду.
Но чем быстрее будут развиваться ветровая и солнечная энергетики, тем заметнее станет факт: для устойчивого и бесперебойного функционирования энергосистем на их основе нужно строить больше высоковольтных ЛЭП и/или литиевых накопителей типа MegaPack от Tesla. Причины просты: зимними маловетреными и пасмурными днями выработка от СЭС и ВЭС невелика, а вот потребность населения в электричестве никуда не девается. Между тем и ЛЭП, и в особенности литиевые накопители имеют ту или иную углеродную «цену». А значит, фактический углеродный след СЭС и ВЭС по мере роста их генерации начнет увеличиваться.
Именно тут АЭС могут стать важным краеугольным камнем «зеленого квадрата». Ведь они работают на одинаковой — полной — мощности 24 часа в сутки. Ночью СЭС не работают, поэтому реакторы могут их надежно подстраховать, обеспечивая базовую генерацию без нужды в литиевых накопителях, «расширяющих» углеродный след. Выходит, в действительно безуглеродное будущее без атома попасть затруднительно.
Одна тонна энергетического урана в виде топлива в атомном реакторе теоретически дает 620 миллионов киловатт-часов электроэнергии. Однако в реальной жизни, в силу неидеального КПД любых электростанций, эта цифра падает примерно до 150 миллионов киловатт-часов. То есть годовое потребление электроэнергии России требует примерно семь тысяч тонн урана, а мира — порядка 150 тысяч тонн в год.
В земной коре около 100 триллионов тонн урана: следовательно, если бы все электричество планеты было атомным, то урана в коре было бы достаточно на сотни миллионов лет. Фактически намного больше — на миллиарды. Дело в том, что заметное количество урана в морской воде попадает туда из-за вымывания этого металла водой из пород, в том числе океанического дна.
Земная кора — и континентальная, и океаническая — постепенно обновляется: новая всплывает, старая опускается. Поэтому, как было показано в научной литературе еще в 1980-х годах, де-факто уран из одной морской воды в земных условиях — возобновляемый источник энергии. Его должно хватить на миллиарды лет, а за этот срок расширение Солнца все равно сделает планету необитаемой.
Так что же, атомная энергетика в ее сегодняшнем виде может обеспечить нас энергией на любой мыслимый для жителя Земли срок? Да, если бы не пара нюансов. Первый — далеко не все запасы руды из земной коры экономически оправданно добывать, где-то ее концентрация слишком низка. Но это проблема как раз не главная, даже «целесообразных» руд хватило бы на огромный период времени.
Ключевая сложность в том, что для горения ядерного топлива нужна цепная реакция, а ее поддерживает только уран-235 — элемент с периодом полураспада в 700 миллионов лет. Как ясно из этого срока, в природном уране такого изотопа мало — всего 0,72%. Причем реально можно выделить только 0,5% — остальное, из-за несовершенства технологий сепарации изотопов урана, пока уходит в отвалы. Практически весь остальной природный уран — уран-238 с периодом полураспада в 4,5 миллиарда лет, — но он цепную реакцию не поддерживает. Точно так же цепную реакцию не поддерживает торий-232, которого на Земле еще больше, чем урана.
Иными словами, если как-то научиться вовлекать в атомный топливный цикл уран-238, то объем доступного ядерного топлива вырастет в 200 раз, а если еще и торий — во много сотен раз. К счастью, способ сделать это есть. Один атом урана-235 при делении в реакторе испускает в среднем 2,4 нейтрона. Чтобы реакция деления ядер в атомном реакторе не затухала, нужно, чтобы часть этих нейтронов (минимум один) заставили поделиться еще один атом урана-235 — а вот второй и прочие нейтроны остаются «свободными».
Если вокруг активной зоны атомного реактора — в таком случае его называют размножителем — разместить пластины урана-238 (или тория-232), то «лишние» нейтроны тут же станут совсем не лишними: они попадут в ядра атомов и сделают из урана-238 плутоний-239, а из тория-232 — уран-233. И плутоний, и уран-233 сами уже вполне могут поддерживать цепную реакцию и при распаде тоже дают (в среднем) больше двух нейтронов. Можно взять облученные пластины, которыми было окружено топливо в реакторе-размножителе, и использовать образовавшийся в них плутоний для изготовления нового ядерного топлива.
Сходная схема возможна в будущем для пары торий-232 — уран-233, но здесь в теории даже извлекать уран-233 для изготовления нового топлива необязательно: его можно использовать как топливо в том же реакторе.
Возникает вопрос: плутоний-239, как известно, хорошо подходит для создания ядерной бомбы, минимальный заряд можно получить примерно из пяти килограммов этого вещества. Не создаст ли применение таких реакторов угрозу захвата террористами материала для ядерной бомбы? Несмотря на то что СМИ часто приводят этот аргумент «против» реакторов-размножителей, подробный анализ показывает его неосновательность.
Дело в том, что плутоний и сегодня присутствует в отработанном топливе атомных реакторов. Типичный гигаваттный реактор дает четверть тонны плутония в год. И хотя в килограммах для получения ядерной бомбы его вроде бы хватает, в жизни по такой схеме оружейный плутоний не применяют даже продвинутые государства с развитой атомной индустрией.
Все дело в примесях других изотопов (включая плутоний-240), которые крайне непросто отделить от плутония-239, да и само обращение с этими примесями трудно назвать безопасным. Атомы изотопов плутоний-239 и -240 по массе так близки, что разделить их на современном этапе развития техники невероятно трудно. Шансы на выживание террористов, активно работающих с таким материалом, довольно невелики, а риск, что они смогут получить из этого ядерную бомбу, — практически ничтожен. Откровенно говоря, ее проще и безопаснее сделать из обычного урана. В еще большей степени это относится к сугубо гипотетической (ее даже не пробовали создавать) бомбе на основе урана-233.
Разумеется, это не значит, что мы можем взять обычный реактор типа российского ВВЭР-1000 или его западных аналогов и начать нарабатывать на нем нужные для производства нового топлива объемы плутония-239. Ведь скорость нейтрона в ВВЭР — порядка пары километров в секунду, почему о нем и говорят как о «реакторе на медленных нейтронах».
Пока они остаются медленными, из одного делящегося атома урана-235 в реакторе будет получаться в среднем лишь 2,08 свободного нейтрона. А из одного делящегося атома плутония-239 — вовсе 2,03 нейтрона. Мы не можем заставить все нейтроны попадать точно туда, куда нам надо, поэтому фактически из обкладки из листов урана-238 в обычном реакторе будет выходить меньше нового ядерного топлива (плутония-239), чем тратиться в этом же реакторе старого ядерного топлива (урана-235).
Как выйти из этой ситуации? Нейтроны должны быть быстрыми: тогда один атом урана-235 даст в среднем 2,23 нейтрона, а плутония-239 — даже 2,7 нейтрона. Почему так важна разница между 2,03 и 2,7? Надо помнить, что реакция распада атомов в реакторе будет идти, только если один нейтрон расщепит еще одно ядро атома топлива. А наработка нового топлива в реакторе-размножителе требует еще одного нейтрона на ядро атома урана-238 — чтобы сделать из него еще один атом плутония-239. Плюс примерно 0,1 нейтрона уходит на паразитные потери: стенки тепловыделяющих сборок и тому подобное.
Вот и получается, что при 2,03 нейтрона на атом плутония реактор-размножитель не выйдет, а при 2,7 — более чем. В итоге «быстрый» реактор на килограмм сгоревшего в нем урана-235 даст 1,1 килограмма плутония-239. А когда в следующем цикле в такой же реактор заложат уже топливо с плутонием-239, то каждый его килограмм при «сгорании» (физически корректно — расщепление ядер атомов) даст уже 1,6 килограмма нового плутония, полученного из до того бесполезного урана-238.
Но чтобы нейтроны не тормозились, в активной зоне реактора не может быть того, что эффективно их замедляет — то есть воды и вообще любого соединения водорода. Между тем именно вода «работает» в активной зоне почти всех энергетических реакторов: она дешева и с ней просто обращаться.
Чтобы не замедлять нейтроны, теплоноситель должен быть безводородным, а топливо — содержать больший процент урана или плутония. Второе не так сложно, а вот первое действительно создает трудности, которые может преодолеть только весьма высокотехнологичный игрок.
На сегодня испробовано всего три подхода к строительству быстрых реакторов-размножителей — с теплоносителем-натрием, ртутью и свинцом и/или висмутом. Ртуть оказалась неприемлемой, поскольку при нагреве показала огромную коррозионную активность. Свинец и висмут требуют очистки от примесей кислорода — иначе тоже способны серьезно корродировать трубы, по которым двигаются в процессе работы реактора.
Практически безопасен в смысле коррозии натрий, но… Натрий на воздухе горит, причем ярким пламенем. Можно заполнить полости над ним чистым аргоном (в инертной атмосфере натрий не загорится), чтобы при случайной протечке не было пожара, но и тогда неприятности не исключены. Например, французский натриевый реактор-размножитель на быстрых нейтронах горел (разгерметизация натриевого контура), аналогичный японский — тоже. В итоге сегодня ни там, ни там быстрых реакторов нет.
К счастью, у “Росатома” история другая: его натриевые реакторы работают уже десятки лет (БНС-600 — с 1980 года) без масштабных пожаров. Причина тут преимущественно в том, что, когда вы добились решения технологической проблемы, у вас есть кадры, которые знают, как надо с ней работать, чтобы не наломать дров. Во Франции и Японии непрерывного длительного опыта работы с натриевыми реакторами не было, поэтому там такой запас компетенций не накопился.
В итоге сегодня технологии быстрых реакторов-размножителей в мире отрабатывает только одна страна — Россия. Надо признать, натриевые реакторы пока требуют в полтора раза больше капиталовложений на единицу мощности, чем реакторы с водяным теплоносителем, но и это не главный фактор, ограничивающий их более масштабное использование в нашей стране.
Тем более что проблема удельной стоимости быстрых натриевых реакторов уже прорабатывается “Росатомом”: там планируют, что следующий такой реактор, БН-1200, будет сравним с современными водяными реакторами на медленных нейтронах (теми же ВВЭР).
Ключевая проблема быстрых реакторов совсем иная: до сих пор добываемый из руд уран-235 остается настолько дешевым, что получение нового плутониевого топлива из урана-238 сегодня не очень оправданно. Топливные затраты в стоимости атомного киловатт-часа сейчас менее 5%: то есть как топливо даже редкий уран-235 все еще фантастически дешевый.
Массовая наработка плутониевого топлива из в 200 раз более доступного урана-238 будет иметь очевидный экономический смысл лишь после роста цен на уран-235 в три раза. Как мы уже писали в нашем материале «Цена страха», сегодня атомная энергетика наращивает генерацию недостаточно быстро, чтобы в мире мог возникнуть дефицит даже такого редкого топлива.
Но важно понимать: при малейшей необходимости у человечества есть технология строительства быстрых реакторов, позволяющая закрыть проблему с ядерным топливом и сделать АЭС, по сути, возобновляемым источником энергии.
Другой немаловажный плюс реакторов на быстрых нейтронах: в них можно не только превращать уран-238 в плутоний, но и подвергать бомбардировке «лишними» нейтронами отработанное ядерное топливо из других реакторов. Сегодня в мире его накоплено 0,4 миллиона тонн, и пока основная его часть невовлекаема в топливный цикл: дешевле всего хранить такие отходы в контейнерах в специальных наземных хранилищах, но так не может продолжаться вечно.
К тому же это не очень энергоэффективно: в быстром реакторе 95% масс отработанного ядерного топлива можно вновь пустить в топливный цикл, в десяток и более раз снизив объем отработанного ядерного топлива — и тем самым заметно сократить расходы на его хранение.
Именно ради возможности резко уменьшить объем захораниваемого отработанного реакторного топлива французы используют его превращение под потоком нейтронов в… обычных тепловых реакторах. Конечно, эту схему не назовешь технологически полноценной: в тепловых реакторах нейтроны такие медленные, что на одно деление атома исходного топлива получается «наработать» (от отработанного топлива других реакторов) только (в среднем) 0,5 атома «выгоревшего» топлива. То есть нового топлива (плутония) в такой схеме будет не слишком много — и лишь снижение объемов захоронения заставляет французов практиковать такой цикл на явно неподходящих для него тепловых реакторах.
Подведем итоги. Какими бы ни были проблемы современной энергетики, она куда менее опасна для здоровья — и климата, — чем ее отсутствие. И в плане ущерба для климата, и в смысле угрозы для долголетия людей керосиновая лампа и дрова (лишающие планету тропических лесов) в разы и десятки раз опаснее даже тепловой электростанции. Протесты зеленых следует вести не под лозунгами «Закроем «неправильную» электростанцию!», а под лозунгом «Откроем больше электростанций в третьем мире!».
Однако развертывание новой энергетики все же лучше вести на основе не теплового ее сектора, а «зеленого квадрата» — симбиоза безуглеродных видов генерации, где базовую нагрузку несут АЭС, а утренние и вечерние пики вместе с повышенным дневным фоном потребления компенсируют ветряки и солнечные батареи, подстраховываемые пиковыми газовыми ТЭС и литиевыми накопителями промышленных масштабов — типа того же Megapack.
Главное, что следует помнить на этом пути: переход к по-настоящему возобновляемой и безуглеродной энергетике стоит делать с открытыми глазами и следуя не эмоциям, а разуму и цифрам. Иначе мы рискуем получить несбалансированные энергосистемы умеренной стабильности, но большей углеродоемкости — и вдобавок консервацию энергетической отсталости в третьем мире.
Благодарим Госкорпорацию «Росатом» за помощь в создании материала.
Комментарии
Однако рост атомной энергетики России оставляет желать лучшего.
Как же так?! Новые реакторы строятся, часть уже усовершенствованные. Или Вы хотите, чтобы в каждом регионе аэс выросли?!
Есть регионы, где стоимость электроэнергии дорогая и производится она в основном на ТЭЦ.
И это неудивительно. Нет роста экономики -- не может быть и быстрого роста энергетики. Куда девать уже построенные станции? Закрыть? Мы же не Китай, где экономика растет, поэтому АЭС можно строить помногу.
Это не факт. Экономика может стагнировать, но рост ЭЭ продолжать идти. Именно так у нас в РК. Растет и растет потребление. люди покупают электроприборы, ставят электропечки вместо газа (в новых жилых комплексах только электропечи, газа нет вообще как класса).
В России энергопотребление не растет, и это не удивительно. Электроприборов больше купить уже сложно, переход с газа на электричестве в отоплении экономически невозможен.
Статья коммерческая, но это ладно. Уран ни в коем случае не является возобновляемым, на сколько бы миллиардов лет его не хватило. Тем более, что предсказать уровень потребления электроэнергии возьмётся только глупец. Можно посчитать, да, однако завтра появятся новые технологии и всё)
Солнце тоже бесконечно светить не будет. И оно ни в коем разе не возобновляемый источник энергии. С его исчерпанием закончатся и "возобновляемые" источники. Но случится это еще не скоро )) и потомки что-нибудь придумают. Хотя бы за те пару тысяч лет на которые хватит известных запасов урана.
"Уран ни в коем случае не является возобновляемым,"
Вас не беспокоит что
а) через указанное число миллиардов лет Земля исчезнет, и в контексте ее истории уран является именно что возобновляемым (вновь появится в морской воде, например, в случае его извлечения оттуда)
б) наработка урана во Вселенной идет постоянно?
Фух, прям от сердца отлегло. А то переживал, что топлива для АЭС всего лет на 200-300
Консервация энергетической отсталости в третьем мире? А кто сказал что страны первого мира так уж горят желанием с ней бороться? Кто успел того и тапки. Развитые страны уже покатались на углеродном паровозике и перешли к производству услуг и патентов. А кто не успел пусть сидит с керосинкой и даже не думает повторить путь стран золотого миллиарда.
Судя по этой статье, решение Германии избавиться от АС на своей территории выглядит тупо
Издержки демократии. Политики вынуждены прислушиваться к мнению "общественности" каким бы идиотским это мнение ни было. Чтобы не дать конкурирующим партиям ни единого шанса и угодить разнообразным лоббистам. Немцев напугала авария на Фукусиме (даром что цунами им не грозит). Именно после нее Меркель объявила Atomausstieg. Не очень хорошо для энергетики, зато фрау канцелярин правит Германией уже 15 лет. И похоже собралась пересидеть Путина несмотря на обнуление. https://www.nytimes.com/2020/01/08/opinion/nuclear-power-germany.html?action=click&module=Opinion&pgtype=Homepage
Не понятно, для аудитории написана эта безусловно заказная статья и какова ее цель. Коммерческой составляющей в ней не может быть априори. Никто не побежит покупать АЭС вместо ветряка или керосиновой лампы. Единственное на что может рассчитывать автор- на формирование общественного мнения. Но тогда это не для нашего брата россиянина, нашим мнением давно никто не интересуется.
Когда в стране "не интересуются общественным мнением" это выглядит совершенно по другому. Таких сейчас уже не осталось. Даже в Севкорее лидер говорит о том как он заботится о своем народе. И порой извиняется что делает это недостаточно. То есть в такой общепризнанной кроваворежимии правитель говорит так, чтобы народ думал о нем хорошо. СМИ говорят об успехах и скрывают неудачи. Что это как не не забота об общественном мнении?
Что до "нашего брата россиянина" то я не готов платить за электричество по европейским ценам. В которые в частности заложены расходы на возобновляемую и безуглеродную гриншизу. Ну а статья развеивает некоторые мифы ведущие к радиофобии и ветроэнергетике.
"Не понятно, для аудитории написана эта безусловно заказная статья"
Для жителей России.
"и какова ее цель."
Ознакомить их с реальностью.
"Коммерческой составляющей в ней не может быть априори. Никто не побежит покупать АЭС вместо ветряка или керосиновой лампы. Единственное на что может рассчитывать автор- на формирование общественного мнения. Но тогда это не для нашего брата россиянина, нашим мнением давно никто не интересуется. "
Про "никто не интересуется" -- вам выше уже сказали.
Но я рискну добавить вот что. Я не считаю нужным формировать общественное мнение по этому вопросу, потому что не вижу в этом никакого смысла. Развитие той или иной отрасли энергетики определяется не общественным мнением, а физикой и экономикой. Эрго, нет никакого смысла это мнение формировать.
А вот сделать общедоступными некоторые не самые общеизвестные цифры и факты -- это мне интересно, да. Я сам в свое время много времени потратил на то, чтобы свести все это в одну картину.
все кто научно обоснованно и официально сообщали что,"Создание экологичной и безопасной энергетики-реально"-погибли от несчастных случаев
Скажите, много, наверное. надо было умных книжек прочесть, чтобы научиться шутить столь остро и тонко?
Атомные электростанции есть, пока есть из чего делать конструкционные материалы и станки для их обработки. Пока есть ниобий, молибден, хром, кобальт, никель. Из морской воды в год можно изымать не более годового речного стока урана, тория фактически в морской воде нет, месторождений его мало, это рассеянный элемент. Если не развернём орбитальную солнечную энергетику, постепенно деградируем к аналогу средневековья с электричеством, так как сырьё для металлургии будет очень бедным, фактически пустая порода.
Лет так через тысячу возможны описанные вами картины. Пока что ресурсов вполне достаточно. Но если верить на слово зеленым агиткам они должны были кончиться уже лет двадцать назад. Орбитальная солнечная энергетика это прекрасно но ее ведь тоже делают не из вакуума. Тоже нужны станки-машины-ракеты-панели-материалы. В том числе для ремонта этой энергетики. Вряд ли Minamoto стал бы стратегом если бы принимал на веру одни доводы и отбрасывал другие если они ему не нравятся. Проиграл бы первую же битву с таким подходом.
Всех перечисленных вами ресурсов на Земле настолько много, что современная цивилизация нп сможет потребить их ресурсы во всем обозримом будущем. Более того, ниобий, хром и проч. металлы еще и пригодны к многоразовому использованию (что и происходит). Количество урана-238, которое можно извлечь из морской воды (4,6 млрд тонн) превышает нынешнее энергопотребление землян (по электричеству -- эквивалент 3 тыс. тонн урана в год), умноженном на 1,5 миллиона лет. даже без учета стока и вымывания урана из пород морского дна. Тория доступно не меньше. Даже если потребление энергии увеличить в 10 раз, этого хватит на сотни тысяч лет -- опять же,без учета стока и вымывания морской водой из пород морского дна.
Очевидно, что через сотни тысяч лет технологии людей уйдут достаточно далеко вперед, чтобы вопрос об орбитальной солнечной энергетике не имел уже никакой остроты. Не видно никаких оснований считать, что за такое время технические проблемы термоядерных реакторов так и не будут решены.
"так как сырьё для металлургии будет очень бедны"
Металлы подлежат вторичной утилизации (как и их оксиды, образующиеся при коррозии), и уже по одной этой причине сырье для них в нынешних объемах будет всегда.
Комментарий удален пользователям или модератором...
" это идея, которую скармливают невеждам, что можно существенно увеличить ресурс ядерного топлива, которая противоречит реальной физике и реальной экономике в реальные сроки"
Вы не могли бы пояснить, что вы имеете в виду? Коэффициент размножения БН-800 вполне позволяет вовлечь в цикл уран-238.
"См. http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=a...
Текст по ссылке содержит целый ряд некорректных утверждений. Например:
"Так как нейтронно-физические и химические свойства у этих элементов различны, то для запуска замкнутого ядерного топливного цикла невозможно реакторы БН впоследствии перепрофилировать на работу на плутонии-239."
В БН уже, физически загружен топливо с плутонием, на трети ТВЭЛ, и в ближайшее время загрузят еще больше. Товарищ, который писал по ссылке, уже, тем самым, опровергнут жизнью,
"Однако, плутониевый реактор никто строить не собирается"
И он это пишет при работающем БН-800. Без комментариев.
"Их нет, потому что нет плутония-239 в количестве, необходимом для запуска замкнутого ядерного топливного цикла. Для АЭС с реакторомм-размножителем электрической мощностью 1000 МВт масса плутония-239 в активной зоне должна составлять около 30 т.... За время топливной кампании 10% плутония-239 от первоначального количества выгорит. В это же время из урана-238 при КВ = 1.2 за счет выгоревших 10% образуется 12% от первоначальной загрузки «нового» плутония-239. Из образовавшихся 12% необходимо 10% вернуть в активную зону для работы реактора. Таким образом, за топливную кампанию заново возникло 2% от первоначальной загрузки, равной 100%."
Автор делает предположения, противоречащие известных цифрам и расчетам. (Даже опуская тот выпуклый факт, что нарабатывать плутоний-239 из урана-238 в бланкетах можно имея в активной зоне ноль грамм плутония -- только уран-235, которого пока нет ни малейшего недостатка, о чем говорят и невысокие цены на него)
Начну с основ: если КВ=1,2, то масса плутония в реакторе (активная зона+зона воспроизводства) при этом увеличилась на 20%. Таково определение КВ.
Возьмем условный реактор, где топливо обогащено по плутонию на 20%. Если КВ=1,2, то к извлечению стержней масса плутония в реакторе вырастет с 20% от исходной загрузки активной зоны до 24% (с учетом зоны воспроизводства реактора). Да, 20% надо будет вернуть в активную зону. Но новую кампанию придется начинать не с "2% от первоначальной загрузки, равной 100%", а с 4% от первоначальной общей массы топлива -- из которой только 20% составлял плутоний. Это значит, что загрузив в реактор условные 30 тонн плутония, к концу кампании мы получим 36 тонн плутония. Не плюс 2%, как получилось у автора из детской ошибки про "100% загрузку плутонием" и "плюс 2%" -- а плюс 20%, как и должно быть при КВ=1,2.
"τ = (100/2) × Т
При продолжительности топливной кампании Т = 3 года получаем
Τ = 150 лет"
реально будет
τ = (20/4) × Т
При продолжительности топливной кампании Т = 3 года получаем
Τ = 15 лет.
Причем 15 лет -- это предельный срок. Потому что значение КВ=1,2 -- это первый этап работы реактора БН. Первый. Для БН КВ -- в диапазоне 1,2 - 1,45 ( https://www.ippe.ru/nuclear-power/fast-neutron-reactors/122-bn1200-reactor ). Автор взял нижнее значение как основное, уже этим резко исказив свои расчеты, и отклонив их от реальности. Я тут даже не говорю, что на металлической топливе КВ=2.
Но. Даже без металлического топлива, как ясно из расчета выше, период удвоение топлива для БН -- от 9 до 15 лет. Автор об этом "скромно промолчал", искусственно удлинив цикл удвоение топлива в 10 с лишним раз.
"Впрочем, это можно показать и чисто экономически на пальцах: топливо на АЭС и так стоит ничтожно мало, так что АЭС не могут спасти климат просто потому, что нет столько денег, чтобы сразу вбухать в жутко дорогие АЭС."
Это нельзя показать экономически, потому что денег на "спасение" климата АЭС надо намного меньше, чем для .для СЭС и ВЭС. Как я уже отмечал с цифрами в руках, для замещения 1 ГВт АЭС нужно 10 ГВт СЭС и ВЭС -- а они стоят гораздо дороже 1 ГВт АЭС. Поэтому "жутко дорогие АЭС" в действительности дешевле СЭС и ВЭС.
" а бридеры тем более, так как они еще дороже.."
Позвольте даже не комментировать оценки стоимости бридеров в условиях, когда существующие бридеры имеют куда меньшую мощность, чем ВВЭР. Экономия масштаба на них в силу этого различается настолько, что сравнивать что-то можно будет только после постройки БН-1200. Пока же это -- разговоры в пользу бедных. Потому что если бы ВВЭР строили с мощностью БН, их удельная стоимость была бы не лучше БН-800.
Справочно: БН-800 построили сильно дешевле, чем за 4,5 млрд долл (менее, чем за 150 млрд рублей), не более чем по 5,5 тыс. долларов за квт мощности. Справочно: аналогичная 1 квт мощности АЭС по выработке за жизненный цикл мощность для СЭС и ВЭС -- 10 квт. Справочно: стоимость 10 квт СЭС и ВЭС -- не ниже 11-14 тыс. долларов в любой стране мира.
Итого: даже несерийный и маломощный БН обеспечивает "спасение" климата в два и более раз дешевле, чем СЭС и ВЭС.
П.С.: я даже занизил параметры воспроизводства БН, потому что по памяти посчитал кампанию топлива в три года. Реальные оценки расчетчиков такие:
"Для оценки воспроизводящих характеристик реакторов БН на МОКС-топливе были выполнены расчеты, которые показали, что величина КВ в разработанных активных зонах составит ~ 1,35, а время удвоения — значение ~7 лет при времени внешнего топливного цикла 1 год... " https://www.ippe.ru/images/publications/thesis/neitroika-2019-ABS.pdf
Семь лет. Не 150 лет, и даже не 9-15, а семь.
Комментарий удален пользователям или модератором...
Была запрещенная фраза значит. Но логику работы поменяем, чтобы текст не исчезал.
Здравствуйте! Двое суток уже при отправке комментария появляется: «Ошибка. Вы не прошли поверку»
Что это и как лечить (ошибка возникает на аккаунте Sever Sergeev ) или вы так забанили меня?😉
У вас почта нерабочая, нужно поменять на рабочую. После этого напишите нам на почту, вернем возможность комментирования.
Благодарю
Уважаемая редакция!
Уймите своего бота Роман М.
Он мне поставил больше 50 минусов за одну минуту в теме, где не только моего, но и вообще ни одного комментария нет.
Не удобненько вышло. Позор вам «дорогая» редакция.
Что-то не видно 50 минусов в твоем профиле. Ты не врешь ли часом, родной? А вот минус от твоего бота "Сергей Северов" у меня имеется. И даже совсем не один. Причем последнюю парочку ты поставил с обоих аккаунтов одновременно (1 час назад) Похоже это у тебя шапка горит. А уж визгу-то поднял в адрес редакции...
« Что-то не видно 50 минусов в твоем профиле»
Ты редакция? В любом случае было +36 стало минус 16. И скриншот посмотри родной.
« твоего бота "Сергей Северов"»
Это не бот. Это мой второй аккаунт на время общения с редакцией по поводу комментариев. И я их просил его удалить.
Ты жалуешься сейчас на то, чем _сам_ занимался ровно час назад. Так что не истери, ты всего лишь получил "по заслугам".
Твоё мнение никого не интересует. Так что «Пионэры, идите в …»©️
А редакции пусть ответит.
Правильно делает, я такого же мнения. Не знаешь брода, не лiзь у воду. Чушь общеизвестную пособирал на задворках интернета и впаривает нормальным людям!
Ну ясно...
Комментарий удален пользователям или модератором...
А откуда вы знаете запрещенные фразы? :)
Комментарий удален пользователям или модератором...
Не редакция, но, полагаю, что дело в тексте -- достаточно его переписать. Можно взять фоном, например, сегодняшние энергетические реалии, они все-таки солидно изменились за последние 9 лет..
Спасибо, попробую...
Обратитесь к рерайтерам пусть уник поднимут )) Возможно вы слишком часто пишете по теме и всякие антиплагиатусы зашиваются.https://albakoff.ru/articles/rerajting-chto-takoe/
спасибо... прочитал, интересно.
1. По моей ссылке снижение на 0,15 на с. 4 относится к БН-800, а КВ для БН-1200 — другой. Для БН-1200 минимальный по-прежнему планируется 1,2, максимальный — 1, 45 https://www.ippe.ru/nuclear-power/fast-neutron-reactors/122-bn1200-reactor
2. Я понял логику автора, но лучше она выглядеть не стала. Напомню: плутоний (а не уран-235) грузится в БН только из-за "ориентировки на утилизацию оружейного плутония в реакторе БН-800" https://www.ippe.ru/images/publications/thesis/neitroika-2019-ABS.pdf Вы понимаете. полагаю, что для БН-1200 такой задачи никто ставить не будет. Так и что мешает нарабатывать там плутоний используя только уран-235, которого нет ни малейшего дефицита? Кроме того, плутоний есть еще и в ОЯТ -- было бы желание его оттуда извлечь для использования: https://en.wikipedia.org/wiki/Plutonium#Cold_War_use_and_waste Всего речь идет о тысяче тонн примерно только уже имеющегося плутония.
Автор по вашей ссылке построил свою логику на идее дефицита ядерного топлива. Но даже не попробовал показать существование такого дефицита в реальности
Комментарий удален пользователям или модератором...
"ОК, тем не менее вы не прокомментировали главный 3-й пункт, который НАПРЯМУЮ подтверждает, что для БН-800 выводы автора верны"
Выводы автора по БН-800 верны быть не могут, потому что автор пишет, что БН-800 не может использовать плутоний, например. А он может -- и использует.
Если вы про время наработки плутония в БН относительно теоретической загрузки БН чистым плутонием -- да, если принять выгорание и длину кампании за эти цифры -- то почему нет. Но, как я отметил, это не имеет значения, потому что плутоний вовсе не обязательно нарабатывать используя плутоний -- уран-235 (как и плутония из ОЯТ которого только в России сотни тонн) для этого вполне пригодны.
Главная мысль автора в том, что реакторы бридеры как источник плутония не годятся, ибо дадут разумную выработку (на запуск следующего реактора) за 150 лет. Но это полностью неверный вывод: потому что бридерам совсем не нужно нарабатывать плутоний используя плутоний.
"Это обозначает, что при тех же 1000 ТВС активной зоны мы будем перегружать по 350 ТВС каждый год. Допустим Красноярск-26 с этим справится (у них заявленная производительность 400 ТВС в год - https://ru.wikipedia.org/wiki/MOX-%D1%82%D0%BE%D0%BF%D... ) , но уже одновременно обслужить БН-800 и БН-1200 будет трудновато."
Думаю, что не открою Америку, если скажу, что при росте спроса производительность обслуживающих предприятий тоже растет.
"Но одновременно эти цифры обозначают, что физическое число ядерных реакций в АЗ должно возрасти в 10.3 раза по сравнению с БН-800 (350 ТВС [БН-1200] * 5 лет / 169 ТВС [БН-800]) , а это прямо противоречит сравнению тепловой мощности ( https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%9D-1200 ) : 2800 МВт / 2100 МВт = 1.33 раза - из чего я однозначно делаю вывод, что эти КВ и сроки топливной кампании ЯВНО ДУТЫЕ и верить им нельзя!"
Для того, чтобы сделать такой вывод, нужны конкретные расчеты. Вы уверены, что учли изменения в выработке бланкетов? Которых, напомню, у БН-800 изначально не было, а у БН-1200 предусмотрены. Поскольку,, что БН-800 никто как бридер не оптимизировал, его как дожигатель плутония по соглашениям с с США рассматривали.
Комментарий удален пользователям или модератором...
"Тогда вы еще и не поняли рис.6, который показывает, что расширенное воспроизводство вообще ОБЯЗАТЕЛЬНО требует именно реактор на Pu-239"
Не поясните, рисунок номер 6 где? По ссылке автора, считающего, что БН не может работать на плутонии, хотя он работает? Я действительно должен считать подобного человека за авторитета? Вас не смущает, что автор там никак не доказал тезис "для расширенного воспроизводства ядерного топлива нужно, чтобы на один поглощенный нейтрон генерируется три и более нейтрона"? Где расчеты, которые это показывают -- например, показывают, что потери нейтронов в быстрых реакторах таковы, чтобы нельзя было иметь положительный КВ на уране-235? Все верно: таких расчетов по вашей ссылке нет. А иллюстрации, на которых он пытается показать эти потери, и вовсе смехотворны -- бланкеты с двух сторон, что просто смешно (на деле ничто не мешает обложить бланкетами куда плотнее.)
У автора по ссылке кроме рисунков и голослвоных утверждений нет главного: расчетов, которые бы показывали верность его тезисов. Еще у него нет ни слова о том, что сегодня в распоряжении человечества более тысячи тонн плутония. Нет никакой попытки критики тезисов других авторов, пишущих, например:
"минимальным критерием воспроизводства ядерного топлива будут условия, когда η >2"
или
"In the breeding of plutonium fuel in breeder reactors, an important concept is the breeding ratio, the amount of fissile plutonium-239 produced compared to the amount of fissionable fuel (like U-235) used to produced it. In the liquid-metal, fast-breeder reactor (LMFBR), the target breeding ratio is 1.4 but the results achieved have been about 1.2 . This is based on 2.4 neutrons produced per U-235 fission, with one neutron used to sustain the reaction." http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/NucEne/fasbre.html
или
"Так, оценки, сделанные применительно к развитию российской атомной энергетики, показывают, что использование плутония, наработанного к 2020 году в тепловых реакторах, позволит загрузить топливом около 20 ГВт в быстрых реакторах с натриевым теплоносителем (характеристики которых соответствуют ранее разработанным российским проектам: избыточная наработка 270 кг; длительность внешнего топливного цикла 3 года). За счет расширенного воспроизводства мощность быстрой компоненты АЭ можно увеличить к концу столетия до 240 ГВт при суммарной мощности АЭ более 300 ГВт." и далее "Так, на этапе до 2030 года, когда быстрые реакторы используют плутоний из тепловых реакторов"
Что обо все этом есть у автора по вашей ссылке? Молчание. Он фантазирует, игнорируя общепринятые в ядерной физике тезисы, вводя критерием расширенного воспроизводства три нейтрона, хотя реальные результаты для размножения на основе урана-235 включают КВ=1,2. Он фантазирует, что БН не может использовать плутоний (хотя он использует). Он "забывает" о том, что плутония накполено более 1000 тонн, и что его постоянно создают тепловые реакторы.
"Никакой оптимизацией нельзя превратить 10.3 в 1.33, даже если сделать урановый бланкет в 10 раз толще чисто плутониевой АЗ. Кроме того при этом будет расти паразитный захват нейтронов в Pu-240 и т.д. Такое возможно в гибридных ТЯР, но там нейтроны дармовые."
Нужны конкретные расчеты. Без расчетов это так же недоказтельно, как идеи авторы по ссылке, что без плутония расширенное воспроизводство невозможно, когда в реальности "In the liquid-metal, fast-breeder reactor (LMFBR), the target breeding ratio is 1.4 but the results achieved have been about 1.2 . This is based on 2.4 neutrons produced per U-235 fission, with one neutron used to sustain the reaction". То есть реальные реакторы показывают КВ=1,2 при использовании урана-235, а автор по ссылке считает это невозможным
Комментарий удален пользователям или модератором...
"А фактические данные по БН-800 подтверждают неприемлемые сроки для бридеров."
Какие именно фактические данные, если БН как бридер еще не прошел ни одной кампании, и даже бланкетов на него никто не ставил, ибо задачи размножения перед ним никто пока даже не поставил?
Ну, других фактических данных все равно нет. А что до бланкетов, то при нормальном отражателе они и вовсе не нужны - урана хватает и в штатных сборках. Бланкет обязателен для гибридных ТЯР, а для БН он только усложняет технологию.