Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[MenFrame]

Из-за возможности "йодной ямы" АЭС не имеют возможности энергетических маневров, как впрочем и ГЭС.

не городи чушь... почитай спецификацию ВВЭР-1200... (да и 1000 поледних ревизий), там маневрирование в режиме 100-75-100 - как фичу использовали в задании на проектирование

Как впрочем и ГЭС

[mbrane]

Ну и не особо понятно, как рециклить легирующие компоненты в сплавах, которых там по 2-3-5 процентов. Сейчас, насколько понимаю, они вообще никак не рециклятся.

да впринципе наверное и их можно рециклить, сначала не проипать при сотртировке (решаемо)... растворил если не в соляной кислоте - в азотной, если не в азотной - в царской водке , и давай разбирай на ионы и сорбентами вытаскивай. но проблема там будет  большим количеством жидких отходов, нелюходимостью нейтрализации укрепления растворв... тоже в принципе решаемо - но энергозатратно... 100% рекциклинга все равно конечно не добьешься

[mbrane]

Из-за возможности "йодной ямы" АЭС не имеют возможности энергетических маневров, как впрочем и ГЭС.

не городи чушь... почитай спецификацию ВВЭР-1200... (да и 1000 поледних ревизий), там маневрирование в режиме 100-75-100 - как фичу использовали в задании на проектирование

Как впрочем и ГЭС

ну у гидроагрегатов  ГЭС с набором мощности от 0 до 100% за  6минут вооще проблем маневренности нет , окромя переходов критических частот вращения... а вот у АЭС таки действительно имеются, но и решения существуют... вона небраты вовсю маневрируюти на аэс - ибо угля нет и ничего

[Lieut]

В рассматриваемом нами случае лучшем инженерным решением было бы конструирование собственно реактора так, чтобы в нем просто нечего и незачем было бы перерабатывать. Т.е. исключение из материалов активной зоны всех редких элементов, и построение её из алюминий-магниевого сплава, титана (включая изотопно-обогащенный), керамики на основе алюминий-магниевой шпинели (она обладает исключительной стойкостью к облучению и практически не подвержена радиационному разрушению) и углеродных материалов. Как минимум в случае канального тяжеловодного реактора тут просматриваются жизнеспособные варианты.

Если мы таки договорились, что пару миллионов тонн титана в год для нас доступны пусть и в виде побочного продукта, то значит будет доступно и некоторое количество циркония. Его же примесь в титане в пересчете на металл не менее 4%.  Его отделить от титана на порядки легче чем последний изотопно обогащать.

[AlexAV]

Если мы таки договорились, что пару миллионов тонн титана в год для нас доступны пусть и в виде побочного продукта, то значит будет доступно и некоторое количество циркония.

С циркониевыми сплавами главная проблема не в цирконии (элемент не самый редкий и, главное, химически очень похож на торий, довольно сложно представить метод выделения тория из породы, который одновременно не извлекал бы цирконий, причём в значительно больших количествах, чем сам торий, всё же кларк циркония существенно выше), а лигатуры к нему, без которых сфера его применения будет весьма ограниченной (чисты цирконий имеет неудовлетворительную прочность и ползучесть при типовых температурах в реакторе). Прежде всего ниобий, а это уже проблема куда более серьёзная.

Титан тут привлекателен тем, что сплавы с вполне приемлемыми свойствами можно получать легируя его лишь алюминием.

[comp]

Кстати, к вопросу маневрирования мощностью АЭС. Гейтсовская TerraPower грозится показать новый подход - АЭС со здоровенным теплоаккумулятором. При низком потреблении часть тепла пускается не на генерацию пара, а на плавление соли в теплоизолированном баке. Ну а на пиках потребления за счёт запасённого тепла генерится дополнительный пар, который крутит турбины. Реактор при этом стабильно работает на полной мощности.

[AlexAV]

Алюминий и магний в реакторе очень нежелательны, изза небольшой но неприятной возможности образования алюминия-26, с большим периодом полураспада и горячими гамма-квантами
https://ru.wikipedia.org/wiki/Алюминий-26

Единственный канал образования алюминия-26 в реакторе - пороговая реакция ²⁷Al(n,2n)²⁶Al. Порог этой реакции очень большой, около 13.058 МэВ. Нейтронов такой энергии даже в делительном спектре мало (около 0.5%), а в спектре реактора на тепловых нейтронах, который на много мягче, вообще практически нет. Соответственно наработка этого изотопа в  реакторе с тепловым спектром ничтожно мала. На фоне наработки осколков деления активности ничтожного количества ²⁶Al вообще и не видно особо. Понятно, что из облученного в реакторе алюминия ложки и кастрюли делать лучше не надо, но в целом роль наработки Al-26 в общем производстве долгоживущих радиоактивных изотопов ничтожно мала даже в реакторах с дисперсным топливом в алюминиевой матрице, где условия для наработки этого изотопа самые благоприятные из возможных. Попросту спектр нейтронов деления слишком мягкий для эффективной наработки алюминия-26.

Алюминия-26 - это скорее проблема не ядерных реакторов деления, а термоядерных и гибридных реакторов, где имеет место большой поток нейтронов с энергией 14.1 МэВ, превышающей порог реакции ²⁷Al(n,2n)²⁶Al. Вот там это действительно серьёзная проблема. Особенно для всяких проектов систем, использующих Z-пинчи, типа MagLIF, вот там, если реактор их использующий когда-либо будет создан, действительно будут возникать килотонны облученного алюминия с высоким содержанием алюминия-26. А для классического тяжеловодника с мягких тепловым спектром нейтронов наработка алюминия-26 особой проблемой не является даже при широком использовании алюминия в ТВЭЛах и оснастке реактора.

Магний при облучении вообще долгоживущих радиоактивных изотопов не даёт.

[BlackMokona]

грозится показать новый подход

Уже есть построенная СЭС круглосуточная на таком же принципе. Просто инерция системы с помощью теплоаккумулятора.

[Lieut]

Кстати, к вопросу маневрирования мощностью АЭС. Гейтсовская TerraPower грозится показать новый подход - АЭС со здоровенным теплоаккумулятором. При низком потреблении часть тепла пускается не на генерацию пара, а на плавление соли в теплоизолированном баке. Ну а на пиках потребления за счёт запасённого тепла генерится дополнительный пар, который крутит турбины. Реактор при этом стабильно работает на полной мощности.

Какая для этого должна быть температура теплоносителя в первом контуре?

[MenFrame]

Уже есть построенная СЭС круглосуточная на таком же принципе.

И какая доля этих СЭС от общего числа?

Какая для этого должна быть температура теплоносителя в первом контуре?

Такая же как на выходе и входе в теплообменнике АЭС.

[Lieut]

Такая же как на выходе и входе в теплообменнике АЭС.

Раз у нас вместо обычного теплообменника появляется еще один элемент, эффективность которого прямо пропорциональна разности температур, то очевидно что не такая же как в обычных водо-водянных реакторах.

[MenFrame]

то очевидно что не такая же как в обычных водо-водянных реакторах.

Температура теплоносителя первого и второго контура АЭС определяется проектом, и не чем больше.

[BlackMokona]

И какая доля этих СЭС от общего числа?

Небольшая. Основная масса СЭС сидит на дневном пике и в батарейках не нуждается. А этот способ конкурирует с химическими батарейками которые быстро дешевеют и совершенствуются. Поэтому не факт что они смогут занять сильную позицию

[Lieut]

Температура теплоносителя первого и второго контура АЭС определяется проектом, и не чем больше.

Зато проект сильно зависит от физических возможностей, в частности стойкости материалов.
Так вот по проекту какая должна быть температура в контурах при использовании солевого теплоаккумулятора?

[MenFrame]

А этот способ конкурирует с химическими батарейками которые быстро дешевеют и совершенствуются.

Уже вроде не дешевеют, цены на сырье пошли вверх. И чем  больше батарей, тем выше дефицит сырья, тем выше цены. Так что забудьте про дешевую аккумуляцию. По крайней мере пока Аллах ниспошлет что то, что обходиться без дефицитных ресурсов.

Так вот по проекту какая должна быть температура в контурах при использовании солевого теплоаккумулятора?

Ну как минимум не ниже температуры затвердевания соли и не выше максимальной температуры во втором контуре.

[BlackMokona]

Уже вроде не дешевеют, цены на сырье пошли вверх. И чем  больше батарей, тем выше дефицит сырья, тем выше цены. Так что забудьте про дешевую аккумуляцию. По крайней мере пока Аллах ниспошлет что то, что обходиться без дефицитных ресурсов.

Эту я песенку уже слышал и закончилось всё огромным обрушением цены на литий.
Там рынок добычи крошечный, шахтеры чутка поднажимают и сразу цена улетает вниз, чуть отпускают  улетает в космос. И по кругу

[BlackMokona]

Ну и чутка аналитики на большем сроке
В прошлое

Спрос на этот металл растет благодаря буму на рынке электромобилей, а предложение остается слабым после долгого периода низких цен и пандемийного года. В 2015–2017 годах наблюдалась похожая картина, и тогда быстрый рост цен спровоцировал ответную реакцию со стороны производителей, которые резко увеличили предложение. Однако на этот раз повторения такого сценария ждать не стоит, и дефицит лития, вероятно, сохранится, предупреждает аналитик Bloomberg Intelligence Кристофер Перелла.

И чутка в будущие

"Мы по-прежнему наблюдаем избыток сырья во всем мире", - говорится в сообщении банка.
Цены на литий в этом году упали на 9%, свидетельствуют данные Benchmark Mineral Intelligence, что негативно сказалось на акциях крупнейших производителей. Акции американской химической компании Albemarle подешевели на 10% с начала года, тогда как цена бумаг чилийской SQM снизилась на 23%.
По прогнозам Morgan Stanley, средняя цена карбоната лития из Южной Америки, которая сейчас составляет $11,5 тыс. за тонну, опустится ниже $10 тыс. за тонну к концу 2019 года и $7,2 тыс. за тонну к 2025 году.

[Lieut]

Ну как минимум не ниже температуры затвердевания соли и не выше максимальной температуры во втором контуре.

В водо-водянных реакторах температуру в первом контуре сильно выше 320 С не подымешь. А если на выходе из парогенератора температура снизится с 284 до 220 С то кпд турбины упадет минимум вдвое.
Имеет ли смысл такое аккумулирование?

То в концентрационных  тепловых СЭС можно соль нагревать хоть до 800 С и там такие теплоаккумуляторы весьма актуальны.

[MenFrame]

Там рынок добычи крошечный

Потому что спрос крошечный, так аккумуляция крошечная в масштабах энергетики.

шахтеры чутка поднажимают и сразу цена улетает вниз,

Цена не улетит ниже себестоимости добычи, а она растет по мере исчерпания его запасов. Я уже молчу какая будет цена, если всю эту добычу запитать от СЭС с батарейками. Ослик сам себя не прокормит.

[MenFrame]

Имеет ли смысл такое аккумулирование?

Речь вроде шла о натриевом контуре, и реакторе бридере Гейтса.