Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[AlexAV]

2. Традиционная ядерная (производная от военной). Тут все ясно. Нет смысла связываться.

3. Бридеры. Развитие традиционной. Но с ними просто не успеваем. Да и быстрые реакторы оказываются ДОРОЖЕ традиционных "ям в земле". Цикл воспроизводства будет слишком долго раскачиваться (пока наработают нужное количество топлива для простых реакторов). Кроме того есть лучшая альтернатива.

4. Подкритические "пережигатели" тория и сырого урана. Выясняется что Индия таки продвинулась в этом направлении. Это либо ускорительные технологии (ускорители на обратной волне) либо ко двору приходит уже забракованный термояд. С поганой овцы хоть шерсти клок. Открытые ловушки c  D -Т дают поток жестких нейтронов, которые делят U238 (цепной процесс с затуханием).

Скорее всего, всё же первый пункт, традиционный реакторы, будут дешевле и вторых и третьих. Если бы у нас было море доступного урана, то ни с бридерами ни с электроядерными или гибридными реакторами никто бы не связывался. Строили бы водо-водяные и тяжёловодные реакторы (первые дешевле в строительстве и эксплуатации, зато вторые могут работать на природном уране, что позволяет исключить сложную инфраструктуру по обогащению из топливного цикла, но в общем итоге их показатели получаются в целом соизмеримыми).

Но здесь возникает проблема. Как говорится, во-первых у нас нет пороха, т.е. урана. Точнее дешёвого урана, позволяющего пользоваться такой роскошью, как естественный делящийся изотоп U-235. Если же брать дорогой уран (из морской воды или бедных ураноносных гранитов), то традиционная ядерная энергетика превращается в манки-бизнес.

Что касается бредиров, то они не слишком отличаются от традиционных реакторов. Но необходимость работать в жёстком спектре нейтронов и получения высоких коэффициентов воспроизводства накладывает на них ряд ограничений. Во-первых, требуется компактная и энергонапряжённая активная зона, во вторых теплоноситель должен по возможности мало замедлять нейтроны. Обеспечить выполнение этих требований оказывается возможным только с использованием жидко-металлических теплоносителей. Причём список тех, которые удовлетворяют всем требованием небольшой: натрий, свинец, висмут-свинцовая эвтектика.

Причём лучшими свойствами обладает свинец-висмутовый сплав. Но… Согласно вселенскому закону отсутствия халявы хорошего не бывает много. Висмут дорогой и дефицитный материал, что ограничивает его использование.

Далее идёт натрий. Дешёвый теплоноситель с неплохими теплофизическим свойствами. Но очень химически активный, что затрудняет (и удорожает) обращение с ним. Собственно пока самый популярный вариант, используется и в российской серии БН и в французском фениксе.

Свинец хотя и не дорог, но обладает высокой температурой плавления, что сильно затрудняет его использование. Пока нет ни одного реактора, который его использовал бы (но есть проект БРЕСТ).

В общем, все варианты имеют серьёзные недостатки, и невозможность использование воды в качестве теплоносителя оказалось существенным затруднением.

Была надежда решить проблему за счёт использования торий-уранового цикла (U-233 даёт высокий выход нейтронов на поглощённый нейтрон в области теплового спектра, что теоретически давало возможность замкнуть цикл). Но возникла проблема, промежуточный в цепи Th-232+n = Pa-233 = U-233 изотоп Pa-233 имеет большой период полураспада (27 сут.) и сечении захвата нейтронов, что очень сильно снижает коэффициент воспроизводства. В результате с учётом реальных потерь при переработке ОЯТ цикл не замыкается (точнее замкнуть можно, но практически без расширенного воспроизводства и при очень низких плотностях мощности и глубинах выгорания топлива, что делает это с экономической точки зрения совершенно бессмысленным). Надежда не оправдалась.

Что касается подкритических и гибридных реакторов. То здесь есть различные варианты использования внешнего источника нейтронов.

Можно непосредственно делить природный уран в жёстком спектре. Но тогда опять потребуется жидкометаллический теплоноситель со всеми его недостатками. Т.е. за счёт чего будет выигрыш в себестоимости по сравнению с традиционным бридером не ясно. Тем не менее, у такой системы будут ряд своих плюсов:

-   большая безопасность
-   возможность работать в маневровом режиме
-   для определённых схем отсутствие необходимости долго накапливать плутоний для первичной загрузки нового реактора, а стартовать сразу с природного или низкообогащённого урана.

Другой вариант – взять тепловой реактор на торий-урановом топливе и добавить туда недостающие нейтроны для замыкания цикла (где-то 0,1 нейтрон на акт деления). Плюсы:

- основой такой схемы, скорее всего, будет какой-то более-менее традиционный канальный реактор (с графитным или тяжёловодным замедлителем) с водяным охлаждением.
- опять же безопасность

Минусы:
- необходимость интеграции источника нейтронов в реактор, что является сложнейшей инженерной задачей и вряд ли благотворно скажется на его стоимости.

В общем если сравнивать пункты 3 и 4 то, похоже, что баланс плюсов и минусов там и там достаточно уравновешен и мало вероятно, что одержит верх только одна схема. Скорее те и другие будут существовать одновременно, конкурируя и разделяя ниши.

[zenixt]

Во-первых, у меня рацуха для программистов форумов(не вспомню как грамотно сказать), а именно
ДОБАВИТЬ В ПАНЕЛЬ ИНСТРУМЕНТОВ СООБЩЕНИЯ ПРОСТЕНЬКУЮ РИСОВАЛКУ

Имеется ввиду открытая ловушка?Ведь она вроде попроще бублика токамака,и в инж.плане и в мат.-техническом,почему же на нее финансирования не хватит?Что там самое "дорогое"?

  А не попробовать ли объединить лазерное обжатие с катушечным.
----\
----  х ОО
----/
где ---- это обозначение лазера
х это мишень
ОО это катушки
Идея такова. После несимметричного лазерного обжатия мишень с покрытием, генерирующим мощный поток нейтронов превращается в сверхплотную плазму. И эта сверхплотная плазма еще и вгоняется реактивным импульсом( из-за ассиметрии) в катушки, где обжимается еще больше.
 Заработает. Сразу готовый движок для звездолета.

[Nucleosome]

Смысл был в том, что люди, наслушавшись советов, оказались в убытке. С золотом!

цены на золото, как и на нефть имеют довольно строгий цикличный характер в последние полтора года, поэтому говорить при минимуме очередного цикла длиной полтора-два месяца об убытке - необонованно

Тем не менее, это официальный прогноз (уже устаревший потому что многие параметры его осуществляются с огромным опережением)

к сожалению ни первое ни второе не прибавляет ему реальности - судя по карте Германии, которая была в ссылке данной -asket- ветряной потенциал там почти выработан... также вопрос о том, на чём они будут гонять машинки из пригорода в город каждый день на работу (что, кстати, тут в Барселоне практикуется очень мало), а также заменять схлопавыющиеся автопром тоже остаётся открытм...

[alex_semenov]

Не хочу что-то сегодня "проповедовать".
Как-то перегорел...
Новый год, что ли?
Извените...

Что тут можно сказать...Ваши прогнозы основываються на катострофически малом знании предмета. В принципе и я не особо знаток, но вы прям выдумываете свое знание.

Про то, что бридеры "не успеют"
Возьмите вот эту книжицу от незаинтересованных в бридерном варианте атомной энергетики профессионалов:
http://go2starss.narod.ru/pub/vzryvnaya_deyterievaya_energetika.djvu
Открываем страницу 46 и читаем  параграф 2.4 "Урановая энергетика." (хотя тут все читать можно с начала)
Приведу вывод после массы выкладок:

Это значит, что в XXI веке классический бридерный вариант неосуществим даже в пределах нынешних энергомощностей. Даже чтобы заменить 10% современных энергомощностей, потребуется сначала ввести ~100 ГВт мощностей на имеющемся плутонии, а затем за 65 лет повысить их до 1000 ГВт (10^12 Вт). Это тоже не может быть сделано раньее конца XXI века.

[alex_semenov]

Алекс, коль скоро вы нам тут попались
А что вы скажете об этом "сне разума"?



Я у себя тут собрал кое-что http://go2starss.narod.ru/pub/E030_KVS.html

Собственно сам первоисточник.
http://go2starss.narod.ru/pub/vzryvnaya_deyterievaya_energetika.djvu

Взрывная дейтериевая энергетика.

На НК я как-то с кем то (но не помню с кем, вроде не с вами… хотя…) я имел обширный плодотворный (для меня) диспут по поводу этой идеи.
Основной аргумент главного моего оппонента там было очень даже разумен.
Установка циклопическая. Целое озеро расплавленного натрия на дне, плюс теплоноситель имеет ПРЯМОЙ контакт с продуктами распада (чего ни в одном реакторе нет). И размеры и прямой контакт делает ЭКСПЛУАТАЦИЮ этого монстра за гранью всех мыслимых технических возможностей. Проще говоря, реактор рухнет не под ударами взрывов (как боится обыватель), а под тяжестью суммы технических проблем. При всей  кажущейся простоте идеи, она окажется слишком сложным в эксплуатации.

К "мелким" недостаткам (мною признанным) относится чрезмерно высокая точечная мощность реактора. Не удобно раздавать эту Ниагару  энергии потребителям на большие площади (мне как стороннику компактных технополисов этот контраргумент запал в душу).

К достоинствам, помимо неисчерпаемости источника энергии, сами снеженцы относят НИЗКУЮ цену энергии. Неправдопоодбно-низкую по их расчетам. До 1 цента за киловатт-час. Цена типичного теполового кВт-часа где то порядка 10 центов, кажется?
То есть, данный монстр  мог бы действительно если не спасти мировую демократию, то  в конечном итоге обеспечить вечное и безбедное существование моих гипотетических технополисов. Как раз город-миллионник с такого реактора получал бы по 10 квт электроэнергии на человека и по 20 квт тепла (за полярным кругом как в Африке?) или 2 миллиона тонн синтетического бензина в год. По 2 тонны синтетического топлива на жителя.



Ну очень, очень заманчивая идея!
Вряд ли можно будет утыкать такими дурами всю Землю. Но построить их пару-тройку сонет (по числу технополисов) можно было бы раз и на всегда закрыть вопрос о материально-технической базе коммунизма, социализма, капитализма или прочего изма, который они там себе построят в своих муравейниках.

[Кремальера]

Грандиозно!!Хуфу-просто лох по сравнению со снежинским холмиком.

[alex_semenov]

Ну объем строительных работ сравним с работами по строительству крупной ГЭС типа плотины Гувера.



Но плотину везде не построишь. А этого монстра можно ставить где угодно. И энергии он даст в 3 раза (по электричеству) и в 9 раз (если по тепловой мощности) больше чем дамба Гувера. А она, кажется почти всю силиконовую долину питает… Компактненький такой суперисточник.
 
При этом никаких проблем с топливом. НИКОГДА больше. Жгут во взрывах именно дейтерий. Уран или торий нужен в "витаминных" количествах. Можно раз запастись на много сотен лет. Если энергия будет действительно настолько дешевой, то необходимые порции урана можно вообще из морской воды брать.

[Кремальера]

Компактненький такой суперисточник.

А я-то все думал что снежинское "рвать дейтерий",это что-то в переносном смысле,типа петарды бросать в локомотивный котелок. :)А "оно" вон какое..ух-х-х..расейские размеры.Хороши конечно, впечатляют,но они то и погубят заснеженный заповедник.

[ВадимZero]

Про то, что бридеры "не успеют" Возьмите вот эту книжицу от незаинтересованных в бридерном варианте атомной энергетики профессионалов:http://go2starss.narod.ru/pub/vzryvnaya_deyterievaya_energetika.djvuОткрываем страницу 46 и читаем  параграф 2.4 "Урановая энергетика." (хотя тут все читать можно с начала)Приведу вывод после массы выкладок: Это значит, что в XXI веке классический бридерный вариант неосуществим даже в пределах нынешних энергомощностей. Даже чтобы заменить 10% современных энергомощностей, потребуется сначала ввести ~100 ГВт мощностей на имеющемся плутонии, а затем за 65 лет повысить их до 1000 ГВт (10^12 Вт). Это тоже не может быть сделано раньее конца XXI века.

Вот именно от незаинтересованых в бридерном варианте!....А потому, осознано скрывающих вакт, того что плутония для МОХ-топлива, предостаточно. Каждый ныне существующий реактор в процессе своей работы, нарабатывает плутоний. Коофицент воспроизводства там маленький. Но нужно понимать что плутоний там просто побочный продукт. Потому плутония в ядерных отходов вполне достаточно, для полномаштабной бридерной энергетики. Потому основная проблема бридеров это технологии, а не топливо.

[pkl]

Смысл был в том, что люди, наслушавшись советов, оказались в убытке. С золотом!

цены на золото, как и на нефть имеют довольно строгий цикличный характер в последние полтора года, поэтому говорить при минимуме очередного цикла длиной полтора-два месяца об убытке - необонованно

Ну я не знаю, я же не эксперт по биржам. Вот, посмотрите, график:
http://news.yandex.ru/quotes/10.html
В сентябре 2011 был пик. Видите? Можно посмотреть внизу - пик многолетний. Люди понапокупали около той вершины. Ну и сколько им ждать? Циклы циклами, но люди жаловались, что деньги заморозили.

к сожалению ни первое ни второе не прибавляет ему реальности - судя по карте Германии, которая была в ссылке данной -asket- ветряной потенциал там почти выработан... также вопрос о том, на чём они будут гонять машинки из пригорода в город каждый день на работу (что, кстати, тут в Барселоне практикуется очень мало), а также заменять схлопавыющиеся автопром тоже остаётся открытм...

Помёрзнут - и снова будут реакторы строить. Ну или энергию с наших втихаря покупать. Есть ещё вариант с космическими солнечными электростанциями. Но, по-моему, это фантастика. Во всяком случае, для Германии.

[pkl]

Про то, что бридеры "не успеют" Возьмите вот эту книжицу от незаинтересованных в бридерном варианте атомной энергетики профессионалов:http://go2starss.narod.ru/pub/vzryvnaya_deyterievaya_energetika.djvuОткрываем страницу 46 и читаем  параграф 2.4 "Урановая энергетика." (хотя тут все читать можно с начала)Приведу вывод после массы выкладок: Это значит, что в XXI веке классический бридерный вариант неосуществим даже в пределах нынешних энергомощностей. Даже чтобы заменить 10% современных энергомощностей, потребуется сначала ввести ~100 ГВт мощностей на имеющемся плутонии, а затем за 65 лет повысить их до 1000 ГВт (10^12 Вт). Это тоже не может быть сделано раньее конца XXI века.

Вот именно от незаинтересованых в бридерном варианте!....А потому, осознано скрывающих вакт, того что плутония для МОХ-топлива, предостаточно. Каждый ныне существующий реактор в процессе своей работы, нарабатывает плутоний. Коофицент воспроизводства там маленький. Но нужно понимать что плутоний там просто побочный продукт. Потому плутония в ядерных отходов вполне достаточно, для полномаштабной бридерной энергетики. Потому основная проблема бридеров это технологии, а не топливо.

Короче, АЭС - это наше всё.

А можно спросить: читал про идею высокотемературных реакторов, в которых производится разложение воды на водород и кислород. Для получения топлива. Это реально? Это рентабельно?

[ВадимZero]

В общем если сравнивать пункты 3 и 4 то, похоже, что баланс плюсов и минусов там и там достаточно уравновешен и мало вероятно, что одержит верх только одна схема. Скорее те и другие будут существовать одновременно, конкурируя и разделяя ниши.

Значит на угле, как нибуть доковыляем до бридеров...И глядишь гипотетический энергетический кризис, уже не годиться на роль страшилки.

[alex_semenov]

Потому основная проблема бридеров это технологии, а не топливо.

Да как будет угодно. Главную проблему ядерной энергетики ни бридеры ни гибриды ведь не снимают. Вопрос РЕАЛЬНОЙ стоимости энергии.
Если она выше чем у угля и газа, то смысла делать эту энергетику базовой (большей 50% всей энергии производить ею) - самоубийство.
Так что я бы поставил на метангидрат на дне океана. 500-2000 метров. Мы уже нефть глубже добываем. Разумеется нужна разведка, нужны новые технологии. Но они все РОДСТВЕННЫЕ современным нефте-газовым. Никакой революции не потребуется.
Потребителей даже не надо подтягивать к берегам. Почти вся наша цивилизация - на побережьях морей.

[pkl]

В общем если сравнивать пункты 3 и 4 то, похоже, что баланс плюсов и минусов там и там достаточно уравновешен и мало вероятно, что одержит верх только одна схема. Скорее те и другие будут существовать одновременно, конкурируя и разделяя ниши.

Значит на угле, как нибуть доковыляем до бридеров...И глядишь гипотетический энергетический кризис, уже не годиться на роль страшилки.

Газ! Газ! Парогазовые установки! ЭХГ. Газовая пауза. !!!

[alex_semenov]

А можно спросить: читал про идею высокотемературных реакторов, в которых производится разложение воды на водород и кислород. Для получения топлива. Это реально? Это рентабельно?

Именно водорода - вряд ли есть смысл. Слишком противный вид топилва. Но заливая воду и загружая уголь (кстати лучше дрянной уголь) вы получите массу синтетического бензина. Технология отработана еще ТЕМИ немцами. Разница лишь в том, что там тепло брали сжигая часть угля, а здесь оно берется от ядерной реакции. При этом особо горячие реакторы и не нужны. Но в любом случае вы производите топливо, "закачивая" в него энергию реактора. Технология будет рентабельной именно когда мы четко поймем что прошли половину-треть склона пика нефти.

[pkl]

Потому основная проблема бридеров это технологии, а не топливо.

Да как будет угодно. Главную проблему ядерной энергетики ни бридеры ни гибриды ведь не снимают. Вопрос РЕАЛЬНОЙ стоимости энергии.
Если она выше чем у угля и газа, то смысла делать эту энергетику базовой (большей 50% всей энергии производить ею) - самоубийство.
Так что я бы поставил на метангидрат на дне океана. 500-2000 метров. Мы уже нефть глубже добываем. Разумеется нужна разведка, нужны новые технологии. Но они все РОДСТВЕННЫЕ современным нефте-газовым. Никакой революции не потребуется.
Потребителей даже не надо подтягивать к берегам. Почти вся наша цивилизация - на побережьях морей.

Гмм... а ведь действительно... но тогда ничего не изменится. Вот что надо делать Германии - вся газовая инфраструктура у неё уже есть.

[pkl]

Именно водорода - вряд ли есть смысл. Слишком противный вид топилва. Но заливая воду и загружая уголь (кстати лучше дрянной уголь) вы получите массу синтетического бензина. Технология отработана еще ТЕМИ немцами. Разница лишь в том, что там тепло брали сжигая часть угля, а здесь оно берется от ядерной реакции. При этом особо горячие реакторы и не нужны. Но в любом случае вы производите топливо, "закачивая" в него энергию реактора. Технология будет рентабельной именно когда мы четко поймем что прошли половину-треть склона пика нефти.

В упоминавшейся уже ЮАР времён апартеида всё топливо производилось именно так. Они в этом вообще мастера. Получается, даже образ жизни не сильно изменится. Ну пересядут люди с джипов и кабриолетов на малолитражки - ничего страшного.

Да, кстати, я думаю, нельзя ни один вид энергетики делать базовым. Иначе можно попасть в ловушку, как Япония после цунами. Способ генерации будет зависеть от природно-географических особенностей местности. Вблизи крупных рек будут строить ГЭС. На протяжённых побережьях, отмелях и банках - пропеллеры. Где есть бросовые земли - солнечные панели. Будут добывать метан. В конце-концов, можно даже дрова сжигать; главное, чтобы не рубить деревьев больше, чем их подрастает.

Ещё читал про советский проект - построить в пустыне мощную АЭС и вокруг неё целый комплекс сопутствующих производств. Использовалось всё: излучения /в нефтепереработке/, тепло, электроэнергия. Можно вспомнить про Ачинский глинозёмный комбинат и Пикалёвский - там и там комплексная переработка сырья, при которой отходы и побочный продукт одного производства является сырьём для другого.

Ну что ж, будущее вырисовывается всё более чётко. Энергосети собирающие энергию от разных источников и распределяющие их туда-сюда. Транспорт - в основном электрический рельсовый. В городах - трамваи. Между - скоростные электропоезда. Даже автомобили у тех, кому сильно надо. И у кого есть деньги, само собой. Жить будут кто как. Похоже большинство - в многофункциональных жилых комплексах /здравствуй, аркология/, где большая часть перемещений - на лифте и пешком. Ну и на сегвэях. Кто-то за городом, на автономных энергоэффективных хуторах. Гм... Какова будет социальная структура такого общества, сказать затрудняюсь, но, по ряду соображений, вероятнее всего - большое государство с пол-континента.

[alex_semenov]

А я-то все думал что снежинское "рвать дейтерий",это что-то в переносном смысле,типа петарды бросать в локомотивный котелок. А "оно" вон какое..ух-х-х..расейские размеры.Хороши конечно, впечатляют,но они то и погубят заснеженный заповедник.

Даже если проблемы с эксплуатацией радиактивно-натриевого вулканического озера на дне супер-камеры преувеличены (и снеженцы правы,  освоить технологию нам вполне по силам), не думаю что эта технология имеет шанс появиться  в НАШЕМ мире. Хотя снеженцы пытались убедить весь мир что их котел вспышечного сгорания (да, термоядерные петарды в котел!)  - единственное реальное спасение человечества. Но их никто ПОКА не готов услышать как и меня с моей педагогикой-евгеникой здесь.
Братья по несчастью…

[]

Они, кстати, там у себя на странице 18 приводят интересные графики связывающие энергетику с народонаселением. И не с перенаселением а депопуляцией и старением населения планеты. Полюбопытствуйте.

Главная проблема внеднения технологии  - чисто политический  запрет на ядерные взрыв любых видом. В предвзятости, инертности мышления "народных масс". Поэтому технология имеет шанс появится на свет только после того как вся система договоренностей в  мире рухнет. Мир переродиться. Я думаю, для начала должна произойти серия мульти-локальных конфликтов с точечным применением ядерного оружия. А для этого мир очень далеко должен зайти по пути перемен. Очень далеко.

[ВадимZero]

Да как будет угодно. Главную проблему ядерной энергетики ни бридеры ни гибриды ведь не снимают. Вопрос РЕАЛЬНОЙ стоимости энергии.Если она выше чем у угля и газа, то смысла делать эту энергетику базовой (большей 50% всей энергии производить ею) - самоубийство.

Энергия бридера будет однозначно дешевле и газа и угля. С оговоркой, в будущем. Запасы дешевого, легкоизвлекаемого угля не вечны. Запасы газа, слишком малы, чтобы удовлетворить энергетические запросы. Развитие энергетики скорей всего будет идти, в сторону угля и атома(бридеров) спостепенным увеличением доли вторых. Стоимость энергии в бридере оценить не так просто. Предварительные оценки стоимости БР в 1,5 -2 выше по капитальным затратам. Но есть перспективы для снижения этой цены(пасивная безопасность) С другой стороны кардинальное снижение топливной составляющей(в АЭС это 40-30%), удешевление обслуживания. Потому скорей всего цена при доработке технологии будет ниже чем гна современных АЭС.
   Что касаеться перспектив газогидратов, то сдесь все пока очень не понятно. Потому рачитывать на энергетику на газогидратах я бы не стал. Но вот в качестве автомобильного топлива, метан из газогидратов смотриться заметно лучше.
Про перспективы бридеров....http://profbeckman.narod.ru/Pluton.files/Glava13.pdf В конце...

[ВадимZero]

не думаю что эта технология имеет шанс появиться  в НАШЕМ мире.

Эта технология на тот случай, если все будет плохо.