Источник
Ядерная энергия - LiveJournal.com
Выбор редакции
11 ноября, 16:44

На пути к "Укрытию"

  • 0

Этот пост - новая часть из серии, посвященной аварии на Чернобыльской АЭС. У меня уже есть пост про саму аварию и первые дни героической борьбы с ее последствиями (недавно полностью переписанный мной, советую!) , обсуждение природы взрыва, про радиационное заражение, которое возникло в результате аварии , коротенький пост про роботов на ЛПА, Сегодняшний же пост посвящен строительству “объекта Укрытие”, призванного изолировать радиоактивные руины 4 блока ЧАЭС от окружающей среды, предотвратить дальнейшие выбросы и защитить от прямого гамма-излучения работающих на других блоках ЧАЭС. Это была во многом героическая, но и одновременно инженерно крайне интересная стройка, мало освещенная в популярной прессе.Классический вид на "саркофаг" или "укрытие" спустя ~20 лет после катастрофы. Сразу за краном - западная контрфорсная стена, левее - северная каскадная.Рубежом перехода от острой фазы катастрофы стало прекращение масштабных выбросов радиоактивных аэрозолей из остатков четвертого блока ЧАЭС, которое произошло 6-7 мая 1986. Потухший радиоактивный “вулкан”, хотя и снял с повестки дня гонку со временем и снизил остроту аварии, оставил после 6 дней выбросов ужасающую руководство атомной отрасли и страны картину превращения аварии на промышленном объекте в региональную, а затем и глобальную радиационную катастрофу. Эвакуация Припяти, создание опасной для жизни зоны размером ~100х50 км, выпадение радиоактивных осадков по гигантской территории европейской части СССР, а также в нескольких европейских странах - первая неделя катастрофы приводит к одному стремлению - не допустить дальнейшего рассеяния радионуклидов из 4 блока ЧАЭС!Карта выпадения в результате аварии одного из самых летучих и неприятных изотопов Cs137Но, есть и другое, более рациональное желание - не потерять и саму ЧАЭС, возможность людям находиться на ней. Ведь это не только важный объект энергогенерации, но и радиационно и ядерно-опасный объект, за которым надо следить и эксплуатировать. А для этого нужно снизить радиоактивное заражение промышленной площадки АЭС, закиданной остатками активной зоны 4 реактора.Проектные институты Минсредмаша СССР  (напомню, что под этой вывеской скрывалось атомное министерство) в ходе мозгового штурма в мае 1986 года предложили множество вариантов изоляции останкой 4 блока, в том числе:“Курган”, предполагавший засыпку 4 энергоблока холмом грунта. Однако, этот вариант приводил к потере 3 энергоблока (который тоже оказался бы засыпан) и имел проблемы с обрушениями конструкций, которые приводят к выбросам радиоактивной пыли. “Монолит”, предполагавший заливку бетоном 4 энергоблока в монолит. Отвергнут из-за проблем с прочностью фундамента, не рассчитанного на такой вес и большими сложностями с заливкой внутренних помещений целиком (из-за воздушных подушек), и опять же обрушениями.“Арка”, предполагавшая сооружение надвижной на остатки 4 энергоблока конструкции. Самый щадящий по облучению строителей вариант, не прошел ввиду технологической сложности и длительности сооружения (как мы знаем в реальности эти оценки оправдались - “Новарка” сооружалась 5 лет и имела впечатляющую сложность)Многочисленные проекты независимой обстройки останков 4 энергоблока. В основном были отвергнуты по причине крайне высоких дозовых нагрузок на строителейВ итоге, за июнь был сформирован проект сооружения “Укрытия”, использовавший уцелевшие строительные конструкции 4 энергоблока ЧАЭС и решавший вопросы стабилизации радиоактивных руин и экранирования остальной площадки АЭС от гамма-излучения выброшенного топлива.Инженерные танки ИМР, которые видны на первом плане имели штатное ослабление гамма-излучения в 10 раз и фильтро-вентиляционную установку и активно использовались для сгребания радиоактивных обломков и грунта и разравнивании засыпки свежего грунта. Кроме того на фото видна площадка окончательного монтажа блоков "укрытия", кран DEMAG а слева - здание ХЖТО (хранилища жидких и твердых отходов) из которого велось управление монтажом укрытияОсновной сложностью для проектировщиков (кроме страшно сжатых сроков и недостатков информации) была проблема высокого радиоактивного излучения на будущей площадке строительства. Непосредственно возле блока максимальная разрешенная доза набиралась бы рабочими за 2...10 минут, и в отличии от “крышных котов”, убиравших обломки (о них дальше), здесь невозможно было обойтись многократной сменой рабочих на позициях. Необходимо было разработать комплекс технологий, позволяющих строить “Укрытие” без переоблучения персонала. В итоге  в строительстве использовались такие решения:С помощью инженерных машин разграждения(ИМР), часть из которых была так же обшита дополнительным свинцом сгрести максимальное количество обломков и загрязненного грунта с площадки будущего строительства к зданию разрушенного блокаПутем подсыпки свежего грунта организовать площадки (в относительном удалении от станции - 2..5 км) для монтажа будущих элементов конструкцииСтроительство “Укрытия” вести путем установки максимально крупных металлоконструкций друг на друга (без монтажа) с последующей заливкой бетоном, фактически речь шла об дистанционной установке опалубкиИспользовать уже установленные стенки, как радиационную теневую защиту для работы техники по монтажу следующих ступеней. Множество мелочей - перегрузка материалов, приходящих на строительство с “чистых” грузовиков на “грязные”, освинцованные конструкции, дистанционная разведка и контроль строительства и т.п. и т.д.Еще одним "героем" первых месяцев ликвидации последствий аварии станет инженерная машина БАТ-М, бульдозер с краном и фильтро-вентиляционной установкойПервым, довольно героическим, этапом строительства “Укрытия” стало уменьшение загрязненности площадок будущего строительства. С помощью обшитой свинцом техники, ну а также кое где вручную, с привлечением армии и работников минсредмаша производилось снятие зараженного грунта (5-10 см), с вывозом его в места хранения, подсыпка чистого грунта, укладка бетонных плит, нанесение пленкообразующих составов (для связывания радиоактивной пыли), дезактивация стен и крыш зданий (водой и щавелевой кислотой).  На самых “горячих” местах грунт заливался толстым слоем бетона для организации рабочих мест. Крупные загрязненные фрагменты, выброшенные части активной зоны были сдвинуты к завалу возле западной стены 4 блока ЧАЭС.Следующим этапом, который начался в июле 1986 стало сооружение так называемых “пионерных” стенок по периметру блока. Высотой и толщиной 4-6 метров, эти стенки должны были служить биозащитой для работающих на строительстве людей и техники. Поскольку сооружались они в тяжелейших радиационных условиях (кое где фон доходил до 250 р/ч), то делалось это полудистанционно - с помощью ИМР сооружались ЖД-пути (впрочем, с 1 стороны были использованы уже существующие пути), на них закатывались жд-платформы с установленными на них конструкциями стены и линиями бетонопровода, а затем из удаления вся эта конструкция бетонировалось. К середине августа “пионерные” стенки были сооружены с трех стороны от блока.Последняя фотография уже с поздних этапов сооружения "Укрытия". Внизу кадра видна забетонированная южная "пионерная стенка"Самое начало работы с северной стороны блока. Видно обнаженное помещение барабана-сепаратора (множество трубочек внутри здания). Между зданием и площадкой уже установлена пионерная стена, а площадка засыпана свежим грунтом. Параллельно была начата работа по строительство разделительной бетонной стены между 3 и 4 блоком, а также в машзале между турбоагрегатами 3 и 4 блока. Эта работа стала одной из самых сложный, т.е. здесь нельзя было применить совсем дистанционные методы. В машзале основная высота разделительной стены выполнялась установкой опалубки мостовыми кранами и заливкой ее бетоном. Выше точек, куда могли ставить краны пришлось ставить стенку вручную, со значительными дозозатратами строителей, и разделительная стенка станет одним из самых  “человекозатратных” объектов Укрытия.Вид на монтаж щитов второго "каскада" из корридора, соединявшего ХЖТО и ЧАЭС. Из этой точки было удобно наблюдать, но фон здесь был порядка 25-50 р/ч, поэтому делать это можно было только очень кратковременно. Видны краны 500 тонник и 650-тонный кран с суперлифтом (он сразу за рукой дозиметриста)Внутри здания реакторных отделения блоков 3-4 разделительная стенка выполнялась путем установки в проеемы больших бетонных блоков и цементирования щелей вокруг под биозащитой этих блоков. Коммуникации между 3 и 4 блоком резались по живому, что потом приведет к сложностями при перезапуске в 1987 3 блока обратно в работу.Монтаж части разделительной стены краном с освинцованными кабинами машиниста и водителяВ июле 1986 под прикрытием здания ХЖТО была создана укрупнительная база для металлоконструкций “Укрытия” и под прикрытием пионерной стенки - монтажная база. Внизу по центру - здание ХЖТО и видны укрупняемые конструкции угловой башни под его прикрытием. Так же проглядываются ЖД пути и платформа, с помощью которых металлоконструкции вытаскивали под краны.Монтаж секций металлоконструкций осуществлялся 3 немецкими кранами DEMAG, 2 из которых были срочно куплены СССР под задачу ликвидации. Для 1986 года эта была самая производительная крановая техника в мире - гусеничные краны грузоподъемностью 500 и 650 тонн (с использованием мобильного противовеса - суперлифта), что позволяло вести монтаж “Укрытия” максимально крупными фрагментами. Вторым важнейшим “импортным” элементом стали бетононасосы Putzmeister с длинными стрелами, позволяющие заливать полые металлоконструкции бетоном без излишнего приближения к радиоактивным руинам (забавно, но через 25 лет, Putzmeister будут играть важную роль и на ликвидации последствий аварии на Фукусимской АЭС).Сентябрь 1986, монтаж 2 каскада каскадной стены, его элементы висят на траверсе, позволяющей саморасстроповку конструкций после установки. Видны 2 крана DEMAG (№16 и 21), суперлифт и стрела бетононасоса "Пуцмейстер". Кран с суперлифтом стоит перед пионерной стенкой и работает под ее защитой. За работающей техникой начинаются завалы с фоном в тысячи рентген/час.Проект “Укрытия” предусматривал создание бетонного саркофага над разрушенной и заваленной обломками северной стеной реакторного здания. Эта часть была названа “каскадной стеной”, т.к. представляла собой каскад все более высоких и все более близких к блоку террас, при это сооружение их велось полудистанционно - установка металлоконструкций (МК) выполнялась кранами DEMAG с помощью траверсы с самоотцепом после установки, а заливка бетоном - бетононасосами под защитой предыдущего каскада. Управление стройкой велось дистанционно из бункера в здании ХЖТО с помощью телекамер, хотя, конечно, кроме крановщика на площадке вынуждено находились строповщики, управлявшие положением МК при установке с помощью многосотметровых фалов.После бетонирования двух каскадов, на первый устанавливали бетононасосы и под прикрытием биозащиты второго бетонировали третий. Роль строповщиков, за фалы управлявших положением монтируемых МК часто выполняли "партизаны" - призванные из запаса военнослужащие.Первый каскад выполнял также функции бетонного саркофага для обломков реактора, которые особенно обильно высыпались с северной части блока, а также сгребенных туда обломков их других мест площадки и зараженной в ходе этой работы техники. Бетонирование этого каскада-саркофага не обходилось без проблем - утечки бетона, оседание конструкции, обрушения обломков с выбросом пыли - хорошая иллюстрация, почему захоронения РАО не делают по принципу “ссыпать в яму и залить бетоном”. Интересно, что для уменьшения объема бетонирования, внутрь металлоконструкций забрасывались секции башенных кранов, обшитых сеткой-рабицой, которые выполняли роль “вытеснителей”. Вид на бетонирование 2 каскада. Видны щиты стены-опалубки с мощными распорками и заброшенные за них секции башенных кранов, обшитые сеткой для уменьшения объема заливаемого бетона.Сооружение 4 каскадов высотой от 10 до 30 метров заняло 2,5 месяца и было закончено к октябрю. Окончание строительства "Каскадной стены" и команда монтажников, отвечавших за металлоконструкции (были еще бетонщики, крановщики и т.п.)На углу здания была возведена башня из металлоконструкций, к которым с запада примкнула т.н. контрфорсная стена (по названию треугольных упорных элементов - контрфорсов). Все эти элементы также были смонтированы и забетонированы в том же стиле, что и каскадная стена, но уже в конце. Главной задачей после сооружения "каскада" стало строительство кровли, закрывающей блок сверху.Вот среди этих смертоносных развалин надо было найти опору для кровли, о чем рассказанно ниже. В процессе этого поиска использовалась не только фотосъемка, и но "нырки" в защищенной освинцованной кабинке, переносимой краном, и удары специальными грузами по потенциальным точкам опоры. Параллельно строительству стен велось и сооружение кровли “Укрытия”. Однако, прежде чем рассказать об этой части, необходимо вспомнить о “крышных котах”. Так называли отряд людей, задача которых была расчистка кровли от обломков активной зоны - графита, твс, технологических каналов, поглотителей и т.п. При этом мощность радиоактивных полей была настолько высока, что работы выполнялись бегом и не более 1-2 минут, после чего люди сдавали смену следующей бригаде и уезжали из зоны радиоактивного заражения. Через эту работу прошло почти 4000 человек. Советую посмотреть не только видео сверху, но и вообще множество потрясающей кинохроники с комментариями по работе "крышных котов" и ликвидации последствий аварии вообще на канале Telecon documentaryРегулярно всплывает вопрос (не)использования робототехники в Чернобыле и на Фукусиме - в принципе я уже писал большой текст про роботов на Фукусиме, и небольшой про Чернобыльских, но здесь только резюме: роботы не стали основной рабочей силой на ЧАЭС не из-за радиации, а просто в силу ущербности их кинематики, невозможности сравниться с человеком в ловкости и главное - скорости. На это так же влияет сложности манипулирования роботом, если оператор видит обстановку через 1-2 тв-камеры (сегодня эту проблему пытаются решить с помощью дополненной и виртуальной реальности, но понятно, в 1986 году мало кто вообще догадывался об этой сложности). В следующих частях мы еще вернемся к тематике робототехники и дистанционной техники в радиационных авариях и работах.Радиоуправляемый бульдозер KOMATSU, впрочем, использовался довольно активно.Так или иначе, к осени крыша была расчищена от обломков реактора, и строители приступили к сооружению защитной кровли. Непосредственно над центральным залом с бывшим реактором необходимо было расположить биозащиту из бетона. Поскольку строить опору для бетонной конструкции 70х50 метров было невозможно, а здание реактора было в непонятном состоянии после взрыва, пришлось рисковать, используя самые сохранившиеся конструкции здания для опирания будущей верхней биозащиты “Укрытия”На этой фотографии видно опирание кровельных балок и трубного наката на стену с помощью промежуточной металлоконструкции.С помощью “батискафа” - обшитой свинцом кабинки, переносимой кранами DEMAG  - проектировщики “ныряли” в радиоактивные руины, рассматривая потенциальных кандидатов под опору кровли. Выбранные в итоге точки (например вентшахта) дистанционно подливались бетоном (хотя эта операция оказалась в основном неудачной, и вообще, лить бетон без возможности поправить дистанционно установленную опалубку, оказалось крайне мучительной затеей), на них были установлены кранами опорные металлоконструкции и сооружение кровли началось.Разрез "Укрытия", север справа. Балка "Самолет" обозначена номером 27.Ее конструкция предусматривала расположение гигантских опорных балок (Б1, “Самолет”, Б2, Б5, “Мамонт”, “Осьминог”), опирающихся на уцелевшие конструкции 4 блока. На балку Б1, прямо над центральным залом, устанавливались трубы большого диаметра, этот трубный накат и защищал от гамма-излучения идущего вверх (которое рассеивалась воздухом во все стороны, создавая вокруг 4 блока приличное поле).На этой фотографии видно устройство южной половины кровли. Левее всего виднеется трубный накат (диаметр труб - 1,5 метра), опирающийся на "Самолет", дальше балка Б5, "южные тяжелые щиты", опитающиеся на балку "Мамонт" и наконец южные "клюшки", опитающиеся на "Осьминог".Первым к установке шел “Самолет”, представляющий собой две балки длиной 40 метров разнесенные на 25 метров и связанные между собой пространственной фермой из труб. Вес конструкции составлял 165 тонн а с траверсой (подвеской) - 177 тонн, что было даже чуть больше возможностей DEMAG при работе на большом вылете.Балка "Самолет" в монтаже. С перевозкой тяжелых конструкций, кстати, регулярно возникали проблемы - ломались тралы и тягачи, иногда для скорости приходилось просто последовательно переставлять конструкцию краном.Для большего погружения мне хочется привести цитату из книжки "Схватка с неизвестностью", посвященную довольно драматическому моменту установки балки "Самолет" в проектное положение.“Привезли “Самолет”, установили в предмонтажное положение, застроповали и начали поднимать. Все с нетерпением ждали, когда это закончится. Когда мы подняли, все шло нормально. Стали опускать стрелу и майновать (поднимать) груз. Вылет стрелы за счет ее опускания достиг проектной отметки монтажа. И вот, когда оставалось метра 2-2,5 опустить мы с Пашей Калининым пошли смотреть (из бункера к крану) этот самый ответственный момент. Команды давал Н.К. Страшневский, он отвечал за подъем. Мы с Пашей стоим за суперлифтом и вдруг слышим треск. Задние колеса суперлифта отрываются от земли и эта 400-тонная машина начинает качаться в воздухе. При этом сам кран, груз и стрела крана качаются вместе с суперлифтом. Левая гусеница на месте, а он качается и качается. Мы стоим и смотрим, чем все это кончится. Единственная мысль в голове “Упадет, не упадет?” Визуально мы видим, что вспомогательная 70-метровая стрела согнулась дугой. Представляете? На ней же висит груз. Я говорю: “Что сейчас будет?” “Как что?” - отвечает Павел. - “Стрела сейчас сломается и все рухнет. Надо уходить”."Самолет пошел на взлет". Это уже вторая, более успешная попытка. Обратите внимание, как близко кран стоит к зданию. А в это время крановщик и Н.К. Страшневский, сидевшие в кране уже его покинули. Мы видели, как фигуры одна за другой бегут от крана по площадке. Мы идем, а я думаю: “Если сейчас упадет, все это разрушит, и еще вдруг взрыв [реактора - tnenergy] произойдет?” Представляешь, 1200 тонн вместе с “Самолетом” упадут, все будут рушить, все корежить, и еще от машзала ничего не останется, и еще останки реактора не понятно как себя поведут? Тысячи мыслей в голове. Я говорю “Паш, как ты думаешь?” Он: “Должен упасть”. Мы отошли к зданию ХЖТО, смотрим. Груз раскачивается. Суперлифт встал в такое положение: задние колеса метра на 2 от земли оторвались. А передние стоят на земле. У меня мысли в голове “Сколько мне дадут?”, потому что я по большому счету крайний. Я подписывал, что площадка готова, мой кран в идеальном состоянии. В тот момент, когда это все произошло, я не знал, что правая гусеница просела, были проблемы с засыпкой площадки. Но потом мы поняли, что раз стрела изогнулась, то есть наклон всей конструкции, небольшой, 3-4 градуса, но этого достаточно. Поднимаемся наверх. Рудаков спрашивает: “Что произошло?” - “Трос лопнул, перекос суперлифта”. - “За счет чего?” - “Наверное кран наклонился, просела гусеница” - “Ну и что будем делать?”. “Тут рядом контейнер, загруженный свинцом. Поскольку суперлифт с краном связан, попробуем для устойчивости прижать его 40-тонным контейнером. Стрела должна немного подправиться, а утром я вызову кранового, поставим груз на площадку и вернем в предмонтажное положение”.Этот план сработает. После укрепления площадки вторая попытка установить “Самолет” будет успешна, при этом выдержат и стены разрушенного блока. Начнется монтаж трубного наката. Однако маленький эпизод показывает реальное напряжение сил и техники, которое нужно было для ведения столько непростого строительства. Конец первой части.Радиационная обстановка вокруг "Укрытия" в наше время (до установки "Арки")

Выбор редакции
01 ноября, 19:18

Робосклады продолжают эволюционировать

  • 0

В свое время мне приходилось погружаться в тему роботизированных складов, где точная механика пытается соревноваться в скорости с водителями штабелеров (которые работали на не роботизированных складах). В принципе уже тогда были десятки форм роботов, но выглядело это все не очень эффективно, обычно решая какую-то одну небольшую задачу, ну скажем, доставления складируемого груза к комплектовщику и обратно в ячейку хранения, что-то вроде вот этогоПотом появилась система KIVA (которую купил Амазон) - уже что-то прикольное и выглядящее производительным, но все равно, на мой взгляд, довольно узко заточенное под задачи АмазонаНо вот, буквально недавно люди догадались, что для роботизированных складов можно не мимикрировать под людские склады. Для начала анимация того, как устроена новая системаХранение все еще не совсем универсально (например, типичная проверка склада на универсальность - умение хранить и выдавать выхлопную трубу машины), но гораздо, гораздо компактнее и может быть полностью автоматизировано в довольно универсальном ключе. Под последним я понимаю, что не придется для каждого склада изобретать свою систему конвееров, сканеров, перегружателей, автоматизировать это хозяйство, отлаживать и ловить исключения - здесь можно довольно уверено обойтись одними масштабируемыми решениями. И как это работает в реальности:Хотя, кажется, здесь отказались от "откапывания" корзин, которые редко нужны, но на мой взгляд, это будет реализовано в дальнейшем. Ну и напоследок уже доволько старенькое, но все еще очень впечатляющее видео с кучей промышленных манипуляторов, и с тем, что они умеют делать. Не зря это видео снято в Германии, ведь современные роботы - это на 60% умение проектировать крутую механику, на 30% - ПО и всего лишь на 10% - электроника. А в механике немцам, все же, пожалуй, нет равных.

Выбор редакции
29 октября, 13:01

В России успешно написали отчет по ключевой системе ядерного космического двигателя

  • 0

С сегодняшнего утра мне уже несколько раз прислали ссылку на новость, где написано буквально "В России успешно испытали систему охлаждения ядерной электродвигательной установки мегаваттного класса." Исходным источником новости является ТВ Звезда, которая в подтверждение успешности испытания ссылается на документы госзакупки.... от 29.09.2016 года.Закупка эта производится на научно-исследовательскую работу Разработка предложений по летной верификации результатов наземных испытаний и проведению испытаний ключевых систем перспективных ЯЭДУ в космическом пространстве (Шифр НИР: "Верификация") Для этой закупки, на наше счастье, есть техническое задание, из которого можно узнать, что НИР направлена на разработку космических экспериментов, верифицирующих наземную отработку узлов ЯЭДУ мегаваттного класса, результатом НИР должны стать проекты этих космических экспериментов с элементами ЯЭДУ.Картинка в подтверждение новости "В России успешно испытали систему охлаждения ЯЭУ мегаваттного класса"Еще раз: результатом НИР должно стать описание на бумаге, как можно было бы проверить работоспособность космического буксира с ЯЭУ мегаваттного класса (этот проект хорошо известен под шифром ТЭМ - транспортно-энергетический модуль), не запуская сам буксир. Где здесь "успешное испытание системы охлаждения", я не знаю.Можно, конечно, предположить, что в реальности, действительно, прошло испытание системы сброса тепла (холодильников-излучателей), скорее всего не полноразмерных, а элемента панелей - его вполне можно провести на существующих термо-вакуумных стендах. Однако, ирония тут в том, что НИР заказана именно потому, что нигде в мире нет термо-вакуумного стенда, в котором можно было бы испытать полноразмерную систему охлаждения ТЭМ, прежде всего по охлаждению (нужно отводить ~2,5 мегаватта тепла на температуре жидкого азота).Кроме того, не слышно, что бы Минфин внезапно бы расщедрился, и откатил бы обратно сокращение финансирования Роскосмоса по ФЦП "Космос-2025" (а сумма в 2016 году была сокращена с 3 до 1,5 триллионов). Эта усушка финансирования привела к тому, что по ТЭМ до 2025 года решено было отделаться наземными испытаниями и разнообразными НИР, описывающими, как именно нам снять все технические риски к 2025 году, что бы уж потом-то точно построить и запустить летный ТЭМ. В частности кроме основной ОКР "Нуклон", по которой создаются технологии, которые позволят построить к 2025 году наземный прототип ТЭМ были заказаны НИР "Верификация", НИР "Отработка" (400 млн рублей) и НИР "Ядро" (160 млн рублей) - все они направлены на проработку проектного облика ТЭМ и снижение технических рисков.В итоге, из общей картины, я считаю, что у либо ТВ Звезда заменила "источники" первой попавшейся тематической госзакупкой, то ли у корреспондента сработала "напоминалка" по этой НИР, которая должна была закончится как раз в октябре 2018 года и так появилась новость, вводящая в заблуждение.P.S. Еще у меня про ТЭМ и про ядерные космические реакторы (и слайды лекции по этой тематике), а так же про реально испытываемый сегодня американский Kilopower.

Выбор редакции
22 октября, 16:34

АЭС в Узбекистане и кредиты Росатому

  • 0

19 октября 2018 года в присутствии Путина и президента Узбекистана Шавката Мирзиёева был дан символический старт строительству АЭС российского дизайна в Узбекистане. Новая стройка в очередной раз всколыхнула тему кредитования экспортных АЭС Росатома - в частности под АЭС в Узбекистане планируется выделение 11,4 млрд долларов кредита (при полной стоимости строительства в районе 13 млрд долларов).Макет будущей Узбекской АЭС (c) Атоминфо. Видно, что проект визуально схож с энергоблоками ВВЭР-1200 НВАЭС-6,7Атомные электростанции являются одной из самых дорогих форм инфраструктуры, особенно если брать единичные объекты. Учитывая так же длительность жизненного цикла АЭС, поиск финансирования для их строительства всегда является весьма непростым квестом.В частности, в почти всех экспортных проектах Росатома фигурировали кредиты от Правительства РФ начиная прямо с первой волны АЭС: Тяньвань 1&2 в Китае, АЭС Куданкулам 1&2 в Индии строились на международные кредиты Минфина РФ и только 1 блок АЭС Бушер сооружался на деньги заказчика (впрочем, сумма там была настолько невысока по современным меркам, что это неудивительно).В дальнейшем, правда, Китай перешел на внутренние кредиты для строительства Российских АЭС (в т.ч. потому что произошла значительная локализация проектов - до 70% расходов идет китайским подрядчикам). Иран также нашел внутренние источники для оплаты 2 и 3 блока АЭС Бушер. Индия же продолжает исправно получать кредиты на строительство последующих очередей АЭС Куданкулам, впрочем, погашение первого кредита идет даже быстрее обязательств.Что касается новых экспортных направлений, то здесь ситуация гораздо более напряженная для Российских финансистов. Практически все проекты и все контракты новых АЭС на атом имеют Российское финансированиеПервенцем этой новой кредитно-атомной волны стала Белоруссия, получившая линию на 10 млрд долларов для строительства Белорусской АЭС. Основной механизм выделения финансов, впрочем, поменялся по сравнению с эпохой первой очереди Тяньваня и Куданкулами - кредитором стала госкопорация ВЭБ. Сам ВЭБ имел разные источники финансов - но во многом это были заемные средства с рынка, а разница в процентных ставках покрывались государством. Были и моменты прямого дофинансирования атомных проектов их госбюджета, однако, пока кредитов на строительство АЭС было мало, эти финасовые потоки тоже не были особо заметными.И здесь, мне кажется, кроется интересный момент - где будут взяты деньги на все имеющиеся проекты, а именно Куданкулам + Руппур + Аккую + Ханхикиви + Аль Дабаа + Узбекистан ~73 миллиарда долларов, 4,7 триллиона рублей?Поскольку выделение реальных денег при строительстве АЭС идет довольно долго - от 5 до 10 лет, а для бюджета еще и замазано привлечением ВЭБ разнообразных коммерческих кредитов, то до сих пор этот вопрос закрывался обычным бюджетным процессом, и лишь под капитализацию проекта АЭС Ханхикиви были использованы деньги ФНБ.Однако, видимо, такому положению вещей приходит конец. С одной стороны сокращается сам Федеральный Бюджет и борьба за его деньги становится более ожесточенной. При этом ВЭБ все больше погрязает в "плохих долгах" и требует все больше денег на решение старых проблем. С другой стороны вместо масштаба 1,5-2 миллиардов долларов в год к началу 2020х стоит ожидать 5-7 миллиардов долларов в год.Поэтому финансирование будущих проектов сейчас переносится на ФНБ. Интересные подробности этого рассказал (в новости РБК) министр финансов СилуановПо закону это станет возможно после того, как объем свободных средств ФНБ превысит 7% ВВП. Об этом журналистам рассказал первый вице-премьер — министр финансов Антон Силуанов.Общий объем ФНБ в конце текущего года составит 3,8 трлн руб., а свободный объем резервов (валюта, не связанная существующими инвестициями и хранящаяся на счетах в ЦБ) — 2,2 трлн руб. В начале 2019 года в ФНБ будет зачислена валюта, накопленная в результате покупок Минфина по бюджетному правилу на нефтегазовые сверхдоходы. В результате в конце 2019 года объем ФНБ достигнет почти 8 трлн руб., а без учета средств, уже размещенных в активы, — 6,4 трлн руб. Таким образом, правительство приблизится к объему ФНБ в размере 7% ВВП. После достижения этого уровня власти имеют право направлять деньги из фонда на инвестиции, рассказал Силуанов.Получается, что все грядущие атомные стройки будут финансироваться из нефтегазовых сверхдоходов - и в случае снижения цен на нефть или роста расходов бюджета (и уменьшении потока денег, идущих в ФНБ) денег на атомный экспорт может и не хватить.Например АЭС Аккую в настоящий момент профинансирована из госбюджета на 119 миллиардов рублей. Из этих денег начата реализация проекта, но уже сейчас заключены контракты на поставку оборудования на сумму, большую, чем 119 млрд рублей - а еще есть непосредственно строительство, которое в структуре себестоимости АЭС может занимать до 60%.Очевидно, что если Росатом не разрешит кризис вокруг поиска турецких партнеров, готовых вложить до 10 миллиардов долларов в АЭС, то для продолжения строительства понадобятся срочные вливания из того же ФНБ.Как видят ситуацию с возможным перекрытием крана из ФНБ финансисты Росатома. В итоге, если внутри России сложившееся финасирование новых АЭС ведет к снижению темпа строительства до минимума, то экспортные проекты оказываются в крайне некомфортной ситуации, когда в случае падения цен на нефть могут встать сразу несколько проектов. Формально, экономисты Росатома вспоминают и другие источники финансирования, но на мой взгляд, коммерческие банки в мире сегодня, мягко говоря, не согласны финансировать стройки АЭС в Египте или Турции. Посмотрим, конечно, как будут развиваться события, и какие механизмы придумают специалисты, но на сегодня, по моему мнению, ситуация неустойчива для старта множества новых проектов АЭС.

Выбор редакции
21 октября, 12:15

Видео лекции по возобновляемой энергетике

  • 0

Видео из ВК к сожалению, ЖЖ не вставляет, поэтому ссылкойНу и слайды к лекции

Выбор редакции
17 октября, 00:05

Лекция в Ставрополе 20 октября

  • 0

На мероприятии "Открытые лекции популяризаторов науки" 20 октября в Ставрополе прочитаю лекцию про возобновляемые источники энергии - их бурный рост, технологии, взаимосвязь с другими источниками, перспективы, проблемы и т.п. Один раз уже эту лекцию читал на Гикпикнике, и вроде всем (в т.ч. мне) понравилось, так как удалось уложить в нее многие наработанные за последние годы мысли и аналогии по этому явлению, которое для большинства пока еще терра инкогнита.Конкретика:Если кто-то из Ставрополя меня читает - приходите.

Выбор редакции
07 октября, 22:54

Даунгрейд сделал исследовательский реактор ВВР-К лучше

  • 0

Все ядерные реакторы в мире можно поделить на 4 категории: энергетические, транспортные (атомные подводные лодки), наработчики изотопов и исследовательские. Интересно, что последняя категория почти что не мелькает в СМИ, но при этом является наиболее массовой: в мире работает 670 исследовательских реакторов и критсборок. Сегодня мы поговорим немного об этой категории реакторов в целом и об одной любопытной модернизации исследовательского реактора ВВР-К в Казахстане.Вид на исследовательский реактор бассейнового типа - на дне в центре большого бака с водой расположена активная зона с квадратными тепловыделяющими сборками (ТВС). Итак, исследовательские реакторы (ИР) - обширный зоопарк типов реакторов, решающих следующие задачи:Учебные реакторы для подготовки кадров атомной отрасли, обычно это бассейновые реакторы мощностью до 5 мегаваттИсследовательские реакторы, на которых отрабатываются новые идеи по технологиям и схемам реакторов - сегодня это всякие жидкосолевые или растворные машины, реакторы со сверхкритической водой и т.п. - в общем в тех прорывных направлениях, где очень сложно построить сразу большую машину.Источники нейтронов для физических задач, обычно это исследования материалов, их динамики, нейтронография, нейтронный активационный анализ и т.п. Материаловедческие реакторы - универсальные машины для испытания новых материалов (очевидно) для энергетических реакторов но также для первичной оценки новых конструкций топлива, изучения поведения топлива при авариях, изучения технологий новых теплоносителей (жидкие металлы, соль, газы) и т.д. Наработчики изотопов - часто эту функцию совмещают с предыдущей. Сегодня реакторы активно используются для наработки медицинских изотопов, кобальта-60, изотопов для науки и т.п.Критические сборки. Это реакторы околонулевой мощности, на которых экспериментально проверяются нейтронно-физические расчеты и безопасность новых конструкций реакторов (де-фактов все сильно новые конструкции и композиции реакторов проходят моделирование на критсборках).Из этого спектра ИР типы 1,2,6 обычно имеют невысокую мощность и относительно просты по конструкции, а 3,4,5 - наоборот относятся к так называемым высокопоточным реакторам. Видео пуска и работы 5-мегаваттного учебного реактора Penn State Breazeale Reactor типа TRIGA Mark-IIIОсновной удельной характеристикой высокопоточных реакторов является, как следует из названия, высокий поток нейтронов в активной зоне (АЗ). Чем выше поток нейтронов - тем быстрее можно провести материаловедческое исследование (например за 3 года против 10) или наработать новый изотоп. Более того, некоторые изотопы, скажем Калифорний 252 невозможно получить в реакторе с низким потоком - он будет распадаться быстрее, чем нарабатываться.Как добиваются высокого потока нейтронов в реакторе? Нейтроны в АЗ рождаются в делениях топливного материала и далее либо улетают за пределы АЗ, либо поглощаются конструкционными материалами в АЗ, либо продолжают цепную реакцию, вызывая следующее поколение делений. Самый мощный “рычаг” увеличения потока нейтронов - это чаще делить атомы топлива (урана 235, 233 или плутония 239), т.е. просто увеличить мощность. Больше тепловая мощность - больше нейтронная мощность (точнее, в обратном порядке) - больше поток нейтронов. Таким образом, используя стандартные решения от энергетических собратьев легко получить нейтронный поток ~10*14 нейтронов в секунду через сантиметр квадратный в центре активной зоны. Но, понятно, всегда хочется большего (например исследовать повреждения нейтронами металлов реактора быстрее чем в реальном времени, не 60 лет, а хотя бы 6). Первое, что сделали инженеры-проектировщики ИР - это увеличили теплонапряженность твэлов ИР, поменяв их конструкцию. Круглые трубки с таблетками UO2 - это хорошо, но нам нужно большее соотношение площади поверхности к объему топлива. Так появились тепловыделяющие сборки ИР с трубчатыми и пластинчатыми твэлами. К сожалению на этом пути быстро встала проблема с нейтронной физикой - увеличивая площадь мы увеличиваем удельную долю материала оболочек и теплоносителя в активной зоне. Все больше нейтронов поглощается этими “паразитными” материалами, и в какой-то момент реактор перестает выходить на критичность. Тупик? Нет, можно же поднять концентрацию топливого материала - например долю изотопа U235 в уране топлива. Оружейный уран? Не вопрос, именно на нем работают самые высокопоточные реакторы мира. Кроме того, можно отказаться от традиционного для энергетика использования оксидной керамики UO2 и перейти на какой-нибудь сплав урана с алюминием или молибденом в твэлах - он более теплопроводный, а значит нейтронную/тепловую мощность в реакторе можно задрать еще повыше. Таким образом нейтронный поток в свое время удалось поднять до максимальных значений в 10^15 нейтронов в секунду на сантиметр квадратный. Десятикратное преимущество на энергетическими реакторами - уже неплохо! Параллельно велась оптимизация и нейтронной физики. Например, обычная вода довольно неслабо поглощает нейтроны - поэтому в жидкометаллическом теплоносителе нейтронный поток еще выше за счет “дальних” нейтронов, прилетевших с периферии активной зоны (в водяном теплоносителе они не долетают - поглощаются). Можно оставить воду в качестве теплоносителя, но замедление выполнять “нейтронно-прозрачным” бериллием, более того из бериллия можно сделать “нейтронную ловушку” в центре реактора, в которую влетают быстрые нейтроны, замедляются об бериллий и остаются в нем (т.е. медленные нейтроны вылетают из ловушки в целом реже чем влетают быстрые чисто по геометрическим соображениям) - такая ловушка есть, например в одном из самых высокопоточных реакторов мира СМ-3 в НИИАР.Сразу три ИР в одном кадре - СМ (коричневый квадрат на заднем плане), РБТ-10/1 (торчащие в ряд трубки слева снизу кадра), РБТ-10/2 (трубки возле центра кадра) В итоге исследовательские реакторы постройки конца 70х годов достигли потока нейтронов в 2-5*10^15 в реакторах с водой, а на жидком металле и в 10 на 10*15 нейтронов в секунду на квадратный сантиметр. История закончена? С инженерной точки зрения - практически да, т.к. удельная тепловая мощность таких реакторов достигает предела, и рекорды плотности потока нейтронов начинают сказываться на удобстве эксплуатации (например, реактор становится слишком чувствителен к поглощающим нейтроны продуктам деления топлива и буквально через 10-15 дней его приходится останавливать и грузить свежее топливо).Но тут возникает новое явление. Контролирующие органы начинают задумываться, надежно ли охраняются запасы оружейного урана и плутония в сотнях исследовательских центрах и университетах по всему миру? Не было ли слишком поспешным решение повышать удельные характеристики ИР раскидывая по всему миру столь заманчивый материал? Главный американский исследовательский реактор HFIR (или один из двух главнейших) работает на оружейном уране и имеет крайне необычную конструкцию активной зоны - она составлена из одной единственной тепловыделяющей сборки, замену которой мы видим на фотографии.Из очевидных ответов на эти вопросы рождается программа МАГАТЭ RERTR направленная на “даунгрейды” ИР в мире, работающих на высокообогащенном уране или плутонии с целью перевода их на низкообогащенное топливо. Всего в мире работает порядка 200 с небольшим ИР на ВОУ/плутонии, которые и должны были стать целью программ конверсии топлива.Должны были, но не стали. Замена высокообогащенного урана в топливе на низкообогащенный “в лоб” приводит к тому, что реактор перестает работать, т.к. содержание делящихся материалов в реакторе падает меньше критического порога. Разумеется, можно увеличить объем полостей твэлов для топлива - однако, опять же, если делать это “в лоб”, это приведет к уменьшению максимальной допустимой мощности реактора, снижению нейтронного потока и прочих полезных характеристик. Поэтому, выполняя настойчивые пожелания по конверсии реактора его владельцы либо сталкиваются с падением полезной производительности… либо идут на всякие инженерные ухищрения, чтобы и перевести реактор на НОУ-топливо и остаться с теми же характеристиками. Давайте посмотрим на одну такую историю - реактор казахстанский исследовательских реактор ВВР-К, конвертированный в 2016 году.Реактор ВВР-К в реакторном зале. Точнее сам реактор размером с 200 литровую бочку расположен в центре бака, который стоит в центре бетонной биозащиты, которую мы и видим. Слева внизу - укрытие нейтроноводов.Пущенный в 1967 году, реактор бассейнового типа ВВР-К мощностью в 6 мегаватт используется Казахстаном сразу как источник нейтронов для научных и прикладных задач, материаловедческий реактор и наработчик изотопов. После распада СССР Казахстан получил в свое распоряжение реактор, работающий на урановом топливе с обогащением по 235U в 36%, поэтому через какое-то время попал под Российскую программу конверсии ВОУ реакторов в НОУ реакторы (которая охватила все подобные установки по всему бывшему СССР и восточному блоку). Разрез по конструкции ВВР-КОднако владельцы реактора - Казахстанский Институт Ядерной Физики не хотели мириться с ухудшением характеристик реактора (в 1990х годах КИЯФ научился продавать облучательное время своего реактора на международном рынке, поэтому ВВР-К являлся не обузой, а кормильцем). Совместно с российскими НИКИЭТ, ТВЭЛ, ВНИИНМ и СНИИП-Систематом были разработаны такие решения по топливу и активной зоне ВВР-К, которые позволили поднять характеристики установки при конверсии на НОУ-топливо. Исходно ВВР-К имел в активной зоне 85 гексагональных ячеек, в которых было расположено 6 каналов для облучения, 3 стержня аварийной защиты, 76 ТВС с трубчатыми твэлами, в 6 из которых были вставлены поглощающие элементы системы управления и защиты. Активная зона реактора окружена легководным отражателем нейтронов. Каждая ТВС содержала 5 концентрических шестигранных трубчатых твэла “бутербродного типа”, в котором между двумя оболочками из алюминиевого сплава располагался тонкий слой топлива - дисперсии мелких кристаллов UO2 в алюминии (содержание UO2 - 12%). Это решение позволяет очень интенсивно отводить тепло от уранового топлива, позволяя развивать высокие нейтронные мощности.Различные виды ТВС с развитой теплообменной поверхностью. Топливо представляет собой тонкую пластинку, закатанную в алюминиевый сплав в виде листа - твэла.Первым делом при конверсии обогащения топлива 36% -> 19,7% (топливо с обогащением <20% считается низкообогащенным) надо было как-то пропорционально поднять содержание урана в алюминиевой топливной матрице. На счастье ИЯФ в ТВЭЛ и ВНИИНМ были разработаны технологии, позволяющие формовать твэлы из топлива 70% алюминия + 30% UO2. При этом в силу увеличения концентрации топлива для обеспечения теплоотвода пришлось делать топливные листочки и их оболочки тоньше, а количество твэлов в ТВС увеличивать с 5 до 8.Сечение старого и нового топлива ВВР-К и параметры нового топливаОднако в итоге масса урана в каждой ТВС значительна возросла, что было использовано для уменьшения количества ТВС в активной зоне, а освободившиеся позиции были заполнены бериллиевым блоками. Т.к. бериллий поглощает нейтроны слабее воды, да и удельная тепловая мощность на литр активной зоны выросла, нейтронный поток в активной зоны в итоге получился выше, чем в исходном реакторе.  Увеличилось и количество периферийных облучательных каналов. При этом на реакторной установке не пришлось усиливать расход или напор охлаждающей системы, сокращать рабочии кампании реактора или еще как-то жертвовать производительностью.На мой взгляд, это прекрасный пример того, как ограничения и всякие “глупые” требования могут двигать прогресс вперед, в частности ТВЭЛ получил не только технологию нового керметного Al-UO2  топлива, но в рамках других программ конверсии разработал U-Mo-Si/Al топливо - все эти работы в будущем могут пригодится где-то еще. Процесс модернизации ВВР-ККроме того, “ретрофит” (новое содержимое в старых машинах) работы может быть не такие громкие, но важные с точки зрения рынка - мировой флот исследовательских реакторов стареет и умение модернизировать их, делать современное топливо для них позволяет Росатому зарабатывать на мировом рынке.     

Выбор редакции
05 октября, 12:32

Пятничный стимпанк

  • 0

Набрел тут на ролик с 600-сильным горизонтальным газовым двигателем.Представляю, сколько труда по смазке всех этих трущихся пар необходимо, что бы поддерживать эту машину в нормальном состоянии и сколько рук и пальцев она оторвала за срок службы.Для сравнения 350-сильный электродвигатель 30х годовТут, кстати, довольно необычный способ запуска - поскольку двигатель синхронный и имеет ощутимый момент только на рабочей частоте, то сначала до нее раскручивается корпус со статором (в обратную сторону), а затем человек тормозом постепенно останавливает корпус, а ротор с нагрузкой выходит на рабочие обороты по мере снижения оборотов корпуса (т.е. двигатель постоянно в синхронном режиме). Красивое решение для доэлектронной эпохи! 

Выбор редакции
25 сентября, 19:17

Ядерный Израиль

  • 0

В свете обострения отношения РФ и Израиля интересно посмотреть на оценки ядерного арсенала Израиля чуть глубже, чем "эксперты считают, что Израиль имеет х боеголовок". Как и в случае с Северной Кореей, информация тут распадается на 3 части: факты, оценки исходя из физики явлений и спекулятивные построения "как бы я сделал на месте израильтян".К известным фактам можно отнести три вещи: Израиль начал свою атомную программу еще в середине 1950х годов, Израиль никогда не подтверждал, но и не опровергал утверждения о наличии у него ядерного оружия, Израиль импортировал из Франции в конце 50х годов ядерный реактор, который был пущен в ядерном центре Димона. К почти достоверным фактам можно так же отнести информацию, которую слил в 1986 году бывший работник этого ядерного центра Мордехай Вануну, об этой информации мы еще поговорим.Шпионские фотографии Вануну моделей имплозивных устройств ЯВУ, сделанные в ядерном центре Димона. Тяжеловодный реактор это лучший вариант для производства оружейного плутония в небольшом масштабе, особенно если у вас есть доступ к тяжелой воде. Графитовый реактор почти так же хорош, но обычно сложнее по конструкции, больше по размерам и "съедает" больше урана на производство плутония. Оба перечисленных типа реакторов могут работать на природном уране, не требуя обогатительных мощностей, но тяжелая вода выглядит лучше. В силу того, что она очень слабо поглощает нейтроны, реактор с тяжеловодным замедлителем способен работать на уране ниже природной концентрации, в пределе - до 0,4% U235, для графитового реактора эти цифры скорее всего в районе 0,55%.Ядерный центр Димона с расстояния, при котором охрана не начинает стрелять в фотографа. В принципе, ничего интересного.Тяжеловодный реактор легко организовать по канальной схеме, получив в итоге поточное облучение блоков из природного металлического урана, а значит - поточное производство оружейного плутония. В итоге сам факт строительства тяжеловодного реактора в современном мире рассматривается, как взведение ядерного курка.Упрощенный чертеж корпуса реактора EL-3, по подобию с которым выполнен реактор в Димона. Бак с тяжелой водой установлен в графитовый отражатель, внутри бака - система каналов с охлаждением легкой водой, в которых размещено ядерное топливо (на чертеже, увы, не показано).Именно такой приспособленный под оружейные задачи реактор, известный под французским именем EL-102,  Израиль успешно вывел на критику в 1963 году. Изначально реактор был спроектирован на тепловую мощность в 40 мегаватт, т.е. больше, чем Сев. Корейский реактор в Йонбене. Кроме того, спутниковые снимки показывают, что система охлаждения модернизировалась как минимум 2 раза, сначала до 70 мегаватт и в середине 80х возможно достигла 140 мегаватт, во всяком случае именно такую мощность декларировал Вануну. Этот момент относительно спекулятивен, т.к. модернизация реактора с в общем-то кипящим замедлителем со 40 мегаватт до 140 (т.е. в 3,5 раза) сомнительна - от старого реактора в такой ситуации может остаться только здание, а способен ли Израиль на такие суровые доработки, с учетом радиоактивности поработавшего реактора, никто не знает. В общем из кубиков 40,70,140 мегаватт и дат видимых из космоса работ можно складывать различные сценарии кумулятивной наработки реактора El-102. Спутниковый снимок и реконструкция по описанию Вануну ядерного центра Димона. 1 - здание с реактором, 2 - радиохимический/металлургический завод, здесь в т.ч. производятся плутониевые питы (и здесь работал Вануну), 3 - здание для работы с ураном, в т.ч. металлическим, 4 - производство топлива для реактора, 5 - обогатительное производство. На фотографии так же видны градирни реактора размером ~10x30 метров, в вентиляторном исполнении таких может хватить для отвода и 200 мегаватт тепла. С учетом того, что физика производства плутония одинакова в Хэнфорде, Томске-7 и пустыне Негев,  можно расчитать предельную производтельность ядерного центра Димона по оружейному плутонию. В этой физике нам важен факт, что чем короче выдержка топлива в реакторе, тем выше кпд трансмутации U238 в Pu239 и чище плутоний (меньше старших изотопов), но одновременно тем меньше содержание плутония в облученном топливе и тем больше его остается из-за конечной эффективности химической экстракции из раствора. Поэтому есть некий оптимум выдержки, обычно от 400 до 1000 МВт*дней на тонну топлива. Для Димоны из интервью Вануну известно, что топливо "поджаривалось" от 415 до 450 мегаватт*дней на тонну, точнее этот показатель можно вывести из других цифр, озвученных изральиским госизменником. Расчеты производительности по плутонию для El-102. Верхяя линия - загрузка природного урана, выработка в граммах на мегаватт*день. С увеличением выгорания топлива (т.е. времени его пребывания в реакторе) эффективность наработки плутония падает. Нижняя линия - использование обогащенного до 1% урана: производительность падает (из-за меньшей необходимой загрузки урана и большей доли утечки), однако только на слегка обогащенном уране возможно производство трития из лития-6. При параллельном производстве лития производительность реактора по полутонию падает как минимум на 20%. Тут надо сделать отступ про самого Мордехая Вануну. С одной стороны в израильского пацифиста, пронесшего камеру на ядерный объект верится с трудом, и можно посчитать эти данные дезой. С другой стороны, Вануну был похищен и вывезен в Израиль, где затем отсидел 18 лет, после чего вышел и продолжил свою борьбу с государством - в такие долгоиграющие сценарии я не верю, хотя, конечно, конспирологам тут есть где разгуляться. В общем так или иначе, без опоры на слова Вануну вычислить ядерный арсенал Израиля можно только с кратной ошибкой, а если ему поверить, то полученные цифры будут лежать примерно в верхней половине "независимой" оценки, т.е. кардинально толика доверия тут картину не меняет.Еще фотографии Вануну - пульт управления экстракционной линией и перчатотный ящик для работы с плутонием. Все фото можно посмотреть здесь.Вернувшись к расчету, можно подсчитать верхний предел производительности по плутонию ядерного центра Димона (верхний он, потому что считается, что у центра не было долгих простоей на ремонты, аварии и апгрейды). Разнообразные сценарии утилизации французского реактора в Израиле имеют разную реалистичность - А и Е довольно маловероятны, а вот что из B,C,D наиболее близко к правде - мы не знаем. В итоге принято считать, что за свою историю Израиль наработал от 669 до 814 килограмм оружейного плутония, что пересчитывается в 150-200 боеголовок. Пересчитывать в боеголовки можно тоже по разному - например трехступенчатые термоядерные ЯВУ по схеме Теллера-Улама требуют плутония не только в первой ступени, но и в т.н. spark plug, входящем в систему детонации термоядерной части. Вануну сообщал, что в Димоне ведется производство трития на том же реакторе (для т.н. газового бустирования, относительно просто поднимающего мощность ядерного оружия деления с 20-40 кт до 60-80) и лития 6 (как исходника для трития и материала для термоядерного оружия), возможно, что как минимум часть ЯО Израиля представляет собой совершенные трехступенчатые системы мощностью в несколько сот килотонн. С другой стороны возможно, что и нет, т.к. даже если инцидент Вела - действительно испытание ядерного оружия Израиля, сомнительно, что по одному единственному испытанию можно спроектировать сложный термоядерный заряд. Кстати, в Израиле есть еще один реактор, 5-мегаваттный бассейновый IRR в ядерном центре Сорек. В отличии от военного собрата, этот реактор находится под контролем МАГАТЭ. Интересный момент еще расход урана, который Израиль должен добывать подпольно. Для варианта 814 кг плутония расчет показывает 848 ГВт*дней тепловой выработки реактора Димона, на которые уйдет примерно 1100 кг урана-235. С учетом того, что в производственном цикле можно использовать регенерированный уран (после извлечения плутония из него), на каждые 300 кг 235 изотопа надо найти ~100 тонн природного урана, на 1100 кг - 370 тонн. С учетом расхода нейтронов на другие задачи, возможных потерь, речь идет о 500-1000 тонн. По слухам, основную часть этого урана Израиль мог получить в ЮАР во времена апартеида в обмен на передачу информации о конструкции ЯО. В любом случае 500 тонн за 5 десятилетий - доставаемое количество.  Так или иначе, никто не сомневается, что у Израиля есть довольно приличный арсенал ядерного оружия (сравнимый с Индией и Пакистаном), есть и средства доставки, например двухступенчатая баллистическая ракета "Йерихон-3", видимо средней дальности, есть подводные лодки и на них (вполне вероятно) - крылатые ракеты с ядерными боеголовками. В общем загонять Израиль в угол может быть весьма опасно.Впрочем, надеюсь, что ядерные державы хорошо понимаю, что нарываться не стоит обоим сторонам. Простейшая прикидка удара 1 (одной) ракетой Р36М2 по городам Израиля дает мгновенное уничтожение страны...

Выбор редакции
18 сентября, 21:43

Калорийность нефти

  • 0

Мне почему-то регулярно попадаются высказывания вида "на каждую выращенную в поле калорию еды человечество тратит 5 калорий нефти". Вам не попадались? Короче есть такая фраза, циркулирующая в разных текстах, иногда это 7 калорий, иногда 5. И вот, я задумался, насколько она достоверна, и просто подсчитав в уме, понял, что это полная чушь.Смотрите - на Земле сегодня около 7,5 миллиардов людей. Каждый из этих людей съедает в день... ну кто-то 4000 килокалорий, кто-то 1500, какая-то еда пропадает, ну пускай в среднем 2500. В джоулях это будет 10,45 МДж еды у день. Всего людей 7,5 * 10^9, в году 3,65*10^2 дней, перемножаем, получаем 28,6*10*18 джоулей еды в год съедает человечество. Между прочим это почти тераватт тепловой мощности и близко к тепловой мощности всех АЭС... идея из матрицы людей батареек не так и плоха (шучу, плоха).Так вот, в мире в 2017 году добывалось 92,6 млн баррелей в год или 3,38*10^10 баррелей в год. В каждом барреле содержится... ну тут все конечно зависит от конкретики, но у нас есть "стандартный энергобаррель", boe, в котором содержится 6,12 ГДж энергии. Перемножаем, получаем 20,68*10^19 джоулей энергии получает человечество вместе с добытой нефтью. Разумеется, не вся эта энергия может быть потрачена на выращивание еды - у нас же есть знаменитый EROEI! Ну пускай будет 90% или 18,61*10^19А теперь последний шаг. Поделим ВСЮ добытую нефть на ВСЮ добытую еду - получаем 6,5 - без всяких степеней, просто калорийность добытой нефти в 6,5 раз выше калорийности выращенной еды. Узнаете цифру? Исходные "на каждую... тратят в 5...7 раз больше" получается простым делением.Разумеется, смысл от этого меняется. Тратят не в поле - а вообще. Это примерно как сказать, что на каждый m миллионов тонн выращенной пшеницы тратится n футбольных матчей - поделив всю пшеницу на все матчи за год.Ок, но сколько же топлива тратиться на выращивание еды? В развитых странах примерно в 50 раз меньше, чем изначальное утверждение про 5 калорий на 1 выращеннуюВпрочем, ситуация сложнее. Топливо - это всего лишь примерно четверть полных энергозатрат сельского хозяйства, да и транспортировка сельхоз продукции тоже сегодня является серьезным потребителем топлива, но статистически относится в другой раздел.UPD: Итого топливом мы вкладываем порядка 1/10 или чуть больше от выращенного, а если все-все затраты энергии посчитать, то мы приблизимся снизу к паритету, т.к. чуть больше выращиваем, чем вкладываем дополнительно своего (см всякие расчеты по биотопливам). Это еще интересно, потому что мне еще год назад казалось, что агротехнику на батарейки не пересадить никак (сейчас я уже не так уверен), и этот расход топлива будет всегда. Но это копейки, на самом деле, меньше авиации, скажем.

Выбор редакции
11 сентября, 10:38

Авиаоффтоп

  • 0

Пока я все не никак не допишу пост про свои ощущения по итогам визита на ИТЭР (ощущения смешанные, поэтому текст идет сложно), хочу затронуть одну хайповую тему - про самолеты "Сухой Суперджет". Буквально сегодня появилась новость "Аэрофлот закупает еще 100 SSJ". Так вот у меня есть что сказать по этому поводу. В город Экс-ан-Прованс, рядом с которым находится строительство ИТЭР я летел через Амстердам из Шереметьево, аэрофлотовским рейсом, и имел счастье проехаться мимо фактически кладбища аэрофлотовских Суперджетов. Расположено оно западнее терминала Шереметьево B (в девичестве - Шереметьево 1), и лично я насчитал 26 аэрофлотовских суперджетов (из общего флота 48 самолетов на тот момент), стоящих там. К сожалению, не сообразил сфотографировать это фееричное зрелище.  Расположение кладбища:Почему я называю это кладбищем? Почти все самолеты были зачехлованы, многие - весьма пыльные, некоторые стояли с выпущенной механизацией - явно не нормальное состояние. Справедливости ради, судя по статистике - летает у Аэрофлота все же не 50% парка, а 70% - за 9 дней сентября в воздух поднималось 33 машины. Не хочу сейчас вдаваться с обсуждение причин такой низкой утилизации флота, не специалист. Но мне кажется, что на фоне уже многолетних проблем налетом суперджетов в Аэрофлоте заказ еще 100 штук есть прямая дотация производства этих самолетов. К сожалению, решить проблемы загрузки производства нормальным путем - снижением себестоимости, улучшением надежности и обслуживания, маркетингом наконец, похоже не удается, и ОАК идет традиционным путем. Тут, правда, есть оправдание, что бизнес производсва самолетов один из самых сложных в мире, и создать его с нуля сегодня почти невозможно, но оправдание так себе...

Выбор редакции
01 сентября, 20:18

ЮАР больше не планирует новые АЭС

  • 0

Несколько лет назад планы на строительство аж 8 новых гигаваттных блоков в ЮАР (изначально даже речь шла о 9,6 ГВт) регулярно появлялись в профильной прессе: тендер на эти мощности то назначался, то отменялся, то становился известен победитель, то эта информация дезавуировалась - короче динамичненько и драматичненько.Однако, где-то к началу 2017 года все затихло. Пока несколько дней назад не появились планы по развитию электроэнергетики ЮАР на период до 2030 года, и оказалось, что вместо новых атомных мощностей в южной африке будут строить солнечную, ветровую и газовую генерацию.Смену курса связывают с отставкой президента ЮАР - поклонника атомной энергетики Джейкоба Зума в феврале 2018 года отстранили от власти. Впрочем, это довольно очевидное заключение может быть только частью правды: кроме ухода сторонников проекта строительства 8 гигаватт АЭС могут быть и рациональные аргументы на смену курса, в частности - гораздо более финансово щадящий режим строительства 6484 мегаватт фотовольтаики, 9462 мегаватт ветрогенерации, 8100 мегаватт газовых ПГУ - эти мощности строятся быстрее и начинают отбиваться раньше, кроме того проекты проще дробятся и отменяются.Стоимость заявленных мощностей, включая еще 2,5 гигаватта ГЭС и 6,7 гигаватт угольных ТЭЦ можно оценить в ~50...60 миллиардов долларов, а генерацию в 39 ТВтч от ВИЭ при КИУМ 0.27, 46 ТВтч от ГЭС и ПГУ при КИУМ 0,5 (считая, что у них будет компенсирующая задача) а так же 44 ТВтч от угольной генерации при КИУМ 0,75, всего 129 ТВтч или примерно +50% к современной генерации.С другой стороны, атомный проект, если бы его выполнял Росатом или Китайские подрядчики, обошелся бы в сумму около 40 миллиардов долларов и вырабатывал бы 63 ТВтч электроэнергии в год.Очевидно, что в лобовом сравнении по "капзатраты против выработки", АЭС проигрывают. Правда есть два но: где ЮАР будет брать природный газ для своих запланированных ПГУ (нужных для компенсации переменчивости ВИЭ) и какой реальный КИУМ будет показывать угольная генерация.Сейчас в ЮАР есть одна АЭС с 2 французскими реакторами по 970 МВт. Реакторы типа PWR, стандартные труженники 2 поколения, пущенные в 84 и 85 году. После замены парогенераторов несколько лет назад можно ожидать продления эксплуатации как минимум до середины 30х годов.Например, если газ будет привозным LNG, то ПГУ будут терять 25...50 млн в год на каждый тераватт*час по сравнению с АЭС, и чисто на этом моменте безатомная версия будущего южноафриканской энергетики проиграет в деньгах на периоде 10...20 лет.Впрочем, есть и другие варианты. Кроме существующего импорта трубопроводного газа из Мозамбика, в ЮАР сейчас развиваются проекты по добыче газа плотных коллекторов - как сланцевого, так и метана угольных пластов. Однако, все эти варианты тоже дают недешевый газ, в лучшем случае, выносящий паритет по LCOE с АЭС за стандартные периоды окупаемости.Из таблички выше интересен еще один момент - не смотря на ввод 6700 мегаватт угольных электростанций общие мощности этого вида генерации сократятся к 2030 году примерно на 20%. И это не смотря на то, что ЮАР очень богата энергетическим углем. У меня есть только одно объяснение таким планам - страна серьезно ставит задачу сокращения эмиссии СО2, только теперь собирается это делать солнечно-ветро-газовым миксом вместо атомного.В итоге для меня эта история - еще один тревожный звоночек, что атомной отрасли пора как-то ускорятся в плане поиска "нового облика" атомной энергетики, что бы оставаться в строю.