Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[crazy_terraformer]

Главное, что разделение идет.
А дальше уже надо подбирать условия.

Тяжёлые изотопы накапливаются в воздухе.

Если и выращивать растения, то для того чтобы получать потом из фитомассы биометан, а его уже разделять многократной ректификацией на фракции...
Или получать из биометана диметиловый эфир и его уже ректифицировать.

[библиограф]

Всё намного проще - лазерное разделение изотопов углерода - давно известный и широко используемый способ.
http://fizmathim.com/metod-i-apparatura-dlya-krupnomasshtabnogo-protsessa-lazernogo-razdeleniya-izotopov-ugleroda

[mbrane]

Всё намного проще - лазерное разделение изотопов углерода - давно известный и широко используемый способ.
http://fizmathim.com/metod-i-apparatura-dlya-krupnomasshtabnogo-protsessa-lazernogo-razdeleniya-izotopov-ugleroda

ыыыыыыыыыыыы.....канечно -канечно... еще магнитную сепараци вспомни... Я тут давеча просвещался расшифровкой пленок Фарм Холла - там его обитатели долго гадали как же американцы наработали тонны (так считал Гейзенберг поначалу) делящегося материала - какого они тоже не занли- и как раз вспоминали магнитную сепарацию

[snickers]

Конечно, я не верю, что какие-то проигравшие борьбу государства сбегут на другую планету

Бежать то некуда).. вот в чем вопрос..

[библиограф]

какого они тоже не занали- и как раз вспоминали магнитную сепарацию

В сущности, никакой сепарации и не надо!
Для тепловых нейтронов сечение поглощения азота - 1,7 Барн, вполне достаточно. Если облучать
в реакторе, к примеру, 5-аминотетразол, CH2N5 - пятичленный гетероцикл, четыре атома азота в цикле, и ещё один - в аминогруппе, образовавшийся С14 нетрудно отделить обычными химическими методами. 

[AlexAV]

Если облучать
в реакторе, к примеру, 5-аминотетразол, CH2N5 - пятичленный гетероцикл, четыре атома азота в цикле, и ещё один - в аминогруппе, образовавшийся С14 нетрудно отделить обычными химическими методами. 

При поглощение нейтрона импульса образующегося ядра будет достаточно чтобы порвать химическую связь в молекуле (даже в реакторе на тепловых нейтронах значительная часть нейтронов в спектре имеет энергию >100 эВ, что сообщит образующемуся при поглощение ядру достаточную кинетическую энергию для разрушения молекулы), плюс будет идти разрушение молекул органического вещества в результате упругого рассеяния нейтронов на ядрах молекулы и под воздействием гамма-излучение. В результате получится какая-то смола непонятного состава, содержащая как исходный углерод органического вещества, так и образующийся С-14. И выделить из неё С-14 чисто химически никак не получится. Т.е. опять же потребуется изотопное обогащение, будет оставаться куча радиоактивных отходов и т.д. В общем так себе удовольствие.

Если и получать С-14 облучением мишени в реакторе, то лучше уж брать какой-нибудь нитрид. Скажем стержни из нитрида циркония. Нитрид циркония - весьма устойчивое и жаростойкое соединение, циркониевая матрица будет хорошо удерживать образующийся углерод (карбид циркония - тоже достаточно устойчивое соединение), цирконий имеет малое по сравнению с азотом сечение захвата нейтронов, ну и т.к. исходная мишень углерода не содержит, то накапливающийся в мишени углерод будет представлять собой практически чистый С-14, т.е. продукт не будет нуждаться в дополнительном обогащение.

P.S. Спектр нейтронов в типичном водо-водяном реакторе:

[библиограф]

 А карбид и нитрид циркония как разделять?
тогда уж, лучше облучать нитрид лития-7, а потом гидролизовать водой, С14 останется в виде
карбоната в растворе.

[AlexAV]

А карбид и нитрид циркония как разделять?

Гидролизом водяным паром. При температуре 800 - 1000 градусов и тот и другой реагирует с водой по схеме:

ZrN + 2H2O = ZrO2 + NH3 + 1/2H2
ZrC + 2H2O = ZrO2 + CH4

Разделить же аммиак, метан, водород и оставшийся водяной пар уже не представляет особой технической сложности.

Возможно вместо воды будет целесообразным использование безводного HCl. Так как хлорид циркония достаточно летуч (сублимирует при температуре  331 градус), то уже при температуре градусов 500 реакция циркония, нитрида циркония и карбида циркония с хлороводородом будет идти практически количественно с образованием хлорида циркония, аммиака, метана и водорода, которые затем легко разделить.

тогда уж, лучше облучать нитрид лития-7, а потом гидролизовать водой, С14 останется в виде

С точки зрения безопасности матрица должная быть в условиях реактора достаточно химически устойчива и при типичных температурах в реакторе не реагировать с теплоносителем. Разгерметизация ТВЭЛов - не такое уж редкое событие и состав матрицы должен подбираться так чтобы даже в этом случае из элементов, где идёт наработка изотопа, выход активности в теплоноситель был минимален. Это делает использование металлов дающих нитриды и карбиды легко подверженные гидролизу при температуре ниже 350 градусов - нежелательным.

[библиограф]

 

С точки зрения безопасности матрица должная быть в условиях реактора достаточно химически устойчива и при типичных температурах в реакторе не реагировать с теплоносителем.

А почему теплоноситель обязательно вода?
Тот же расплавленный литий-7 или его фторид - вполне пригодны как теплоноситель.
Наконец, четырехокись азота тоже использовалась как диссоциирующий теплоноситель
 в портативных реакторах

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D1%80_(%D0%90%D0%AD%D0%A1)

[mbrane]

С точки зрения безопасности матрица должная быть в условиях реактора достаточно химически устойчива и при типичных температурах в реакторе не реагировать с теплоносителем.

А почему теплоноситель обязательно вода?
Тот же расплавленный литий-7 или его фторид - вполне пригодны как теплоноситель.
Наконец, четырехокись азота тоже использовалась как диссоциирующий теплоноситель
 в портативных реакторах

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D1%80_(%D0%90%D0%AD%D0%A1)

оттуда же

Тетраоксиду диазота свойственна крайне высокая коррозийная агрессивность, особенно при кипении и конденсации, что повышало шанс прорыва контура турбогенератора. Добавление в теплоноситель монооксида азота позволило несколько снизить коррозийность; такой раствор получил название «нитрин». Тем не менее, проблема оставалась актуальной. Более того, в случае нарушения герметичности контура с теплоносителем, его утечка представляла высокую опасность для персонала. Тетраоксид диазота моментально реагировал с водой (например, в легких при вдыхании) и превращался в азотную кислоту. Вследствие прорыва трубопровода с теплоносителем при испытания погиб один из сотрудников КБ, случайно вдохнувший пары ядовитой жидкости.
----------------------
В феврале 1988 года по решению [/size]Совмина СССР[/color][/size] и президиума Академии наук БССР работы по проекту «Памир-630Д» были прекращены. В качестве одной из главных причин остановки работ по проекту была названа «недостаточная научная обоснованность выбора теплоносителя». [/color]

[библиограф]

 

недостаточная научная обоснованность выбора теплоносителя

Каждому понятно, что это отмазка, реактор разработали в Институте ядерной энергетики АН БССР, Чернобыль взорвался два года назад и продолжение работ
по этой теме не соответствовало антиядерным настроениям того времени.

Электрический пуск первого реактора ПАЭС «Памир» состоялся 24 ноября 1985 года, испытания продолжались до сентября 1986 года. Экспериментальный образец отработал в общей сложности на разных режимах нагрузки порядка 3500 часов. Установку дважды выводили на проектную мощность.

[mbrane]

Каждому понятно, что это отмазка, реактор разработали в Институте ядерной энергетики АН БССР,

в чем отмазка-то ... вто м что  N2O4 - крайне коррозионен и крайне токсичен...

[библиограф]

N2O4 - крайне коррозионен

Только баки для него делают из АМГ-5, ничего, что ракета алюминиевая?
 А то узнали о токсичности только в 1988 году?
Ракеты на азотной кислоте и керосине и тетраокиде азота и гептиле летали уже полвека!
А азотную кислоту из четырехокиси азота  и кислорода делали ещё во времена Первой Мировой
Всё было изучено вдоль и поперёк!

[mbrane]

Ракеты на азотной кислоте и керосине и тетраокиде азота и гептиле летали уже полвека!

а продолжительность жизни в любом городе где есть крупный металлургический завод знаешь... с фотками старта ракеты тоже откровенно порадовал.... Ты еще предложи НДМГ исполльзовать в качестве рабочего тела реактора.

Всё было изучено вдоль и поперёк!

а так да все изучено вдодь и поперек NO2 - крайне токсичный газ с ПДК на уровне хлора и озона

https://vozdyx.ru/article/pdk-vrednyx-veshhestv-v-atmosfernom-vozduxe/#3

[petrovich1964]

Нет термояда - ну будем крутить генераторы вручную.
https://img-9gag-fun.9cache.com/photo/aYyPMzN_460svvp9.webm

[EmperioAf]

Недавно слышал с политических полей фразу  "люди - это новая нефть".
Но ведь в мире потребляется примерно 4*10¹² кг нефти в год. При удельной теплоте сгорания нефти равной  4,4*10⁷ Дж/кг, получается, что общество потребляет примерно 18 - 20 * 10¹⁹ Дж от нефти.
Я не нашёл в интернете чему равна удельная теплота сгорания человека, но если условно принять её равной 10⁷ Дж/кг, то с типичного человека в 100 кг, имеющего 80% воды в теле (если его полностью высушить), можно получить энергию в 2*10⁸ Дж.
Тогда получается, что для того, чтобы заменить нефть людьми необходимо потреблять примерно 10¹² человек в год. Учитывая, что на пике роста численность населения Земли росла со скоростью около 10⁸ человек в год, то фраза  "люди - новая нефть"  выглядит странно.
Я где то ошибся в расчёте ИЛИ людей впринципе возможно выращивать с такой скоростью ?
Или это просто очередная глупость? 

[mbrane]

Недавно слышал с политических полей фразу  "люди - это новая нефть".

Это политичские лозунги из той же идеологии , что и вечная креативность человека.... Есть адепты - кто в это верует

Я не нашёл в интернете чему равна удельная теплота сгорания человека, но если условно принять её равной 107 Дж/кг, то с типичного человека в 100 кг, имеющего 80% воды в теле (если его полностью высушить), можно получить энергию в 2*108 Дж.

органики 34% согласно википедии... ну считайте примерно 27 кг... средняя теплота сгорания наверное в районе 25 Мдж/кг (большую теплоту сгорания  жир и клесточные мембраны имеют на уровне нефти 40 , белки и углеводы на уровне 17-18)... ну в целом 600 Мдж  - вы насчитали 800 ну где-то более-менее сходится....

Я где то ошибся в расчёте ИЛИ людей впринципе возможно выращивать с такой скоростью ?
Или это просто очередная глупость?

еще раз это политический лозунг лтбанрализма с идеей беконечной креативности

Я где то ошибся в расчёте ИЛИ людей впринципе возможно выращивать с такой скоростью ?

не ну можно еще какащки посчитать ...все таки и выбрасывается на уровне 250 кило в год, и теплота сгорания на уровне как раз 10 Мдж/кг в естественном весе (не обезвоженные - обезвоженные наверное 20 ибо влаги там столько же сколько и твердого), ну это 2,5 ГДж в год ну может даже 3,5  - в 5-6 раз выше наши расчетов...Можно еще посчитать растительные и животные  остатки котроые до стола не доодят - солому, какаши животных  нашего супервида (коров, свиней)....Ну еще раза в 3 увеличится... все равно это не дотягивает на порядки до текущего энергопотребления в виде ископаемого топлива

[Rattus]

Ещё обнадёживающая новость с техническими подробностями:
https://old.elementy.ru/novosti_nauki/433692/Stabilizirovannye_perovskitnye_solnechnye_moduli_sokhranyayut_effektivnost_posle_2000_chasov_raboty
Интересно было бы прочитать комментарий @AlexAV на эту тему.

[AlexAV]

Ещё обнадёживающая новость с техническими подробностями:
https://old.elementy.ru/novosti_nauki/433692/Stabilizirovannye_perovskitnye_solnechnye_moduli_sokhranyayut_effektivnost_posle_2000_chasov_raboty
Интересно было бы прочитать комментарий @AlexAV на эту тему.

Честно говоря особого прорыва не вижу. С точки зрения перспектив широкого практического применения тут видно четыре момента.

1) Даже 2680 часов для солнечных батарей - это катастрофически мало. Такой срок службы может больше, чем у большинства других вариантов перовскитных солнечных элементов, но все ровно абсолютно несовместим ни с каким практическим применением. Нужно минимум в 20 - 30 раз больше.
2) Золото. Одна из важных проблем  перовскитных солнечных элементов - золотой контактный слой. Практически ни один материал кроме золота оказывается не способен работать в контакте с органическим полупроводником в фотоэлектрической системе. Однако золото - материал дорогой и дефицитный, его использование уже само по себе ограничивает перспективы крупномасштабного производства солнечных батарей этого типа. И тут авторы в своей конструкции решить эту проблему не смогли. У них также присутствует золотой контактный слой.
3) Замена TiO2 на SnO2 также выглядит мерой, которая в некоторой степени также является отходом от той идеи, которая первоначально рассматривалась как основное преимущество (по крайней мере потенциальное)  перовскитных солнечных элементов, т.е. как элементов производство которых просто и неограниченно масштабируемое в силу ухода от использования дефицитных материалов. Если оксид титана - вещество крайней доступное и с точки зрения потребностей электроники его ресурсы можно считать неограниченными, то про олово этого сказать нельзя.
4) Цезий в составе используемого перовскита. Опять же цезий - очень дефицитное сырье обеспеченность ресурсами которого едва ли выше, чем обеспеченность ресурсами золота. Его применение в солнечных элементах, которые сколько-нибудь претендуют на массовость - так себе идея.

В силу всего этого в качестве массовых солнечных батарей этот вариант едва ли может получить хоть какое-то распространение.

[crazy_terraformer]

Химики добыли рекордное количество золота из печатных плат.
https://nplus1.ru/news/2020/06/23/gold-from-electronic-waste
http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2000606117

Химики синтезировали пористый полимерный сорбент, который оказался способен с эффективностью более 99 процентов селективно адсорбировать драгоценные металлы из сложных многокомпонентных смесей. Один грамм дешевого по себестоимости полимера связывал более полутора грамм золота, что в десять раз выше теоретически рассчитанного значения. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences...

Перспективными сорбентами благородных металлов могут стать материалы с порфириновыми участками. Структура и свойства порфиринов позволяют им связывать ионы таких металлов с высокой селективностью. Енгран Хонг (Yeongran Hong) с коллегами из Корейского института передовых технологий разработал стабильный пористый полимер с порфириновыми участками, способный количественно адсорбировать ионы благородных металлов из растворов сложного состава печатных плат в смеси кислот. Синтез материала химики провели из доступных реагентов в две стадии: сначала авторы получили мономер тетранитро порфирина из четырех молекул пиррола и п-нитробензальдегида и сшили их между собой в сетку с помощью п-фенилендиамина. Адсорбирующие свойства полученного материала проверяли как в стандартных растворах, которые содержали один изучаемый элемент, так и в растворах печатных плат в смеси соляной и азотной кислот.

Структура связей в полученном полимере обеспечивала его стабильность в кислых растворах, а порфириновые участки и высокая пористость позволила сорбировать золото и платину в больших количествах. Один грамм сорбента мог связать 1,62 грамма золота: это почти в десять раз выше, чем теоретические предположения, основанные на том, что один порфириновый участок связывает один ион металла. Исследования рентгеновской дифракцией указали на то, что золото в материале находилось в виде кластеров, в отличие от платины, которая распределилась по полимеру равномерно и сорбировалась в количествах, сопоставимых с теоретическими.
В стандартных растворах, которые содержали множество ионов металлов, полимер смог связать более 99 процентов платины, палладия и золота, а также другие благородные металлы, но в меньших количествах: почти 70 процентов иридия, 63 процента родия, 40 процентов рутения, 25 процентов серебра и менее 15 процентов меди. Большинство элементов из 66, содержащихся в растворе, адсорбировались менее чем на три процента от исходного количества ионов в растворе. Из раствора печатных плат в царской водке, в котором авторы обнаружили 27 элементов, ученым удалось выделить золото с чистотой выше 99 процентов с эффективностью в 94 процента.

По словам авторов, переработка компонентов электронных устройств с помощью предложенного полимера выгодна экономически: грамм сорбента стоимостью пять долларов связывает золота на сумму около 64 доллара. Более того, сорбент можно ипользовать повторно.