Ядерная энергетика будущего

[AlexAV]

Хотя... стоп. Температура кипения свинца какая? 1749 гр. С! Может быть он носителем промышленного тепла?

В проекте БРЕСТа не от хорошей жизни заложена температура теплоносителя только 540 градусов. Попросту нет конструкционных материалов, которые могли бы долговременно работать при более высокой (даже для этой их довольно долго искали, жидкие металлы на самом деле довольно агрессивная среда). Для того что есть 600 градусов для долговременной работы в жидком свинце и 900 кратковременно - предел.

[mbrane]

И тут кстати достоинство сверхпроводящих линий совсем не очевидно.

С повышением передоваемой мощности обчно падает цена передачи еденицы энергии. У линий постоянного тока есть предел после которого стоимость уже падать не будет. Вот тут ВСТП могут и помоч.

не падает...ибо напряжение короной ограничивается,...ВСТП промышленного масштаба в китае это фантазии ганноверского бурсака (который не знает что обещать жениться и женится это две разные вещи, а фраза в вике звучит что китай пообещал женится в 2008: for example a 5 gigawatt HVDC system is being constructed along the southern provinces of China without the use of superconducting cables, но к 2018 году так и не женился, и соответственно никакие инженеров сименса ни шаферами не были ни свечки не держали на той свадьбе).C самая длинная на сегодняшний день сверхпроводящая линия 2.5 км ...Их ниша связь подстанций в плотно населенных городах с отсутствием свободной Земли....Для длинных линий я ужо и не знаю с какой плотностью надо ставить криогенные установски, учитывая что наверное врядли допустимо кипение азота, и второй нюанс мне непоятен полностью влияние высших гармоник от 2,2 кГц и выше (а их достаточно будет генерироваться на выпрямителе даже не смотря на фильтры) на проникновение магнитного поля  в сверхпроводник( ну и тот же вопрос соотвественно при переходных переходных режимов)
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S136403211501120X

[snickers]

Трития АЭС нарабатывает не очень много. Даже CANDU, который из-за использования тяжёлой воды в качестве замедлителя производит особо много трития, по факту даёт лишь порядка 0,1кг/год.

Ага не много но его стоимость ...30 + тысяч долларов за грамм. 0,1 кг - 300 000 уе. Сколько там лет CANDU проработает? Я не знаю но думаю не меньше 50 лет точно) 300 000 * 50 = 15 миллионов. Если приблизительно посчитать стоимость реактора в 1 миллиард то 1% от него 10 лямов то есть 1,5% стоимости отбиваем только на побочном тритии.  Не так и мало.

Главная проблема для использования РИТЭГов на земле - дураки.

Согласен, но это не технологическая проблема)) кроме РИТЭГ с тушки реактора выходит еще довольно много "ценного мяса"), которое можно придумать где использовать. Но тема как то нераскрыта.

Ну а для мирового масштаба ничего кроме АЭС и не просматривается, это очевидно.

Это почему вдруг - очевидно? Смотря где. Та же Исландия - ей АЭС нафиг не нужны. Да и в РФ Мутновская ГеоТЭС и Паужетская ГеоТЭС и вот нафиг на Камчатке АЭС строить? Тем более КИУМ там 78,5 %.

(кликните для показа/скрытия)

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D1%83%D1%82%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%93%D0%B5%D0%BE%D0%AD%D0%A1

На Земле куча мест где АЭС не нужны.

От Пенжинской ПЭС надо не сверхпроводящую ЛЭП тянуть, а размещать непосредственно там энергоёмкие производства. Водородную металлургию ту же. Или химию.

Надо считать что дешевле. Вот и все. То и строить. А посчитать сейчас нереально.

почему вы так носитесь с т.н. "зелёной" энергетикой и ненавидите атомную.

Глупость несусветная. Мне "нравиться" та энергетика у которой завтра не закончиться топливо и которая не гадит вокруг себя.  Если лично то термоядерные реакторы на без нейтронной реакции. 2D+3He -> 4He (3.6 MeV) + p (14.7 MeV)  или бор-11 реагирует с протием, в результате получаются альфа-частицы, которые можно поглотить алюминиевой фольгой. К сожалению такие реакторы если и будут построены то не в этом столетии и не при этой модели экономики((.

[mbrane]

От Пенжинской ПЭС надо не сверхпроводящую ЛЭП тянуть, а размещать непосредственно там энергоёмкие производства. Водородную металлургию ту же. Или химию.

остается добавить вам лично -  приезжайте к нам на колыму

[mbrane]

Ну, потенциал ГЭС не бесконечен даже в Восточной Сибири. И сами ГЭС там будут не бесплатны. Вот этот красивый кабель - тоже (а тянуть его придётся весьма далеко...).

Самый главный вопрос: где взять столько иттрия, бария и меди?

из этой тройки только иттрий выделяется, но думаю что при централизации  рециклинг будет высоким

[mbrane]

Представляю это так: в центре реактора - нормальный расплав, там активная зона. На периферии - соляная корка.

флуктуация температуры - и ваша корка стала либо толще либо тоньше , и тут же поменялось течение...

[AlexAV]

Правда есть и кое что про что вы забыли, в отходах топлива есть например стронций,

Про кое-что действительно забыли... Правда это совсем не стронций. БН-1200 (или любой другой реактор гигаватник) - это не только ценный мех электричество, но и 3-4 килограмма диетического, легкоусвояемого мяса приблизительно 1 тонна осколков деления в год. Причём осколки деления состаят не толко из никому не нужных большей части стронция и лантаноидов намешанных с высокоактивными изотопами, но и нужных и полезных рутения, родия, палладия, серебра, теллура и, возможно, технеция (о нём нужно сказать несколько слов отдельно).

Итак по порядку.

Рутений.

Среди осколков деления его доля приблизительно 6,2%. Т.е. из этой тонны осколков его будет около 62 кг. Самый долгоживущий радиоакктивный изотоп Ru-106 c периодом полураспада 373,59 сут. А это значит приблизительно через 50 лет выдержки реакторный рутений станет практически не радиоактивным. Активность до уровня 0,67 мкКи/г (это уровень активности природного урана) упадёт через 30 лет выдержки.

Родий

Среди осколков деления его доля приблизительно 1,3%. Т.е. из этой тонны осколков его будет около 13 кг. Самые долгоживущие радиоактивные изотопы Rh-102 (207 суток) и Rh-102m (3,742 года), которые однако образуются при деление ядер с не очень большим выходом. Активность до уровня уровень активности природного урана упадёт через 18 лет выдержки.

Палладий

Среди осколков деления его доля приблизительно 4,9%. Т.е. из этой тонны осколков его будет около 49 кг. Имеет один долгоживущий радиоактивный изотоп, но очень долгоживущий. Это Pd-207 с периодом полураспада 6,5 млн. лет. Т.е. реакторный палладий будет слаборадиоактивным по человеческим меркам практически вечно. Активность реакторного палладия около 64 мкКи/г, однако несмотря на это в силу низкой энергии распада (всего 34 кэВ) и отсутствия тенденции участвовать в биологических процессах радиотоксичность такого палладия невелика и он пригоден для технического применения.

Серебро.

Среди осколков деления его доля приблизительно 0,2%. Т.е. из этой тонны осколков его будет около 2 кг. Имеет два относительно долгоживущих радиоактивных изотопа. Ag-110m с периодом полураспада 250 суток и Ag-108m c периодом полураспада 418 лет. Второй изотоп образуется со сравнительно малым выходом. Остаточная активность после 30 лет выдержки будет 2,9 мкКи/г, несколько повыше радиоактивности природного урана, но соизмеримо. Пригодно для технического применения.

Теллур.

Среди осколков деления его доля приблизительно 1,3%. Т.е. из этой тонны осколков его будет около 13 кг. Из относительно долгоживущих изотопов только Te-121m (154 сут), Тe -123m (119 сут) и  Te-127m (109 сут). С большим выходом при деление образуется только Te-127m. Через 7 лет выдержки активность упадёт до уровня активности природного урана, через 20 лет реакторный теллур будет практически полностью радиоактивен.

Технеций.

Среди осколков деления его доля приблизительно 2,3% по массе. Т.е. из этой тонны осколков его будет около 23 кг. Все изотопы технеция радиоактивны. Реакторный технеций практически полностью представлен изотопом Tc-99 c периодом полураспада 211 тыс. лет. Металл с достаточно интересными свойствами. В сплавах и катализаторах во многих случаях может теоретически заменять рений и платиновые металлы.

Взгляды на него разнятся. Самая распространённая точка зрения, что это радиоактивный отход, от которого надо как-то избавиться. С другой стороны есть основания считать, что такая точка зрения не вполне обоснована и является скорее лишь отражением современной гипертрофированной осторожности по отношению к радиации и радиоактивным материалам.
Дело в том, что в экспериментах над животными технеций везде показывал весьма умеренную токсичность. Т.е. когда крыс кормили в течение нескольких недель кормом с технецием, то какое-то вредное воздействие на них обнаруживалось только при дозах 50 мг/кг корма (https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-94-009-4189-2_34). Это фактически значит, что технеций менее токсичен, чем скажем кадмий или ртуть. Материалы в промышленности вполне применяемые. А уж связана ли эта токсичность с тем, что металл селективно связывается с жизненно-важным ферментом и повреждает клетку бета-излучением — какая собственно разница?

На текущий момент извлечение всего перечисленного не осуществляется, но по мере истощения месторождений такой источник этих довольно редких элементов будет становиться всё более предпочтительным, если не вообще единственно возможным.

[crazy_terraformer]

Ar-36 -0,337% Ar-37  в результате захвата электрона с нижней оболочки ядром трансмутирует в стабильный изотоп Cl-37.
Ar-38- 0,063% Ar-39 испускает электрон и трансмутирует в стабильный K-39.

Их не много, зато сечения захвата нейтронов весь заметные. Для тепловых нейтронов 5 барн для Ar-36 и 0,8 барн для Ar-38. У какого-нибудь дейтерия 0,0005 барн и то в тяжеловодниках наработка трития - серьёзная головная боль. В части дозовай нагрузки персонала и населения близлежащих населённых пунктов этот фактор будет весьма неприятной проблемой (активированный газ из газового контура будет неизбежно утекать, а вылавливать радиоаргон из воздуха практически невозможно, никакие фильтры не помогут, инертный газ всё же).

А разделение изотопов аргона слишком дорого выйдет?! А следующая реакция насколько будет мешать:
⁴⁰₁₈Ar+n->⁴¹₁₈Ar(109,34мин)->⁴¹₁₉K+e^-

[Кремальера]

Итак по порядку.

Спасибо.По экзотике интересно почитать.А нельзя нарабатывать такую вкуснятину на чем нибудь попроще,не на БН-1200,и использовать грязедоступные исходники(торий,монацит и пр.)Или наоборот создать не особо большой,но исключительно "делительный реактор",который только бы и нарабатывал осколки.Из подобного вспоминается только снежинский КВС.

[crazy_terraformer]

Есть ли что-нибудь интересное почитать про ядерные реакторы с твёрдым теплоносителем?

[snickers]

На текущий момент извлечение всего перечисленного не осуществляется, но по мере истощения месторождений такой источник этих довольно редких элементов будет становиться всё более предпочтительным, если не вообще единственно возможным.

И вот это все идет в отходы. Посмотрим цены - Рутений - 4,2 уе/грамм или 62 кг * 4,2 = 260 000 уе /год * 50 лет для CANDU = 13+ млн. уе
Родий - 47,42 уе/гр или 13 кг за 50 лет =  30+ миллионов.
Палладий - 32 уе/гр или 49 кг за 50 лет = 78 млн уе.
 С технецием непонятно цена не него 46 млн. долларов за грамм но скорее всего тут что то не то. Пока от участия в расчете брать не будем.
..........
Итого - Рутений 13 + Родий 30 + Палладий 78 + Тритий 15 = 136 млн. уе То есть при стоимости реактора 1 миллиард мы почти 15% возвращаем на продуктах переработки топлива. И список далеко не полон ибо не учли например технеций или там серебро.. Но самое основное в том, что это НЕИСЧЕРПАЕМЫЙ источник ИСЧЕРПАЕМЫХ ресурсов, простите меня за каламбур). На Земле мало того же палладия или рутения а тот же тритий можно найти только в верхних слоях атмосферы.  В общем реактор АЭС стоит рассматривать комплексно и как источник энергии и как источник редкого сырья. А вот какой тип реакторов более "сырьевой" это вопрос иной.

А нельзя нарабатывать такую вкуснятину на чем нибудь попроще,не на БН-1200,и использовать грязедоступные исходники(торий

Ну тритий боле всего нарабатывается не на БН а на реакторе на тяжелой воде типа  CANDU. Ну а теоретический ториевый реактор.. я хз Алекса спрашивайте что он наработает(. Ну реактор а не Алекс).
Понятно что ВВЭР, БН или CANDU или ториевый реактор будут вырабатывать несколько различные отходы производства. Причем для ториевого он оно будет отличаться сильнее по составу. А для остальных по пропорциям. Но конкретно надо искать данные.

[mbrane]

Есть ли что-нибудь интересное почитать про ядерные реакторы с твёрдым теплоносителем?

это как.... песок греть - ваапче неблагодарно - ибо теплопроводность неэффетивный транспорт? а как его транспортировать туда и обратно? А нейтроны чем замедлять?

[crazy_terraformer]

Есть ли что-нибудь интересное почитать про ядерные реакторы с твёрдым теплоносителем?

это как.... песок греть - ваапче неблагодарно - ибо теплопроводность неэффетивный транспорт? а как его транспортировать туда и обратно? А нейтроны чем замедлять?

Я читал немного про концепцию реактора с теплоносителем на основе порошка из пиролитического углерода.

[mbrane]

Есть ли что-нибудь интересное почитать про ядерные реакторы с твёрдым теплоносителем?

это как.... песок греть - ваапче неблагодарно - ибо теплопроводность неэффетивный транспорт? а как его транспортировать туда и обратно? А нейтроны чем замедлять?

Я читал немного про концепцию реактора с теплоносителем на основе порошка из пиролитического углерода.

а как транспорт его организовать?  как тепло передавть от твэл к углероду? как снимать? теимературопроводность падает очень резко из-за роста теплоемкости (высокая температура дебая)  https://www.netzsch-thermal-analysis.com/ru/materialy-primenenie/polimery/polikristallicheskii-grafit-temperaturoprovodnost-i-teploprovodnost/ ... походу температурные градиенты нехилые по реактору будут ... короче есть область грантоедского исскуства - написание концептов

[pkl]

Хотя... стоп. Температура кипения свинца какая? 1749 гр. С! Может быть он носителем промышленного тепла?

В проекте БРЕСТа не от хорошей жизни заложена температура теплоносителя только 540 градусов. Попросту нет конструкционных материалов, которые могли бы долговременно работать при более высокой (даже для этой их довольно долго искали, жидкие металлы на самом деле довольно агрессивная среда). Для того что есть 600 градусов для долговременной работы в жидком свинце и 900 кратковременно - предел.

Ясно. Хреново. Вот, кстати, плохие новости насчёт БРЕСТа:
http://www.atomic-energy.ru/news/2017/11/16/80903
Им режут финансирование. Моя интерпретация: напоролись на какие-то сложности, делающие проблематичным достижение заявленных характеристик. При всём при этом денег в обрез. При этом конкурирующая технология /БН/ уже готова для промышленного использования. Ну и сделали выбор: направление, конечно, не свернут, но переведут в статус НИР с довольно далёкой перспективой.

[pkl]

самая длинная на сегодняшний день сверхпроводящая линия 2.5 км ...Их ниша связь подстанций в плотно населенных городах с отсутствием свободной Земли....

И от АЭС, которые можно вынести на безопасное расстояние.

[Kaiserfrogling]

самая длинная на сегодняшний день сверхпроводящая линия 2.5 км

Когда то аэроплан взлетал не выше 100 метров, алюминий стоил дороже золота, а возможность провести голос по проводу казалась лишь забавой для детей
Но наука не стояла на месте, и мир изменился

[pkl]

Это почему вдруг - очевидно? Смотря где.

В контексте нашей беседы гораздо интереснее, почему Вы берёте частные случаи типа Исландии и Камчатки и на их основании делаете выводы космического масштаба и космической же глупости. Что на Камчатке, что в Исландии, где целесообразно строить ПЭС и ГеоТЭС, живёт мизерное количество людей. Также кое-где имеет строить СЭС и ВЭС. Но они погоды не сделают. В глобальном масштабе возможны только атомная и гидроэнергетика.

Надо считать что дешевле. Вот и все. То и строить. А посчитать сейчас нереально.

Да и так понятно, что дешевле содержать город на берегу Пенжинской губы с металлургическими и химическими производствами, чем сверхпроводящую линию оттуда же в Японию, Китай и Европейскую часть России. Для которой может просто не хватить сверхпроводящих материалов.

почему вы так носитесь с т.н. "зелёной" энергетикой и ненавидите атомную.

Глупость несусветная. Мне "нравиться" та энергетика у которой завтра не закончиться топливо и которая не гадит вокруг себя.  Если лично то термоядерные реакторы на без нейтронной реакции. 2D+3He -> 4He (3.6 MeV) + p (14.7 MeV)  или бор-11 реагирует с протием, в результате получаются альфа-частицы, которые можно поглотить алюминиевой фольгой. К сожалению такие реакторы если и будут построены то не в этом столетии и не при этой модели экономики((.

Причём в единичных экземплярах, если не удастся решить вопрос с редкими химическими элементами. Однако, атомная и гидроэнергетика тоже не гадят, но Вы их что-то не жалуете. А СЭС занимают огромные территории и делают их непригодными для проживания и хозяйственной деятельности.

[pkl]

От Пенжинской ПЭС надо не сверхпроводящую ЛЭП тянуть, а размещать непосредственно там энергоёмкие производства. Водородную металлургию ту же. Или химию.

остается добавить вам лично -  приезжайте к нам на колыму

Я юрист и гуманитарий. Соответственно, делать руками ничего не умею.

[pkl]

из этой тройки только иттрий выделяется, но думаю что при централизации  рециклинг будет высоким

Сверхпроводящие материалы напыляются на основу /ленту/ тонкими, буквально микронными плёнками. Т.е. ситуация примерно как с солнечными батареями.