Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[AlexAV]

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.

Здесь сразу бросается в глаза три сложности.

1)   Натрий. Точнее примеси в натрие. Дело в том, что в теплоносителе тех же БН количество примесей не должно превышать 5 10^-4. И это не случайно. Дело в том, что даже малое количество примесей резко увеличивает его коррозионную активность. Здесь же в теплоносителе накапливаются все обломки из зарядов. Сразу возникает подозрение, что проблема коррозии корпуса будет стоять очень остро.
2)   Выделение актиноидов и осколков из натрия. Сложная техническая задача, которая требует отдельного исследования. Пока это не умеют.
3)   Импульсные нагрузки на корпус. Это не очень хорошо. Появляется много вопросов к долговечности такой конструкции.

[AlexAV]

При высоком значении , бета это может оказаться вполне преемлемым.

Не приемлемо при любом значение бета.

[AlexAV]

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

Была попытка в виде газоохлождаемых реакторах типа HTGR с шариковыми ТВЭЛами. Сначала в Германии, потом в ЮАР. Возникла проблема – с ТВЭЛов летела пыль. Решить её не удалось. Сейчас и в Германии и в ЮАР это направление свёрнуто.

Ну, ещё китайцы пробуют немного этим заниматься.

А вообще если широкомасштабная ядерная энергетика будет развиваться, то проблему создания подобных реакторов решать придётся. Без них не обойтись.

[AlexAV]

Так сразу возникает вопрос в себестоимости. Идея то в чём? Закачиваете в реактор воду, на выходе получаете кислород и водород. Дёшево и просто. А так выясняется, что не совсем... 

Несколько последовательных реакций, позволяющих раскладывать воду на водород и кислород. Их достаточно много. Например иод-сернокислый:

2H₂0 + I₂ + SO₂ = H₂SO₄ + 2HI (300К)
H₂SO₄ = H₂O + SO₂ + 0.5O₂ (1100К)
2HI = H₂ + I₂ (850К)

Потенциальные преимущества такого способа – высокая энергетическая эффективность (термический КПД 30% и более (у лучших до 50%)).

P.S. Практически для всех вариантов хотябы на одной стадии требуется источник тепла с температурой ~1000К.

[AlexAV]

Прикольно! А в чём засада? Воду очищать надо? Или катализатор какой нужен? А как SO2 и O2 разделяются?

У этого конкретно (вообще вариантов довольно много) – высокая стоимость иода и необходимость минимизации его потерь.

Что касается SO2 и O2. А зачем их разделять? Смесь сернистого газа и кислорода не реагирует при обычной температуре. Первой реакции цикла (а она идёт очень активно при комнатной температуре, её даже используют для связывания йода при его добыче) наличие кислорода не мешает. Ну и сам кислород особо ценным продуктом не является, из воздуха получить проще.

[AlexAV]

Цена на продукцию оттуда должна вырасти как минимум в 2 раза (по вашей логике), тоесть стать абсолютно некурентноспособной, что несомненно приведет к феерическому коллапсу всей экономики Японии (опять же по вашей логике).

Здесь надо отметить, что значительная часть энергии “законсервирована” в инфраструктуре и оборудовании. Поэтому эффект повышения цены энергии должен проявляться не сразу, а постепенно по нарастающей, по мере необходимости её замещения, в течении где-нибудь 10-20 лет.

Т.е. армагеддон для японцев (в случае если рассматриваемая теория верна) должен развернуться во всей красе не мгновенно, а к году 2020 или немного позже.

[AlexAV]

Есть масса разработаных цепочек реакций термического разложения воды, но их кпд никак не выше цикла Карно.
Да и теоретически не может быть выше.

Если бы его можно было сделать равным Карно…
Реально конечно намного ниже. Но это куда более экономичный вариант, чем электролиз (с учётом КПД получения электроэнергии).

[AlexAV]

Да проехали уже водород как энергоноситель, сжатый во всяком случае - лучшие батареи уже не хуже большинства водородных баков по плотности энергии.

Потому что загонять водород – решение заведомо идиотское.

Конвертируем водород в аммиак. Теплота сгорания у него 21МДж/кг, ну или 16,2 МДж/л. Никакому аккумулятору даже не снилось. Не говоря о том, что аккумулятор – вещь крайне дорогая, капризная (в частности к температуре среды), и требует для своего изготовления дефицитное сырьё (тот же литий, кстати, дешёвый литий тоже ресурс исчерпаемый).

Кстати говоря благодаря последним исследованиям появилась надежда использовать жидкие углеводороды как элемент аккумулятора в электроэнергетическом цикле. Т.е топливные ячейки для синтетического бензина. Коэффициент полезного действия установки может достигать 70% (у двигателя внутреннего сгорания максимум 45%).

Топливные элементы – вещь крайне дорогая и очень недолговечная. Эти недостатки пока во много раз перекрывают их КПД.

[AlexAV]

Кстати если читали статью, то видели, что последующие приложения идут тупо удлиннением пробочных секций. Тоесть чтобы перейти к следующей установке, нужно просто удлинить пробочную часть. Для токамаков, же нужно установку заново строить. Потому прогрес в ГДМЛ, может очень быстро идти.

Как вы это себе представляете “просто удленнить”? 

Вообще-то это и значит, что надо строить абсолютно новую установку в новом помещении с новым оборудованием.

Проектирование конечно облегчает.

[AlexAV]

Ну 1000 втч/кг я прикинул как минимум для осмысленного реактивного самолета - чтобы летать через Атлантику.

Можно прикинуть. Пусть ёмкость батареи 1000 втч/кг, аэродинамическое совершенство самолёта 20, доля батареи в весе 1/3,  КПД электросистемы вместе с двигателем 0,7. КПД винта 0,7. Тогда даже в идеальных условиях ваш самолёт больше 1200 км не пролетит. Реальную предельную дальность конечно будет существенно меньше (взлёт и посадка, неидеальные условия, и т.д.) т.е. на больше чем 1000 рассчитывать не приходится, реально вообще скорее сотен пять.

[AlexAV]

Пока что отношение количества энергии к массе довольно низкое, но с улучшением технологии оно будет улучшаться, а цена снижаться.

Больше 200 Втч/кг даже при использовании псевдоёмкости мало достижимо. Для традиционных схем с угольными электродами – намного меньше.

[AlexAV]

Будущее авиации за СПГ

Сжиженный метан – да. Вполне подходящее топливо для авиации.

[AlexAV]

Ну хорошо конвертировали.Как его сжигать то?ЕМНИП,горит он хреново:воздушно-аммиачная смесь должна быть 15-20 процентной и иметь строго определенную температуру.Кроме того у аммиачновоздушной смеси низкая скорость горения,диффузионнно она не горит,то бишь постоянно нужен источник поджига.

Здесь надо добавить, что при нормальном давлении не горит (и это, кстати, очень хорошо, низкий диапазон КПВ – значит низкая пожаропасность). А вот при высоких давлениях горит он вполне приемлемо. Кроме того, имеет очень низкую склонность к детонации (октановое число оценивается как 110), что делает его весьма неплохим кандидатом для двигателей с принудительным зажиганием (такие опыты проводились).

А если фотоэлементы на плоскостях..

Лёгкому планеру (класса СЛА, т.е. порядка сотни килограмм веса) - поможет. А для стандартного самолёта - чуть менее, чем бесполезно.

[AlexAV]

Тоесть если его размешать и подать в дизель,есть варианты что поедет? 

Ну с дизелем хуже. Там совсем запредельные сжатия нужны (от сжатия он достаточно плохо воспламеняется). Так что поджигать лучше искрой (а вот оптимальная степень сжатия при принудительном поджоге должна быть вполне соизмерима, с той, которая имеет место в дизеле).

Да,пожалуй авиация будет в загоне.А вот железнодорожники "на коне".

Это да. За рельсовым транспортом будущее.

[AlexAV]

Так и у солнечной энергетики есть эта термодинамическая цена --- она в 3-12 раз больше той, что затрачена на её производство. Так что и здесь есть ШАРА.....

Это самой панели без учёта КИУМ и также затрат на распределение и накопление (либо дублирование установленной мощности если без накопления). Т.е. очень лукавая цифра.

[AlexAV]

Уголь, нефть, газ - тоже солнечный свет

Кстати углеводороды – это не единственная шара, которую мы используем. Не меньшую роль (хоть о них и меньше говорят) играют руды металлов. Даже почвы, лес и морскую рыбу мы умудряемся использовать в режиме истощения (хотя это ресурсы без всяких условий возобновляемые). Если бы проблемы были только в нефти – всё было бы не так уж и страшно…

[AlexAV]

Новость по теме Топь в Сахаре: Обещанное Desertec-ом электричество из Сахары уходит в песок.

P.S. Кто бы сомневался.

[AlexAV]

В месяц они выдадут около четырех кило урана,правда мембраны придется менять и как-то отделить урановую фракцию.В месяц надо будет оплатить денюжку за 135000кВт Чубайсу и сторожу ящик пакетированной Фанагории. 

Из 4 килограмм урана в реакторе на тепловых нейтронах можно получить 166000кВтч электроэнергии. Т.е. даже если учитывать только затраты энергии на прокачку(по приведённым вами значениям) уже получается обезьянья деятельность. В действительности всё хуже. Ни одна мембрана не задержит 100% урана, поэтому эти 4 килограмма вы никогда не получите. Мембрана не бесплатная, на её изготовление тоже нужна энергия. Извлечение урана из мембраны – затратная операция, причём всегда сопровождаемая с потерями урана и т.д.

Уран из морской воды имеет смысл использовать только в реакторах-размножителях с замкнутым топливным циклом.

[AlexAV]

то есть бридерах? но откуда-то энергия же всё равно должна поступать...

Естественно. Но бридер с замкнутым циклом может дать с того же количества природного урана на два порядка больше энергии. Это позволяет использовать в нём и очень дорогой уран.

[AlexAV]

26 трлн. тонн сланцевой смолы против 320 млр. тонн традиционной нефти. Разница почти в 100 раз.

Не путайте сланцы и “сланцевую нефть” (которую сейчас добывают). Запасы керогена сланцев действительно громадны (но на сегодняшний день совершенно не извлекаемы за исключением особо богатых пород типа прибалтийских кукерситов).

А вот “сланцевая нефть” которую сейчас добывают к сланцам никакого отношения не имеет. Это не более чем маркетинговое название. На самом деле это самая обыкновенная нефть из малопроницаемых коллекторов. А её запасы ограничены и в лучшем случае соизмеримы с традиционной, а скорее много меньше. Кстати и добывают её сейчас не из сланцев, а из пород, которые ближе к плотным песчаникам, чем к аргиллитам.