Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Ядерная энергетика будущего  (Прочитано 98909 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1320 : 14 Июл 2018 [12:20:08] »
до 30000Мвт/дней

Сейчас для 18-месячного топливного цикла среднее выгорания и до 47 ГВт сутки достигают, мечтают вообще до 60 довести (с поднятие обогащения топлива, конечно). :)

Оффлайн mbrane

  • *****
  • Сообщений: 13 628
  • Благодарностей: 292
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от mbrane
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1321 : 15 Июл 2018 [15:07:55] »
Цитата
На существующих ВВЭР нарабатывать Pu?
Возможно, но экономически невыгодно, в обычном ВВЭР выгорание топлива до 30000Мвт/дней на тонну, соответственно, в выгружаемом топливе много тяжелых изотопов плутония;  для наработки оружейного плутония используют специальные реакторы, в которых выгорание в десятки раз меньше:
http://www.economics.kiev.ua/index.php?id=994&view=article
До трех месяцев сократи топливную компанию - и ьы получишь плутоний оружейного качества в ВВЭР... Дорого, сложно и контроль МАГАТЭ - это все из другой оперы. Принципиально это возможно.

Оффлайн snickers

  • *****
  • Сообщений: 2 944
  • Благодарностей: 124
    • Сообщения от snickers
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1322 : 15 Июл 2018 [17:33:30] »
В этом смысле канадские CANDU, способные работать на необогащённом природном уране c возможностью перегрузки топлива без остановки реактора, для наработки оружейного плутония для неблагонадёжных режимов подходят куда больше. При этом на экспорт CANDU ограничений не накладывается
Канадцы отказались от реакторов  CANDU на тяжелой воде.  Так что фсее. Че то им там не выгодно клепать тяжелую воду, лкгче обогатить уран, новые реакторы будут обычные).
Ну а по  ВВЭР-C и Ко немного данных для сравнения..

Насчет урана.. в СССР  добывали в Украине,РФ Казахстане... Теперь РФ осталось только Приаргунский ГХО в основном 90%...
А вот по запасам  Казахстан    745300 т, производство урана 22574 т , количество реакторов АЭС - 0 (кроме пары эксперементальных и БН350)
То есть урановым топливом РК обеспечен на вечно)).
По РФ Запасы урана 507800 т, Производство урана 3135 т реакторов АЭС - 37 энергоблоков. 507800/37= 13724т/на реактор.
По Украине Запасы урана 115800 т, Производство урана - 1075т реакторов АЭС - 15 энергоблоков. 115800/ 15 = 7720 т/ реактор.
Как видим в РФ на данный момент больше всех из пост-СССР запасов урана на реактор.  Как видим кипишь по теме  "уран  кончитьсоо" поднимать как то рановато в РФ в Казахстане вообще бессмысленно)), да и Украине волноваться в плане запасов урана нечего особо.
Особенно если в РФ реакторы строят активно а Украина договорилась с чешкой Шкодой (читай Росатомом)  на постройку двух реакторов ВВЭР-1000 на ХАЭС. Часть денег им подгонит ЕС, а часть пойдет взаимозачетом их Турбоатом например строит турбины для АЭС Аккуйя.. в Турции..и все больше планов по постройке нет... зато есть план по выводу пары блоков. То есть баланс уран/блока АЭС почти не измениться в отличие от РФ. Казахстан что то хочет построить но пара блоков ничего не решит в балансе  по запасам..
Убрал .. вот кто трет сообщения...)

Оффлайн MenFrame

  • *****
  • Сообщений: 6 896
  • Благодарностей: 156
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от MenFrame
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1323 : 24 Июл 2018 [16:12:53] »
Правительство Индии объявило о планах очередной серии масштабного строительства новых АЭС
http://www.atomic-energy.ru/news/2018/07/24/87641
Наука есть организованный скептицизм в достоверности экспертного мнения.  Ричард Фейнман
Свобода, есть форма ответственности за необходимую глупость. (не помню кто сказал)

дерево

  • Гость
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1324 : 25 Июл 2018 [18:11:11] »
Для существующей энергетике, потребляющий почти только U235, рудами называют концентрацию от 100 ppm урана [УРАН В ПРИРОДНЫХ СРЕДАХ], что соответствует 1 ppm чистого ядерного топлива (с учётом небольшой наработки Pu239). Глубина выгорания менее 100 МВт·сут/кг означает, что расходуется менее 1/10 делящегося топлива, а остальное откладывается на неопределённый срок. Получается целесообразным является добыча руд с долею делящегося топлива менее 0,1 ppm? А если будет освоена массовая переработка ОЯТ и будет использоваться весь добываемый U235 (вместе с немного нарабатываемым Pu239), то породы с содержанием урана 10 ppm станут затратно оправданными для извлечения из них урана?
Является ли переработка ОЯТ более затратной, чем добыча из очень бедных руд 100 ppm?

А если появятся быстрые реакторов с коэффициентом воспроизводства больше 1 и станет возможным использовать основную часть U238, то для добычи урана становятся экономически оправданными большинство пород (содержание в земной коре более 2 ppm)?

Оффлайн MenFrame

  • *****
  • Сообщений: 6 896
  • Благодарностей: 156
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от MenFrame
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1325 : 25 Июл 2018 [19:21:51] »
то для добычи урана становятся экономически оправданными большинство пород (содержание в земной коре более 2 ppm)?
Кларк урана в земной коре 3 ppm, тория 12 ppm.
Глубина выгорания менее 100 МВт·сут/кг означает, что расходуется менее 1/10 делящегося топлива
Такая глубина выгорания возможна либо у быстрых реакторов, либо у реакторов работающих на топливе высокой степени обогащения.
Наука есть организованный скептицизм в достоверности экспертного мнения.  Ричард Фейнман
Свобода, есть форма ответственности за необходимую глупость. (не помню кто сказал)

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1326 : 25 Июл 2018 [19:31:53] »
Глубина выгорания менее 100 МВт·сут/кг означает, что расходуется менее 1/10 делящегося топлива, а остальное откладывается на неопределённый срок.

Больше. Сейчас уран-235 научились сжигать почти полностью. В свежей загрузке топлива ВВЭР 4,6%, в выгружаемом 0,5%-1%, причём сейчас скорее ближе к 0,5%. Среднее выгорание - 46,9 МВт сут/кг. Это куда больше 1/10 от урана-235 в природном уране.

Если посмотреть на цикл в целом, то то нужно ещё учесть, что в хвосты обогащения уходит где-то 0,2% урана-235. Т.е. из тонны природного урана мы получаем где-то 118 кг обогащённого урана. Таким образом с 1 кг природного урана сейчас получают 5,5 МВт сут тепловой энергии. Теоретически, если в замкнутом цикле сжечь весь уран включая U-238, можно было бы получить с килограмма природного урана около 940 МВт сут тепловой энергии. Т.е. замкнутый цикл с быстрыми реакторами позволяет получать с того же количества урана в 170 раз больше энергии, чем ВВЭР со стандартным топливным циклом.

Является ли переработка ОЯТ более затратной, чем добыча из очень бедных руд 100 ppm?

Нет, не является.

А если появятся быстрые реакторов с коэффициентом воспроизводства больше 1 и станет возможным использовать основную часть U238, то для добычи урана становятся экономически оправданными большинство пород (содержание в земной коре более 2 ppm)?

Затраты энергии на извлечение урана оцениваются как (http://www.stormsmith.nl/Media/downloads/partE.pdf)

\[ J = \frac{c}{Y(G)G} \]

Здесь для гранитов с = 0,654 ТДж/т, G - концентрация урана в руде в процентах, а

\[ Y = 0.98 - 0.0723(lg G)^2 \]

Для гранитов с концентрацией 3,5 ppm = 0,00035%  расход энергии на извлечение урана получается 16 ПДж/т = 185 МВт сут/кг. Это меньше, чем тепловая энергия, которая в замкнутом цикле может быть получена из такого урана в 5 раз, однако если учесть КПД преобразования тепла в электроэнергию, то EROEI энергии из такого урана получится заведомо меньше 2, это абсолютно недостаточно для его использования на практике.

Поэтому ответ тут скорее отрицательный. Уран из гранитов, даже при использование ЗЯТЦ, имеет неприемлемо высокую энергетическую стоимость. Вот из морской воды тут будет вполне применим и хорошо окупаем, а из гранитов - скорее всего нет.

Оффлайн crazy_terraformer

  • *****
  • Сообщений: 11 191
  • Благодарностей: 336
  • AdAstraPerAspera! Вот там мы и будем!Или не будем!
    • Сообщения от crazy_terraformer
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1327 : 25 Июл 2018 [19:49:40] »
Для гранитов с концентрацией 3,5 ppm = 0,00035%  расход энергии на извлечение урана получается 16 ПДж/т = 185 МВт сут/кг. Это меньше, чем тепловая энергия, которая в замкнутом цикле может быть получена из такого урана в 5 раз, однако если учесть КПД преобразования тепла в электроэнергию, то EROEI энергии из такого урана получится заведомо меньше 2, это абсолютно недостаточно для его использования на практике.

Поэтому ответ тут скорее отрицательный. Уран из гранитов, даже при использование ЗЯТЦ, имеет неприемлемо высокую энергетическую стоимость.
Если появятся реакторы типа КВС. то ответ будет положительный.
Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ пайдиомь мы чьюжымь вна абедъ!

Следи за собой! Будь осторожен!(с)

Оффлайн MenFrame

  • *****
  • Сообщений: 6 896
  • Благодарностей: 156
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от MenFrame
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1328 : 25 Июл 2018 [20:35:18] »
Для гранитов с концентрацией 3,5 ppm = 0,00035%  расход энергии на извлечение урана получается 16 ПДж/т = 185 МВт сут/кг. Это меньше, чем тепловая энергия, которая в замкнутом цикле может быть получена из такого урана в 5 раз, однако если учесть КПД преобразования тепла в электроэнергию, то EROEI энергии из такого урана получится заведомо меньше 2, это абсолютно недостаточно для его использования на практике.

Поэтому ответ тут скорее отрицательный. Уран из гранитов, даже при использование ЗЯТЦ, имеет неприемлемо высокую энергетическую стоимость.
Если появятся реакторы типа КВС. то ответ будет положительный.
Достаточно, извлекать попутно торий, тогда EROEI вырастет до 10
Уран в гранитах 3,9 грам на тонну, торий 18 грам на тонну.
http://portal.tpu.ru/SHARED/s/SIARBUZOV/Ucheb_rabota_Magistry/Geohimiya_Rad/Tab/L3.pdf
Наука есть организованный скептицизм в достоверности экспертного мнения.  Ричард Фейнман
Свобода, есть форма ответственности за необходимую глупость. (не помню кто сказал)

дерево

  • Гость
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1329 : 25 Июл 2018 [20:40:20] »
Больше. Сейчас уран-235 научились сжигать почти полностью. В свежей загрузке топлива ВВЭР 4,6%, в выгружаемом 0,5%-1%, причём сейчас скорее ближе к 0,5%. Среднее выгорание - 46,9 МВт сут/кг. Это куда больше 1/10 от урана-235 в природном уране.
Спасибо за подробные объяснения (и в других темах тоже). А то я думал, что выгорание считается только по делящемуся веществу, а не всему урану.


\[ J = \frac{c}{Y(G)G} \]

Здесь для гранитов с = 0,654 ТДж/т, G - концентрация урана в руде в процентах, а

\[ Y = 0.98 - 0.0723(lg G)^2 \]

Для гранитов с концентрацией 3,5 ppm = 0,00035%  расход энергии на извлечение урана получается 16 ПДж/т = 185 МВт сут/кг.
У меня получается 1,5 ПДж/т  :) Действительно 16 ПДж/т, пропустил квадрат у логарифма, а ведь так хорошо получалось...

185 МВт сут/кг. Это меньше, чем тепловая энергия, которая в замкнутом цикле может быть получена из такого урана в 5 раз
А разве предел для ядерного делящегося топлива не ~80 ТДж/кг ≈ 1000 МВт сут/кг?
« Последнее редактирование: 25 Июл 2018 [21:14:06] от дерево »

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1330 : 25 Июл 2018 [21:07:17] »
Спасибо за подробные объяснения (и в других темах тоже). А то я думал, что выгорание считается только по делящемуся веществу, а не всему урану.

По всей массе загруженного в реактор тяжелого металла.

У меня получается 1,5 ПДж/т  :)

Перепроверил (перед глазами формулы набитые в Mathcad). Я всё верно посчитал - 16 ПДж/т, проверяйте. :)

А разве предел для ядерного делящегося топлива не ~80 ТДж/кг ≈ 1000 МВт сут/кг?

Около 940 МВт сут/кг если совсем аккуратно, если округлить до 1000 МВт сут/кг ошибка будет небольшой, но это тепловая энергия. Из неё можно получить только менее 400 МВт сут/кг электрической (реальный КПД преобразования не превышает 40%). 

дерево

  • Гость
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1331 : 25 Июл 2018 [21:50:38] »
Достаточно, извлекать попутно торий, тогда EROEI вырастет до 10
Уран в гранитах 3,9 грам на тонну, торий 18 грам на тонну.
При 22ppm получается 0,63 ПДж/т, что почти в 50 раз меньше ~30 ТДж/кг получаемой электроэнергии.
Но возможно ли практически замыкать цикл с торией с примесью урана? Вроде раньше в теме были сообщения, что с торием не удаётся достичь коэффициента воспроизводства хотя бы 1.
При делении U233 в среднем меньше нейтронов, чем у Pu239? А у Th232 больше минимальная энергия нейтрона для деления, чем у U238?

Перепроверил (перед глазами формулы набитые в Mathcad). Я всё верно посчитал - 16 ПДж/т, проверяйте. :)
Да, получилось 16, подправил выше.

Оффлайн MenFrame

  • *****
  • Сообщений: 6 896
  • Благодарностей: 156
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от MenFrame
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1332 : 25 Июл 2018 [22:00:17] »
Но возможно ли практически замыкать цикл с торией с примесью урана?
Торий, в тяжеловоднике в теории даст КВ 0,9. Урановый быстрый реактор оптимизированный под высокий КВ может дать 1,6 КВ. Недостаточный КВ ториевых реакторов, компенсируем повышенным КВ урановых. Замыкаем цикл.
Наука есть организованный скептицизм в достоверности экспертного мнения.  Ричард Фейнман
Свобода, есть форма ответственности за необходимую глупость. (не помню кто сказал)

Оффлайн MenFrame

  • *****
  • Сообщений: 6 896
  • Благодарностей: 156
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от MenFrame
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1333 : 26 Июл 2018 [06:01:00] »
Достаточно, извлекать попутно торий, тогда EROEI вырастет до 10
Уран в гранитах 3,9 грам на тонну, торий 18 грам на тонну.
Кстати, если уж нам придется перейти на гранит как источник энергии в отдаленной перспективе, то как там дело обстоит с остальными элементами необходимыми для атомной энергетики никель, молибден, свинец, цирконий, бериллий?
Наука есть организованный скептицизм в достоверности экспертного мнения.  Ричард Фейнман
Свобода, есть форма ответственности за необходимую глупость. (не помню кто сказал)

дерево

  • Гость
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1334 : 26 Июл 2018 [07:26:49] »
Кстати, если уж нам придется перейти на гранит как источник энергии в отдаленной перспективе, то как там дело обстоит с остальными элементами необходимыми для атомной энергетики никель, молибден, свинец, цирконий, бериллий?
Бериллий почти не будет расходоваться, ему для ядерного превращения нужны нейтроны с энергией более 2,5 МэВ , которых даже в быстрых реакторах очень мало.
Никелю и цирконию, чтобы перестать быть собой нужно поглотить около 5 нейтронов, для молибдена и свинца около 3 в среднем. А сколько актов деления будет на каждый поглощённый конструкцией нейтрон? Даже если 1, то по массе суммарный расход конструкционных элементов будет на порядок меньше, чем делящегося вещества.
При этом циркония, никеля и бериллия в коре в несколько раз больше, чем урана с торием, а молибдена как урана (при чём молибдена, как и урана, больше в кислых породах). Ещё с никелем проблем не должно быть в будущем, так как его полно в железных астероидах.

Кстати
\[ Y = 0.98 - 0.0723(lg G)^2 \]
при ~2 ppm устремляется в ноль. У них на картинке есть гипотетический ромбик Y = 0.21 для 3 ppm U3O8 . Следовательно для 4 ppm U3O8 в граните выражение
\[ J = \frac{c}{Y(G)G} \]
даёт ~7 ПДж/т.
« Последнее редактирование: 26 Июл 2018 [16:11:08] от дерево »

Оффлайн sharp

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 498
  • Благодарностей: 220
    • Сообщения от sharp
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1335 : 26 Июл 2018 [11:45:56] »
Вот из морской воды тут будет вполне применим и хорошо окупаем, а из гранитов - скорее всего нет.
А во сколько оценивается энергозатратность извлечения из воды? И главное, насколько надежны эти оценки, учитывая что в промышленной эксплуатации подобной добычи урана пока нет?

Оффлайн mbrane

  • *****
  • Сообщений: 13 628
  • Благодарностей: 292
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от mbrane
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1336 : 26 Июл 2018 [13:05:41] »
(http://www.stormsmith.nl/

От слова никак
Достаточно, извлекать попутно торий, тогда EROEI вырастет до 10
Уран в гранитах 3,9 грам на тонну, торий 18 грам на тонну.
Кстати, если уж нам придется перейти на гранит как источник энергии в отдаленной перспективе, то как там дело обстоит с остальными элементами необходимыми для атомной энергетики никель, молибден, свинец, цирконий, бериллий?

от слова никак вообще...

Оффлайн mbrane

  • *****
  • Сообщений: 13 628
  • Благодарностей: 292
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от mbrane
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1337 : 26 Июл 2018 [13:08:47] »
При этом циркония, никеля и бериллия в коре в несколько раз больше, чем урана с торием, а молибдена как урана
В коре а не в гранитах... Эти элементы халькофилы - именно там их основные залежи...

Оффлайн crazy_terraformer

  • *****
  • Сообщений: 11 191
  • Благодарностей: 336
  • AdAstraPerAspera! Вот там мы и будем!Или не будем!
    • Сообщения от crazy_terraformer
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1338 : 26 Июл 2018 [22:54:08] »
Гранит и базальт можно дробить подземными взрывами сверхчистых термоядерных зарядов на дейтерии, литий экономить будем.
Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ пайдиомь мы чьюжымь вна абедъ!

Следи за собой! Будь осторожен!(с)

Оффлайн mbrane

  • *****
  • Сообщений: 13 628
  • Благодарностей: 292
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от mbrane
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1339 : 27 Июл 2018 [01:13:07] »
Гранит и базальт можно дробить подземными взрывами сверхчистых термоядерных зарядов на дейтерии, литий экономить будем.


кпд бризантного (дробящего) воздействия взрыва несколько процентов, причем быстро спадает в зависимости от дальности (поэтому закладывают не один заряд а бурят сетку)...А кроме того основные затраты идут не на дробление (это класс +2 мм), а на измельчение (класс -2)...Гидрометаллургия требует измельчение 80% класс -0,074 мм...Если добыча из морской воды - это бред сивой кобылы в майскую ночь за 5 минут до пробуждения, вызванный пролетом шмеля. То добыча урана и цветных металлов из гранита, это восполение мохзговой оболочки. Для сомневающихся могу пойти снять ролик о разрушении гранита 100 тонной горной машиной -зубья покрытые карбидом вольфрама просто царапают его, а  не дробят.
« Последнее редактирование: 27 Июл 2018 [01:24:15] от mbrane »