Ядерная энергетика будущего

[mbrane]

ьтолько всего-то навсего надо каждый раз производить полную разгрузку и заново проводить  физический пуск

А поменять замедлитель, не трогая активную зону никак нельзя?

Если чо то вода и есть замедлитель.... Дык вот када вы воду всю из реактора выкачаете - чем вы охлажать его будете (дабы фукусиму втророй стадии) не получить...

[MenFrame]

проблемой реакторов-размножителей на тяжёлой воде является дефицит оной

Проблема тепловых размножителей в дефиците нейтронов, а тяжелая вода это способ эту проблему решить(ну почти). Второе решение это торий, благодаря более высокому КВ, запас реактивности понадобиться меньший. Соответственно, разбавление тяжелой воды нужно в меньшей степени.

[Dem]

Если чо то вода и есть замедлитель.... Дык вот када вы воду всю из реактора выкачаете

Дык зачем всю сразу?
Литр слил - литр добавил

[pkl]

Если чо то вода и есть замедлитель.... Дык вот када вы воду всю из реактора выкачаете - чем вы охлажать его будете (дабы фукусиму втророй стадии) не получить...

Предварительно глушим реактор. Остаточное тепловыделение снимаем через специальный контур. Он же выполняет функции резервного на случай аварии.

[pkl]

Если чо то вода и есть замедлитель.... Дык вот када вы воду всю из реактора выкачаете

Дык зачем всю сразу?
Литр слил - литр добавил

Так неинтересно, проблема как раз в дефиците тяжёлой воды по доступной цене.

[sharp]

Если чо то вода и есть замедлитель....

Так помимо воды должны быть стержни с твердым замедлителем, которые собстно позволяют заглушить в случае необходимости реактор. Вставил их, цепная реакция заглохла, и меняй воду скока хошь.

[mbrane]

Если чо то вода и есть замедлитель....

Так помимо воды должны быть стержни с твердым замедлителем, которые собстно позволяют заглушить в случае необходимости реактор. Вставил их, цепная реакция заглохла, и меняй воду скока хошь.

Ты разницы между замедлителем и поглотителем нейтронов вкуриваешь? Замедлитель - это вещество которое термализует (доводит энергию до единиц и десятых эВ) быстрые нейтроны получившиеся в результате деления (1-2 МэВ)...Из общих кинематических соображений понятно, что чем меньше масса , тем выше эффективность замедления - поэтому замедлитель вода, тяжелая вода (ну или графит). А поглотитель - это материал который поглощает нейтроны, к примеру бор... Если ты говоришь о поглотителе, то даже если ты поглотителем заглушил все реакцииспонтанного или индуцированного деления, то реакции спонтанного бета, гамма, (в меньшей степени альфа) распада осколков ты заглушить не можешь. Это и есть остаточное тепловыделение, причем весьма и весьма не малое (поначалу 8% от номинальной мощности потом уменьшается), поэтому нужно непрерывное охлаждение даже остановленного реактора... Не будет охлаждение - будет вторая часть фукусимкого балета , когда у них в бассейнах выдержи испарилась вода), будет недосточное охлаждение - есть шансы на возникновение механических напряжений в твелах   

[mbrane]

Если чо то вода и есть замедлитель.... Дык вот када вы воду всю из реактора выкачаете - чем вы охлажать его будете (дабы фукусиму втророй стадии) не получить...

Предварительно глушим реактор. Остаточное тепловыделение снимаем через специальный контур. Он же выполняет функции резервного на случай аварии.

через какой специальный контур? Для того что бы охлаждение было равномерным  - охладитель должен проходить по всему объему активной зоны

[mbrane]

Если чо то вода и есть замедлитель.... Дык вот када вы воду всю из реактора выкачаете

Дык зачем всю сразу?
Литр слил - литр добавил

ну тогда это ничем не отличается от традиционной схемы с разбавлением

[дерево]

Второе решение это торий, благодаря более высокому КВ, запас реактивности понадобиться меньший.

Наоборот, при использовании тория КВ меньше.

[MenFrame]

проблема как раз в дефиците тяжёлой воды по доступной цене.

Тяжелая вода, является проблемой если вы ее добываете из обычной воды, где концентрация дейтерия очень низкая. Если обогащение идет c 70 до 100% то проблемой явно не должно быть.

Наоборот, при использовании тория КВ меньше.

В тепловом спектре у тория КВ больше.

[pkl]

Канада: будущее за малыми

Но что ожидает атомную отрасль Канады в будущем? По мнению докладчика, перспективы развития канадской атомной энергетики неразрывно связаны с малой атомной энергетикой.

"Рынки подают сигналы о том, что им нужны меньшие, более простые и гибридные ядерные технологии", - считает представитель канадского профильного министерства. И ответом на эти сигналы в Канаде видят АСММ, которые, в дополнение к перечисленному, станут ещё и более безопасными по сравнению с большими АЭС.

Малая атомная энергетика - это переосмысленная атомная энергетика, по словам Иванса. Малые реакторы могут снабжать энергией крупные дата-центры, промышленные предприятия и удалённые населённые пункты. Но, кроме того, они же могут взять на себя роль катализаторов зелёного развития.

Потенциальных потребителей для малых реакторов можно найти во всех частях Канады. На западе это нефтяники, нуждающиеся в тепле и электроэнергии, а также тяжёлая промышленность, которой требуется высококачественный горячий пар.

На северо-востоке - порядка 80 удалённых районов, где малый атом способен выиграть по экономике у дизельного топлива. На юго-востоке - угольные станции, постепенно подлежащие замене на более экологические чистые энергоисточники.

http://www.atominfo.ru/newst/a0307.htm

В Китае сделан очередной шаг к пуску АЭС с высокотемпературным газоохлаждаемым реактором

В Китае завершены испытания первого парогенератора для демонстрационного высокотемпературного газоохлаждаемого реактора (HTR-PM). Об этом сообщает издание World Nuclear News со ссылкой на Китайскую национальную ядерную корпорацию (CNNC). Испытания были завершены 29 сентября, на месяц раньше запланированного срока.
Как говорится в заявлении CNNC, «Завершение испытаний свидетельствует о том, что Китай полностью освоил проектирование и производство парогенераторов для высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов».

Демонстрационный реактор HTR-PM строится на площадке АЭС «Шидаовань» начиная с 2012 года. Строительством занимается консорциум, в состав которого входят China Nuclear Engineering Corporation (CNEC) – дочернее предприятие CNNC, а также компания Huaneng и университет Циньхуа.

На данной АЭС парогенераторы двух реактора HTR-PM будут подавать пар на одну турбину мощностью 210 МВт. В первом контуре в качестве теплоносителя будет использоваться гелий, нагреваемый до температуры до 750 градусов Цельсия.

http://www.atomic-energy.ru/news/2018/10/03/89313

[crazy_terraformer]

http://www.atomic-energy.ru/interviews/2017/01/11/35537
Фрэнк Паркер, Вандербильтский университет: «Преимущества и перспективы «защищенного» ядерного топливного цикла» Интервью.

– Сегодня Вы предлагаете новый, «защищенный» вариант ядерного топливного цикла. Чем обусловлена его актуальность?

– В мире растет спрос на атомную энергетику, особенно в Китае, Индии, России и Бразилии. Кроме того, есть многие страны, которые не имеют собственных АЭС и которые, тем не менее, в них нуждаются. У этих стран нет опыта развития ядерного топливного цикла. Применяемый сегодня в мире ЯТЦ допускает производство высокообогащенного урана, плутония и облученного топлива, что в свою очередь увеличивает риск создания ядерного оружия и «грязных» бомб.  Сейчас у нас появляется возможность помочь странам-новичкам реализовать ЯТЦ со значительно более высокими гарантиями безопасности.

Предлагаемый мной вариант ядерного топливного цикла устраняет или ограничивает возможности распространения ядерных материалов, поскольку не подразумевает добычи, конверсии и обогащения урана. В таком ЯТЦ также производится меньшее количество плутония на единицу вырабатываемой энергии, не осуществляется переработка и выделение плутония из отработавшего топлива и не создается отдельный поток высокоактивных отходов. Отработавшее топливо предлагается к захоронению в донных отложениях на глубине 1000 м и более.

– Каковы Ваши предложения для начальной стадии цикла?

(кликните для показа/скрытия)

– Проект предполагает выделение урана из морской воды. Его общее количество в океане составляет 4,5 млрд т, что примерно в 700 раз больше, чем известные запасы урана на суше. Если извлечь хотя бы половину имеющегося в морской воде урана, его хватит на производство ядерного топлива для работы АЭС суммарной мощностью 3000 ГВт с однократным ядерным топливным циклом в течение 6500 лет.

В настоящее время, наиболее развитой технологией добычи урана из океанской воды обладает Япония. Данный метод предполагает погружение в морскую воду специальной ткани на амидоксимной основе, из которой затем извлекается уран с использованием соляной кислоты. Поскольку время абсорбции урана не имеет большого значения, установки будут размещаться в «спокойных» морях. Поскольку в морской воде очень низкая концентрация урана, изменений ее химического состава, так же, как и возвратных вод, практически не происходит.

Извлеченный уран обрабатывается для производства ядерного топлива так же, как и добытый в материковых месторождениях. Чтобы избежать этап обогащения урана, его целесообразно использовать вместо легководных реакторов в реакторах типа  CANDU, которые работают на природном (необогащенном) уране.

Отработавшее топливо реакторов типа CANDU содержит изотоп 235U в концентрации приблизительно 0,2%, а плутония – в два раза меньше, чем у ОЯТ легководных реакторов. Следовательно, переработка такого топлива экономически нецелесообразна, а без нее не будет нарабатываться плутоний.

Таким образом, из ЯТЦ исключаются операции, при которых возможно «переключение» высокообогащенного урана или плутония на военные цели.


Рис. 1. Упрощенный вариант ядерного топливного цикла с ограничением возможностей для распространения ядерных материалов и окончательной утилизацией радиоактивных отходов

 – Насколько затратной будет такая технологическая схема?

(кликните для показа/скрытия)

– В 2009 году цена фунта урана, извлеченного в форме U3O8 из морской воды, составляла $96. Стоимость сырья, добываемого в Японии, сегодня не очень отличается от текущих цен на уран и, как ожидается, значительно снизится по мере дальнейшей доработки технологии.

С другой стороны, защищенный от распространения ядерный цикл имеет неоспоримые экономические преимущества. Поскольку уран в морской воде распределен практически равномерно, с реализацией такого ЯТЦ отпадет необходимость в разведке и разработке новых месторождений урана на суше во все более удаленных регионах. Требования к транспортировке продукции также минимальны.

Кроме того, благодаря такой схеме, снижается негативное воздействие ядерного топливного цикла на окружающую среду.

– Расскажите подробно об экологических преимуществах проекта.

(кликните для показа/скрытия)

– Во-первых, на начальной стадии ЯТЦ не будет наноситься ущерба окружающей среде в связи с добычей урановой руды. Не будет отвалов пустой и низкосортной породы, хвостохранилищ, требующих реабилитации или особого обращения в течение тысяч лет. Из ЯТЦ исключаются этапы добычи и транспортировки руды, занимающие, соответственно, второе и четвертое места в перечне технологических операций с наибольшим количеством смертельных случаев на производстве в США.

С отказом от обогащения перестанут образовываться запасы обедненного урана. В США его уже накоплено в 10 раз больше, чем ОЯТ. Между тем, этот материал представляет опасность в течение такого же периода времени, что и «хвосты» уранового производства.

В таком топливном цикле будут образовываться только низкоактивные и короткоживущие радиоактивные отходы. Для РАО такого типа уже существуют объекты окончательной изоляции.

– Каким должно быть обращение с ОЯТ в Вашем варианте ЯТЦ?

(кликните для показа/скрытия)

– Так как переработка ОЯТ не предусмотрена, обращение с ОЯТ будет сводиться к его изоляции. Один из наиболее изученных подходов к захоронению отработавшего топлива заключается в его размещении в поддонных отложениях. Данный метод не требует выемки грунта и герметизации хранилища для защиты грунтовых вод и практически исключает возможность извлечения радиоактивных материалов террористическими группами или «странами-изгоями». За счет расположения в открытом океане, эти участки могли бы быть использованы как международные полигоны захоронения отходов.

Участки, подходящие для захоронения, расположены в подводных горах Great Meteor East и абиссальной равнине Southern Nares в Атлантическом океане, есть площадка и в Тихом океане.

– Насколько исследована данная технология? Готова ли она к внедрению?

(кликните для показа/скрытия)

– Масштабные исследования возможности подводной изоляции ОЯТ и ВАО в поддонных отложениях были выполнены в 1970-1980-х годах Агентством по ядерной энергии (OECD/NEA), Европейским Союзом и Министерством энергетики США.

«Пилотный» проект предусматривал, что ОЯТ и/или высокоактивные отходы будут доставляться с производств и пунктов временного хранения автомобильным транспортом, баржей, кораблем или железнодорожным составом в порт, откуда транспортироваться на специально оснащенных судах к месту захоронения. Здесь их будут сбрасывать – свободно с контролем при помощи пенетрометров или в бурильные колонны в поддонных отложениях (рис. 2).


Рис. 2. «Пилотная» система поддонной утилизации ВАО

 Тем не менее, реализации данного метода препятствуют правовые рамки и возражения со стороны общественности. Лондонский протокол 1996 года запрещает сброс радиоактивных материалов в море. Однако поддонные отложения находятся под морем и не являются его частью, и споры по интерпретации соглашения продолжаются. Кроме того, в 2006 году в протокол были внесены изменения, допускающие изоляцию CO2 в поддонных геологических формациях, несмотря на возможность повышения кислотности океанской воды. Почему же не допустить размещение здесь ОЯТ и ВАО?

Даже если из контейнеров с отходами произойдет утечка радиоактивных веществ, их значительную часть поглотят отложения, обладающие высокими абсорбционными свойствами, а оставшиеся будут сильно разбавлены (физически и химически) морской водой. Наконец, такая вода непригодна к употреблению человеком, благодаря чему блокируется один из основных возможных путей воздействия радионуклидов на население.

– Какую систему транспортирования отходов Вы считаете предпочтительной?

(кликните для показа/скрытия)

– Для транспортировки ОЯТ я предлагаю широко использовать баржи и корабельный флот. При водных перевозках снижается количество рейсов по сравнению со смешанной транспортной системой, поскольку за один рейс можно перевезти груз значительно большей массы. Соответственно, уменьшаются риски несанкционированного захвата и распространения опасных материалов.

Мощное грузоподъемное оборудование на площадках АЭС уже имеется.

Транспортировка ОЯТ по воде штатной технологией, принятой в шведской компании SKB. С 1982 года SKB использует судно M/S Sigyn длиной 90 м, которое способное принять на борт десять контейнеров с ОЯТ. Планируется строительство нового корабля длиной около 100 м и грузоподъемностью 12 контейнеров, его спуск на воду ожидается в 2013 году.

Россия также закупила судно Rossita для транспортировки отходов АПЛ в Северо-западном регионе. Этот корабль, спущенный на воду 16 декабря 2010, имеет 84 м в длину и 14 м в ширину и может перевозить грузы массой до 720 т на расстояния до 3000 км.

Что-то мне не очень нравится хоронить перспективный источник ядерного топлива и редких элементов в поддонных отложениях из-за глупости и агрессивности не лучших образчиков человеческого рода. С другой стороны не перерабатывающие ОЯТ страны могут продавать эти отходы странам-переработчикам. Интересна сама идея захоронения отходов в глубинах океана в поддонных геологических формациях, там можно хоронить отходы от окончательной переработки ОЯТ.
Хотелось бы увидеть комментарии ΑlexAV.

[Fall63]

Что-то мне не очень нравится хоронить перспективный источник ядерного топлива и редких элементов в поддонных отложениях из-за глупости и агрессивности не лучших образчиков человеческого рода

Ну у большей части человечества (китайцы , индусы , амеры , мы) ядрен батон и так есть , смысл им НЕ развивать ЗЯТЦ , так что без дела уран-238 надеюсь не будет пропадать. А всякие Сингапуры и Кипры (утрирую) пусть и довольствуются защищенным циклом - им больше энергии и ни к чему все равно.

[pkl]

А у меня вот к этому абзацу вопрос:

Отработавшее топливо реакторов типа CANDU содержит изотоп 235U в концентрации приблизительно 0,2%, а плутония – в два раза меньше, чем у ОЯТ легководных реакторов. Следовательно, переработка такого топлива экономически нецелесообразна, а без нее не будет нарабатываться плутоний.

Кого и когда при создании ядерного оружия волновала экономическая целесообразность данной затеи? Если есть плутоний - значит, его будут извлекать.

[snickers]

Вообще расчеты по КПД разных видов генерации не совсем верны.  Есть "первичная" назовем ее так энергия. Это уголь, нефть/газ/уран.
При сжигании например угля (или иного топлива) в теории мы имеем к примеру (в среднем) вот картинка --

как видим например 1 кг угля 27Мдж. Но при сгорании мы получаем ведь, тепловую энергию а не электрическую, как впрочем и в реакторе АЭС будь какого типа. А потом она в основном в виде пара попадает на турбину. При этом часть первичной энергии заключенная в угле или ядерном топливе теряется, а потом мы теряем часть энергии уже собственно на самой турбине.. в общем КПД ТЭС составляет не более 43- 50% энергии если взять от первичной энергии заключенной в топливе.
А вот для СЭС на фотопанелях это правило не распространяется. Мы просто отбираем из потока первичной энергии столько, сколько нам надо. То есть фотопанель в 100Вт не может иметь при нормальном освещение мощность меньше 100Вт.  Первичную энергию угля мы преобразуем сначала в тепловую а потом только в электрическую.. тут идут потери. в СЭС мы просто "отбираем" часть первичной энергии из общего солнечного потока.  То есть преобразование первичной энергии в СЭС и ВЭС всегда 100% в отличие от ТЭС или там АЭС.
Как видим при использование ВИЭ мы не теряем на переработке энергии их одного вида в другой. Нет этой прокладки в виде паровой турбины как на АЭС и ТЭС.  Вода всегда крутит генератор ГЭС а ветер генератор ВЭС на прямую. А это почему то никто не хочет учитывать.

[sharp]

А это почему то никто не хочет учитывать.

Вообще-то, всегда учитывается КПД и электрическая мощность.

А вот для СЭС на фотопанелях это правило не распространяется. Мы просто отбираем из потока первичной энергии столько, сколько нам надо.

Все распространяется: энергии Солнца на кв.метр падает 1000 Вт, а панель преобразует ее только в 100 Вт.

[Кремальера]

как впрочем и в реакторе АЭС будь какого типа.

Что вот я подумал насчет урана.Ну нашли мы ,скажем, на лунах Джупа его приличные залежи.Можно ли прикрутить кран к непомерной гравитации Юпитера(сделать его бесплатной центрифугой)?Спустить с его орбиты в мембранном мешке природную концентрацию,а вытащить обогащенные сливки,сбросив породу с низкими концентрациями вниз?

[MenFrame]

А это почему то никто не хочет учитывать.

Учитывать стоит только конечную стоимость продукта и стабильность его поставки. Все остальное пыль в глаза....

[snickers]

Учитывать стоит только конечную стоимость продукта и стабильность его поставки. Все остальное пыль в глаза....

Вы смотрите с точки экономики.. я же говорю про то что запасы не возобновляемого топлива используются не эффективно  То есть мы имеем 1 кг угля и в теории 27Мдж.. а на практике получим если 10-15 то хорошо.

Все распространяется: энергии Солнца на кв.метр падает 1000 Вт, а панель преобразует ее только в 100 Вт.

Нет,  вы что говорите - а панель преобразует ее только в 100 Вт--- правильно, но остальные 900вт мы ни во что не преобразовываем.
Мы в отличие от угля не тратим на их добычу время, мы тупо не переводим их в ненужную нам тепловую энергию.
Солнечная панель просто "взяла" из 1000Вт первичной энергии только "свои" 100Вт и все. А остальное как было так и осталось в природе. Причем все первичные 100Вт от панели мы без преобразования в иные виды, получили в виде электричества.
С углем/ураном/нефтью так не выйдет. Первичная энергия угля в 27Мдж/1 кг это там под землей... как только мы стали его копать/обогащать/перевозить/сжигать/и т.д .. мы стали тратить энергию. Соответственно ее надо отнять из гипотетических 27Мдж первичной энергии что есть в угле.. то есть коэффициент преобразования тут же становиться менее 100%. Как видим только ВИЭ и то не все (например к геотермальным станциям это не относиться) имеют КПД преобразования первичной энергии в электрическую.