19.08.2016, 15:37:31
Войти Зарегистрироваться
Авторизация на сайте

Ваш логин:

Ваш пароль:

Забыли пароль?

Навигация
Новости
Бизнес план кредитного потребительского
Финансовый рынок нашей страны довольно развит, что в общем-то характерно для государств всего мира с развитыми или развивающимися экономики. Но потребности в финансовых услугах все равно, в значительной

Бизнес онлайн от сбербанка
Услуга Сбербанк бизнес онлайн от Сбербанка России – это новая, уникальная и, несомненно удобная возможность для предпринимателей и юридических лиц управлять своими счетами в банке, а также проводить необходимые

Архив новостей
Реклама
Календарь событий
Right Left

Фукусімським історії # 2: Де рвоне далі? Реактор на зовнішньому джерелі нейтронів.

В минулого статті ми розглянули доцільність і раціональність вибору ядерної енергетики майбутнього, а так же потреби населення планети в електрики. У даній статті ми більш детально розберемо те, що сьогодні відбувається в світі ядерної енергетики, який буде ядерна енергетика майбутнього, а так само, що сталося на Фукусімі і де "рвоне" наступна АЕС. В   минулого   статті   ми розглянули доцільність і раціональність вибору ядерної енергетики майбутнього, а так же потреби населення планети в електрики

Як нам вже відомо, світові запаси відповідного Урана-235, який є паливом в реакторах майже всіх діючих і споруджуваних АЕС в світі, добігають кінця. Але на Землі є величезний запас U238 (ізотоп Урана), який за своїми потенційними енергетичних запасів перевершує всі відомі запаси, нафти, вугілля, газу та інших горючих копалин. (Близько 90% до всіх інших, якщо бути більш точним) Єдина проблема з U238 полягає в тому, що його неможливо використовувати в класичних реакторах як паливо, які сьогодні поширені в світі (Water Boiling Reactors), так звані реактори на теплових нейтронах . Але, все-таки є варіанти використання U238 в якості палива в реакторах на швидких нейтронах , Де кінцевим продуктом реакції є збройовий плутоній 239 (Pu239). Цілком собі відпрацьована і відома в світі технологія, за винятком деяких технологічних та інженерних труднощів, які і без того обмежують поширення ядерної енергетики в світі, таких як замкнутий паливний контур, який не містить водень теплоносій, що складається з рідкого натрію, ртуті або чого небудь ще.

Екзотичний вибір теплоносія обумовлений тим, що вода і водень містять речовини, як відомо, гасять швидкість нейтронів своїми легкими компонентами молекули. Зрозуміло такий реактор не працюватиме, адже суть його роботи полягає в наявності саме швидких нейтронів, а не уповільнених. І цей, хоч і обгрунтований вибір теплоносія, насправді не зовсім проста інженерне завдання. Наприклад побудований в Японії в 1995 році, реактор Monju в тому ж році, отримав витік теплоносія в кілька сотень кілограмів. (Рідкий натрій). Після десятирічної перерви знову приступив до робіт японці упустили чотиритонний кран, в втопивши його реакторі заповненим рідким натрієм. Дістати який вдалося лише через півтора року.

Так само, розвиток даної технології має певні труднощі з нарощуванням за часом. Наприклад побудувавши одну станцію на швидких нейтронах і ввівши її в експлуатацію сьогодні, напрацювавши необхідну кількість палива для наступної станції ви витратите приблизно 50 років. Тобто будувати наступну станцію за даною технологією в розрахунку на власні енергозапаси палива, можна буде не раніше ніж через 50 років, ну а побудувати такі дві ви зможете вже в наступному столітті. Хоча дана проблема частково усувається, якщо у вас завалялося десь там на складах кілька десятків сотень збройового або енергетичного плутонію для того що б почати цикл, але знову ж таки не повністю.

Іншим не менш важливим аспектом, за яким не зовсім доцільно розвивати технологію реакторів на швидких нейтронах - вимушена напрацювання збройового плутонію в великих кількостях. Тобто самим паливом в реакторах на швидких нейтронах не зовсім є саме U238, але завдяки підтримці реакції на Pu239, сам U238 переходить в паливо. В реакторах даного типу обкладання з U238 є відбивачами швидких нейтронів і в кінцевому рахунку самі переходять в Pu239. Далі після вилучення Pu239 його знову "розбавляють" U238 і цикл повторюється. Наприклад в одному подібному циклі може крутитися до 10-20 тонн збройового Pu239, в той час коли завдяки його порівняно невеликий величиною критичної маси, ядерну бомбу можна виготовити вже з 6 кг. І деякі технології дозволяють зробити це навіть з енергетичного плутонію.

Всі ці фактори переводять використання реакторів на швидких нейтронах в якості основних енергоустановок в найближчому майбутньому в розряд складних, потенційно небезпечних з точки зору доступності ядерних технологій, а так само гранично низько ефективних з точки зору розвитку і забезпечення електроенергією в світі.

Всі ці фактори переводять використання реакторів на швидких нейтронах в якості основних енергоустановок в найближчому майбутньому в розряд складних, потенційно небезпечних з точки зору доступності ядерних технологій, а так само гранично низько ефективних з точки зору розвитку і забезпечення електроенергією в світі

будівництво реактора на швидких нейтронах в Індії, місто Калпаккам, 2015 рік.

З урахуванням того що запаси U235 добігають кінця, більшість країн вже не розвиває класичну ядерну енергетику на теплових нейтронах. Не має сенсу. До речі, це може бути однією з причин, чому в Казахстані відмовилися будувати АЕС, розмови про яку були в інформаційному полі в 2014 році. І ось що у нас виходить:

1) АЕС на теплових нейтронах вже не будують.

2) АЕС з реакторами на швидких будують ті хто вміє це робити. І як то кажуть "тількі для себе", так як віддавати в руки технологію зручного виробництва збройового Pu239, рівносильно подарунку чавунної гранати людиноподібній примату.

3) Споруда реактора на швидких нейтронах, автоматично де-факто переводить країну в ядерний клуб, члени якого не зовсім бажають бачити поруч, такі розвинені країни як Північна Корея, Пакистан. Що зрозуміло робить їх спроби щодо вступу найбільш обговорюваними в раді безпеки ООН.

Що зрозуміло робить їх спроби щодо вступу найбільш обговорюваними в раді безпеки ООН

Відсутність нових проектів з побудови АЕС на теплових нейтронах (де використовується U235) в світі (таблиці наведені в минулому статті ), Говорить про те що прогнози Мікаеля Діттмер про виснаженні природних запасів ізотопу урану 235 і про початок його дефіциту в 2013 році, нехай і не точні, все ж реалістичні.

Наприклад США відмовилася від розвитку ядерної енергетики шляхом технології теплових нейтронів вже як 30 років, побудувавши останню АЕС в 1989 році. І тільки в 2013 році вирішила посилити Ві-Ві Саммер і Вогтль всього лише 4 реакторами, але вже для діючих електростанцій (і це найцікавіше, але про це трохи пізніше).

Зрозуміло певні запаси палива є як у США так і інших країн експлуатують мирний атом. Одна тільки програма ВЗУ-НОУ значно розрядила ситуацію щодо дефіциту ядерного палива на ринку, так як один з основних споживачів даного палива є США. По суті Росія продала США збройовий уран (500 тонн) з яких можна було б робити або ядерну зброю або забезпечити себе на довгі роки паливом для АЕС, який США використовує (нібито) як паливо для своїх електростанцій роблячи з високозбагаченого урану, низькозбагачений (абр- ра воу-ноу ніби натякає).

нижче представлена таблиця з значеннями дефіциту (червоним) і надлишку (зеленим) споживання / виробництва ядерного палива по країнах на 2006-2008 рік.

нижче представлена   таблиця   з значеннями дефіциту (червоним) і надлишку (зеленим) споживання / виробництва ядерного палива по країнах на 2006-2008 рік

Дефіцит U235 на планеті не зовсім в'яжеться з цінами на це ядерне паливо. Здавалося б, дефіцит палива на ринку повинен викликати зростання цін, але тут слід зазначити, що побудова АЕС, скажімо з 2-4 блоків займає в кращому разі 5-7 років, цикл перезавантаження палива від року до 5 років, для побудови потрібні величезні кошти (≈ 3-5 млрд доларів на один енергоблок), а термін окупності складе більше 20-25 років. Низькі ціни на уранове паливо якраз таки вказують на те, що розвиток в даній (добувної) галузі вмирає, але ще існує в зв'язку з тривалою економічною інертністю циклу життя АЕС, від проекту до кінця терміну його експлуатації.

На тлі таких обставин, аварія на Фукусімі-1, при більш детальному розгляді, виглядає не те що б дивною, але я маю припущення, що це могло бути цілком спланованою і закономірною операцією. Дивина та послідовність дій в усуненні аварії якраз таки вказує на навмисний виведення з ладу реакторів. Розплавлення залишковим енерговиділенням всіх трьох ректорів, по черзі або в день по одному, викликає багато питань. Як власне і повна відсутність можливості налагодити охолодження хоча б в одному з реакторів протягом тижня (!). Ну не можу я собі уявити, що в Японії не знайшлося необхідну кількість дизель генераторів, або насосних установок на 1050 psi (70 атм) які екстрено можна було доставити до місця з усіх куточків країни за добу. Останній раз аварія такого класу, як розплавлення зони реактора залишковим енерговиділенням мала місце в тисяча дев'ятсот сімдесят дев'ять році на "Три-Майл-Айленд". І в наш час вона виглядає м'яко кажучи несерйозною, тим більше для такої країни як Японія.

Зрозуміло всі ці доводи можна списати на катастрофічні наслідки цунамі, які могли позначитися на реакції підготовленого персоналу працюючого і живе в сейсмоактивної зоні (сарказм).

Але факт залишається фактом - при жорсткому дефіциті U235, в Японії 6 реакторів зупинені, в США, яка не будувала додаткові реактори з 1989 року, 4 почали будувати в 2013 році.

Оцінивши інші країни на предмет споживання U235, можна зробити висновки, що наступна станція "рвоне" або на Україні або у Франції.

Ніби як U238 є і його багато, але як ще його можна використовувати в якості палива на АЕС? Невже не існує альтернативної технології "спалювання" U238? Адже принципове в даному випадку відміну U238 від U235 полягає тільки в тому, що перший не має можливості народження достатньої кількості нейтронів для підтримки ланцюгової реакції поділу. Звідки взяти такий потік частинок з необхідною енергією, що б змусити U238 ділитися?

- Прискорювачі частинок!

Так звісно! Ідея не погана, але ось тільки для того що б успішно ділити U238 потрібні нейтрони великої енергії (порядку більше 10 МеВ). Але тут є деякі труднощі, звичайний прискорювач має розміри згідно Енерговихід приблизно 1ГЕВ на 1 км. Для створення електростанції подібного типу необхідно 10 ГеВ, нескладний розрахунок показує, що це кільце з довгою по колу близько 10 км. Чи існують більш компактні прискорювачі? Виявляється існують.

Мінімальний розмір апарату на 4 ГеВ вільно поміщається в літак "Руслан".

Використання даної установки дозволяє реалізувати ядерні реактори на U238 з зовнішнім джерелом швидких нейтронів високих енергій, які зможуть ділити уран і підтримувати ланцюгову реакцію в реакторі. На винахід є патент . (ось ще ссилочку )

Хочеться поставити просте запитання - патент є, чому до цих пір не розвивають?

Справа в тому що настільки компактний і потужний прискорювач заряджених частинок дозволяє вирішити не тільки проблему з енергоресурсами, а й ряд комплексних і вельми складних завдань. Сама напевно важлива з яких, усунення або ліквідація будь-яких засобів: кораблів, підводних човнів, авіаносців з ядерними енергетичними установками на борту, на порівняно віддаленій дистанції.

Будь-апарат подібного типу, в реакторі якого відбувається контрольована ланцюгова, ядерна реакція, ризикує після опромінення пучком з компактного прискорювача отримати велику інтенсивність розподілу палива в реакторі, в результаті чого, ланцюгова реакція більш не може бути контрольованою і реактор разом з апаратом вибухає.

Іншими словами, дана технологія перетворює будь-які транспортні засоби з ядерними реакторами на борту в якості енергетичних установок, в легкодоступні і легкоустраняемие об'єкти.

Хто погодиться розвивати технологію при якій деякі світові держави можуть перетворитися в регіональні? - риторичне питання, на якому я зупиняюся.

Стаття складена з численних інтерв'ю, доктора технічних наук професора, фахівця з ядерної фізики Острецова Ігоря Миколайовича .

Ніби як U238 є і його багато, але як ще його можна використовувати в якості палива на АЕС?
Невже не існує альтернативної технології "спалювання" U238?
Звідки взяти такий потік частинок з необхідною енергією, що б змусити U238 ділитися?
Чи існують більш компактні прискорювачі?
Хто погодиться розвивати технологію при якій деякі світові держави можуть перетворитися в регіональні?