22 сентября
Александр Березин
48

Китайская «волшебная палочка» из тория

4.7

Тория на Земле много больше урана, но уран пока дешевле. А еще в ториевых реакторах требуется растворение топлива в экзотических прозрачных солях и ряд других необычных технологических решений. И все же Китай пробует свои силы в этой технологии. Причина — надежда на то, что она решит ключевую проблему ядерной энергетики, резко снизив цену ее киловатт-часа. Но, вне зависимости от технического итога эксперимента, ториевые реакторы не будут успешны. Попробуем разобраться почему.

Прототип американского реактора на расплавах солей, работавшего на уране-233, итоговом продукте ториевого топливного цикла / ©Wikimedia Commons

Если остановить первого попавшегося человека на улице и спросить его: в чем главная проблема атомной энергетики? Он почти наверняка скажет «аварии и ядерные отходы».  

Две главных проблемы

На самом деле, во всех ядерных авариях АЭС за всю историю погибло четыре тысячи человек — столько же, сколько в США XXI века гибло от выхлопов ТЭС в месяц. Даже солнечные батареи на крышах домов убивают больше людей на киловатт-час выработки, чем атомные реакторы. Хотя бы потому, что они требуют огромного числа установщиков, часть из которых неизбежно срывается и гибнет ежегодно — а у АЭС авария с летальным исходом была вообще всего один раз (на Фукусиме, вопреки мифам, от аварии так никто и не погиб). Ядерные отходы тоже трудно назвать такой уж крупной проблемой (скорее, речь о крупной возможности).

Так что аварии и ядерные отходы не самые главные сложности атомной энергетики, есть две других, посерьезнее. Первая и самая важная из них — цена. Дело в том, что атомные реакторы — крупные объекты, и строить их дешево можно, только если делать это постоянно и большими сериями, как в 1960-х. Тогда они получались дешевыми, и вырабатываемое на них электричество стоило как угольное. Сегодня все совсем не так: реакторы строят редко, больших серий нет, и поэтому они выходят действительно дорогими. Электричество от новых АЭС даже в России стоит 5,1 рубля за киловатт-час, а от новых ТЭС — 3,6 рубля за киловатт-час. В западных странах этот разрыв много выше. Да и то, в теории, потому что из строящихся с нуля АЭС на Западе в XXI веке не смогли достроить еще ни одной, хотя попытки и идут с 2005 года. А если их нет. то и цены на них пока остаются все еще теоретическими.

Одна из типичных АЭС первого поколения. Размеры сооружения легко оценить невооруженным взглядом / ©Wikimedia Commons

Китай в этом смысле ближе к России: в отличие от современного Запада, он уже показал в этом столетии умение вводить в строй АЭС. Однако и у него стоимость атомного электричества выше, чем от ТЭС. Это огромная проблема: китайцы серьезно страдают от угольного загрязнения воздуха их городов, теряя от него, как видно из прошлогодней публикации в The Lancet, сотни тысяч жизней в год. КНР параллельно активно развивает солнечную и ветровую энергетику, но эти источники энергии хороши только как дополнительные. Попытки использовать их как основные в умеренных широтах приведут к остановке экономического роста, на что Компартия Китая добро никогда не даст. 

Вторая заметная проблема АЭС: психологическая. Сегодня общественное мнение целого ряда стран мира настроено против атомной энергетики, в особенности на Западе. В Китае эту проблему решать не нужно, ее там и не было в силу некоторой изолированности медийного пространства от антиатомных — впрочем, как и антивакцинаторских, и антиГМО — настроений, распространенных во внешнем мире.

Однако у Поднебесной серьезные планы на экспорт услуг по строительству своих АЭС за рубежом. В Пакистане она уже начала, в Британии пока только ведет переговоры. Определенно, чтобы проще было строить реакторы на Западе, Пекину было бы неплохо провести ребрендинг: показать, что теперь он использует технологически принципиально новые реакторы, которые нет смысла ассоциировать со старыми, давшими Чернобыль и Фукусиму.

АЭС кажутся дорогими, а ТЭС — дешевыми. А это не так 

Самый очевидный напрашивающийся вывод — попробовать сделать атомные реакторы настолько проще и дешевле, чтобы они вырабатывали электричество по цене ТЭС, даже если эти самые реакторы не строить крупной серией. 

Современный атомный реактор — это настоящая громадина. Возьмем один из типичных, российский ВВЭР-1000 (и его модификации). Корпус из непростой стали весит примерно 325 тонн — и это единая деталь. Неудивительно, что огромный завод работает над ним  минимум полгода. Над корпусом есть еще верхний блок, вокруг него множество других систем. Все это нужно закрыть герметичным железобетонным контайнментом — и в итоге речь идет о конструкции титанических масштабов. 

В нашей стране добыть точные цифры по интересным гособъектам сложно, поэтому заменим их данными по зарубежным аналогам. В США типичный гигаваттный реактор 1970-х требовал 40 тысяч тонн стали и 215 тысяч тонн бетона. Чем больше материалов, тем больше труда нужно на стройке — и труд этот в итоге стоит даже больше материалов. 

У Китая около полусотни обычных атомных реакторов, подобных этому. Но вот реакторов на тории у него до сих пор не было / ©Costfoto/Barcroft Media/Getty

Газовая ТЭС — это по сути гигантская горелка с парой турбин и системой отвода тепла, никакого реактора там нет. Поэтому на гигаватт она потребует ~ 3,3 тысяч тонн стали и 65 тысяч тонн бетона В дюжину раз меньше стали, в 3,3 раза меньше бетона. Разумеется, АЭС работает более 90% всего времени в году, а ТЭС — в среднем вдвое меньше, но даже при этом атомная энергетика в момент постройки кажется в разы более материалоемкой, чем тепловая. Откуда и обозначенная выше разница в цене их киловатт-часа. 

Почему мы пишем “в момент постройки”? Все просто: основная часть стоимости электричества газовой (да и любой) ТЭС — это топливо. Поэтому киловатт-час со временем станет только дороже, ведь ископаемое топливо на длинных отрезках всегда растет в цене. 

А вот АЭС через 12 лет «отобьет» свои капиталовложения. Дальше останутся только текущие расходы — при этом топливо у нее составляет всего 5% стоимости киловатт-часа. Разумеется, что-то менять надо и на АЭС, но куда меньше, чем на ТЭС: турбины атомной электростанции работают при меньшей температуре, и в более стабильном режиме, поэтому у них выше ресурс.

В результате всего этого старые АЭС дают энергию дешевле газовых ТЭС. И делают это подолгу: срок работ новых атомных станций 60 лет, а для некоторых старых рабочую жизнь уже продлили до 80 лет. Скорее всего, то же самое будет и со станциями новой постройки. ТЭС до полной смены оборудования работают заметно меньше. И да, если пересчитать материалоемкость АЭС на все 60 лет ее работы, то на киловатт-час выработки она требует меньше стали и бетона, чем ТЭС. Как видно из таблицы ниже — даже меньше, чем СЭС, ВЭС или ГЭС.

Если учесть более длительный срок работы атомных реакторов и то, что они работают практически постоянно, то их удельная материалоемкость, на киловатт-час выработки окажется ниже чем у конкурентов. Правда, крупные ГЭС все равно покажут меньшую стоимость: бетон стоит дешево, а металлов ГЭС требуют очень мало

Но все эта дешевая энергия и сверхдолгий срок работы будут когда-то потом, за горизонтом 12 лет. А финансистам энергетических проектов интересны только ближайшие годы. Именно ближайшие годы им нужно обеспечить красивую отчетность, высокую прибыль и все, что положено для хорошего послужного списка. А через дюжину лет они будут работать уже на другом проекте, и будущая — за горизонтом все тех же 12 лет окупаемости — дешевизна атомного киловатт-часа им не особо интересна. С точки зрения интересов общества АЭС, может, и дешевле, но те, кто принимают решения об их строительстве, действуют по принципу «нам эти деньги были нужны еще вчера». 

Более половины такой кажущейся высокой стоимости атомного киловатт-часа в первые годы работы АЭС — именно огромные капиталовложения в ее постройку. Чтобы радикально снизить ее стоимость, хорошо бы научиться делать гигаваттные реакторы из тысяч тонн стали и из десятков тысяч тонн бетона. А не из десятков и сотен тысяч, как сегодня. 

Как сделать дешевой даже малосерийную АЭС 

Шанхайский институт прикладной физики создает в городе Увэй реактор совсем иного типа: всего на 2 «тепловых» мегаватта. Его электрическая мощность — сотни киловатт, то есть пока речь о чисто экспериментальной конструкции. Если с ней все пойдет по плану, в 2020-х построят 373-мегаваттный реактор на том же принципе.

Торий-232 до загрузки в реактор слабо радиоактивен, как и уран-235 или уран-238 его безопасно держать в руках / ©Wikimedia Commons

Согласно ряду источников, проект реактора — повтор американского жидкосолевого экспериментального реактора (в рамах MSRЕ). Он работал в США в 1965-1969 году, и технически был весьма необычным. В типичном реакторе твердые «таблетки» топлива помещают в металлические стержни, которые погружают в корпус реактора. Там стержни омывает вода, отбирая у них тепло, и затем уходящая перегретая вода нагревает второй контур теплоносителя, а уже водяной пар из второго контура вращает турбину, давая электричество.  

Ториевый реактор на жидких солях использует как топливо уран-233, получаемый из тория-232. Пластины из тория должны устанавливать за стенкой работающего реактора, чтобы вылетающие из последнего нейтроны превращали атомы тория в атомы урана-233. Затем пластину убирают, извлекают из нее получившийся уран и загружают его в реактор. Если реактор жидкосолевой, это происходит без остановки его работы: простым добавлением в рабочий солевой раствор.

В жидкосолевом реакторе американского типа топливо растворено в тетрафторберилляте лития — соли, которая при 459 градусах становится прозрачной. Особенность соли: огромная теплоемкость, заметно выше, чем у воды. Это позволяет сделать активную зону реактора небольшой: емкий теплоноситель все равно успешно отводит тепло от делящегося топлива. Внутри реактор заполнен солью, от распада ядер атомов топлива соль нагревается и отдает свое тепло второму контуру В ходе работы реактора 1960-х в нем использовали два вида топлива: уран-235 и уран-233. 

Надо сказать, что последнее топливо почти делало тот реактор «ториевым». Ториевый топливный цикл требует, чтобы в стенку реактора устанавливали пластину из тория-232. Вылетающий из реактора нейтрон захватывается ядрами тория-232 и превращается в уран-233 (изменение на единицу как раз за счет нейтрона)  В американском эксперименте пластину из тория решили не ставить. Дело в том, что для эффективного захвата нейтронов ее нужно разместить как можно ближе к источнику нейтронов — иначе эффективного захвата не будет. А в экспериментальном реакторе посчитали более важным замерить поток нейтронов. Поставить приборы для подсчета потока до  ториевой пластины не вышло бы: ее пришлось бы отдалить от источника нейтронов, отчего наработка урана-233 стала бы затруднительной. В итоге уран-233 получали обстрелом ториевых пластин уже на других, обычных реакторах. А американский жидкосолевой эксперимент так и остался почти ториевым — но все же не совсем.

Соль Li2[BeF4] (тетрафторбериллят лития) имеет температуру плавления в 459 °C, а кипит лишь при 1430 °C. Это основная соль для перспективных ториевых реакторов имеет плотность 1,94 грамма на кубический сантиметр, то есть намного плотнее воды / ©Wikimedia Commons

Логику КНР, копирующей американский проект полувековой давности, несложно понять. Тория на планете в несколько раз больше, чем урана, и пока он никак не используется. Последний раз его массово применяли в XIX веке, делая из него калильные сетки для газовых ламп. Сейчас Китай получает торий в больших количествах как отходы от добычи редкоземельных элементов. Иными словами, там это почти даровое — особенно в сравнении с ураном-235 — сырье. 

Ампула с тетрафторбериллятом лития, в котором растворен тетрафторид урана-233 / ©Wikimedia Commons

Есть у ториевого реактора и другие преимущества. Стандартный атомный реактор сегодня работает с внутренним давлением в 160 атмосфер, поэтому ему требуется сверхпрочный корпус. Жидкосолевой реактор работает при примерно атмосферном давлении: прочный корпус не нужен. Меньше получается и размер здания реактора. Ведь тут нет возможности прорыва корпуса перегретым паром, поэтому здание-контайнмент может быть менее прочным, без метрового слоя железобетона, в сегодняшних его аналогах.  

Еще более важный момент: температура закипания этой соли очень высока. Воду в обычном реакторе выше 330 градусов не нагреешь даже под давлением: закипит. Жидкая соль в американском реакторе грелась до 650 градусов и была далека от кипения. Резкий подъем рабочей температуры означает повышение КПД. В обычных современных ядерных реакторах он 33-34%, а при росте температуры теплоносителя до 650 градусов может быть увеличен  примерно до 50%. То есть при одинаковых размерах и загрузке топлива, новый реактор будет вырабатывать в полтора раза больше электроэнергии, чем аналогичный обычный. 

Все это — несомненные и яркие плюсы для экономики АЭС. 

Но у проекта старинного американского реактора есть и недостаток, и пока не ясно, как с ним будут бороться в Поднебесной. Дело в том, что при работе в топливе образуется теллур — от бомбардировки компонентов жидкосолевого раствора нейтронами. Это весьма специфический элемент, вызывающий коррозию даже у того никель-молибденового сплава, из которого был сделан реактор. В проектах ряда западных стартапов нашего времени предлагается решить проблему коррозии, удерживая жидкосолевый раствор с торием/ураном в герметичных трубках, погруженных в реактор. Теллур будет образовываться только в них, а в окружающей соли ядерного топлива не будет, а значит там не возникнет и коррозионоопасный теллур. Вынимать и менять тонкие трубки раз в год-два явно удобнее, чем «лечить» от коррозии реактор в целом. Такая схема была бы заметно проще в длительной эксплуатации. 

Общая схема реактора на расплаве солей / ©Wikimedia Commons

Если китайский проект удастся реализовать с заявленными характеристиками, то Пекин получит реактор, который может быть не слишком материалоемким — и, как следствие, довольно дешевым. 

Нужен ли вообще торий в этой схеме? 

При всех плюсах жидкосолевых реакторов к ним есть и весомые вопросы. Во-первых, в мире нет никакого дефицита урана: цены на него ниже средних исторических значений. К тому же в цене атомного киловатт-часа топливо занимает всего 5% — какой смысл всерьез на нем экономить, если куда важнее сделать менее дорогой реактор? 

Ведь ничто не мешает создать жидкосолевые реакторы на обычном уране-235 (или даже плутонии-239). Да, Китай до недавнего времени не мог создать такие реакторы, так как не имел достаточного опыта в ядерной отрасли. Россия — из-за отсутствия острой нужды в новых типах реакторов (ее энергопотребление слишком слабо растет). А США и другие западные страны не могли этого сделать потому, что их игроки атомной отрасли испытывали настолько большие проблемы, что им было не до новых конструкций. Но сегодня КНР накопила достаточно опыта в ядерной сфере, и вполне способна реализовать подобный проект. На фоне ториевого направления он выглядит как минимум не менее работоспособным и не требует развертывания новой топливной индустрии: ведь уран получают в нужных количествах уже давно.

Плюсами — и несомненными — жидкосолевых урановых реакторов было бы отсутствие необходимости отлаживать новый ториевый топливный цикл. Уран-233, который нужно получить из тория-232, содержит примесь урана-232, а это крайне радиоактивный материал. Если уран-235 можно безопасно брать руками, то простое нахождение рядом с ураном-233 способно нанести серьезный вред здоровью за считаные минуты. Пока он в реакторе, это не проблема. Но ведь, чтобы извлечь уран-233 (а с ним и уран-232) из обстрелянной нейтронами ториевой пластины, ее нужно снять, перенести в помещение с разделительным оборудованием и переработать. В каждой из этих операций уран-233 может быть опасен для людей, а работающее с ним оборудование рано или поздно станет источником серьезной наведенной радиации

Во-вторых, ториевые реакторы при работе дают мало “лишних” нейтронов, поэтому из них выходят не очень хорошие реакторы-размножители. (Размножителями называют реакторы, создающие трансмутацией больше ядерного топлива, чем они расходуют).  Урановые и плутониевые реакторы, напротив, могут получать на десятки процентов больше топлива (из “нетопливного” урана-238), чем тратят для своей работы. Такие установки-бридеры способны превратить в ядерное горючее уран-238, которого только в нашей стране накопились многие сотни тысяч тонн. 

Для ториевого топливного цикла тажке желательно удалить из рабочей соли следы протактиния-233, побочного продукта ториевого топливного цикла. В США в конце 1960-х отработали технологию, использующую для этого жидкий висмут, вступающий в контакт в солью, извлеченной из реактора, в изображенной на фото разделительной колонке / ©Wikimedia Commons

Уран-238 уже извлечен из земли, это просто отходы при получении урана-235. Но сейчас отходы просто хранятся в ожидании своего часа, лишь реакторы-размножители способны сделать их ценным топливом. Те же российские реакторы на быстрых нейтронах — типа уже построенного БН-800 — можно использовать для превращения урана-238 в плутоний-239. Ториевые реакторы как размножители слабы, поэтому на практике смогут работать только на ископаемом тории. Торий рано или поздно закончится. А нынешних запасов урана-238, уже извлеченных из земли и хранящихся у «Росатома», всему человечеству хватило бы на века — даже при условии отказа от всех неатомных источников энергии. 

Внимание, есть еще в-третьих: “урановые” или “плутониевые” реакторы на быстрых нейтронах могут иметь меньший объем активной зоны, чем их “ториевые” собратья. А меньшая активная зона ведет к меньшему реактору, и его меньшей материалоемкости. Цена же, напомним, — главное, ради чего затевается вся эта ториевая история. 

Подытожим. Попытка в наши дни воспроизвести американский жидкосолевой проект полувековой давности — бесспорно, все еще инновация. Ведь у таких реакторов есть серьезные потенциальные плюсы перед современными серийными. С высокой вероятностью за жидкосолевыми реакторами серьезное будущее, и тот же «Росатом» планирует построить один такой в ближайший десяток лет (правда, не на тории). Особенно интересным были бы реакторы-размножители на жидких солях: они могли бы быть проще в обращении, чем натриевые, типа современного российского БН-800.

Но вот выбор конкретного вида топлива для китайского жидкосолевого реактора действительно вызывает недоумение. В мире нет недостатка в ядерном горючем — и в обозримые тысячи лет его и не предвидится. Зачем в такой ситуации искать ему довольно непростой в обращении ториевый заменитель? 

Возможный ответ на этот вопрос заключается в том, что атомную программу Китая в конечном счете финансируют политики. Если вы — председатель компартии огромной страны, то не можете лично вникать в плюсы и минусы всех ее проектов. Более вероятно, что вы «веерно» профинансируете все новые технологии, обещающие вашему государству остановку сотен тысяч «угольных» смертей в год. А уже потом, после получения опыта их эксплуатации, будете решать, что из новых проектов станет основой энергетики для вашей цивилизации. 

Если у Китая получится выбрать верно, он окажется в уникальном положении. Западный мир по ряду причин больше не может поддерживать свою ядерную отрасль в прежней форме. Россия, теоретически, лишена этой проблемы, но ее экономика не растет, а без роста новые электростанции серийно строить не получится. С макроэкономической точки зрения вероятность перехода российской экономики к невосстановительному росту во всем обозримом будущем пренебрежимо мала.  

Поэтому очень вероятно, что изо всех серьезных игроков только Пекин имеет шансы на крупносерийное строительство новых атомных реакторов уже в первой половине этого столетия. В этом случае он станет единственной крупной страной мира с экологически чистой энергетикой, не ведущей своих владельцев в экономический тупик. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 12:32
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили доказательства того, что доисторическое строение возрастом в 11 тысяч лет использовали для церемониальных действий, а потом преднамеренно засыпали землей.

Вчера, 13:46
Александр Березин

Повелители тундростепей Евразийского континента, оказывается, вовсе не вымерли с концом ледникового периода. Вопреки тому, что считалось ранее, они выжили — как минимум на Таймыре и как минимум до 1900 года до нашей эры. А это на много веков позже постройки пирамиды Хеопса. Получается, человек не привел мамонта к вымиранию? Или, напротив, нашел затерянные на Таймыре остатки вида и уничтожил их совсем недавно? Это сложный вопрос, от которого зависит ответ на другой: могут ли слоны заселить Север России и в наши дни?

Вчера, 13:37
Ольга Иванова

Американские исследователи пришли к выводу, что человеческий мозг уменьшился из-за процессов глобализации, кооперации и разделения труда.

18 октября
Елена Синицкая

На днях израильский ныряльщик обнаружил на дне Средиземного моря у Хоф-ха-Кармель древние предметы, среди которых оказался меч удивительной сохранности. По мнению специалистов Израильского управления древностей, железный меч с клинком около одного метра и 30-сантиметровой рукоятью принадлежал крестоносцу и датируется XII веком.

19 октября
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

20 октября
Александр Березин

Новая работа в авторитетном научном журнале показала, что за восемь месяцев титр антител от мРНК-вакцин падает в десятки раз, а от векторной — на том же аденовирусе, что «Спутник-лайт» — почти не уменьшается вовсе. На сегодня ясно, что снижение уровня антител — главная причина падения защиты от Pfizer с 90% до 47% за полгода. Значит ли это, что страны, поставившие на аденовирусно-векторные вакцины, сделали лучший выбор? И за счет чего они могли опередить такую вроде бы революционную вакцинную платформу, как мРНК? Наконец: действительно ли «Спутник» может повысить риск заражения ВИЧ, как это утверждают медицинские власти ЮАР?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

48 Комментариев

4 недели назад
-
0
+
Очень качественная статья на тему использования атомной энергии для производства электричества! А что же подземное тепло не используют более широко? Это же неисчерпаемый возобновляемый источник тепловой энергии! Бурить на глубину 2-5 километров. Там взорвать 2-5 килотонн. Получить рабочую полость - основу подземного теплового котла. С одной стороны в полости закачивать воду. С другой стороны полости выкачивать воду, нагретую тепловым потоков, текущим со всех сторон в эту полость. Этой горячей водой крутить турбину электрогенератора. И поработавшую воду обратно закачивать через первую скважину. Кстати поземными атомными взрывами уже произведено десятки или даже сотни подземных полостей, правда на недостаточной, совсем небольшой глубине - лишь в сотни метров. А ведь только около миллионной доли новых нейтронов, рождаемых работой процесса бытия относительно холодного вещества недр планеты Земля (это около 4 миллионов новых нейтронов в грамме любого вещества в секунду) достаточно для поддержания текущего теплового потока из недр Земли. Остальные нейтроны естественным "холодным ядерным синтезом" включаются в состав ядер атомов разных изотопов разных элементов, повышая атомную массу этих ядер атомов, в том числе синтезируя радиоактивные изотопы. Обоснование в научной публикации, доступной в интернете: А.К. Макеев. Самовоспроизводство материи // Materials of the international scientific-practical conference: "Prospects for the Development of Modern Science" – Jerusalem, Israel: Regional Academy of Management, 2016. – 535 p. P. 213-220. UDC 001.18 BBC 72 P 93 ISBN 978-601-267-398-2
4 недели назад
-
0
+
Ториевый реактор не производит плутоний, из которого можно сделать атомную бомбу. В этом одно из его существенных преимуществ перед урановым.
4 недели назад
-
0
+
Всё таки самый интересный реактор сейчас создаёт компания Terra Power в Вайоминге. Это натриевый реактор на бегущей волне способный трансмутировать U-238 в Pu-239 и тут же сжигать его в реакторе, при этом ничего не надо извлекать и отдельно перерабатывать. За этой конструкцией стоит очень серьёзный штат разработчиков, включая японскую Hitachi и отчасти проект опирается на японский же миниреактор Toshiba 4S, а так же в проекте принимают участие учёные и инженеры из Ливерморской национальной лаборатории, Fast Flux Test Facility, Microsoft, различных университетов, а также менеджеров с опытом работы в Siemens A.G., Areva NP, проекте ИТЭР и Министерстве энергетики США. Среди частных лиц финансирующих этот проект выделяется Билл Гейтс и Уоррен Баффет. В конструкцию включен жидкосолевой накопитель тепла для обеспечения манёвра мощностью. Готов будут этот экспериментальный реактор к 2030 году. Это бесспорно самый амбициозный и новаторский проект в атомной энергетике...
    4 недели назад
    -
    0
    +
    Интересных проектов в этой области много. Это и установка Росси, подтверждённая Пархомовым, и гидрино, и компактный токамак на высокотемпературной сверхпроводимости с магнитным полем в 20 Тесла, и БРЕСТ. Но всё же есть большое подозрение, что Terra Power - это большой попил вроде Theranos или General Fusion.
    +
      ещё комментарии
      4 недели назад
      -
      0
      +
      Установка России не подтверждена ничем, и никем. Равным образом не существует и компактный токамак на ВТСП.
        4 недели назад
        -
        0
        +
        Он видимо имел ввиду проект SPARC реализуемый группой из MIT и других американских университетов. Это реальный проект для которого недавно удалось изготовить сверхкомпактные магниты (в 40 раз меньше) в 20Т на основе высокотемпературных сверхпроводников, о чём недавно писали. Этот реальный проект который как раз осуществляется, на эту тему в сети есть куча статей, вот хотя бы одна из них: <a href="https://habr.com/ru/company/madrobots/blog/521604/" target="_blank" rel="nofollow">https://habr.com/ru/company/madrobots/blog/521604/ ITER который уже много лет строит международный консорциум в Кадараше это скорей всего тупиковый проект, он непомерно громоздок и дорого, что на местах уже давно поняли, хотя точка невозврата уже пройдена. Так что пусть поработает, может кой-каие полезные знания на нём таки удастся получить.SPARC же проект изначально нацеленный на достижение коммерческого успеха, он будет стоить раз в 10-20 дешевле, но для его реализации необходимы сверхмощные принципиально новые магниты в очень компактном исполнении. PS Росси конечно же полумошенник и проходимец (типа Петрика), хотя пока до конца эта тема на подлинно научном уровне не закрыта, так как есть противоречивые данные свидетельствующие в пользу того что какая-то реакция с выделением умеренного тепла таки идёт, проверки продолжаются...
          4 недели назад
          -
          0
          +
          "Этот реальный проект который как раз осуществляется," Если он имел в виду этот проект, то там до 100 млн градусов на постоянке как до Луны -- это просто лабораторные опыты. "TER который уже много лет строит международный консорциум в Кадараше это скорей всего тупиковый проект, он непомерно громоздок и дорого" Зато он нужную температуру может дать устойчиво, а компактные на ВТСП -- нет.
            4 недели назад
            -
            0
            +
            Вот тут у вас принципиальная ошибка, сейчас этого реактора нет, но все его теоретические проработки показывают что он не только сможет достичь нужных для возникновения ТЯР параметров плазмы, но и сможет обеспечить даже её коммерческую выгоду, в противном случае его даже не реализовывали. Конечно это ещё не окончательный дизайн коммерческого реактора, но на основе такой конструкции его можно будет выработать. Остальное покажет время, сейчас же важно что это не бумажный проект, а реально осуществляемый проект для которого вот недавно получили ключевой элемент, сверхкомпактные магниты в 20Т. Первый такой магнит уже есть...
      4 недели назад
      -
      0
      +
      Это никак не попил, так как главное финансирование идёт от частных инвесторов. В Америке вообще редко преднамеренно пилят (в отличии от России), хотя и такое случается особенно в военной области...
        4 недели назад
        -
        0
        +
        А для Теранос деньги были государственные, что ли?
          4 недели назад
          -
          0
          +
          Нет, частные, это были деньги инвесторов. И там по всей видимости был случай ошибки, который изначально не был распознан руководством компании и собственно Элизабет Холмс, поэтому-то они сами, будучи в неведении, вводили в заблуждении инвесторов, пока эта ошибка (вряд ли преднамеренный обман) не всплыла наружу и пузырь лопнул. Вообще примерно 2/3 всех Стартапов заканчиваются коммерческим крахом (что нормально), но оставшиеся 30-35% всё окупают в масштабах общества и зачастую приводят в высокодоходным инновационным бизнесам которым выводят цивилизацию на новый уровень.
    4 недели назад
    -
    0
    +
    "Всё таки самый интересный реактор сейчас создаёт компания Terra Power в Вайоминге. Это натриевый реактор на бегущей волне " Нет. Реактор в Вайоминге -- только он не создается, а планируется к созданию, никаких работ пока нет -- не на бегущей волне (на бегущей волне проектировался другой реактор Terra Power, но тот проект отменен): https://www.terrapower.com/natrium-program-summary/ и https://en.wikipedia.org/wiki/TerraPower "способный трансмутировать U-238 в Pu-239 и тут же сжигать его в реакторе, при этом ничего не надо извлекать и отдельно перерабатывать." Нет, это не так -- планируемый натриевый реактор Terra Power не предусматривает никакого сжигания плутония-239 из пластин урана-238 без извлечения его из реактора. Не предусматривает он и "бегущей волны", см. ссылку выше. Там та же схема, что и на БН, уменьшенным вариантом которого натриевый реактор Terra Power и является: наружные бланкеты из урана-238 извлекаются и перерабатываются, и только за тем плутоний из них пойдет в топливо. Вообще, идея заложить аналоги бланкетов в реактора с самого начала. и не извлекать их оттуда только выглядит привлекательно, а на деле имеет слишком серьезные недостатки: а) ТЭВЛ в обычной схеме извлекаются раз в год-два-три, тут же они должны работать полвека без замены, и ни у кого нет даже малейшей уверенности, что это возможно с точки зрения ресурса металла их стенок б) закладка в разы избыточного числа ТВЭЛ (основная часть из которых играет роль бланкетов) заставляет делать первый контур реактора избыточно большим и дорогим, а ради чего -- непонятно, благо извлечение ТЭВЛ из реакторов и так является стандартной процедурой на всех существующих АЭС, и не поднимает их стоимости сколько-нибудь заметным образом. В первой концепции Terra Power цель бегущей волны была в том, чтобы такой реактор-размножитель можно было экспортировать: в США реакторостроние тогда встало, возможен был только экспорт, а поставлять на экспорт то, откуда можно брать плутоний, американские власти не позволяют. Однако Трамп наложил запрет на разработку Terra Powe такого ректора для китайцев, на чем проект потерял смысл. Для США он не нужен: созданный в них самих плутоний-239 не представляет угрозы для Вашингтона, и сдерживать возможность его извлечения из реактора поэтому смысла нет. "За этой конструкцией стоит очень серьёзный штат разработчиков, включая японскую Hitachi и отчасти проект опирается на японский же миниреактор Toshiba 4S, а так же в проекте принимают участие учёные и инженеры из Ливерморской национальной лаборатории, Fast Flux Test Facility, Microsoft, различных университетов, а также менеджеров с опытом работы в Siemens A.G., Areva NP, проекте ИТЭР и Министерстве энергетики США. Среди частных лиц финансирующих этот проект выделяется Билл Гейтс и Уоррен Баффет. В конструкцию включен жидкосолевой накопитель тепла для обеспечения манёвра мощностью. Готов будут этот экспериментальный реактор к 2030 году. Это бесспорно самый амбициозный и новаторский проект в атомной энергетике..." Напротив: конструктивно это БН мощностью на 375 МВт. Он был бы амбициозным и новаторским, если бы строился в 1970-х, самое позднее -- 80-х годах, когда и первые БН. Сейчас в нем из новаторского -- только тепловой буфер из соли (энергонакопитель, к собственно реактору отношения не имеет, потому что находится снаружи), однако сами разработчики показывают, что с ним стоимость на единицу номинальной мощности у него будет выше, чем у БН, где такого буфера нет,
    +
      ещё комментарии
      4 недели назад
      -
      0
      +
      Ну и где написано что принцип бегущей волны отменён в реакторе на строительство которого американское правительство наконец дало своё согласие, просто приведите мне цитату из статьи и дайте ссылку на саму статью?? Тогда как во всех ссылка как раз однозначно написано следующее: "...TerraPower выбрала реакторы бегущей волны (TWR) в качестве своей основной технологии. Основным преимуществом таких реакторов является высокий коэффициент использования топлива, при котором не требуется ядерная переработка и может в конечном итоге исключить необходимость обогащения урана. TWR предназначены для преобразования обычно неделящихся фертильных нуклидов, таких как U-238, в делящиеся нуклиды, такие как Pu-239, in-situ, а затем переноса мощности из сильно сгоревшей области в свежевыращенную область в качестве интегрированного реактора-размножителя. Это позволяет получить преимущества замкнутого топливного цикла без дополнительных затрат и увеличения рисков связанных с установками по обогащению и переработке, которые обычно требуются для их получения. С самого начала в реакторе могло быть достаточно топлива на 40-60 лет эксплуатации. Реактор можно было похоронить под землей, где он мог проработать около 100 лет. TerraPower описала концепцию своего основного реактора как «Поколение IV, быстрый реактор с жидким натриевым теплоносителем...». Иначе ведь и быть не может, так как любая иная схема полностью выхолащивает саму идею дешёвого реактора, потому что перезагрузка ТВЭЛов и переработка облученного топлива с последующим изготовлением новых ТВЭЛов это очень дорогостоящий процесс который тяжким бременем ляжет на себестоимость вырабатываемой этим реактором ЭЭ. Этим тупиковым путём идут в России, ну что ж, скатертью дорожка, но американцы-то куда как умнее русских, зачем же им пытаться реализовать заведомо провальный и дорогостоящий проект. Итак Березин я жду однозначной цитаты подтверждающей ваши безосновательные измышления, и лучше будет если вы её таки предоставите, ибо в противном случае я вас тут заклеймлю как пустозвона и балабола, так как у меня уже давно есть подозрения что вы это и есть ...
        4 недели назад
        -
        0
        +
        "Ну и где написано что принцип бегущей волны отменён в реакторе на строительство которого американское правительство наконец дало своё согласи" Работа с источниками происходит не так. Если есть два проекта, для одного из которых бегущая волна заявлена, а для второго -- нет. то у второго этого принципа нет. Для второго этого не заявлено. Если анализировать источники вам сложно -- тогда хоть погуглите. Например: "the only breed-and-burn reactor that has undergone significant R&D, TerraPower’s “traveling-wave reactor,” was recently suspended after more than a decade of work, suggesting that its technicalchallenges proved too great..., the reactors would have to be able to use U-238 as a fuel material, in order to utilize the inventory of depleted uranium tails. This approach is referred to as breed-and-burn. To date, the only reactor designs shown in theory to be capable of true breed-and-burn operation are fast reactors because extra neutrons are available for U-238 conversion in a fast spectrum. The TerraPower traveling wave reactor, which is a liquid sodium–cooled fast reactor, is the most prominent example. The TerraPower Natrium reactor, which is a once-through fast reactor with a conventional refueling cycle, is less uranium-efficient than an LWR (see chapter 5)" или "TerraPower, likely the best-capitalized of the startups, was founded to develop a once-through traveling-wave “breedand-burn” reactor (see chapter 8), but it is currently focusing on the more conventional Natrium fast reactor" https://ucsusa.org/sites/default/files/2021-03/advanced-isnt-always-better-full.pdf Надеюсь, у вас достаточно хорошо с английским, чтобы понять смысл слов "The TerraPower Natrium reactor, which is a once-through fast reactor with a conventional refueling cycle, is less uranium-efficient than an LWR" -- что там нет никакой бегущей волны. "Тогда как во всех ссылка как раз однозначно написано следующее: "...TerraPower выбрала реакторы бегущей волны (TWR) в качестве своей основной технологии" Ни в одной из статей про проект Натриум это не написано. Все тексты такого рода написаны до реактора Натриум. "Иначе ведь и быть не может, так как любая иная схема полностью выхолащивает саму идею дешёвого реактора, потому что перезагрузка ТВЭЛов и переработка облученного топлива с последующим изготовлением новых ТВЭЛов это очень дорогостоящий процесс который тяжким бременем ляжет на себестоимость вырабатываемой этим реактором ЭЭ." Да нет конечно: только так и может быть. Потому что перезагрузка ТВЭЛ идет на любом реакторе и практически никак не влияет на его стоимость. Это штатная процедура, на цену реактора вообще не влияющая. "Переработка облученного топлива", о которой говорите вы, также не меняет стоимость АЭС по той простой причине, что это переработка входит в цену любой атомной энергии исходно: без цикла переработки не работает атомная энергетика в принципе. Вопрос только в том, какая это переработка, до каких именно соединений. Топливо из ТЭВЛ извлекают, после предварительной выдержки, в любом случае, это родовая черта всех АЭС. И разумеется, извлечение плутония из бланкетов -- а именно бланкеты основной источник плутония от реакторов-бридеров, а вовсе не переработанное топливо, на котором вы сосредотачиваете внимание -- тоже придется делать вне реактора. Переработка топлива вообще никак не влияет на финальную цену атомного киловатт-часа еще и по другой причине: цена топлива составляет 4-5% в цене атомного киловатт-часа. Цена МОКС-топлива в России -- даже сейчас, когда оно еще несерийное -- всего на 20% выше, чем у уранового непереработанного. То есть речь идет об 1% стоимости атомного киловатт-часа. Вообще, любые операции с атомным топливом на себестоимость атомной электроэнергии не влияют заметным образом в принципе -- именно из-за ничтожной доли стоимости топлива в атомном киловатт-часе. Порядка 60% составляет стоимость реактора, и вот ее уменьшение даже на 1/10 изменяет экономику реактора даже больше, чем мог бы изменить даже чисто теоретический переход на вообще бесплатное топливо. Именно поэтому в Натриуме и нет никакой бегущей волны: она не имеет смысла, если речь не идет о поставках на экспорт, в государство, которым не хочешь помогать с ЯО. Поскольку Трамп последнюю возможность для Терра Пауэр закрыл, больше никаких причин для бегущей волны у Терра Пауэр нет. С ней и до этого были проблемы,и большие: "While the original concept for the TerraPower reactor was a candle-like traveling wave reactor, after the company began to advance the design beyond preliminary feasibility studies, it discovered that the traveling wave approach was not likely to work (Hejzlar et al. 2013). TerraPower then adopted a more conventional “standing wave” design in which the breed-and-burn wave remains stationary but the fuel in the reactor vessel is periodically shuffled. (Despite this major change, TerraPower continued to refer to its design as a traveling wave reactor, noting that the wave still travels in the reference frame of the fuel as it is shuffled, although not with respect to a stationary observer.)" https://ucsusa.org/sites/default/files/2021-03/advanced-isnt-always-better-full.pdf Иными словами, без извлечения топлива из реактора-бридера никак не обойтись. Так же, впрочем, как и в любом другом энергетическом реакторе с разумным сроком работы.
          4 недели назад
          -
          0
          +
          Ладно, не скажу что вы меня убедили, так как последняя цитата по сути противоречит первой, но сомневаться заставили, поживём увидим какой именно реактор на бегущей волне (без перезагрузок), или обычный бридер будет реально строить Terra Power. В остальном я категорически остаюсь при своём мнении, переработка облучённого топлива обходится дороже чем изначально незначительное обогащение природного урана. Впрочем и то, и другое плохо, для снижения цены АЭ вообще никакой переработки не надо, тогда можно рассчитывать на удешевление самого процесса эксплуатации так как не надо вообще заводов по переработке облучённого топлива, один раз заправил и этого достаточно на 40-60 лет работы. Тем более что остальные параметры натриевого реактора позволяют значительно снизить его себестоимость (он работает под небольшим давлением и пр.) при повышенном до 44% КПД (в первом контуре натрий, во втором соль, в третьем вода) А для манёвра мощностью, что очень важно для сопряжения генерации на АЭС с ВИЭ (которые стремительно набирают обороты), послужит солевой накопитель избыточной тепловой энергии, благодаря которому реальной мощностью можно варьировать с 335 МВт (это не точно, не помню какой там у них номинал) до 500 МВт, а это очень важное техническое дополнение. Не говоря уже о том что такой реактор выводится из под конвенции по нераспространению делящихся веществ и его можно будет экспортировать (но в этом-то вы сами согласны), а это вопрос принципиальный, так как в этом случае таких реакторов можно напроизводить от сотен до 1000 и более штук, что самым благотворным образом скажется на их себестоимости. Далее, решения Трампа сейчас не в силе ибо Комиссия по ядерному регулированию (NRC) уже дала разрешение на строительство такого реактора на территории США (что правильно), да и в самой этой комиссии с приходом в Белый Дом новой администрации сменился глава, вместо Кристины Свиницки теперь её возглавляет Кристофер Т. Хэнсон, впрочем это детали...
            4 недели назад
            -
            0
            +
            "е говоря уже о том что такой реактор выводится из под конвенции по нераспространению делящихся веществ и его можно будет экспортировать " Нельзя, поэтому Трамп его и запретил к постройке в КНР. Любой реактор, даже если бы он вдруг не требовал перезагрузки, должен иметь возможность легкого удаления ТВЭЛ, иначе он будет аварийноопасен и сложен для разборки. Легководные реакторы плутония дают мало, быстронейтронные -- много. Поэтому-то США и запретили Терра Пауэр строить в КНР. "а это вопрос принципиальный, так как в этом случае таких реакторов можно напроизводить от сотен до 1000 и более штук," Ничего из этого не взлетит. Реактор Натриум Терра Пауэр по экономическим параметрам хуже БН, и даже если бы вдруг -- чего нет -- он бы не требовал перезагрузки, то лучше не стал бы. Причины те, что я изложил выше: топливо, хоть перерабатывай его, хоть нет, занимает незначительную долю стоимости атомной энергии, 1/20. Даже если бы эта доля стала равна нулю, или удвоилось бы -- это бы ничего не изменило. Изменить может столько снижение материалоемкости реактора, однако и бегущая волна. и солевой буфер поднимают материалоемкость реактора, а не снижают ее. Так же, как и переход на реакторы меньшей мощности. Поэтому на практике коммерческих шансов у реакторов Терра Пауэр нет. "Далее, решения Трампа сейчас не в силе ибо Комиссия по ядерному регулированию (NRC) уже дала разрешение на строительство такого реактора на территории США (что правильно)," Нет,решение Трампа все еще в силе как я отметил выше,, он запретил КНР строить не Натриум, а предыдущий проект Терра Пауэр, на бегущей волне. И такой реактор никто строить не разрешал. Главное же -- запрет Трампа относился к передаче этой технологии за рубеж, а не к строительству в США, поэтому разрешение на реактор в Вайоминге (пока еще не данное властями США, кстати) никоим образом не отменяло бы решение Трампа о запрете экспорта. "а и в самой этой комиссии с приходом в Белый Дом новой администрации сменился глава, вместо Кристины Свиницки теперь её возглавляет Кристофер Т. Хэнсон, впрочем это детали..." Все это неважно. США никогда не дадут своим компаниям экспортировать реакторы-бридеры, потому что нельзя создать такой экономически разумный и безопасный бридер, которые не создвал бы материалов для атомной бомбы. Далее, простите, отвечать я не буду. потому что сегодняшним днем отвечать на комментарии к своим текстам я заканчиваю, более меня в них не будет.
              4 недели назад
              -
              0
              +
              Бред сивой кобылы вы пишите, милейший, на сайте Терра Пауэр указано что для производства необходимо на 80% меньше ядерного (очень дорого бетона), и в целом на КВт уставной мощности он обойдётся в 4 раза дешевле чем легководный. Далее, возможность изымать ТВЭЛы из реактора как таковые и делать это в целях эксплуатационной необходимости разные вещи. И разумеется их можно вынуть, как-то же их туда в начале вставляли. Тут у вас подмена понятий. Далее, запрет на строительство в Китае был введён Трампом не из соображений ограничений распространения плутония, который Китай давно может производить сам на своих же многочисленных АР и мощностях по переработке ЯТ (это давно уже ядерная и развитая в этом смысле страна, так что поздно), а из соображений непредоставления Китаю самых передовых технологий за которыми стоит не только Терра Пауэр, но и GE Hitachi Nuclear Energy. И само собой разумеется что такому реактору наконец дали хода в самой США, что гораздо логичнее, ибо мораторий в этой стране постепенно сворачивают и там на рассмотрении находится сразу 4-5 новых только своих проектов новейших атомных реакторов, о которых вы можете прочесть на сайте GE Hitachi Nuclear Energy (хотя есть ещё несколько претендентов). Все эти реакторы имеют поколение не ниже III+ и целую кучу усовершенствований в области безопасности и главное повышения их эффективности, ибо теперешние реакторы непомерно дороги. Напоминаю вам что Америка это страна имеющая наибольшее количество реакторов в мире, и если она примет решение вновь строить их (в серьёзно усовершенствованном виде) она этого добьётся. Там новые реакторы рассматривают как хорошее дополнение к ВИЭ, которые к средине 30х будут играть в энергетике страны доминирующую роль...
                3 недели назад
                -
                0
                +
                Реакторы в дополнение к ВИЭ-это весьма нетривиальная мысль. Типа как трактор в дополнение к лошади))
                3 недели назад
                -
                0
                +
                Солнечная ЭС где-нибудь в Марко площадью 300х600 км оборудованная панелями с КПД 20% (с технологическими проходами в 50% от площади самих панелей) выработает за год столько же ЭЭ сколько её вырабатывают все ЭС мира - вот это и есть энергия ближайшего будущего, причём её цена будет значительно ниже атомной. Вы по всей видимости просто недопонимаете всю потенциальную мощь ВИЭ,Ю но это только ваши проблемы, а в Европе и США это доминирующий источник энергии уже к 2035 году...
                3 недели назад
                -
                0
                +
                1) Для начала надо соорудить такую панель. Пока это на порядки больше того, что человечество сооружало до сих пор. Даже не зная где это ваше загадочное марко... 2) Но самое интересное, надо придумать, как хранить эту энергию, пока эта чудо-батарея не работает))
23.09.2021
-
0
+
Урана на планете не так много. Самые жирные руды уже извлекли, большинство оставшихся или бедные, или крайне бедные. Да, технологии добычи и разделения уранового топлива совершенствуются. Но все же, даже при текущем спросе, цена на уран растет последние пять лет и летом этого года пробила 70000$ за тонну. Тория же не просто много, а очень много. И, в отличие от БН реакторов с их чертовски опасным натрием и тремя контурами охлаждения, ториевый реактор прост, дешев и куда безопаснее.
-
0
+
"С макроэкономической точки зрения вероятность перехода российской экономики к росту во всем обозримом будущем пренебрежимо мала". Завидую я вам, Березин, -- вам в обозримом будущем предстоит порадоваться ошибочности этого утверждения...
22.09.2021
-
2
+
Будущее за ядерной энергетикой, это несомненно. Побалуются ветряками да и решат, что мёрзнуть зимой как-то не комильфо для форвардов демократии и цивилизационных мессий. Другое дело, что нужен максимально эффективный, требующий минимального обслуживания и простой в производстве реактор. К сожалению антиядерные настроения тормозят исследования в этой сфере практически на 99%. Ну ничего, скоро говорят Гольфстрим слегка изменит курс, будет жарко)
22.09.2021
-
1
+
Автор продался Китаю. Агент Чингачгука, или как там)
    22.09.2021
    -
    0
    +
    Ну а почему на тории - что украли, сможем повторить.
    +
      ещё комментарии
      22.09.2021
      -
      0
      +
      Ведь казалось бы, экономика вроде в порядке. Однако такой стратегический вопрос как производство микропроцессоров на нуле. Ноль разработок в архитектуре и ноль оборудования для производства по актуальным техпроцессам. Досадное упущение
    Интересно, деньги просить у посольства КНР, или сразу в офис КПК звонить, что думаете?
    +
      ещё комментарии