Источник
Ядерная энергия - LiveJournal.com
Выбор редакции
17 ноября, 19:47

Новый патч к Atlas

Atlas от Boston Dynamics

Выбор редакции
15 ноября, 20:41

Парадокс Ферми и геология

  • 0

Немного оффтопа про парадокс Ферми, который, как известно, сводится мысли "если рождение разумной жизни - процесс не уникальный, то почему мы не видим признаков других цивилизаций?"Возможных ответов на этот вопрос наплодили уже достаточно много, но все рациональные ответы крутятся вокруг поиска "фильтров", уменьшающих конентрацию цивилизаций во наблюдаемой вселенной.И здесь интересен такой факт про нашу собственную. Земле 4,54 млрд лет. Жизнь на Земле появилась как минимум 3,8 млрд лет назад, а возможно, что и 4,1 млрд лет. Спустя еще примерно 2 миллиарда лет эволюции простейших появились эукариоты. Это важный этап, т.к. только в эукариотах можно биохимически развести работу клетки и работу генома клетки, т.е. тольно из эукариотов можно построить более сложный организм, чем бактериальный мат.Затем еще примерно 1-1,3 миллиарда лет у эволюции заняло развитие до многоклеточных животных правильной архитектуры. И затем около 0,6 млрд - до разума. И что, скажете вы?Земля 600 млн лет назад. Суша собралась в один, по-видимому не особо гостеприимный гигантский континент Паннотия вокруг южного полюса, однако жизни, существовавшей исключительно в океанах, это никак не вредило. Дело в том, что срок, отведенный жизни на Земле в таких масштабах подходит к концу. Сорохтин в своей работе "Развитие Земли" отводит еще примерно 600 млн лет. Другие авторы считают, что гибель жизни на Земле нас ждет через 800-1300 млн лет в результате разрушения нагревающимся Солнем карбонатного цикла на Земле и вскипания океанов в результате парникового эффекта.Похоже, что человеческая цивилизация появилась, когда жизнь за Земле уже просуществовала 85-87% от максимально отведенного времени (разумеется, может быть и более раннее уничтожение жизни - например близким, ближе 30 световых лет, взрывом сверхновой). На мой взгляд это событие близко к чуду - стоило эволюции затянуть всего на 10%, цивилизации бы не случилось (т.к. уже через 200-300 млн лет от сегодня жизнь на Земле начнет становится сложнее).Разумеется, у астрономов есть гигантский список других вариантов, что может прервать 4-5 миллиардную стабильность, а с другой стороны нет никаких причин, почему эволюция не могла бы идти в несколько раз быстрее - дело случая, как мне кажется.Тем не менее, для меня сильно впечатляет тот факт, что мы появились в момент, когда впереди уже появился край обрыва к которому несется земная жизнь. 

12 ноября, 16:14

Политики и атом

  • 0

Осенью 2017 года случилось несколько небезинтересных новостей вокруг атомной энергетики. Начнем, пожалуй, с народного волеизъявления в Южной Корее. Атоминфо пишет Строительство блоков №№5/6 АЭС "Shin-Kori" (Южная Корея) должно быть возобновлено. К такому выводу, как пишет "World Nuclear News", пришло независимое обшественное жюри, образованное в сентябре 2017 года по инициативе президента страны.По данным базы PRIS, сооружение пятого блока стартовало 1 апреля 2017 года и было приостановлено 24 июля 2017 года. В тот же день было принято решение о приостановке работ по сооружению шестого блока.Президент Южной Кореи Мун Чжэ Ин выступает за постепенное свёртывание атомной энергетики. В частности, сроки службы атомных энергоблоков в Южной Корее будут ограничены 40 годами, а строительство новых блоков будет прекращено.В то же время, он отделяет те энергоблоки, сооружение которых уже было начато. Это блоки №№1/2 АЭС "Shin-Hanul" и блок №4 АЭС "Shin-Kori", так как на их строительство были потрачены значительные средства. А вот блоки №№5/6 АЭС "Shin-Kori" оказались в промежуточном положении, как находящиеся на стадии первого бетона.Текущее состояние строительства Shin Kori 5.Судьбу этих блоков Мун Чжэ Ин предложил вынести на рассмотрение обшественного жюри, временно приостановив все проводящиеся на них работы. Отбор кандидатов в состав жюри проводился на основе анкетирования, в котором приняли участие около 20 тысяч человек. Почти 6 тысяч из них изъявили желание войти в состав жюри, после чего из них было выбрано 500 человек. В финальном голосовании принял участие 471 человек. Продолжение строительства победило с большим преимушеством - за него проголосовало около 59,5% членов жюри.Жюри, однако, также в целом поддержало стремление президента страны к постепенному свёртыванию атомной энергетики. За сокращение доли атома в энергобалансе высказалось 53,2%, за её сохранение на нынешнем уровне - 35,5%, а в пользу её увеличения проголосовало всего 9,7% членов жюри.Как ожидается, в начале следующей недели Мун Чжэ Ин отдаст распоряжение о возобновлении работ по сооружению блоков №№5/6 АЭС "Shin-Kori". На них будут установлены реакторы APR-1400.==== Победивший на выборах в мае этого года кандидат Мун Чжэ Ин, как известно, активный анти-атомщик, в ходе предвыборной кампании обещавший постепенно освободить Южную Корею от АЭС. Пока все это вылилось в попытке остановить строительство новых блоков, как мы видим, народ отказался выкидывать потраченные деньги и решил таки достроить АЭС. При этом в целом общественное мнение в ЮК остается антиатомным - это видно и из новости (хотя избранное жюри не эквивалентно народу в целом, конечно) и по тому, что в ходе весенних выборов аж 7 кандидатов в президенты стояли на антиатомной платформе - думается, что не по зову души, а по опросам населения. Пытаясь понять причины такого резкого разворота в отношении к атомной энергии (а Южная Корея последние 3 десятилетия оставалась в плане наращивания доли АЭС в генерации электроэнергии одной из самых активных стран) можно увидеть у азиатских стран несколько тенденций. Самые бедные страны считают АЭС слишком дорогостоящими проектами - сюда можно записать Филиппины, Вьетнам, Камбоджу, Мьянму. Они развиваются в основном за счет гидроэнергетики и газовых электростанций. Страны побогаче или побольше наоборот являются поклонниками развития атомной энергетики, как технологии, диверсифицирующей риски по поставкам энергоносителей. Кроме того, в период промышленного взлета, который проходили Япония, Тайвань, Южная Корея, Китай, строительство АЭС является важным символом технологической мощи. Но когда эти страны вставали в ряд развитых, то и цена электроэнергии и гордость за освоение высокотехнологичного производства переставала играть роль. Можно предсказать, что и в Японии/Южной Корее атомной промышленности придется искать новый облик, который позволит "озеленить" атомную энергетику.Остается только добавить, что в Южной Корее еще играет роль множество коррупционных скандалов вокруг атомной отрасли в последние годы (в т.ч. затрагивающие вопросы безопасности и качества) и близость воинственного северного соседа.Вторая новость - из Франции===Правительство Франции скорректирует политику предыдущего президента Франсуа Олланда по сокращению количества АЭС «в более реалистичную сторону». Об этом заявил министр окружающей среды Николя Юло (Nicolas Hulot) на пресс-конференции в Париже во вторник.Предыдущее правительство Франсуа Олланда в 2015 году добилось принятия закона, который установил цель сокращения доли атомной энергии в энергоблоке до 50% к 2025 году с нынешних 75%.Как сказал Николя Юло, подобные сроки являются крайне нереальные, при этом не назвал каких-либо иных целевых показателей.«Мы намерены снизить долю ядерной генерации, но мы понимаем, что спешка в этом вопросе приведёт к увеличению выбросов СО2, а также поставит под сомнение энергетическую безопасность Франции и создаст проблемы с сохранением рабочих места», - заявил министр.Юло также пообещал, что старейшая во Франции АЭС «Фессенхайм» будет закрыта в течение пяти лет, т.е. за время правления нынешнего президента Эммануэля Макрона. Ранее, вскоре после своего избрания в мае 2017 года, Макрон и Юло заявляли о намерении продолжать политику Олланда на сокращение числа АЭС и закрыть 17 из 58 действующих в стране энергетических реакторов к 2025 году.В противовес этой политике, государственная коммунальная компания EDF, которая управляет атомными электростанциями Франции, вместо этого выступает за продление срока эксплуатации своего атомного парка с нынешних 40 до не менее 50 лет.===Франция, как известно, является мировым лидером по доле атомной энергетике в электрогенерации. Однако, последние лет 30 "зеленые" пытаются тем или иным способом увести страну с этой позиции. С рациональной точки зрения это, конечно, бред - Франция имеет один из самых низких carbon footprint (т.е. выбросы СО2 на доллар ВВП) в мире, и самый низкий среди развитых стран. Причем этот результат достигнут за 25 лет, без прямого субсидирования и с хорошим итоговым результатом по стоимости электроэнергии (~50 евро за МВт*ч).Однако, антиатомная мифология имеет своих поклонников во Франции. Самым большим успехом было проведение закона о сокращении доли атомной энергии к 2025 году. Впрочем, между законом и его реализацией еще далеко. Во-первых, АЭС во Франции рулит компания EDF, хоть и принадлежащая правительству, на деле весьма независимая от него. Характерным примером является закрытие АЭС Фессенхайм. Это старейшая действующая АЭС во Франции и ее закрытие было победой "зеленых" при избрании предыдущего президента Оланда в 2012 году с целью закрыть АЭС к 2016. Однако этого не случилось и сегодня, и обещания по закрытию теперь продлены на 2022 год. Аналогичная история, по-видимому, ждет и снижение доли атома. Третий блок АЭС Фламанвиль, на который было разменено решение о закрытии Фессенхайм. Стройка новейшего EPR-1700 тут уже закончена, идет пусконаладка.Более того, как мы видим, Николя Юло (в прошлом - "зеленый" активист) сам говорит о том, что снижение доли атома входит в противоречие с снижением выбросов СО2. Скорее всего говорит он это после оценки финансовых возможностей правительства в плане дотирования бурного роста ВИЭ-генерации.Тем не менее, не смотря на успешное отражение атак "зеленых", будущее атома во Франции мрачнее, чем хотелось бы. Существующая "осада" не дает французскому атому идти вперед и пытаться реализовать как имеющиеся наработки, так и проводить работу в поисках "нового облика". Правда есть и положительные сдвиги - например выход Areva из предбанкротной ситуации (путем вливания денег и отделения "токсичных" частей в новую компанию). Третяя новость касается как раз "нового облика" из Великобритании===The UK government must give the country's nuclear industry clarity on the potential development and deployment of small modular reactors (SMRs), Rolls-Royce and its partners in the UK SMR consortium said today. There is a "once in a lifetime" opportunity for Britain to design, manufacture and operate such reactors, they added.SMR render - 460 (Rolls-Royce)Rolls-Royce and its partners - including Amec Foster Wheeler, Arup, Laing O'Rourke, Nuclear AMRC and Nuvia - today released a report claiming a UK SMR program could create 40,000 skilled jobs, contribute £100 billion ($132 billion) to the economy and open up a potential £400 billion global export market."The development of an SMR in the UK would not only complement existing plans for large new build reactors in supporting the future energy mix, it would allow the UK nuclear industry to embark on a long-term sustainable program of international export, supporting jobs and growth for decades to come," according to the report, titled UK SMR: A National Endeavour.The UK SMR program, it suggests, is "uniquely placed to avoid the complexities, delays and overspends often associated with infrastructure projects". It says SMRs offer a "convincing alternative" to financing and constructing large-scale reactors around the world and represent a "very substantial commercial opportunity".In addition, the consortium claims British consumers could benefit from lower cost electricity if the government backed an SMR program for the UK. They say SMRs could deliver electricity at £60 ($80) per MWh, making them competitive against wind and solar and help "the continual reduction in the price of nuclear generated power".The report notes that a study by the UK National Nuclear Laboratory suggests a market for 7 GWe of SMR power plants will exist in the UK by 2035, with further opportunity beyond this to 2050. The UK SMR consortium claims it is uniquely qualified and positioned to capitalise on this opportunity, especially as its SMR design is based on proven technologies.Harry Holt, president for nuclear at Rolls-Royce, said: "The UK has never had a greater need for low-cost, low-carbon, safe, secure and reliable energy production. With demand for energy set to rise in the near future - in part due to the growing popularity of electric cars - we believe that a UK SMR program is a vital addition to our national infrastructure."The UK government launched the first phase of an SMR competition in 2016 to identify the best value SMR design for the UK.Возможный внешний облик АЭС с малым реактором от Rolls Royce.====Это одно из многих сообщений, в которых поддерживается стремление Великобритании таки построить какое-то количество малых модульных АЭС. Причиной этого стремления (не смотря на наличие зеленых и в UK, конечно) является во многом желание удержать от закрытия Rolls Royce, т.е. не потерять одного из ключевых разработчиков ядерно-оружейного комплекса. Это устремление грамотно обертывается в один из возможных обликов "нового атома" - малые модульные АЭС, хотя на деле конкретное предложение RR - не малое (450 МВт электрических) и не модульное. Тем не менее, если эти АЭС начнут строится, то наряду с Канадой, где только что важный этап лицензирования прошел малый модульный ториевый жидкосолевой IMSR от Terrestial Energy, Великобритания может стать точкой роста "нового атома", о чем, собственно и говорится в пресс-релизе Rolls Royce. Здесь очень важно, что бы кто-то толкнул ситуацию вперед - от теоретических рассуждений к первым практическим реализациям, что бы понять реальную стоимость и восприятие АЭС малой мощности. В этой ситуации положительным трендом мог бы так же быть рост подребления электроэнергии в развитых странах - на IT-инфраструктуру, электротранспорт или климат-контроль зданий - не так важно. Вот это те точки изменений, которые могут изменить отношение к атомной энергетике. Что ж, в ближайшие годы будет видно, куда пойдут тренды.

05 ноября, 12:05

Обновления

  • 0

Приветствую всех.Извиняюсь, что опять не было обновлений, в ближайшее время появятся.Съездил на фестиваль "Кстати" в Новосибирске, спасибо отличной команде фестиваля (Кириллу Логинову, Максиму Гревцову, Анастасии Лебедевой, Марии Ильиной) за теплый прием и отличную организацию. И да - видео должно быть, все лекции, круглый стол снимались, надеюсь видиографы не потеряют флешки etc.На фестивале удалось познакомится и несколько часов проговорить с директором ИТЭР Россия Анатолием Витальевичем Красильниковым. В т.ч. предварительно договорились, что я съезжу на предприятия, которые производят оборудование для ИТЭР в России и напишу про них посты. Есть правда одна сложность - я нифига не фотограф, а в таких поездках фотографирование не менее важно. Интересно было узнать о проекте из первых рук, так сказать, про его сложности и ход.Поговорил я и с замгендиректора Института Ядерной Физики им. Будкера А. Ивановым на тему их новейшей мегаустановки (мегавольтного ускорителя отрицательных ионов с нейтрализатором), которая планируется к скорому завершению и запуску (я ее видел год назад). Тоже постараюсь написать про нее, т.к. это редкий случай чего-то Российского, опрежающего весь мир. Клетка Фарадея для мегавольтного инжектора отрицательных ионов в процессе сборки, август 2016.Вроде ко мне подходило несколько человек, которые "мы читаем ваш блог", но все поскромничали представится.Что касается обновлений блога - я хочу в ближайшее время дописать статью про BWR-бридеры - идею, популярную в 80х годах, но не доросшую до воплощения. Кроме того, хочется что-то написать на тему ВИЭ, но все новости кажутся банальными и скучными - может у вас есть вопросы или предложения?Дальше у меня есть две статьи долгостроя - про строительство "Укрытия" ЧАЭС и про Гелий-3 применительно к термоядерным реакторам, обе требуют сосредоточения на неделю, которое все никак не случится. Но все бывает, может быть кто-то будет дописан.Кроме того, надо дописать статью про тритиевую систему ИТЭР и завод по работе с активированными компонентами ИТЭР (hotcell facility) - что-то из этого будет в публикациях до конца года.В общем какой-то такой план до конца года + интересные новости и обновления по строительству ИТЭР. 

25 октября, 23:57

Анонс лекции еще раз

  • 0

Напомню, если кто не видел, завтра (26) лечу в Новосибирск и 27.10 там выступаю, 28.10 участвую в мероприятии с VIPами от отечественной термоядерной индустрии.   27 октября, 10:30 Новосибирская государственная областная научная библиотека (ул. Советская, 6) Лекция «Перспективы ядерной энергетики в свете текущих трендов» 27 октября, 13:00 Новосибирский химико-технологический колледж (ул. Садовая, 26) Лекция «Термоядерная энергетика – стартап в масштабах планеты» 28 октября, 12:00 Научная библиотека Новосибирского государственного технического университета (пр. Карла Маркса, 20) Круглый стол «Управляемый термоядерный синтез: физика и экономика»

Выбор редакции
24 октября, 22:18

Пьедестальное кольцо криостата

  • 0

На iter.org появились фоточки с операции сборки на стапеле 720-тонного пьедестального кольца криостата - жесткой конструкции на которую будет опираться 23000 тонн токамака и самого криостата. У этой конструкции по периметру сверху можно заметить небольшой бортик - к нему уже в шахте реактора будет привариваться вверх весь остальной криостат. Диаметр конструкции - 30 метров, в общем если ее положить на бок, то аккурат высотой в 9 этажей. Пьедестальное кольцо венчает собой основание криостата (base section) и, вообще говоря, должно было быть собрано еще довольно давно. Однако индусы (отвечающие за криостат) и их подрядчики из MAN Diesel&Turbo очень долго раскачивались. Сейчас на сварку кольца, сварку вертикальной обечайки под кольцом, сборку с уже готовым днищем криостата, приварку сотен мелких элементов типа держателей датчиков, кабелей, криоэкранов, сильфонов проходок, замков и т.п. остается чуть больше года. Да, поскольку это, по сути, вакуумная камера, то каждый сквозной шов еще предстоит проверить гамма-дефектоскопом и гелиевым течеискателем, что тоже не быстро, учитывая конфигурацию конструкии. Но самое удивительное для меня - отсутсвие крепежных отверстий в пьедестальном кольце. На том месте, где сидит человек, занимающейся выставлением сегмента кольца по лазерному трекеру должны быть десятки отверстий от опор тороидальных катушек и вакуумной камеры, которые прикручиваются болтами к основанию. Разумеется, гораздо легче просверлить эти отверстия в 120 мм нержавейке на заводе, но видимо точность сборки сегментов не позволяет это делать, пока кольцо не сварено зацело. С трудом представляю, как можно освоить оставшийся фронт работ за год, особенно учитывая, что на соседнем стапеле сваривается нижний цилиндр криостата, и черепаший темп работ до сих пор. Работники позируют (вместо работы), стоя на днище основания криостата. Пьедестальное кольцо виднеется вокруг, цилиндрическая обечайка еще не установлена.

Выбор редакции
19 октября, 00:08

Разрез

  • 0

Кликабельно. Такой вот красивый разрез комплекса зданий ИТЭР, вид со стороны севера (инжекторов нейтралов).В диагностическом здании работы сейчас идут по отливки всяких стен и колон L3 (т.е. это крыло скоро дойдет до крыши!), в здании токамака по шахте начинается заливка уровня L3 (т.е. верхнего,  хотя еще будет сопряжение с полом реакторного зала) вокруг - сейчас идет работа между полом и потолком L2. В здании трития заливают пол L2. А вот так это выглядит с высоты крана:

Выбор редакции
17 октября, 20:42

И еще про LIGO

  • 0

Для всех тех, кто ничего не понял из предыдущего поста, вот такая версия

15 октября, 18:06

LIGO: линейка точность в одну десятитысячную протона.

  • 0

Нобелевская премия по физике за 2017 год ожидаемо досталась Кипу Торну, Райнеру Вайссу и Берри Беришу за экспериментальное обнаружение гравитационных волн на лазерно-интерферометрических приборах LIGO. Этот успех (а обнаружение гравитационных волн (ГВ) от двух сливающихся черных дыр первый раз произошло 14 сентября 2015 года) стал плодом примерно 50-летнего развития техники для детектирования ГВ. В результате этого развития инструмент LIGO обладает леденящими характеристиками, впрочем, никакие человеческие эпитеты не передают уровня прецизионности этой машины.Лазерно-интерферометрическая гравитационная обсерватория LIGO в Ливингстоне, Луизиана, США.Сегодня поговорим об инженерном устройстве LIGO. Но прежде - о гравитационных волнах вообще. Гравитационную волну излучает любая материя, движущаяся с асимметричным ускорением. Для возникновения волны существенной амплитуды необходимы чрезвычайно большая масса излучателя или/и огромные ускорения, так как амплитуда гравитационной волны прямо пропорциональна первой производной ускорения и массе генератора. Какие-то значимые мощности  ГВ-излучения получаются в основном от сливающихся черных дыр и нейтронных звезд, а также во время асимметричных взрывов сверхновых звезд, при этом идеальный вариант - пара черных дыр, вращающихся вокруг друг друга на очень тесной орбите. Для вращающихся пар частота излучаемых гравитационных волн равна удвоенной частоте обращения системы двух тел. Для наиболее часто встречающихся во Вселенной событий, сопровождающихся излучением ГВ, характерны частоты от долей герца до сотен герц, а значит длины волн от от сотен до миллионов километров.Симуляция излучения гравитационных волн сливающейся парой черных дыр.Характерный паттерн от двух сливающихся черных дыр - орбита быстро уменьшается из-за излучения момента вращения в виде гравитационных волн и в конце концов они сливаются, оставляя "послезвон" - сброс искажений формы в виде гравитационных волн. Гравитационно-волновая астрономия - давний предмет вожделения специалистов. Она позволяет изучать объекты, слабо проявляющие себя в электромагнитном излучении, а значит недоступные современной астрономии. За подробностями советую прочесть “Гравитационно-волновое небо” Как можно обнаружить гравитационную волну? К сожалению, для этого нет простых способов. В LIGO используется свойство гравитационных волн переодически изменять расстояния между двумя тестовыми массами (и тестовые массы здесь ключевой детектор), только вот изменения эти очень невелики. Если мы раздвинем две тестовые массы, скажем, на километр, то все что мы увидим - колебания расстояния между ними с амплитудой ~ 10-21 , т.е. около 1/10000 размера протона, и одной миллиардной размера электронной оболочки атома. Если увеличить линейку до миллиона километров, ситуация кардинально не улучшится (даже если протянуть линейку до Плутона, то ее точность должна быть в районе нанометров).Отклонение тестовых масс (черные квадраты) при прохождении гравитационной волны от своих изначальных позиций (пустые квадратики).Впрочем, если перейти от материальных линеек к световым, то можно достичь некого прогресса. Интерферометр Майкельсона использует деструктивную интерференцию (т.е. гашение двух волн в противофазе) прошедших через два измерительных плеча. Если длина плеч перестает быть равными, то на детекторе начинает появляться свет, причем для идеального, не-квантового света мы можем измерить таким образом любую величину смещения зеркал.Принцип влияния проходящей ГВ на интерферометр майкельсона и возникновение сигнала при разбалансировке размеров плеч.На практике, лабораторные интерферометры без особых проблем измеряют изменения расстояний в десятки нанометров, а передовые устройства - доли нанометров. Даже если сделать интерферометр с плечами ~4 км (а это оптимальная длина по бюджету шумов, о чем мы поговорим дальше) и с точность 0,1 нм, то это всего лишь ~10-14 - т.е. все еще в 10 миллионов раз меньшая чувствительность, чем надо! Добраться до нобелевской премии необходимой прецизионности хотя бы в теории помогает использование оптических резонаторов Фабри-Перо. Вставка такого резонатора в длинное измерительное плечо интерферометра заставляет свет многократно отражаться между двумя зеркалами, нанесенными на тестовые массы. Фактически это удлиняет эффективную длину интерферометра в несколько сот раз (для LIGO это значение около 300). Далее этот трюк повторяется путем вставки отражателей в вход и выход интерферометра - фотоны, выскакивающие с резонаторов в длинных плечах, многократно отражаются обратно и постепенно набирают технически измеряемую разность хода лучей.Принципиальная схема LIGO: ETM - внешние тестмассы, ITM - внутренние, вместе они образуют резонатор. CP - термокомпенсирующие пластины, BS - делитель луча. PRM и SRM - системы рециклирования исходных фотонов и фотонов полезного сигнала, PD - фотодиод, GW readout - система считывания сигнала гравитационных волн.Впрочем, между идеей и реализацией в данном случае лежит пропасть. Беря в руки измерительный прибор такой прецизионности, вы обнаружите десятки источников шумов, которые в тысячи и миллионы раз превосходят полезный сигнал. Впрочем, говоря о миллионах я слишком преуменьшаю. Сейсмические колебания по амплитуде превосходят сигнал ГВ на 11 порядков (т.е. в 100 миллиардов раз). Вибрация зеркал без демпфирования, приведенная к измеряемой характеристике (расстоянию между тестовыми массами) в месте установки LIGO.Борьба с этими шумами представляет собой невероятную инженерно-физическую сагу, растянувшуюся на десятилетия. Рассказывая о этой борьбе, удобно все приводить в систему, в которой записывается полезный сигнал - т.е. в виде амплитуды колебаний плеча интерферометра, сравнивая ее с заветной чувствительность 10-21. Трубы вакуумной системы имеют диаметр 1,24 метра, в частности здесь изображена угловая (центральная) станция LIGO Hanford. Вправо уходит 4 километровое измерительное плечо.Первым инженерным чудом, на котором базируется LIGO, является вакуумная система. Объем оптической системы, подвергающуюся вакуумированию очень велик - около 10 тысяч метров3, при этом уровень вакуума - 10-9 торр (~10-7 Па - это разряжение круче, чем в вакуумной камере ИТЭР). Вакуум нужен, прежде всего, для изоляции оборудования от акустических вибраций, и во вторую очередь - для того, чтобы избавиться от случайных искажений фазы лазерного луча на молекулах газов, что дало бы ненужный шум на приемном детекторе. До создания прототипов вакуумных объемов LIGO не было даже понятно, удастся ли выдержать такой вакуум в таком объеме - до LIGO никто этого не достигал. Для откачки используется набор из механических форвакуумных насосов, турбомолекулярных насосов, криоловушек и ионных насосов. Всего достижение рабочего вакуума с промежуточным отжигом в LIGO занимает 40 суток. Пост измерения качества вакуума и состава остаточных газов.Внутри вакуумной системы находятся основные составляющие - оконечные тестовые массы ETM (“дальние” зеркала плеч), внутренние тестовые массы ITM, делитель луча BS, камеры регенерации входного луча и выхода сигнала PRC и SRC, системы очистки пространственных мод (о модах дальше) лазерного излучения. При этом сам основной лазер расположен снаружи, на практически обычном лабораторном оптическом столе. Говоря про лазеры LIGO необходимо отметить, что в одной и той же оптической системе сосуществуют сразу два - основной суперстабильный лазер с длиной волны 1064 нм и вспомогательный с длиной волны 532. Последний используется для измерения расстояния между зеркалами и активной коррекции положения оптики, нужной для ввода резонаторов Фабри-Перо в режим сохранения света.Основной 200-ваттный измерительный лазер LIGO (установленный в 2010 году, до этого был гораздо менее мощный лазер). Черная пирамида справа - перископ, отправляющий лазерный луч в интерферометр.Основной лазер 1064 нм расположен на обычном оптическом столе и представляет собой ультрастабильный по частоте и амплитуде (10-7 и 10-9 соответственно) лазер мощностью 220 ватт на столе и 180 ватт после системы очистки мод. Модами называются провольные и поперечные стоячие волны, возникшие в пучке лазера, так вот - для LIGO нужен луч лазера с только основной TEM00  модой, т.е. где фактически пространственно полностью однородный пучок.Детальное изображение выходной части лазера, включающее в себя зависимый усилитель луча с 35 до 220 Вт, диагностическую сборку, предварительный очиститель мод PMC, и образцовый резонатор для подстройки частоты лазера.Кстати, обратите внимание на мощность. 200-ваттные постоянные лазеры скорее ассоциируются с резкой материалов, чем с тонкими физическими экспериментами. Однако в случае LIGO точность определения координат зеркал растет как корень из мощности лазера, поэтому в плечах интерферометра курсирует захваченная мощность в сотни киловатт лазерного света (планируемая - до 830 кВт!). Отрицательным эффектом от сумасшедшей мощности являются искажения оптики от нагрева - и это в лазерной системе с максимальными требованиями в мире. Но об этом мы еще поговорим.Для получения стабильной затравочной частоты используется специальный непланарный лазерный резонатор - частота планарного лазера слишком зависит от расстояния между торцевыми зеркалами.Сгенерированный лазерный луч подается внутрь вакуумной системы, где он проходит входной очиститель пространственных мод, резонатор рециркулирующий входную мощность и через делитель луча попадает в измерительные плечи. По мере прохода системы растут требования к неподвижности зеркал, ведь их движения от вибраций можно принять за сигнал от гравитационной волны!Через такой порт излучение заводится внутрь вакуумной системы.В цифрах это выглядит так - в диапазоне максимальной чувствительности интерферометра (от 30 до 600 гц) амплитуда шумовых колебаний зеркал должна составлять от 10-13 м до 10-19 м. При том, что обычный уровень вибраций таких зеркал без каких-то в систем подавления в местах постройки интерферометров (Хэнфорд и Ливингстон) составляет от ~10-10 метра. Разница в 9 порядков между “есть” и “нужно” настолько велика, что потребовалось около 30 лет разработок и исследований, чтобы ее преодолеть. Внешний вид подвески тестовых масс вводит в заблуждение: металлическая рама тут для вспомогательных элементов, она не держит саму тестовую массу (розовый диск внизу)Создатели LIGO говорят, что без его фантастических демпфирующих вибрацию подвесок интерферометр способен фиксировать велосипедистов в километрах от установки, чувствовать дрожание от прибоя в тысячах километрах, более того - LIGO чувствителен к перемещению воздушных масс, вызывающих колебания гравитационного поля(!). В создании подвесок, ослабляющих воздействие среды на 12 порядков, использовались 3 подхода. Первый, классический - это создание максимально жестких конструкций первых стадий подвески, что минимизирует амплитуду вибраций. Второй подход также известен борцам с вибрацией - это активные системы компенсации, движущие платформу в противоположном к вибровоздействию направлении, что позволяет где-то в 1000 раз снизить амплитуду вибраций. Наконец, и в этом уникальное решение LIGO - это использование на последних стадиях (подвеска ETM/ITM имеет 7 стадий виброподавления) маятников.Активная изоляция последний версии LIGO (справа) - прецизионные гидравлические приводы вакуумной камеры, двухступенчатый активный (с электроприводами) подавитель вибрации и 4-ступенчатый маятник.Схема маятникового подвеса.Казалось бы, маятник - это самое последнее, что нужно для минимизации раскачивания оптики. Однако, здесь используется хитрый трюк, а именно - сверхвысокодобротные маятники, собственная частота которых выведена из рабочего диапазона (они качаются медленнее, чем минимальная частота гравитационных волн, которую отслеживает LIGO). Это означает, что любое вибровоздействие будет переводиться в собственную частоту колебания маятника и очень сильно ослабляться на других частотах.Степень подавления вибраций активной частью (синяя линия), маятником (зеленая) и общая (красная).После значительного ослабления вибраций и активной компенсации медленных “геологических” колебаний главным источником шума становятся тепловые шумы системы. Тепловые колебания атомов легко игнорировать, пока вы не пытаетесь измерить что-то в тысячи раз меньше этих атомов. В борьбе с тепловыми колебаниями (в ходе исследования даже было открыто принципиально новое термоколебательное явления) используется тот же подход - тестовые массы представляют собой высоко гомогенные цилиндры из плавленого кварца, отполированные со всех сторон до шероховатости 1 нм, что создает высокодобротный “камертон”, собственные частоты которого лежат вне полосы измерения резонатора. И тем не менее, броуновские движения частиц в отражающем покрытии зеркал ITM/ETM являются одним из доминирующих источников шума в LIGO.Бюджет вклада разного шума в общую чувствительность LIGO (расчетные значения). В целом чувствительность в основном определяется квантовым пределом (фиолетовая линия) и в диапазоне 50-100 Гц - тепловым шумом покрытия (красная линия).Интересно, что одним из участков борьбы с шумами оказались нити, на которых подвешены тестовые массы. В них гуляют термоупругие шумы, возникающие из взаимосвязи температуры и модуля Гука. Для минимизации этого явления пришлось использовать тонкие кварцевые нити (0,4 мм) и максимально гладко присоединять их к кварцевой тестовой массе (этим занимались в Университете Глазго, а теория всех этих моментов разрабатывалась на Физфаке МГУ). Интересно, что время успокоения (рассеивания энергии) этого маятника в вакууме превышает 10 лет.Приварка кварцевых нитей к маятниковой массе. Разумеется, как часть этой борьбы за прецизионность, зеркала ITM/ETM обладают рекордной гладкостью поверхности - с помощью “ионного фрезерования” их подложка была доведена до шероховатости в 0,08 нм - т.е. до фундаментального предела, обусловленного размерами молекул диоксида кремния. Подобная гладкость и 40-слойные отражающие покрытия привели к рекордным характеристикам зеркал - потери света при отражении между ITM и ETM составляют всего 50 ppm (т.е. 0,005%!). Этот момент был принципиально важен для построения LIGO, как в смысле максимальной добротности оптических резонаторов, так и в смысле максимальной одинаковости плеч, в т.ч. минимальной разницы в потерях света в них. Еще одним интересным аспектом подвески тестовых масс является то, что зеркала тут должны быть активными - т.е. выставляться в нужные позиции с точностью до десятков пикометров для захвата. Но как это сделать для зеркала, которое:а) должно быть измерительной массой, не связанной ни с чемб) демпфированно на 12 порядок от любых вибраций?Ответ заключается в разделении зеркала на 2 составляющие, одна из которых - тестовая масса, а вторая - реактивная масса. Обе массы одинаково подвешены, а расстояние между ними регулируется электростатическим приводом. Кстати, для того, чтобы шум этого электростатического привода не мешал измерениям, пришлось избавится от от близко стоящего ионного вакуумного насоса, ионы которого снижали заряд тестовой массы и усилие электростатического привода. На тестовой массе внизу видны концентрические электроды электростатического актуатора. Защитные пленки с оптики сняты, видно пятно (зеленое) измерительного интерферометра - это последние стадии настройки adLIGO до вакуумирования.Продолжая тему шумов, необходимо рассказать про термокомпенсацию оптики. Луч лазера, особенно в резонаторах Фабри-Перо, где его мощность по проекту достигает 830 киловатт, даже при минимальном поглощении нагревает кварц, вызывая искажение формы зеркал. Обычно в оптике с этим борются путем принудительного охлаждения, но в данном случае - в вакууме и на суперподвеске - очевидно, этого сделать невозможно. В LIGO применили нетривиальное решение - нагреть остальную часть зеркала до той же температуры. Для этого используются вращающиеся проекторы с СО2 лазером, которые греют на специальных пластинах, вставленных между основными элементами кольцевую зону вокруг измерительного луча, компенсируя тем самым искажения формы.Ключевой элемент интерферометра - делитель луча.Один из самых удивительных шумов системы - это так называемый “Ньютоновский”. Связан он с изменением гравитационного поля под влиянием лунных и солнечных приливов, перемещения мантийных масс, атмосферных участков с более высоким или более низким давлением. Небольшие изменения гравитации возбуждают в коре медленные колебания, которые чувствует LIGO. Для отстройки от этого шума выстроена целая система гравиметров, датчиков давления, температуры и микрофонов, которая дает данные на вход системы автоподстройки интерферометра, которая пытается компенсировать эти воздействия. Тем не менее на частотах ниже 10 Гц амплитуда этих воздействий начинает доминировать в шумовой картине, образуя т.н. seismic  wall. Фактически это означает, что на земле невозможно построить детектор низкочастотных гравитационных волн, которые характерны, например, для сливающихся сверхбольших черных дыр (ядер галактик). Исторический первый зафиксированный случай обнаружения гравитационно-волнового события 14.09.2015 - еще до официального начала первого сеанса работы улучшенного LIGO. Видно, что в амплитудных значениях пик ГВ всего в два раза превышал амплитуду шумов, но в спектральном разложении ГВ очень хорошо просматриваются.На сегодня LIGO в ходе 3 сеансов научной работы зафиксировал 4 события с высоким уровнем надежности и один кандидат (LVT151012) который возможно является просто шумом. Все зафиксированные события - довольно далекие слияния черных дыр, хотя изначально инструмент рассчитывался на поиск сливающихся нейтронных звезд на удалении до 200 МПс.В ходе примерно 30 лет совершенствования лазерно-интерферометрических технологий (в т.ч. сами LIGO прошли 2 апгрейда в начале 2000х и начале 2010х годов) физики вплотную приблизились к фундаментальному пределу точности измерения - квантовому. Практически на всех частотах квантовый предел, возникающий из принципа неопределенностей Гейзенберга, определяет чувствительность машины. Хотя есть несколько способов слегка его отодвинуть (путем использования “сжатого света” и увеличением тестовых масс), но в целом не видно путей, как поднять чувствительность наземных лазерных интерферометров выше примерно 10-24 . Подробнее про LIGO и квантовый предел можно узнать из докладов на конференции HEA-2016 на этом видео.Но и такая чувствительность будет весьма интересным результатом. LIGO, работая в 2014-2017 годах на чувствительности около 10-22 ловит примерно 1 гравитационно-волновое событие в год. Однако ГВ обладают очень интересным свойством - интенсивность их падает линейно в зависимости от расстояния до источника, а значит, увеличение чувствительности всего в 2 раза повышает обозреваемый объем в куб от 2 - т.е. 8 раз. Примерно в 8 раз же вырастает и количество источников гравитационных волн, и частота событий.Увеличение чувствительности на 1,5-2 порядка может привести к тому, что ГВ-события будут регистрироваться несколько раз в час.В Европе тоже есть своя лазерно-интерферометрическая обсерватория VIRGO, расположенная в Италии. Подобные установки так же строятся в Индии (куда был передан один экземпляр LIGO) и в Японии.Впрочем, на сегодня (осень 2017 года), LIGO еще не достиг даже запланированного предела по чувствительности в 10-23, в основном из-за сложностей поднятия мощности захваченного в плечи излучения до планового значения в 830 киловатт. Например, большой проблемой оказались блики от элементов конструкции обратно в оптическую систему - хотя относительная мощность вроде невелика, паразитные блики отражаются от нестабилизированных элементов и несут в себе уровень вибраций на 12 порядков превышающий уровень в основном луче. Достигнутая на сегодня чувствительность - чуть хуже, чем 10-23 и порядка 10-22 в широком диапазоне частот. VIRGO пока имеет чувствительность в несколько раз хуже.В любом случае, сентябрь 2015 года стал началом нового вида астрономии, который еще наверняка многое расскажет о Вселенной (например, частота столкновений черных дыр промежуточной массы уже стала неожиданной для астрономов - никто не подозревал, что таких ЧД так много). Еще одним интересным результатом программы LIGO стало то, что научный результат может стать плодом десятилетий труда, и не стоит заниматься экстраполяциями в духе “не получили за 20 лет - не получат никогда”.P.S. Прекрасная история о людях и идеях на пути к открытию гравитационных волн от Игоря Иванова.

Выбор редакции
10 октября, 00:10

Реальный ЗЯТЦ

  • 0

Тема замыкания ядерного топливного цикла (ЗЯТЦ), несомненно, пользуется популярностью, как некое секретное знание о будущем энергетики. В максимальном упрощении сюжет «положили два полена в реактор, а вынули три!» всегда находит поклонников. ЗЯТЦ выглядит эдаким белым принцем, который единственный может спасти Землю от надвигающегося углеводородного кризиса.Однако, сегодня мы поговорим не про принца, а про его брата — вечно хмурое, озабоченное и непривлекательное реальное замыкание. Благо и повод есть — Росатом выходит на мировой рынок с предложением по реальному ЗЯТЦНа фотографии запуск опытной линии по производству МОКС-топлива для БН-800 из аж 2014 года, но его символизм в виде Кириенко и МОКС в одном кадре мне кажется интересным.Моим читателям хорошо известно, что основной причиной неявки широкомасштабного ЗЯТЦ на быстрых реакторах является замедление роста атомной энергетики, и как следствие — отсутствие потребности в другом топливе, кроме как природный уран. Система, в которой существуют реакторы-размножители и в качестве топлива выступает плутоний 239 или уран 233 становится конкурентноспособной примерно с цены природного урана в 300 долларов за килограмм. А поскольку уран сегодня стоит ближе к 30 долларам за килограмм, чем к 300, то нет никаких экономических резонов развивать «прекрасного принца».Упрощенная схема того, что происходит внутри топлива в процессе выгорания в реакторе. В частности, в топливе остается 2% (точнее - около 1,5%) делящихся материалов, примерно поровну - плутоний и уран 235. Однако есть и другие драйверы. Один из них — потребность в решении вопроса с накоплением отработанного ядерного топлива (ОЯТ). Переработка ОЯТ (а это обязательная часть ЗЯТЦ) позволяет снизить объемы под захоронение, выделение трансурановых элементов — снизить время высвечивания ОЯТ, а получаемый в результате переработки уран и плутоний можно пустить в новое топливо, сэкономив на этом до 21% натурального урана.Впрочем, все эти бонусы все равно не окупают стоимости переработки (которая лежит в диапазоне от 500 до 1500$ за килограмм ОЯТ). В свое время, Франция в рамках стройной стратегии построения электроэнергетики, базирующейся на АЭС, учитывая запланированный переход на быстрые реактора и замкнутый ядерный топливный цикл (который не состоялся) ввела большой завод по переработке топлива (перерабатывающий сегодня ОЯТ 2/3 реактров Европы) и затем еще один — по производству MOX топлива. Параллельно, возникла ситуация, когда во Франции не накапливается ОЯТ и проще выглядит конфронтация с зелеными. С же финансовой точки зрения, эксплуатирующая французские АЭС компания EDF вынуждена платить почти в два раза больше за топливный цикле, чем если бы была выбрана схема с покупкой свежего топлива, изготовленного из природного урана и организацией промежуточных хранилищ ОЯТ.Интересная иллюстрация сложностей обращения с МОКС-топливом - 100-тонный контейнер на фото предназначен для перевозки 18 ТВС свежего МОКС-топлива... Впрочем, понятно, что промежуточные хранилища в контейнерах — это временные решения, причем есть точка (отстоящая на 50-100 лет от начала хранения), где затраты на промежуточное хранение или геологическое захоронение сравниваются, и дальше вариант с контейнерым ХОЯТ становится дороже.Тем не менее, здесь и сейчас ХОЯТ выглядит соблазнительно — затраты заметно ниже, а проблемы будут разгребать потомки.Кстати, о потомках - на картинке классические графики падения радиоактивности (точнее радиотоксичности) некого среднего ОЯТ (красная линия), ОЯТ с извлеченным плутонием и минорными актиноидами (фиолетовые линии) и отдельно - продуктов деления. Видно, что переработка не только сокращает объем под захоронение, но и сурово снижает требования к времени существования физбарьеров в захоронении. По-настоящему конкурирующим решением к переработке является окончательное захоронение ОЯТ. На первый взгляд оно дешевле, да и много-десятилетние наблюдения в геологических лабораториях дают основание считать окончательное захоронение безопасным. Тем более, что появляются новые решения — например захоронение в глубоких (>2 км) скважинах большого (>50 см) диаметра, технологии дешевого бурения которых появились в прошлом десятилетии.Впрочем, есть нюансы. Понятно, что ради одного-двух блоков АЭС и ее ОЯТ никто не будет затевать комплекс геологического захоронения. С другой стороны, для стран с большим количеством ОЯТ проблемой становится размер места захоронения — так, небезизвестная американская площадка Yukka Mountain способна вместить только 80000 тонн ОЯТ, что меньше даже уже накопленного в США.Я встречал информацию, что гора Yukka Mountain является самой геологический изученой горой в мире. Для обоснования безопасности создания этого захоронения были потрачены десятки тысяч человеко-лет работы квалифицированных специалистов.Таким образом, для стран, обладающих одним-двумя блокам и для стран с большой атомной энергетикой (и желательно — старой) переработка выглядит более привлекательной альтернативой.Впрочем, напомню, переработка лишь снижает объем под геологическое захоронение, но не отменяет его.На днях состоялась сессия WNA (Всемирной Атомной Ассоциации - объединение операторов АЭС), на котором темой переработки ОЯТ, как нового предложения Росатома, выступила директор Tenex Людмила Залимская. Tenex – это структура Росатома, занимающаяся продажей услуг обогащения на разделительных заводах Росатома (и немножко продажей урана и услуг конверсии UO2 → UF6). Довольно логично именно через Tenex выводить на рынок предложения по завершающим этапам жизненного цикла ядерного топлива.Здесь может удивить фраза «выводить на рынок» - ведь еще в СССР ОЯТ ВВЭР-440 вывозилось со станций и перерабатывалось на заводе РТ-1 на «Маяке». Однако, эта схема совершенно не учитывала интересов зарубежных владельцев ВВЭР-440 (Финляндии, Венгрии, Чехии, Словакии, Болгарии, ГДР и Украины). После распада СССР им было предложено платить за переработку ОЯТ довольно полновесные суммы, при этом делящиеся материалы оставались Маяку а ВАО от переработки должны были быть возвращены в страну происхождения ОЯТ. А если у стран происхождения не было подходящих хранилищ или захоронений для ВАО, то они еще и платили Маяку за его хранение.В итоге, Финляндия, Чехия и Словакия перешли на промежуточное контейнерное хранение, Болгария и ГДР закрыли свои ВВЭР-440 и на переработке остались Венгрия и Украина (+Российские ВВЭР-440).Корзины с ОЯТ ВВЭР-440 в бассейне хранения завода РТ-1 "Маяк". Уран из переработки этого ОЯТ используется в производстве свежего топлива РБМК, плутоний и нептуний сохраняются в хранилище, а продукты деления в виде выпара солей смешиваются с расплавленным стеклом и разливаются в контейнеры для хранения.Теперь Росатом пытается предложить более гибкую схему, где как минимум часть расходов на ОЯТ должна быть закрыта поставками МОКС или РЕМИКС топлива. Экономический эффект тут невелик: если весь регенерированный уран и весь плутоний снова идут в производство топлива, а стоимость переработки условно равна стоимости захоронения, то топливный цикл с переработкой оказывается где-то на 5-15% дешевле цикла с захоронением (сумма отличается от 21% поскольку обращение с радиоактивным свежим МОКС/РЕМИКС-топливом обходится дороже, чем с не радиоактивным из урана).Давайте посмотрим на экономику трех вариантов бэкэнда топлива, в прикидке к стандартной ТВС PWR/ВВЭР (содержащей примерно 500 кг ядерных материалов).С точки зрения оператора АЭС процесс должен выглядеть так — вместо строительства промежуточного контейнерного хранилища стоимостью ~150 долларов за кг ОЯТ (~75 тысяч долларов за одну ТВС), или оплаты геологического захоронения (примерно 300....600 тысяч долларов на каждую ТВС, если брать пример Финляндии или Шведции), он отдает выдержанное в бассейне ОЯТ на переработку, заплатив от 500 до 1500 долларов за кг — т. е. где-то от 250 до 750 тысяч долларов за одну ТВС ВВЭР/PWR (возмем средние 500 тысяч). Затем, через какое-то время оператор может получить делящиеся материалы из своего ОЯТ в виде начинки МОКС/РЕМИКС/RepU ТВС. Стоимость этого материала из расчета на некую среднюю ТВС ОЯТ — примерно 80...100 тысяч долларов, если пересчитать на эквивалент стоимости природного урана и его обогащения, которые можно теперь не закупать. Кроме того, надо добавить расходы на захоронение ВАО (50...75 тысяч долларов на одну переработанную ТВС), дополнительную стоимость фабрикации ТВС из радиоактивных изотопов плутония (+60 тысяч долларов расходов в расчете на исходную ТВС), а так же стоимость компенсации нейтронных ядов, которые образуются в ТВС ОЯТ и попадают в МОКС/РЕМИКС/RepU ТВС — U236 и Pu240 — еще примерно 50 тысяч долларов.Очевидное преимущество промежуточного хранилища для кошелька иногда приводит к странным результатам. На фото - контейнерное хранилище ОЯТ Игналинской АЭС, которое теперь будет много лет тянуть деньги (правда, относительно небольшие) из государства. Впрочем, для Литвы сооружение геологического репозитория является почти неподъемной задачей прежде всего по кадрам. Итоговый расчет выглядит так:0. ТВС приобретается по цене приблизительно 1 млн долларов за штуку и вырабатывает электроэнергии на, скажем, 15...25 млн долларов.1. Утилизация ОЯТ в виде контейнерного хранения обходится в сущие копейки на фоне других вариантов, и даже через 30-40 лет, за которые стоимость в расчете на килограмм примерно удваивается до 150 тысяч долларов за ТВС, контейнеры стоят все еще вдвое дешевле других вариантов. Тем не менее, совершенно очевидно, что где-то в момент возникновения переупаковки ОЯТ в новые контейнеры (лет через 100 или может быть меньше), хранение уже перестает быть таким экономичным, а впереди еще более 100 тысяч лет этой мороки.2. Захоронение ОЯТ имеет фиксированный ценник примерно в 500 тысяч долларов на кассету.3. Переработка ОЯТ самая дорогая и обходится в ~650...850 тысяч долларов, однако эта стоимость сильно зависит от рыночной цены природного урана (если уран дорогой — то переработка ОЯТ становится выгоднее) и объемов переработки — большие объемы позволяют снизить стоимость радиохимического производства, а значит и переработки в целом. Кроме того, в будущем возможно появление извлечения из ОЯТ образующихся там драгоценных металлов палладия и рутения, что может добавить прибылей переработчикам и операторам АЭС.Что бы дополнительно запутать ситуации, надо еще сказать, что в мире сегодня главенствует переработка ОЯТ по технологии PUREX (придуманной в свое время для получения оружейного плутония) – экстракция урана и плутония органическим растворителем из азотнокислого раствора ОЯТ. У этой технологии есть проблема большого объема низкоактивных отходов (похожая на проблему с водой на Фукусимской АЭС). Теоретически есть замечательные конкурирующие решения — электрорафинирование на жидкометаллических катодах, дистилляция фторидов, электромагнитное разделение ОЯТ в виде плазмы(!) и т. п. - однако PUREX был отработан в военных программах, где на него не жалели денег и людей, а все потенциальные заместители военным сегодня не нужны. В теории, развитие конкурентных технологий может привести к удешевлению переработки и сделать ее более привлекательной. Кстати, такая попытка перейти на более «интересный» метод переработки ОЯТ предпринимается в рамках проекта АЭС «БРЕСТ-ОД-300».Наконец, последним аспектом этой картины является ярое неприятие США технологий переработки. Американцы считают, что переработка слишком плотно связана с ядерно-оружейными технологиями и спят и видят полное прекращение переработки ОЯТ в мире для фиксации количества делящихся оружейных материалов. Кроме того, что в самой США действует запрет на переработку ОЯТ (что автоматически ликвидирует крупнейший рынок переработки), Америка навязывает такую политику своим союзникам — например Южной Корее и Тайваню, да и ввод большого завода по переработке ОЯТ в Японии, который все никак не состоится уже почти 20 лет — возможно успех американской дипломатии. Эта позиция, возможно , хорошо помогает сдерживать расползание ядерно-оружейных технологий, однако, однозначно сдерживает развитие технологий переработки.Как итог можно сказать, что реальный ЗЯТЦ нашел сегодня свою небольшую нишу, балансируюя на грани рентабельности и пользуясь разнообразными вторичными (по отношению к деньгам) аспектами жизненного цикла ядерного топлива. Его развитие (и превращение в прекрасного принца идеального ЗЯТЦ) зависит как от общего роста объема атомной энергетики, так и от вложений в разработку технологий.

06 октября, 12:35

Обновления

  • 0

Прору прощения за очередную паузу в обновлениях - я пока не в России. Думаю, 8.10 выложу статью по новым предложениям Росатома по ЗЯТЦ.А пока вот такой анонс - в конце октября я буду участвовать в фестивале "Кстати" в Новосибирске: читать две лекции и участвовать в круглом столе27 октября, 10:00. Лекция "Перспективы ядерной энергетики в свете текущих трендов". Новосибирская государственная областная научная библиотека (Советская, 6).27 октября, 13:00. Лекция "Термоядерная энергетика — стартап в масштабах планеты". Новосибирский химико-технологический колледж им. Д. И. Менделеева (ул. Садовая, 26).28 октября, 12:00. Круглый стол "Управляемый термоядерный синтез: от физики к экономике". Научная библиотека Новосибирского государственного технического университета (пр. Карла Маркса, 20).Так что если есть интерес - приходите. 

Выбор редакции
27 сентября, 19:50

Инфографика по российскому атомному флоту

  • 0

Может, кому пригодится. Кликабельно. P.S. Вообще всем интересующимся технологией и историей атомных ледоколов советую читать капитальную статью Ингарда Шульги "Гражданские атомные плавсредства"