Ядерная энергетика будущего

[библиограф]

Интерес малого реактора БРЕСТ как раз проверить теплофизические, коррозионные и прочие характеристики теплоносителя.

Какая-то ерунда!
Первый стенд для испытания реактора с жидкометаллическим теплоносителем  (сплав свинец-висмут с Т.пл. 125 С запустили в Обнинске ещё в 1956 году!
Позднее эти реакторы установили на АПЛ К-27; реактор был чрезвычайно капризным в
эксплуатации; из-за многочисленных аварий и утечек лодку даже назвали "делательница
вдов"
https://podlodka.info/education/26-accidents/289-nuclear-submarine-k-27.html
Позднее с усовершенствованным реактором была построена целая серия лодок проекта 705 -
они развивали ход 40 узлов и успешно служили.
https://www.popmech.ru/weapon/16141-submarina-istrebitel-proekta-705/
И что же, при проектировании реактора БРЕСТ не использовали результаты опытных работ
по ЖМТ для атомных лодок?
Сплав свинец-висмут намного неприятнее по эксплуатационным  свойствам, чем чистый свинец - при облучении висмута нейтронами образуется Полоний-210, он диффундирует через металл и проникает везде, куда попадает, и не счистить, не отмыть.   
Тем не менее, сейчас снова заговорили о новых  лодках, на основе проекта 705
http://svpressa.ru/war21/article/143069/
Получается, с лодочным реактором эксплуатационные проблемы решены, а с энергетическим - нет!

[MenFrame]

Какая-то ерунда!
Первый стенд для испытания реактора с жидкометаллическим теплоносителем  (сплав свинец-висмут с Т.пл. 125 С запустили в Обнинске ещё в 1956 году!

Ты наверное не в курсе, но свинец-висмут и просто свинец совершенно разные  вещи. Так же как разные вещи сталь и чугун, не смотря на то что то и другое сплав железа с углеродом.

Сплав свинец-висмут намного неприятнее по эксплуатационным  свойствам, чем чистый свинец -

Наверное именно поэтому дорогой висмут используют вместо дешевого свинца.

[библиограф]

но свинец-висмут и просто свинец совершенно разные  вещи

В чём же разница?
Расскажите, очень интересно!

[MenFrame]

Расскажите, очень интересно!

Температура плавления разная для эвтектики свинец-висмут 140 градусов для чистого свинца 327 градусов цельсия.

[библиограф]

 Ну и что?

[MenFrame]

Ну и что?

Дальше предлагаю включить голову.

[crazy_terraformer]

Если искали и не нашли тумблер . Даю предположительный ответ, верней его начало: тепловая мощность реактора для свинца должна быть выше.

[библиограф]

 Прежде чем думать, подумайте как следует!
   Станислав Ежи Лец.
  Ну, не хотите объяснить, так я вам расскажу!
Вы верно, думаете, что температура активной зоны реактора лишь немного превышает
температуру плавления теплоносителя
В случае реактора БРЕСТ это так - там температура активной зоны около 500 градусов.
Реактор с висмут-синцовой эвтектикой имеет примерно такую же температуру, а вовсе не
200С, как вы, вероятно думаете.

[MenFrame]

А дальше надоть, как-то излучатели от тепла, жёсткого излучения и продуктов реакции как-то защищать.

Лазеры вообще не самое лучшее решение для инерционного синтеза, тут либо ускорители ионов нужны либо ультракороткие токовые импульсы. Для таких систем защиты особо не нужна в отличии от лазерной оптики.

[crazy_terraformer]

Если тепловая мощность будет как на свинцово-висмутовой эвтектике, то электрическая мощность упадёт, т.к. свинец нельзя охлаждать до температуры эвтектики выходящей из холодильника.

[MenFrame]

Вы верно, думаете, что температура активной зоны реактора лишь немного превышает
температуру плавления теплоносителя
В случае реактора БРЕСТ это так - там температура активной зоны около 500 градусов.

Прежде чем фантазировать по поводу чужих мыслей о реальном положении дел попробуй погуглить.
Температура на выходе у свинца -  висмута 440 °C;
Температура теплоносителя в проете БРЕСТ, на выходе 540 °C

[библиограф]

Температура теплоносителя в проете БРЕСТ, на выходе 540 °C

Не просто 540 С - а 420-540С - то есть, практически, как у свинец-висмутовой эвтектики.
Впрочем, это неважно,  эвтектика просто более технологична; цена висмута - порядка
$12 за кг - ничтожна, по сравнению со стоимостью реактора.

При этом на стендах всплыли некоторые неприятные особенности, которыми реальность всегда отличается от идей: насосы разрушались в свинцовом потоке, обеспечить точно заданную концентрацию кислорода в большом объеме свинца оказалось как минимум “очень непросто”

Генеральный конструктор ОКБМ им. Африкантова В.И. Костин ещё в 2007 году высказался
скептически о ЖМТ в статье о перспективах атомных реакторов.
http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=911
поддержание концентрации кислорода, необходимой для ограничения коррозионного воздействия теплоносителя на конструкционные материалы (~ 10 6 вес. %) с обеспечением соответствующего контроля в теплоносителе, равномерно во всех местах его нахождения (это особенно актуально для интегральной монокорпусной компоновки, содержащей застойные зоны);
Концентрация кислорода не должна быть слишком малой - разрушится защитная окисная
пленка на стали - ни слишком большой - начнёт окислятся свинец.
В лодочном ЖМТ реакторе теплоноситель непрерывно прокачивался через фильтры и систему
кондиционирования; в БРЕСТе активная зона, насосы и парогенератор утоплены в свинцовом
бассейне, о какой-то эффективной очистке свинца речи нет! Результаты мы видим на картинках в сообщении 1363 от уважаемого pkl

[MenFrame]

Не просто 540 С - а 480-540С - то есть, практически, как у свинец-висмутовой эвтектики.

Практически там разница в сто градусов....а 420 это температура на теплоносителя на входе в реактор.

[pkl]

А не умеем пока.

Пока не умеем, но принципиальных проблем здесь нет. NIF уже практически вплотную подошел к уровню зажигания Д+Т мишени, при непрямом обжатии. Давление которого удалось достичь всего в два раза меньше чем нужно для зажигания. То есть проблема решиться банальным увеличением мощности драйвера. А если перейти на прямое обжатие ионным драйвером, то возможно и Д+Д зажгут.

Лучше  взрывомагнитные генераторы.

[Skipper_NORTON]

В этом и заключается суть ЗЯТЦ.

 
Поскольку мы урана-235 имеем только  0,7%  в коре, значит он большой роли играть не будет. 
Нужно использовать 99,3% урана-238,  а его можно использовать, только превратив в Плутоний-239,  значит  99% реакторов будут и работать именно на плутонии.
 
Берем 1 твэл,  в нём 20%  плутоний-239,  и 80% - урана-238.  Выгорает к примеру,  10% плутония,  при этом  15% примешанного урана-238, превращается в плутоний-239.
Значит достаём такой твэл -   10% плутоний-239  старый,  + 15% - нового полученного плутония,  итого  25% плутония-239.    И 65% урана-238 остается.
Но так много его в реакторе размножителе не нужно.
 
Значит, удаляем осколки на радиохимическом заводе,  и добавляем к старым 65% урана-238 - еще +15%  нового добытого урана-238,  получаем твэл - снова с 80%  урана-235, 
ну и полученные +5%  плутония забираем - и он идёт на новый твэл.
 
Так весь уран-238  может быть использован (а его хватит на сотни тысяч лет),  значит его выгодно добывать даже из морской воды, или из обычной любой породы типа гранита.
Но  реакторы на БВ,  с ЗЯТЦ - будут работать  почти исключительно - на плутонии-239.   
 
Этот  хим.элемент  плутоний-239  по сути, и заменит в будущем нефть-газ-нефть, и станет важнейшим  веществом , поддерживающим человеческую цивилизацию, и энергетику
цивилизации.  Дальнейшее всё просто - получили энергию на АЭС  , направили на завод,  где вода из океана разделяется на водород и кислород.
 
Надо лететь на самолете (или ракете) - топливо - водород + кислород.
Надо ехать на автомобиле - купил два баллона,  1) водородный, 2) кислородный, и поехал на двигателе внутреннего сгорания.
 
Всё это так и может продолжаться сотни тысяч лет, пока не исчерпается почти весь уран-238 на Земле (вырастет радиационный фон, из-за того что осколки более радиоактивные,
и будут появляться биологические  виды, всё более резистентные к радиации), 
а вот дальше, когда уран закончится   - если не придумают где энергию брать - цивилизации наступит кирдык. 
 
Всё верно?
 
 

[Skipper_NORTON]

Ну уж нет! БН должен быть только в странах, имеющих ядерное оружие. Ибо БН - вполне себе может производить плутоний оружейного качества. Либо БН в других странах должны находиться под контролем МАГАТЭ, а возможно и военных баз стран, имеющих ядерное оружие.

 
Предвижу что в будущем,  полномочия МАГАТЭ  будут побольше чем сейчас у ООН и НАТО. 
Все реакторы с БН,  должны быть под жёстким контролем МАГАТЭ,  чтобы вообще никаких утечек топлива не происходило,  иначе может возникнуть такое явление, как ядерный терроризм.   
А значит, любая страна, про которую в  МАГАТЭ  скажут - не подчиняется их требованиям - и правительство этой страны будет сразу же свергнуто.  (как Каддафи в Ливии).
 
Потому что в будущем от этого будет вообще безопасность всего человечества  зависеть.
 

[ziggyStardust]

...Потому что в будущем от этого будет вообще безопасность всего человечества  зависеть...

Вот и меня посещают такие мысли. И кажется, что это движение к закату. Экспансии нет, а ЯБ все больше и больше...

[Fall63]

  
Так весь уран-238  может быть использован (а его хватит на сотни тысяч лет),  значит его выгодно добывать даже из морской воды, или из обычной любой породы типа гранита. 
Но  реакторы на БВ,  с ЗЯТЦ - будут работать  почтиисключительно - на плутонии-239.

Всё это так и может продолжаться сотни тысяч лет, пока не исчерпается почти весь уран-238 на Земле (вырастет радиационный фон, из-за того что осколки более радиоактивные, 
и будут появляться биологические  виды, всё более резистентные к радиации),  
а вот дальше, когда уран закончится   - если не придумают где энергию брать - цивилизации наступит кирдык.  
  
Всё верно? 

 

Практически так , но с одной оговоркой. Собственно , уран из морской воды - возобновляемый ресурс , он восполняется там в размере примерно 12000 тонн в год , соответственно , если брать не более этого количества , об энергетическрм голоде можно будет забыть , останется только ресурсный голод ( всякие редкости типа тантала , иридия , бериллия и т.д.).
Только почему-то возникает ощущение , что экстракция урана из морской воды может и не оправдать себя - в традиционной технологии альтернатив амидоксиму на сегодняшний день нет. Можно что-нибудь из биоты модифицировать под энто дело , но во-первых отладка подобной технологии может кучу времени отнять , во-вторых , если эти организмы попадут в природную среду , то есть риски , что увеличится скорость "вымывания" урана из океана и его оседания в абиссальных глубинах с седиментами. В конце-концов , может встать проблема локального снижения концентрации в месте добычи.

По поводу нескольких сотен тысяч лет - на столько может хватить (если понапрасну не будем разбазаривать) урана в очень бедных источниках на суше с концентрацией 50-150 ppm . Если к тому моменту надёжной технологии добычи урана из океана не появится - будет весьма нехорошо... Разве только останется такой экзотический источник , как Каспий - концентрация там вдвое выше , чем в мировом океане , и есть возможной дополнительной концентрации ( Кара-Богаз-Гол ,например...)

[николай теллалов]

А производство урана и/или плутония на термоядерных установках?
Вряд ли из термояда получится электростанция, но трансмутатор (возможно и двигатель) - вполне.

[Fall63]

А производство урана и/или плутония на термоядерных установках?
Вряд ли из термояда получится электростанция, но трансмутатор (возможно и двигатель) - вполне.

Там та же проблемка , однако - плутоний из воздуха не возьмется , его из урана 238 делать надо , а брать этот 238-й уран - опять же из воды...