Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[AlexAV]

тут есть один момент - истощение запасов удобрений - где-то читал, что пик добычи фосфатов уже пройден. без них на млрд два может и хватит, но с трудом, и если не пускать кучу территорий на корма под мясо...

Такая проблема, безусловно, есть.  Но фосфориты начали массово добывать только в начале 20-го века, до этого, со второй половины 19-го, ещё гуано с той же целью добывали, но его доступность и распространённость в тот период всё же ограничена.

Поэтому уровни населения до 20-го века должны вполне соответствовать тому, что можно обеспечить и без фосфоритов.

Здесь правда есть вопрос о степени эрозии почв по сравнению с тем периодом... Правда почвы всё же ресурс возобновляемых, хоть и медленно. Восстановятся... лет через тысячу...

так что без энтомофагии не обойтись как видно...

Непривычно конечно… Но почему нет?

[AlexAV]

AlexAV писал (когда-то давно) про то, что запуск новых подобных реакторов требует много времени, которого по сути уже нет...

Сейчас появились детальные расчёты баланса изотопов для реакторов типа БН. И оказалось, что всё ещё веселее…

При экономически оправданной глубине выгорания даже БН-1200 не обеспечивает при многократном рециклировании полного воспроизводства делящегося материала, в пределе выходя только на КВ = 0,885. (значит загрузил 1 т делящегося изотопа, а выгрузил – 885 кг).

Одна из причин – накопление чётных (малосъедобных для реактора) изотопов плутония.

Т.е. расширенного воспроизводства плутония вообще не получается.

P.S. В приложении статья где приводятся соответствующие данные.

[AlexAV]

Во вторых бридинг можно начать и ураном из морской воды, что лишь на треть увеличит капитальные затраты.

Это всё пока на уровне красивых картинок и презентаций, ну плюс лабораторные эксперименты, для которых не вполне ясна масштабируемость до промышленных масштабов.

Я уж не говорю о нароботке топлива с помощью источника нейтронов(токамаков, ускорителей протонов(реакции скалыванья))

В теории можно… На практике же можно сказать тоже самое, что и о предыдущем пункте. Если лет через 50 появится – и на том будет спасибо.

[AlexAV]

Если коротко, то в чем суть проблемы? Веть теоритический КВ 1,4....Как получился такой провал?

В том то и беда, что теоретический.

Т.е. для смеси U-238 и Pu-239 при нулевом коэффициенте выгорания.

На практике, коэффициент выгорания совсем не нулевой, а значит в топливе много осколков, которые потребляют нейтроны без всякой пользы, плюс плутоний представлен не чистым Pu-239, а смесью Pu-238+Pu-239+Pu-240+Pu-241+Pu-242, из которых хорошо делятся только Pu-239 и Pu-241, а вот нейтроны поглощают все. Ну и наконец изотоп Pu-241 имеет сравнительно малый период полураспада около 14 лет, при этом превращаясь в весьма бесполезный Am-241. Это всё вместе и даёт такой эффект.

Собственно как обычно, в теории у нас миллион, а на практике…

[AlexAV]

Так теоретики и закладывали?..То есть они не знали что топливо все таки будет выгорать и производить разные осколки...и малые актиноиды?

1,4 – это номинальный коэффициент. Т.е. практически предельно достижимый. То, что получается в реальности, зависит от начального состава топлива и глубины выгорания (т.е. совсем не константа) и обычно сильно меньше.

Просто не следует путать номинальные характеристики, с тем, что получается в реальных циклах.

[AlexAV]

Pu-239   деление тепловыми нейтронами 2,874   выход нетронов

Pu-239   деление быстрыми нейтронами 3,188    выход нетронов

Надо ещё учитывать вероятность захвата без деления.

Откуда номинальный КВ 1,4? Я всегда считал что это именно...тот самый что ни наесть коофицент воспроизводства с учетом потерь нейтронов.

Это с учётом смягчения спектра нейтронов за счёт взаимодействия с теплоносителем и конструкцией, а также потерь в конструкции, но без учёта осколков деления и исходного изотопного состава топлива.

Т.е. для топлива стандартного состава при нулевом выгорании.

[AlexAV]

А статья которую вы выложили кажется говорит именно о характеристиках, конкректно планируемых реакторах БН-1200

Да, о конкретном реакторе.

а не их ограничений по возможностям воспроизводства.

В теории ничего не мешает добиться полного воспроизводства. Но на практике получается, что фактически ни одного (промышленного) реактора в мире, который это умеет – не существует.

А разработка нового реактора – дело весьма не быстрое… Серия БН от экспериментальных сборок до БН-800 шла больше 50 лет…

[AlexAV]

Не времени на запуск, а время на наработку плутония много надо.

Причём, похоже, и нарабатывать его пока собственно не на чем. Существующие проекты быстрых реакторов под MOX его по факту тратят, а не нарабатывают.

[AlexAV]

Кстати если плутоний 238 в таких количествах содержиться в ОЯТ

Равновесный состав плутония для реакторов серии БН при многократном рециклировании должен получаться такой:

Pu-238  -  0.77%
Pu-239  -  58.84%
Pu-240  -  36.49%
Pu-241  -  4.2%
Pu-242  -  9.65%

Чётные изотопы (прежде всего Pu-240 и особенно Pu-242) в спектре нейтронов быстрого реактора делятся плохо.

[AlexAV]

Ниский КВ как понимаю связан именно, с нежеланием обогощать рлутоний по не четным изотопам в рамках БН-1200.

Справедливости ради, повысить КВ реактором можно и сравнительно малой кровью. Скажем переходом с метало-оксидного на метало-нитридное топливо. Оно плотнее, что при той же геометрии обеспечивает более жёсткий спектр нейтронов и уменьшает потери в теплоносителе и конструкции. Это можно сделать и без существенного изменения самого реактора.

Но пока это на стадии НИОКР. Хотя работы в этом направлении идут достаточно активно.

[AlexAV]

С поднятием напряжения, это влияет в квадрат меньше.

Ещё потери на коронный разряд есть. А там зависимость от напряжения прямо противоположная. Так что не всё так просто.

[AlexAV]

Ещё о солнечных батареях и редких металлах.

http://www.mineral.ru/News/50380.html

Как известно, серебро используется в фотоэлектрических технологиях для получения солнечной энергии. При производстве типичной солнечной панели используется изрядное количество металла - примерно 20 грамм. Для сравнения: мобильный телефон содержит около 200-300 миллиграммов серебра, ноутбук - 0,75-1,25 грамма.

Фотоэлектрические технологии являются относительно молодой, но ежегодно растущей, сферой потребления серебра. Только с 2000 г. количество серебра, потребляемого в производстве солнечных панелей, в среднем росло на 50% ежегодно; почти за десятилетие спрос вырос с 1 млн тр.унц. серебра в 2002 г. до 60 млн тр.унц. - в 2011 г. В прошлом году спрос на серебро фотоэлектрическими технологиями составил почти 11% от общего потребления серебра промышленностью (за исключением ювелирного сектора).
…….

На данный момент существует два основных вида солнечных панелей на рынке: традиционные толстопленочные, где серебро является основным компонентом, и тонкопленочные, где серебро отчасти заменяется теллуридом кадмия. Последние являются более дешевыми в производстве, однако и менее эффективными с точки зрения возможности накапливать солнечную энергию. Технология толстопленочных панелей остается более востребованной, и на долю таких панелей приходится, по данным на 2011 г., примерно 91% от всего рынка.

P.S. Теллур – элемент в 14 раз более редкий чем серебро.

[AlexAV]

С каждым днем исчерпание ресурсов и энергии все дальше и дальше и дальше.

http://compulenta.computerra.ru/veshestvo/fizika/10009406/

Очередной вариант пучкового синтеза (только с лазером в качестве источника ускоренных ионов)?

Какое-то количество актов синтеза так получить, безусловно, можно (и даже не слишком сложно). А вот положительный выход энергии – не получается в принципе.

Эксперимент красивый, но к решению проблемы термоядерной энергетики вообще не имеет никакого отношения.

[AlexAV]

Это качественно новый путь.

Что качественно нового? Обычный пучковой синтез. Пучок ускоренных первым лазером протонов идёт через мешенную плазму, создаваемую вторым. В случае бора в этой постановке нельзя получить приемлемый коэффициент усиления по энергии даже в идеальных условиях, т.е. при 100% КПД ускорения, моноэнергетическом пучке и идеальном удержании плазмы мишени. 

В данном же случае (где КПД передачи энергии луча пучку хорошо если 10% будет, пучок имеет широкий разброс по энергии, а плазма мишени вообще не удерживается) – шансов вообще ноль.

[AlexAV]

Ну, в общем то да. Как бы ничего особо нового.
Да и про аккумуляторы за 18000р за 100Ач 12V.
Вот. Цена розничная. Технология гелевая. Почти в 2 раза дешевле. Срок службы 10 лет.
http://www.solnechnye.ru/akkumulyatory/
Это специально для  AlexAV.

Это и есть мусор, который за три месяца развалится. Если уж вы берёте его… то при расчёте закладывайте, чтобы он в нормальном режиме не разряжался глубже 30%, т.е. утраивайте цену за единицу ёмкости (которую реально можно использовать), иначе срок службы будет вообще неприличный.

Здесь нужны специальные аккумуляторы с повышенной долговечностью и рассчитанные на глубокий разряд, что-то вроде такого: http://www.h-energy.ru/goods_files/booklets/AGMGELFLA.pdf, и он как раз и получается почти в два раза дороже (пример цены http://www.h-energy.ru/shop/?dir=142&pid=2143). А уж если совсем по честному, то свинец (даже глубокого разряда) не очень хорош в плане долговечности, нужно что-то типа литий-железо фосфата.

[AlexAV]

Столетний индийский реактор

Чуть-чуть видоизменённый CANDU.

Строго говоря, там нет замкнутого ториевого цикла. От тория получается только 2/3 энергии, остальное от деления внешнего делящегося материала (плутония или природного урана). Т.е. воспроизводство U-233 в цикле не покрывает полностью расход делящегося материала, хотя и позволяет весьма заметно его экономить.

[AlexAV]

Какие редкоземельные элементы применяются в современных технологиях производства поликристаллических и элементов из кристаллического кремния?

Редкоземельные - нет. А вот редкие более чем.

Вот одна из типичных конструкций таких элементов:


ТСО - смесь оксидов индия и олова.

[AlexAV]

Чем черт не шутит - может, все-таки допилят?

Ну смотря что понимать под понятием “допилят”.

Если вопрос смогут ли построить реактор вообще – ответ, скорее всего, положительный (при достаточном финансирование, конечно).

А вот если построить экономически рентабельный реактор…  здесь вопросов куда больше.

[AlexAV]

Новая статья на Компьюленте, посвященная аккумуляторам и электромобилям: "Литий-серные батареи достигли рекордной живучести":
http://compulenta.computerra.ru/tehnika/devices/10010188/

Как обычно. Э… не надо читать что  обещают, а надо что собственно конкретно сделано.

Что касается долговечности… 1500 циклов – это солидно, где-то на уровне литий железо-фосфата (реально около 2000 циклов), правда у последнего ёмкость существенно меньше.

Но вот что касается ёмкости – достигается она весьма своеобразно. Там металлический литиевый анод. На самом деле и литий-полимерный и литий железо-фосфат если там анод на базе интеркалятов лития заменить на металлический литий – дадут соизмеримую ёмкость. Не делают это в силу требований безопасности (из-за высокой пожароопасности батарей с металлическим литиевым анодом). Что здесь изменилось к лучшему в этом плане совершенно не ясно (видимо ничего). Т.е. или берём анод из металлического лития и соответствующему электромобилю можно смело давать имя “гробик на колёсиках” или “в последний путь”.

Либо же меняем металлический литий на интеркалят, но сразу же забываем о 500 Втч/кг ёмкости.

Особенно порадовало это.

Как со стоимостью? Сера не только безопаснее, но и дешевле лития, а также широко-повсеместно распространена. Оттого разработчики в поте лица ищут промышленных партнёров, заинтересованных в доводке и коммерциализации их детища. Хотя трудов в этой части истории предстоит ещё ого-го, желающие непременно найдутся.

Анод в литий-серном элементе из чего?!

Сера в данном элементе заменяет не литий, а фосфат железа или оксид марганца, которые вообще-то и так не очень дороги.

[AlexAV]

Знаете, меня просто удивляет ваша уверенность в том, что мировая наука в принципе не сможет повысить ёмкость аккумуляторов. Ну вот любую новость бери - всё подделка и журналисты врут, врут, врут.

Что сказать… Пессимист – это обычно информированный оптимист.

Просто я в силу профессиональной деятельности проходится заниматься исследованиями в этой области. Больше, правда, со стороны физики двойных электрических слоёв и суперконденсаторов.