Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[AlexAV]

Что за бред? Рыбы в океанах на 40 лет осталось? :-)

Это не бред, а очень серьёзная проблема. Никакой рыбой вы 11.1 млн. тонн фосфора теряющихся с полей ежегодно не компенсируете.  Для этого потребовалось бы откуда-то брать ~5 млрд. тонн рыбы в год при сегодняшнем её вылове в океане около 96 млн. тонн в год (http://www.fao.org/3/ca9231ru/CA9231RU.pdf), плюс ещё 82 млн. тонн аквакультуры, но в плане возврата фосфора не всякая аквакультура одинаково полезна.

Увеличить вылов рыбы в 50 раз невозможно, нет её столько в океане. Поэтому при сохранение современных темпов потерь фосфора сельскохозяйственными угодьями это не поможет.

Точнее при правильном подходе фосфор из океанической рыбы и некоторых видов аквакультуры может уменьшить указанную проблему. Но для для того чтобы это можно было рассматривать как решение всё равно нужно, чтобы потеря фосфора с сельскохозяйственных угодий уменьшился по сравнению с современными значениями хотя бы раз в 10 (тогда появится какая-то возможность замкнуть сельхозугодия по фосфору за счёт маринокультуры водорослей и фильтраторов вроде мидий, доступный объем производства которых теоретически может быть больше вылова рыбы не подрывающего её популяцию). А это возможно только при радикальном пересмотре современных подходов к сельскому хозяйству (и скорее всего будет означать и определенное снижение урожайности и сильный рост трудозатратности в этой области).

Ну и, кроме того, чтобы это работало... нужно использовать, так сказать продукт вторичный, в качестве удобрения. Если канализационные стоки не возвращаются на поля, то тут никакая рыба не поможет. А по факту сейчас не делается даже это.

В общем лозунг "кто сдаёт продукт вторичный - тот питается отлично" это не антиутопия Войновича, а наше реальное будущее. Причём по сути единственное возможное.  

закон сохранения массы не дает

Фосфор по сути имеет однонаправленных геохимический цикл. Он смывается с материков и захоранивается в осадках абиссальных глубин океанов, откуда его возврат фактически не возможен. Его геохимический цикл замыкается только за счёт глобальной тектоники и субдукции океанической коры. Но это всё происходит на геологически большом масштабе времени (сотни миллионов лет). С практической точки зрения нужно считать, что фосфор вымываемый в океан теряется практически необратимо.

Сейчас естественное поступление фосфора в почву пашни (главным образом с атмосферными осадками) в 36 раз меньше его потери оттуда. Разница возмещается практически только за счёт внесения фосфорных удобрений, которые производятся из фосфоритов и апатитов. А это конечный и исчерпаемый ресурс. Как только из запасы закончатся - будут очень большие проблемы.

[AlexAV]

Её Еройка сильно ниже связки Панельки плюс батарейки.

EROEI панелек чрезвычаной низкий, собственно говоря после учёта цепочек косвенных издержек он, судя по всему, болтается около единицы (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421516301379). А с батарейками скорее всего и до единицы не дотянет. У биомассы скорее всего выше.

Но это половина проблемы. Гораздо хуже, что сами панельки невозможно изготовить без редких элементов (серебра, кадмия, теллура, индия и т.д. в зависимости от типа, кремневые конкретно критически зависят от доступности серебра). А это вообще не позволяет их рассматривать как возобновляемый источник энергии. Кончится серебро - исчезнут и панельки. А серебро кончится куда раньше, чем, скажем, уголь. Учитывая это всерьёз рассматривать их как какую-то альтернативу способную стать основой энергетики в долгосрочной перспективе попросту глупо.

[AlexAV]

Учитывая, как вы постоянно к ней возвращаетесь после наших разговоров, получается, что она нерешаемая и все попытки подъёма фосфора со дна океанов так и не помогут? Печально, если так.

Какие-то меры по повышению замкнутости цикла фосфора возможны и какой-то эффект они дать способны. Тут можно предложить по крайней мере три способа, способные в той или иной мере смягчить проблему доступности фосфора. Два из них направлены на уменьшение его захоронения в океанических глубинах (т.е. сами по себе уже окончательно потерянный фосфор они не вернут, однако способны существенно снизить темпы этих потерь). Третий - на увеличение поступления фосфора из горных пород, имеющихся на планете в квазинеограниченном количестве.

Фосфор с полей не сразу оказывает в абиссальных глубинах. Он проходит ряд промежуточных стадий прежде чем там оказаться. И на этих промежуточных стадиях он может быть перехвачен и возвращен обратно. Скажем когда сток Дона выносит биогены из почв Центрального Черноземья они сначала попадают не в глубины океана, а в мелководное Азовское море. Фосфор донного ила Азовского моря остаётся в определенной мере биодоступным и может вовлекаться в местный биотой. Соответственно аквакультура или меры по повышению биопродуктивности (вроде выпуска малька) в таких мелководных шельфовых водоёмах позволяют перехватывать часть стекающих с суши биогенов и возвращать их обратно. Отсюда явным образом следует первый путь к смягчению фосфорной проблемы - аквакультура и меры по повышению рыбопродуктивности водохранилищ на реках и мелководных шельфовых морей фосфор донных илов которых всё ещё является биодоступным.

Очевидно, что фосфор донных отлаженный водохранилищ и мелководных шельфовых морей может быть возвращен на поля не только через вылов биоресурсов, но и непосредственно в виде самих этих отложений. Как правило отложения шельфовых морей (и особенно пресноводных водохранилищ) на много богаче фосфором, чем осадки абиссальных равнин, а извлекать их на много проще. Соответственно, использование донного ила водохранилищ и шельфовых морей в качестве удобрения может быть экономически относительно приемлемо.

Обе эти меры из глубин океана ничего не возвращают, но могут сущесвенно сократить поток фосфора, который там необратимо теряется. Особенно они могут быть эффективны для локального замыкания цикла фосфора в бассейнах рек впадающих в относительно мелководные моря отделенные от океана относительно узкими проливами (реки бассейна Азовского море, Черного (оно правда не такое уж и мелкое, но всё же не глубины абиссальных равнин), Балтийского, Белого моря и подобных), а также рек бессточных бассейнов (как Волга).

Третья мера - это извлечение фосфора совместно с железом. У фосфора в силикатных расплавах есть интересное свойство. Элементарный фосфор имеет очень большое химическое сродство к железу и в определенном диапазоне Red/Ox потенциала расплава большая часть фосфора будет переходить в фазу расплава железа. Т.е. если взять базальтовую щебенку, добавить в неё некоторое количество кокса и переплавить, то практически всё железо в исходном базальте будет восстановлено до металла и выделится в отдельную фазу, которая легко может быть отделена от силикатного расплава. При этом почти весь фосфор из базальта также окажется в фазе жидкого железа (при правильном подборе условий протекания процесса). В железе фосфор - вредная примесь ухудшающая его свойства. И железо обогащенное фосфором может быть очищено от последнего в классическом томасовском процессе. При этом фосфор переходит в томасшлак, который можно использовать как фосфорное удабривание.

Данный метод абсолютно не требователен к сырью и извлекать с помощью него пару железо + фосфор можно вообще из чего угодно (базальт, красные глубоководные глины, вообще практически любая магматическая или осадочная горная порода, лишь бы там вообще было железо и фосфор). Если использовать типовой базальт (8.6% железа, 0.14% фосфора), то на тонну железа будет извлекаться 16 кг фосфора. Несколько миллионов тонн фосфора так извлекать в принципе можно (хотя и потребует очень существенных энергозатрат).

Сочетание этих трех подходов решить проблему с фосфором в каком-то виде, видимо, позволяет. Однако тут есть две проблемы:

1) 11 млн. тонн потерь фосфора это просто очень много. Будь потери хотя бы раз в 5 меньше, то вопрос точно бы решался. А с такими большими потерями не очевидно, что что указанные способы будут достаточны.
2) Все перечисленные методы дают фосфор в относительно малоподвижной форме. И донные илы, и канализационные стоки и томасшлак - это совсем не суперфосфат. Соответственно всё равно будем иметь минус к урожайности, т.е. она будет, вероятно, не как в 21-м веке, а как в СССР 60-х (там как раз тоже была проблема с доступными концентрированными фосфорными удобрениями).

В общем как-то так. Т.е. какие-то подходы к решению проблемы возможны, но проблема всё равно есть, причём весьма серьёзная.

[AlexAV]

Природным способом нет. Распыливание ила в приповерхностном слое воды - вопрос  энергоресурсов.

Не очевиден КПД этого процесса. Т.е. какую часть фосфора из взвесь сможет усвоить планктон, а какая бессмысленно утонет.

[AlexAV]

Так было всегда или только последние 100 лет?

Совсем не прилично большими антропогенные потери фосфора стали, видимо, со второй половины 20-го века.

Скажем есть данные по геохимии стока Волги (я их приводил здесь https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,66577.msg4388688/topicseen.html#msg4388688) и там получается, что в бассейне Волги резкий рост потерь фосфора пошел только с 70-х. Даже ещё в 60-х сельское хозяйство СССР было относительно экономным в части потерь фосфора (в 60-х антропогенные потери фосфора в бассейне Волги всё ещё относительно малы по сравнению с естественными фоновыми, а начиная с 70-х идет их быстрый рост и уже к 80-м они значительно превосходят естественные).

При возврате потерь фосфора хотя бы к уровню СССР 60-х проблема замыкания цикла фосфора стала бы выглядит несравнимо проще, чем она выглядит сейчас.   

[AlexAV]

Поводу утери металла, развивать рециклинг и добывать недостающие из грунта или космоса.

Материалы без которых невозможны солнечные батареи столь редкие (индий, серебро, теллур), что добыча их из грунта по сути невозможна (в космосе в осмысленных количествах их тоже нет). Рециклинг же имеет всегда ограниченную эффективность. Ну процентов 60 может быть вернёте (и то не факт), а остальное нужно возмещать из природного источника.

Кончатся сульфидные месторождения - исчезнут и солнечные батареи. Как основа энергетики в долгосрочной перспективе в силу этого тут никаких перспектив точно нет.

Для сравнения панельки 34,

У панелек с учётом косвенных ~1 (см. ссылку в моём предыдущем сообщение).

Биоммаса до учёта всего косвеного имеет 1.3

Видимо имеется ввиду биоэтонол. Там действительно EROEI низкий (правда есть нюанс вязаный с тем, что почти все расходы энергии - это низкопотенциальное тепло для питания ректификационной колонки, собственно ректификация продуктов брожения там и оказывается самой энергозатратной операцией, которая съедает весь EROEI). Для других видов - выше.

[AlexAV]

Может быть они и не очень нужны?

Фосфор входит в состав ДНК, т.е. без него жизнь вообще невозможна. Кроме того, тут наблюдается определённая диспропорция. Т.е. фосфор элемент относительно редкий, но живым организмам нужен в довольно больших количествах. На самом деле доступность фосфора - один из лимитирующих факторов для биосферы.

Тут всё в точности наоборот. Без остальных удобрений можно как-то обойтись, плохо, но можно. Азотфиксирующие организмы в почве есть всегда и запас азота почвы постепенно пополняют плюс ряд растений (бобовые) имеют симбиотические микроорганизмы, способные к азотфиксации. Калия в почве просто очень много (хотя большая его часть и не в биодоступной форме, но оттуда в принципе, пусть и медленно, может высвобождаться). Подпитка почвы серой идёт с атмосферными осадками (благо вулканы выбрасывают довольно значительное количество SO2, а это газ, который довольно эффективно разносится по всей планете). А вот с фосфором все куда хуже, из всех основных биогенных элементов он самый проблемный.

[AlexAV]

Там тоже всё ужасно.
Биодизель 1.3

С биодизелем Вы что-то напутали. На сколько я помню там около 5.

[AlexAV]

Учитывая разнообразие панелек всегда можно замещать материалы

Нет ни одного варианта с приемлемой эффективностью и долговечностью, который бы не использовал редкие элементы. Т.е. вообще ни одного. Кроме того, все редкие элементы практически для всех типов солнечных батарей по сути завязаны на одном и том же невозобновляемом источнике сырья - сульфидные руды (оттуда добывают и серебро, и кадмий и теллур и селен и индий и т.д.).

Так что возможность сколько-нибудь адекватного замещения тут отсутствуют.

Не решается эта проблема вообще никак.

[AlexAV]

Просто при текущих ценах нету, а когда цена повысится абсолютно не конкуретные технологии станут очень даже конкуретными.

Как поможет рост цен, если без редких элементов построить сколько-нибудь приемлемую солнечную батарею батарею физически невозможно? Таких нет даже на стадии лабораторных образцов.

[AlexAV]

стати, а сейчас кроме кремниевых какие нибудь в массовом количестве используются или иными словами какой ближайший конкурент

Из сейчас относительно дешевых - халькогенидные (на основе теллурида кадмия) и CIGS.

[AlexAV]

С ядерной энергией во первых всё равно упираемся в невозобновляймые ресурсы.  Которых по определению темы у нас уже нет. Во вторых зачем нам биоммаса в таком случае? Можно и провода протянуть и ездить.

Ядерная энергия куда меньше (естественно имеется ввиду полный ЗЯТЦ с КВ>1), чем солнечные панели, упирается в не возобновляемые ресурсы.

Если без не возобновляемых ресурсов солнечные панели вообще невозможны, т.е. совсем никак, то по материалам для реакторов есть варианты. Там на самом деле можно при некоторых инженерных ухищрениях уложиться так, что ничего кроме тяжелой воды, алюминия, магния, углеродистой стали, графита и тория не потребуется вообще. Такими инженерными ухищрениями пока есть цирконий с ниобием и нержавеющие стали заниматься никто не будет, тем не менее это физически возможно. 

Доступность актиноидов - вопрос отдельный. Как минимум уран морской воды, видимо, при условие его полного использования видимо доступен. Торий гранитов - вопрос, но тоже не исключено, его там не так мало а энергоёмкость тория такая, что возможно окупит и очень энергоёмкие методы добычи.

Которых по определению темы у нас уже нет.

Уран морской воды - возобновляемый. Торий гранитов (если он окажется доступен с разумными затратами) - квазинеисчерпаемый.

Вот медь, серебро, индий, теллур, селен, относительно дешёвый литий - нужно считать не возодновляемыми. Т.е. техника их использующая неизбежно исчезнет в достаточно короткой исторической перспективе.
 

Во вторых зачем нам биоммаса в таком случае?

Биомасса при наличие атомной энергии - это источник топлива и сырья для химической промышленности. Тут уже даже её EROEI не важен (если есть атомная энергия), т.е. даже в том случае если он низкий, то её можно рассматривать как очень эффективный способ упаковки ядерной энергии.

Тут такой момент есть. Пара ДВС + биотоплива не требует не возобновляемых ресурсов, а ни одного высокоёмкого аккумулятора, который бы не требовал не возобновляемых ресурсов неизвестно.  Т.е. первый техника с ДВС в принципе может существовать в экономике возобновляемых ресурсов, а с аккумулятором - нет. Ну а провода подтянуть можно не везде. Про химию и говорить нечего.

[AlexAV]

Просто приемлимость упадёт, текущая приемлимость быть лучше текущих кремниевых. Иначе какой смысл их делать если по цена/качество они хуже?

Есть уровень приемлемости, ниже которого изделие практическую ценность представлять перестаёт даже в отсутствии альтернатив.

Солнечная панель 1 м2 который раз 10 дороже современного монокристаллического кремния, с КПД <5% и деградирующая из-за коррозии контактного слоя за полгода никому не будет нужна от слова совсем. А описанное как раз и есть реалии того, что получается без редких элементов. Т.е. пока не предложено ни одного варианта солнечной батареи без редких элементов (даже на уровне лабораторного образца), которая бы имела характеристики хоть минимально приемлемые для практического применения. Тут вопрос не лучше/хуже, а об уровне вообще исключающем какое-либо использование в практической деятельности.

[AlexAV]

Именно тогда появилась такая штука, как "стиральный порошок". Тринатрийфосфат с отдушкой. Соответственно, это сразу пошло в канализацию и реки. Так что утечка фосфора по рекам - думаю, не с полей.

Судя по тем данным, которые публикует - не только это, с полей тоже очень много утекает, причем сейчас доминирующий вклад дают именно потери с полей (https://www.nature.com/articles/s41467-020-18326-7).

Причина очень низких необратимых потерь в бассейне Волги в 60-х и ранее видится в том, что в 50-х - 60-х в СССР был определенный дисбаланс с доступностью удобрений. Т.е. к тому моменту в СССР производилось достаточно азотных удобрений, а концентрированные фосфорные были дефицитом.  Соответственно и азотных вносили большой избыток, а фосфорных - не хватало, причём то что вносили содержало в основном фосфор в относительно малодоступной форме (фосфоритная мука, томас-шлак и т.д.). В результате в почве был сильный избыток азота, но мало биодоступного фосфора. Это вело к тому, что не только сельскохозяйственные поля, но и окружающая поля биота были сильно лимитированы по фосфору и, соответственно извлекали его подвижные формы по максимуму, снижая их концентрации в почвенных растворах до пренебрежимо малых величин. Это и блокировало его потери.

Современные невменяемые потери фосфора из почв - видимо следствие сильно избыточного внесения подвижных форм фосфорных удобрений, которые создают ситуацию, что растения оказываются по нему не лимитированы и не извлекают из почвенных растворов растворимый фосфор полностью (так как им столько не нужно). Для получения рекордных урожаев - это хорошо, но вот в части потерь биогенов уже не очень. Возврат же к ситуации СССР 60-х (внесение сильного избытка азотных удобрений при недостатке фосфорных) скорее всего радикально сократит необратимые потери фосфора, но... и урожайность сразу станет не как сейчас, а как в СССР 60-х (впрочем сельское хозяйство СССР 60-х - это далеко не самая плохая его форма в истории, т.е. если вышеописанная гипотеза верна, то наши перспективы не такие уж и печальные).

[AlexAV]

в коре содержится куда меньше нужного для С/Х азота

Почва может пополняться азотом за счёт деятельности почвенных азотфиксирующих микроорганизмов и симбитов бобовых (и некоторых других) растений. А с фосфором так не получается.

[AlexAV]

А нельзя ли заменить фосфор на другой элемент?

В стиральном порошке можно. Солями ЭДТА и другими органическими хелатообразующими агентами, они фосфора не содержат.

[AlexAV]

В 50-х, когда начали осваивать целину, урожайность зерновых там была высокой и без удобрений. Но с каждым годом хуже и хуже...

Ну я не о целине, а больше о другом регионе - бассейне Волги. Там всё что было возможно было распахано ещё в дореволюционный период. И в отмеченное время какой-то явной деградации уражаности в Поволжье и нечерноземье центральной России (это тоже бассейн Волги) не было.

[AlexAV]

Надо найти простой и дешёвый способ предотвращения уноса фосфора с полей. Причём уже сейчас. Что это может быть? Выложенные глиной канавы?

Как минимум возвращать на поля канализационный сток и ил со дна местных водоёмов (прудов, озер, водохранилищ). Одно это бы уже дало довольно заметный эффект, но на практике сейчас не делается.

Собственно если не возвращать канализационный сток, то цикл фосфора в любом случае получается столь разомкнутым, что тут ничего вообще не поможет. Растения выносят фосфор в свою биомассы, а оттуда большая часть фосфора оказывается в канализации. В принципе использовать канализационный сток как удобрение - не сложно, но тут есть серьёзная проблема. Загрязнение сточных вод тяжелыми металлами и хлорорганикой. Т.е. чтобы данная мера стала реальной нужно что-то сделать с попаданием подобных долгоживущих токсических веществ в канализацию.  Впрочем тяжелые металлы со временем оттуда сами исчезнут... по той причине что их месторождения будут полностью исчерпаны и в силу недоступности они выйдут из обращения.

[AlexAV]

Речь о реакторе-размножителе или просто тепловом на природном уране, типа канадских CANDU?

Реактор-размрожитель, но не урановый, а ториевый (с КВ 1.01 - 1.03). Там с вопросами материаловедения сильно проще, чем в урановом размножителе. А по сути это и будет чуть модифицированный CANDU или ОК-180, тут нет противопоставления.

Тут какая ситуация. Сейчас основной материал таких реакторов - это сплавы системы цирконий-ниобий и цирконий-олово. Положим, что ни разумного источника ниобия, ни разумного источника олова у нас нет совсем (если будет торий, то цирконий тоже точно будет, во многих аспектах химических свойств торий и цирконий - элементы близнецы и практически любым возможным методом будут выделяться из породы совместно, причем практически во всех породах циркония на много больше, чем тория). Какие тут существуют альтернативы?

Довольно классический материал для ядерных реакторов - сплавы системы алюминий-магний. В энергетических реакторах их применяли редко, но вот в исследовательских и реакторах-наработчиках оружейного плутония довольно обычный материал. Он обладает низким сечением захвата тепловых нейтронов, удовлетворительными механическими свойствами и достаточно хорошей коррозионной стойкостью. У него только один недостаток, хотя и довольно большой (из-за чего в энергетических реакторах и отказались от дешевого и технологичного алюминия в пользу более дорогих циркониевых сплавов). Он стоек к воде только при температуре менее 215 градусов. При превышение этой температуры растёт скорость межкристаллитной коррозии и использовать становится практически невозможно. Т.е. при замене циркониевого сплава алюминиевым работоспособный реактор построить можно, но если в качестве теплоносителя используется вода (или тяжелая вода), то температура в первом контуре должна быть ограничена 200 градусами. Этого достаточно для отопления или производства технологического пара для промышленных нужд, но для эффективного производства электроэнергии как-то маловато. Т.е. можно, но КПД будет низким.

Значительно лучше стойкость алюминия к углекислому газу. Там алюминий высокой чистоты сохраняет удовлетворительную коррозионную стойкость до 500 градусов. Механические свойства алюминия при таких высоких температурах, прямо скажем, так себе. Но в качестве защитного слоя на более прочном, но недостаточно коррозиестойким  материале использовать можно. И тут можно обратить внимание на ещё одно интересное свойство тория. Металлический торий (в отличии от урана) довольно слабо подвержен газовому распуханию под облучением. Это позволяет изготавливать ториевые ТВЭЛы не из оксида тория, а из металлического сплава торий-уран. И такие ТВЭЛы могут работать до выгорания ~20 МВт сутки/кг (а больше в ториевом размножителе и не надо). А легированные ураном торий  - это не хрупкая керамика, а пластичный и довольно прочный металл. Это открывает довольно широкие возможности для инженерной мысли. Скажем становятся возможны кольцевые газоохлаждаемые ТВЭЛЫ непосредственно несущие давление теплоносителя (проще говоря  ТВЭЛ в виде трубы из торий-уранового сплава с противокорозионным покрытием из того же алюминия внутри которой течет газ-теплоноситель под давлением, т.е. такая конструкция где торий выполняет функцию и топлива и материала удерживающего давление теплоносителя одновременно), а такая или какая-то подобная конструкция позволяет сделать газоохлаждаемый реактор с рабочей температурой теплоносителя до 500 градусов имея только торий и алюминий (используя торий и как топливо и как материал несущий механическую нагрузку в горячей части АЗ одновременно, вне АЗ для труб с горячим углекислотным теплоносителем можно использовать углеродистую сталь, возможно с защитным слоем алюминия).

В общем даже при наличие такого "богатого" набора материалов как торий, алюминий, магний и железо тут можно предложить какие-то жизнеспособные варианты. С цирконий-ниобиевым сплавом удобнее, но можно и без него.

Помимо алюминий-магниевого сплава тут есть ещё один потенциально перспективный материал. Сплавы системы титан-алюминий. Имеют прекрасную коррозионную стойкость в воде (по крайней мере до 300 градусов) и углекислом газе, а  также сравнительно высокую жаростойкость. Тут правда есть один нюанс. Природная смесь изотопов титана имеет высокое сечение захвата нейтронов (6.1 барн) из-за чего титан в его природном виде в активной зоне реактора использовать практически невозможно. Но у титана есть относительно редкий изотоп Ti-50 (его доля в природной смеси 5.2%), который имеет низкое сечение захвата нейтронов (0.179 барн), сравнимое с сечением захвата алюминием и цирконием. Если из природного титана выделить этот изотоп, то такой изотоп-обогащенный титан также мог бы использоваться как конструкционный материал реактора.

В общем ториевым реактор размножитель без использования чего-то редкого (кроме самого тория) вполне представим. Можно даже ограничиться магнием и алюминием, ну а при наличие ещё титана - так совсем неплохо.

С урановым размножителем сложнее. Все же жидкие металлы - большая гадость в плане коррозии. Как тут можно обойтись без сложно легированных сталей (для которых нужен как минимум хром и никель) - не очень понятно. Разве что что-то газоохлаждаемое делать. Там в части материалов выбор больше, возможно удастся ограничиться тем же сплавом титан (изотоп-обогащенный по Ti-50)-алюминий.       

[AlexAV]

Цена на электромагнитно-сепарированный Ti-50(в виде сухой окиси TiO2) с содержанием искомого изотопа в титане 83,1000% равна 27,80€ за миллиграмм диоксида

Такая цена просто следствие отсутствия его промышленного производства. Сейчас его производят только в лабораторных масштабах в количестве единиц грамм. Отсюда и такая цена. При переходе к промышленному производству в объеме десятков тонн цена сильно упадет.

В принципе у титана есть летучие соединения, что делает его обогащение задачей по сложности соизмеримой с обогащением урана.  В части коррозионной активности и токсичности хлорид титана - на много менее неприятное соединение, чем фторид урана. Т.е. никаких препятствий для обогащения титана с использованием таких же центрифуг, которые используются для обогащения урана, не видно. При крупномасштабном производстве стоимость Ti-50 тут не должна быть существенно выше стоимости высокообогащенного урана.

Тут впрочем есть один момент. Весь природный фтор содержит только один изотоп ¹⁹F, а хлор два изотопа ³⁵Cl и ³⁷Cl. Из-за этого если сделать хлорид титана используя природный хлор  его обогащение в центрифуге будет не очень эффективным, так как будут мешать молекулы хлорида титана содержащие несколько атомов разных изотопов хлора одновременно. Например молекулы ⁴⁸Ti³⁷Cl₄ и ⁵⁰Ti³⁵Cl³⁷Cl₃ будут иметь почти одинаковую молекулярную массу и разделяться не будут. Чтобы процесс разделения был эффективным потребуется моноизотопный хлор. Т.е. к производству титана-50 с использованием центрифуг ещё потребуется производство чистого, скажем,  хлор-37. Впрочем это можно делать с помощью тех же центрифуг прокручивая в них, скажем, хлороводород. Т.е. этот вопрос тоже может быть решён.