Источник
Ядерная энергия - LiveJournal.com
Выбор редакции
26 ноября, 23:02

ИТЭР!

  • 0

Очень, очень давно я ничего не писал про этот замечательный проект. Ну, начнем с маленькой заметочки.Это вид на здание токамака недельной давности. Белые металлические колонны справа формируют будущую стену реакторного зала и, фактически, дают представление об его габарите. На колоннах уже установлены подкрановые балки для 2х750 и 2х50 тонных мостовых кранов, которые будут переносить элементы машины из здания предварительной сборки (на заднем плане) в шахту реактора. А еще на этом фото видны два гигантских мобильных крана, с помощью которых в декабре планируется перенести крышу, которую собирают сейчас рядом. Это будет означать "top-out" здания токамака, первая заливка бетона в которое произошла в декабре 2014, почти 5 лет назад.В здании предварительной сборки, тем временем стартовала подготовка к непосредственному монтажу вакуумных частей токамака, который начнется уже через несколько месяцевА именно здесь заливают пол и достраивают вентиляцию и кондиционирование. На заднем плане этой фотографии видны два могучих стенда сборки секторов камеры токамака - в каждый помещается 1/9 камеры, можно прикинуть размер всего реактора.Напоследок - красивое видео облета площадки дроном:P.S. Рад буду, если вы в комментариях спросите про ситуацию по тем или иным системам ИТЭР, т.к. писать сразу про все нет времени, а по чуть-чуть в комментариях возможно.

Выбор редакции
19 ноября, 00:33

Росветер

  • 0

Росатом тут опубликовал красивый таймлапс со своей первой строящейся (увы — с отставанием на год от сроков) Адыгейской ветроэлектростанции Адыгейская ВЭС - это 60 ветрогенераторов разработки голландской Lagerway мощностью 2,5 мегаватта каждый, станционная сеть 35 кВ и подстанция 35/220 кВ для выдачи мощности. Планируемая выработка - 335 ГВтч в год, т.е. средний КИУМ 25,5%. По меркам мировой энергетики это такой очень средненький (в реалиях 2019) объект, но он крупнейший в России и это хорошая тренировка для Росатома/Новавинд - как видим, не так-то просто взять и начать новое для себя дело, не смотря на весь опыт атомных строек. На данный момент у Новавинда порядка 1 гигаватта запланированных ВЭС, и начинается строительство второй ВЭС - Кочубеевской в Ставрополье, мощностью 210 МВт. Технически, под все это должна быть развернута локализация до 65% стоимости ВЭС, однако с этим возникают сложности - инвестиции в завод по производству ветряков немаленькие, а внутренний рынок пока не особо и большой. В целом в мире наземные ветроэлектростанции стали уже банальностью - общие установленные мощности подбираются к 1 терраватту, выровненная себестоимость электроэнергии (LCOE) - вполне конкурентоспособные 40-50$ за мегаватт*час (без учета переменчивости).

Выбор редакции
13 ноября, 12:53

Как с Урала будут вывозить 82 000 тонн ядерных запасов СССР

  • 0

Коллега Дмитрий Горчаков написал очень интересный пост про ситуацию с радиоактивным монацитовым песком, много десятилетий хранившимся в Красноуфимске и про ее разрешение в ближайшем будущем.==Впервые на этом объекте я побывал более 10 лет назад в качестве младшего научного сотрудника Института промышленной экологии УрО РАН. Мало кто за пределами Урала знает, но вот уже более 60 лет в 200 км от Екатеринбурга хранятся тысячи тонн радиоактивного монацита - запасов СССР, собранных для запуска ториевой составляющей атомного проекта. Долгое время скрытый завесой секретности, этот объект породил огромное количество слухов и мифов. За последние 25 лет у него менялись собственники, обсуждались различные варианты использования монацита, вокруг кипели нешуточные общественные страсти. И вот теперь, похоже, база хранения монацита вступает в финальный этап своего существования. 6 ноября прошли общественные слушания по проекту, предусматривающему вывоз монацита на экспорт в Китай. Эта статья посвящена непростой истории, мифах и реальной опасности предприятия, а также его ближайшему будущему. Она написана мной для e1 (ссылка). Под катом привожу ее в авторском, чуть более детальном виде. Торий и атомный проект СССРВ 1945 году мир вступил в новую, атомную эру. Создание и первое применение атомного орудия привело к началу атомной гонки, продолжающейся до сих пор. В то время создание оружия на новых физических принципах требовало привлечения невероятных финансовых, организационных и человеческих ресурсов. Величайшие ученые трудились над созданием новых областей знаний, отраслей промышленности, и над решением многих задач, открывающим путь к освоению атомной энергии в военных, а затем и в мирных целях. Одним из вопросов, на который пытались найти ответ – это какие материалы можно использовать в качестве ядерного топлива и начинки. Одним из вариантов, который нашел наибольшее распространение в атомной энергетике, стал уран. Для его применения его нужно обогатить по одному из изотопов (235-му), и этим занимаются на комбинате УЭХК в Новоуральске. Другим материалом, нашедшем применение в атомном оружии, стал плутоний. Это искусственный элемент, который получают из урана, облучая последний в специальных ядерных реакторах. Этим занимались, например, на комбинате ПО Маяк в соседней Челябинской области. Но был и третий вариант – торий. Это природный элемент, из которого так же в реакторах можно получать удобный для атомного оружия изотоп урана – 233-й. Научно-исследовательские работы по использованию тория проводились чуть меньше 10 лет, но к 1953 году руководитель советского атомного проекта Курчатов подвел итоги этого направления, отметив его нецелесообразность по сравнению с уран-плутониевым топливным циклом. База хранения под КрасноуфимскомТем не менее, добыча ториевого сырья в виде монацита была налажена в СССР еще с 1930-х годов, до начала атомного проекта, на фоне общего интереса к радиоактивным материалам. Добывали его как минимум в двух местах - в Сибири, на Таракском месторождении под Канском, и в Режевском районе Свердловской области, в поселке Озерный. Монацит намывали из речного песка, обогащали, при этом образовывались большие отвалы обедненного песка, все еще содержавшего торий. Их запасы в последующем стали источником проблем, так как местной население в поселке Озерный и на станции Костоусово бесконтрольно использовало этот мелкий песок как строительный материал. В результате в начале 90-х в этих населенных пунктах пришлось проводить дезактивационные работы силами производственного объединения «Торон», ранее работавшем в зоне чернобыльской аварии. К счастью, жители получили пусть и повышенные, но не катастрофичные дозы. Но это уже отдельная история. После прекращения работ по торию в атомном проекте, его стратегический запас было решено собрать в одном месте – под Красноуфимском. С 1941 года тут, вблизи станции Зюрзя, была построена база госрезерва под кодовым названием «почтовый ящик 118» для стратегических запасов продовольствия. На территории чуть более 20 га разместили 19 деревянных амбаров-сараев размерами 85*14 метров, в которых разместился запас зерна. Но в начале 1960 года на базу стал поступать новый груз под названием «концентрам ОМ». Регулярно, партиями по 200 тонн в виде деревянных 50-килограмовых ящиков с мешками, заполненными бурым песком – монацитом. За 4 года на базу было свезено около 82 тысяч тонн. К существующим амбарам, заполненным сверху донизу, добавили еще 4. В таком виде хранилище просуществовало до середины 90-х годов.В 1994 году, по инициативе Эдуарда Росселя, баз хранения монацита была передана в собственность Свердловской области, и реорганизована в областное государственное учреждение «УралМонацит». Тогда такое приобретение казалось потенциально выгодным, так как монацит содержит не только торий, но и десятки тысяч тонн оксидов редкоземельных элементов (РЗЭ), цены на которые в 90-е были очень высокими. Идея получения этих элементов из монацита казалось коммерчески очень перспективной, но пока разрабатывали приемлемые технологии переработки, Китай успел завоевать мировой рынок РЗЭ. В итоге запас монацита остался мертвым грузом на собственности области. Внутреннее состояние складов и штабелей с монацитом. Бетонный пол проломился, местами штабели завалились. Фото мое от 6 ноября этого года Еще внутренние виды. Архивное фото из презентационных материалов слушаний 6 ноября.Посмотреть на вид старых деревянных складов до возведения над ними новых металлических (это было где-то после 2008-го) можно в этом видео 2001 года (там есть и мой бывший шеф, защитивший диссертацию по влиянию этого объекта на окружающую среду):Тем временем техническое состояние складов становилось все хуже, построенные во время войны и для других целей конструкции значительно обветшали. Под весом ящиков с тяжелым монацитом бетонные полы складов проломились, стены их начали заваливаться, ремонт и многочисленные подпорки не снимали риска обрушения. На средства области вокруг деревянных амбаров были построены металлические ангары на новых фундаментах, с расчётом на то, что даже при обрушении внутренних зданий наружу монацит не попадет. Современный внешний вид металлических ангаров, возведенных над старыми деревянными амбарами. Старый деревянный амбар внутри нового металлическогоВлияние на окружающую среду – мифы и реальностьКак это часто бывает, наличие охраняемого объекта с непонятным, но радиоактивным содержимым, не могло не обрасти за долгие годы множеством слухов и мифов. Даже снятие грифов секретности в 90-е не сильно прояснило обстановку, так как на понятное беспокойство местных жителей наложились не только накопившиеся мифы, но и различные попытки манипуляций на почве опасностей, как реальных, так и вымышленных, тесно переплетенных между собой. В многочисленных публикациях об Уралмонаците можно найти упоминания и о новой форме жизни, появившейся на складах, и о том, что все работники предприятия умерли от рака и страшных болезней, и о студентах, подхвативших непонятную болезнь во время работ рядом со складами.В середине 1990-х, изучением особенностей монацита и влиянием всего объекта на окружающую среду занялись ученые. Институт промышленной экологи УрО РАН (ИПЭ УрО РАН) занимался изучением обстановки на объекте с 1995 года, т.е. уже в течение 25 лет. Автор этих строк начинал свой путь в науке именно в этом институте, и на объекте побывал впервые более 10 лет назад в качестве младшего научного сотрудника. Чем вообще может быть опасен монацит как радиоактивный материал? Содержащийся в нем торий (оксид тория составляет до 10% от массы монацита) – это природный слаборадиоактивный элемент, такой же натуральный, как, например, уран (уран, кстати, в монаците тоже есть в виде оксида - до 1% по массе). Он может быть опасен по нескольким причинам. Во-первых, в высоких концентрациях он может быть источником гамма-излучения, которое приводит к дополнительному (помимо того, что человек получает 24 в сутки от других природных источников, в т.ч. и природного тория) внешнему облучению. Во-вторых, при его распаде образуется летучий радиоактивный газ торон (это изотоп радона, а радон так же выделяется при распаде урана, но его меньше). Длительное вдыхание изотопов радона в высоких концентрациях приводит к облучению легких альфа-частицами. Однако величину этих факторов и степень их опасности можно и нужно определять в конкретных условиях. Приведу некоторые краткие результаты исследований опасности этих факторов, сложившихся в конкретных условиях на базе Уралмонацит, обобщенных в многочисленных публикациях сотрудников института. Во-первых, влияние объекта на окружающую среду сильно преувеличено. Да, возле складов и особенно внутри них гамма-фон в десятки и сотни раз выше «обычных» уровней (в среднем внутри складов около 90 мкЗв/ч, тогда как средняя величина гамма-фона в Екатеринбурге - 0,1-0,2 мкЗв/ч), что ограничивает время присутствия там персонала. Но за пределами территории фон в норме. Мощность дозы на базе и вокруг нее в нЗв/ч (1 мЗв/ч = 1000 нЗв/ч, поэтому изолинии «300» на схеме означает мощность дозы в 0,3 мкЗв/ч). Скан из статьи Вестника УрО РАН об УралмонацитеВо-вторых, ни сам монацит, ни содержащийся в нем радиоактивный торий за пределами складов не обнаружен – ни в воде, ни в почве, ни в образцах растительности его нет. Что не удивительно. Монацит, полученный путем промывки речного песка, нерастворим, при этом он довольно тяжелый. Поэтому осадками он не вымывается, ветром в виде пыли не выносится. Специально проведенные в течение нескольких лет эксперименты лишь подтвердили эти выводы. Грубо говоря – даже обрушение или пожар на каком-либо из амбаров-складов не вызвали бы пылевого выброса монацита за пределы территории. То же касается и изотопов радона - летучих продуктов распада тория и урана. Их концентрации повышены внутри складов (в среднем около 3,7 кБк/м3 торона и около 200 Бк/м3 радона), но за границами территории не отличаются от обычных уровней для этого региона. В-третьих, в архивах предприятия найдены данные о 438 сотрудниках (автор этих строк лично оцифровывал эти архивы), работавших на базе с 1960 по 1997 годы, включая несколько десятков тех, кто участвовал в ручной разгрузке монацита в 60-е. Проведенное сопоставление структуры причин смертности среди работников предприятия и остального населения Красноуфимского района (собраны данные о причинах смерти более 4600 жителей за те же годы) не выявило значимых отличий. Так что никакого роста рака и других заболеваний у работников предприятия не выявлено. В-четвертых, хотелось бы прокомментировать очень популярный миф о студентах УрГУ, приехавших в тот район на уборку лука в 80-е и заболевших непонятной болезнью, что, якобы, связано с монацитовыми складами. Этот вопрос был задан на слушаниях 6-го ноября, и на него ответил директор Института промышленной экологии УрО РАН Михаил Жуковский, который осуществлял научные исследования на этих складах и 25 лет читает курс «Медико-биологические основы радиационной безопасности» на физтехе, где я учился:«Человечество знакомо с ионизирующим излучением с 1895 года. За это время хорошо изучено что может происходить при его воздействии на организм, а что не может. Никакой контакт с монацитом или его упаковкой не мог привести к тем неврологическим эффектам и симптомам, которые наблюдались у студентов. Сейчас наверно сложно уже точно выяснить что именно вызвало тогда те симптомы. Рассматривались разные версии, в том числе отравления различными химикатами, удобрениями или пестицидами. Но можно точно сказать, что причина наблюдавшихся эффектов не соответствует воздействию ионизирующего излучения.» Михаил Жуковский, директор ИПЭ УрО РАН на слушаниях 6 ноября. Если что, я показывал ему текст этого поста перед публикацией и он не нашел грубых ошибок, хотя конечно если таковые имеются - они целиком и полностью на моей совести. Важно отметить еще один вывод ученых, связанный с базой хранения монацита. Какие бы ни были применены технологии его переработки для получения ли тория или получения редкоземельных элементов, этот процесс будет связан с образованием большого количества радиоактивных отходов, ненамного меньшем, чем само количество монацита. Причем, в отличие от монацита, который нерастворим, эти отходы будут уже в жидкой и подвижной, а значит более опасной форме. Поэтому безотносительно финансовых оценок, отказ от строительства на территории базы завода по переработке монацита можно считать неплохим решением с экологической точки зрения.Переупаковать и вывезти6 ноября в Красноуфимске прошли общественные слушания по проекту ОВОС (обоснование воздействия на окружающую среду) планируемой деятельности по вывозу монацита с базы хранения. Начало этого вывоза ждут уже несколько лет, и вот процесс выходит на финишную прямую. На общественных слушаниях в Красноуфимске 6-го ноября был представлен проект переупаковки и вывоза монацита. В слушаниях с участием главы администрации города, руководства компаний «РедЗемТехнологии», «СпецАтомСервис», ГУ «Уралмонацит» и Института промышленной экологии УрО РАН приняли участие около 45 жителей района. Еще в 2013 году областное правительство за 50 млн рублей на аукционе продало запасы монацита компании ООО «РедЗемТехнологии». Соглашение предполагает, что помимо вывоза концентрата за пределы области, будет проведена реабилитация территории базы хранения с удалением и очисткой от всех радиоактивных отходов. На слушаниях этот вопрос не рассматривался, но в кулуарах представители компании подтвердили, что монацит отправится в Китай на дальнейшую переработку. В Поднебесной и экологическое законодательство более либеральное по сравнению с российским, и переработка монацита поставлена на промышленную основу.Сами работы по переупаковке и отправке монацита будет проводить компания-подрядчик, имеющая опыт работы с радиоактивными веществами и радиационно-опасными объектами - ООО ПК «СпецАтомСервис». На территории базы хранения и рядом с ней уже произошли заметные изменения. С сентября 2018 года проведен капитальный ремонт железнодорожного тупика и станции Зюрзя для погрузки контейнеров с монацитом в соответствии с требованиям правил перевозки опасных грузов ж/д транспортом. На самой базе так же отсыпают новые дороги, на базе временных зданий и сооружений создают мобильный технологический комплекс для проведения работ по извлечению из ангаров и перетарке концентрата в современную транспортную упаковку. Перед слушаниями представители «СпецАтомСервис» показали, как будет организован весь процесс. На вот этом видео, снятом журналистами за неделю до моего визита туда 6-го числа, можно посмотреть как все организовано: Схематично обращение с монацитом будет организовано следующим образом. Все работы внутри складов будут вестись без постоянного присутствия там людей как по соображениям радиационной безопасности, так и с целью избежать присутствия людей в обветшалых амбарах при механических работах. Разбирать штабели из деревянных ящиков с монацитом будут с помощью роботизированных шведских манипуляторов Brokk с дистанционным управлением. Подобные роботы-манипуляторы уже зарекомендовали себя на объектах Росатома и при работе МЧС. Манипуляторы снабжены камерами, сами операторы при работе буду находиться вне склада. Белый ангар справа – склад с монацитом. В его стене будет проделано отверстие для конвейерной ленты. По ней ящики с монацитом будут подаваться в эту зеленую модульную конструкцию из нескольких контейнеров для переупаковки. Внутри нее ящики попадают на установку «прокалывания», где гидравлический пресс будет пробивать дно ящика и высыпать монацитовый концентрат в приемный бункер. Оттуда превмоприводом по трубам монацит будет подаваться в соседний модуль для переупаковки в биг-бэги по 2 тонны. Все эти процессы буду проходить под дистанционным контролем и без постоянного присутствия человека. После процедуры маркировки и паспортизации биг-бэги будут загружены в 20-футовые транспортные ISO-контейнеры, которые автотранспортом оправят для дальнейшей погрузки на ж/д транспорт к путям необщего пользования вблизи станции Зюрзя, находящимся в шаговой доступности от базы. Разломанная деревянная и бумажная тара от ящиков с монацитом будет складываться в металлические контейнеры и идти на дальнейшую сортировку. Этот процесс уже будет проводиться с участием людей. Для их работы на территории базы уже возведено несколько модульных цехов. Снаружи они выглядят так, как показано на фото выше. Вид цеха сортировки изнутри. Помимо входов для людей он имеет входную группу-шлюз (слева вверху) с двойными воротами, через которые погрузчики будут привозить от модуля переупаковки металлические контейнеры с остатками деревянной и бумажной тары. Ее и будут выкладывать на конвейер, откуда работники цеха будут разбирать ее на столы для обработки. Деревянная тара будет вручную очищаться от остатков монацита промышленными пылесосами и направляться далее на измельчитель (конвейер слева). После дозиметрического контроля, если тара будет иметь остаточное радиоактивное загрязнение, она будет передаваться специализированной организации по обращению с радиоактивными отходами ФГУП РосРАО для дальнейшей переработки и захоронения. Через такие системы радиационного контроля рук будет проходить весь персонал, работающий в цехе обработки тары. Проход внутрь возможен только через санпропускники (как и положено их там два - мужской и женский) с полным переодеванием в спецодежду и средства индивидуальной защиты и контроля в виде индивидуальных дозиметров. За всеми работами так же будет осуществляться контроль из диспетчерской.Операции с концентратом начнутся после получения разрешений со стороны Ростехнадзора, Роспотребнадзора, Ространснадзора. Планируется, что работы начнутся в первом квартале 2020 года. Если все пойдет по плану, то уже через несколько лет нынешняя территория базы хранения ториевого запаса СССР будет полностью освобождена от радиоактивных материалов и дезактивирована. Предполагается, что после этого на нем можно будет разместить новый промышленный объект.А вот в этом видео местного Красноуфимского телеканала можно посмотреть на то как прошли слушания, на выступление докладчика по проекту и ответы экспертов:

Выбор редакции
09 ноября, 14:56

Строящиеся АЭС Росатома

  • 0

Обновление табличкиПо сравнению с прошлогодней ушел один пункт - закончено сооружение НВАЭС блок 7, он успешно пущен и буквально 2 недели назад введен в полноценную эксплуатацию. Новых АЭС не добавилось, хотя есть еще два проекта (венгерская Пакш-2 и Узбекистанская АЭС), близкие к началу подготовки площадки. С 2019 на 2020 год сполз пуск 1 блока Белорусской АЭСКакие еще комментарии к этой таблице? Ну, например про первый блок АЭС Аккую в 2019 году заговорили, что неплохо бы его сдать к 100 летию Турецкой республики в 2023 году. Поскольку с финансированием Аккую есть проблемы, начало строительство очень затянулось, да и дальше шло вяло 2023 выглядит мало реалистичным. Но судя по фото, тем не менее в 2019 строительство первого блока рвануло вперед. Строительства АЭС Ханхикиви все так же пребывает между небом и землей - проект вроде есть, и деньги выделены, но лицензии (разрешения) нет, и с ней большие сложности - процесс получения каждый год откладывается на год. Тем временем интерес инвесторов к проекту падает. Два китайских проекта - АЭС Тяньвань 7&8 и Сюйдапу 3&4 идут полным ходом и уже в следующем году ожидается первый бетон на Тяньване 7, и затем с периодом раз в 5 месяцев - 3 других первых бетона. Строить будут китайцы, за Росатомом - поставка "ядерного острова" и проекта в целом. Буквально завтра (10.11.2019) ожидается первый бетон на Бушерском блоке №2. В целом пока картина по проектам Росатома пока выглядит скорее как "перебор", чем "недобор" - специалистов выполнять все эти монтажи и пуски сейчас не хватает. Тем не менее показательно, что в России уже в 2020 останется всего 2 строящихся блока Курской АЭС, и ситуация приближается к тому, что даже полноценного замещения выбывающих РБМК происходить не будет.

Выбор редакции
05 ноября, 10:00

Вопросы и ответы

  • 0

Еще один жанр, в котором писать легко и приятно - это комментарии и ответы на вопросы. Поэтому, если у вас есть какие-то вопросы по атомной, термоядерной или альтернативной энергетике - задавайте в комментариях, я отвечу.

Выбор редакции
04 ноября, 22:22

Будущее блога

  • 0

Где-то с год назад у меня перестало хватать сил или желания на то, что бы писать в блог, а с начала 2019 года исчезло и свободное время на это, тем более, что меня наняли, как консультанта по мировому рынку урана (это была очень интересная работа с интересными результатами). Но как последствие этой работы, для которой приходилось днями читать что-то профильное - полностью пропал интерес к атомной тематике. К полугоду молчания я уже начал подумывать, что вряд ли продолжу когда-то писать статьи. Однако сегодня есть одна хорошая новость: у меня неожиданно появилось желание как минимум снова следить за различными позитивными событиями в мире атомной и термоядерной наук и промышленностей и что-то про это писать. Времени и сил, впрочем, пока не появилось, и перспективы по этому необходимому ингредиенту, увы, не особо радужные. После некоторых раздумий, я понимаю, что пока единственный возможный жанр - это комментарии к новостям, тем или иным. Комментарии давать просто и приятно, правда и ценность их невелика. На большие статьи, которые обычно отнимали от 10 до 30 часов сейчас рассчитывать не стоит. Теперь я вот думаю: уж если постить какие-то новости с комментарием - стоит это делать в ЖЖ или поискать новую платформу? Телеграмм там, или ютьюб?

Выбор редакции
04 ноября, 18:15

Мой комментарий к «Проблемы организации производства композиционных материалов в России» от bmpd

  • 0

Да, вентилятора. Посмотреть обсуждение, содержащее этот комментарий

Выбор редакции
21 апреля, 16:22

Битва гиперсозвездий

  • 0

Последние года 3 на давно сложившемся рынке спутниковой связи можно наблюдать приличный хайп вокруг проектов низкоорбитальных (НОО) спутниковых гиперсозвездий - телекоммуникационных систем, состоящих из многих тысяч спутников, дорогих и амбициозных проектов. Мне кажется интересно углубится в технические и экономические подробности этих проектов и поговорить об их перспективах.Спутниковая связь сегодня и последние лет 30 - это прежде всего геостационарные спутники-ретрансляторы, расположенные, соответственно, на геостационарной орбите, где спутник примерно неподвижен относительно наземного наблюдателя и является эквивалентом обычного радиоретранслятора, расположенного на вышке высотой 35000 километров. При этом один единственный спутник виден сразу с ~35% площади Земли, а трех хватает чтобы охватить всю поверхность кроме приполярных районов. Геостационарные спутники связи сегодня - это весьма тяжелые машины, весом до 4 тонн (на рабочей орбите) обеспечивающие каналы связи шириной до нескольких сотен гигабит.  Такой облик этих спутников сложился с одной стороны из весьма большого потенциального охвата радиосигналом со спутника (много ли радиовышек может похвастаться 5 миллиардами потенциальных клиентов?), с другой стороны весом оборудования, которое способно выжать максимум пропускной способности из доступного радиоспектра. Юстировка диаграмм направленности антенн геостационарного спутника Eutelsat 8 West B. Обратите внимание на "мятые" поверхности отражателей антенн - это сделано специально, что бы сформировать контурную диаграмму направленности на Земле (отсюда и требуется юстировка) и не залезть своим излучением в контуры работы других спутников ГСО. Координация пространственно-спектральных характеристик - сегодня весьма непростая задача в спутниковых проектах, и низкоорбитальные системы не исключение.Обратите внимание на слова “доступный радиоспектр”. Спутниковая связь работает в диапазоне от 1,5 до 60 гигагерц, однако в этой широченной реке спутникам доступно не так и много. Во-первых в диапазоне от 1,5 до 10 ГГц много наземных потребителей радиоспектра - например wi-fi вокруг  2,4 и 5,5 ГГц. Во-вторых выше 20 ГГц на радиоканале начинают сказываться дождь, град, облачность. В-третих доступную полосу приходится делить как минимум на два, чтобы организовать канал “Земля-Спутник”. В итоге активно используемые дипазоны спутниковой связи (S, C, Ku, Ka) - это всего 6 ГГц полосы, за которую идет смертельная битва множества операторов. Изначально, впрочем, 6 ГГц было вполне достаточно. Ведь еще 15 лет назад основным контентом, который доставляли абонентам спутники связи было телевидение, и один и тот же спутник в одном канале мог доставить радиосигнал сразу десяткам миллионов абонентов. Однако с приходом 2000х рынок все больше и больше стал крениться в сторону цифровой двухсторонней связи, где для 10 млн абонентов нужно в 10 млн раз больше пропускной способности, чем для одного.Сборка навигационного спутника Galileo. Фактически сборка современных спутников сводится к ручной установки компонентов систем спутника на силовые панели и ручной трассировке десятков кабелей и трубопроводов, которые их соединяют, а так же большого объема функциональных испытаний получившегося комплекса. В этом плане спутники больше похожи на прецизионное промышленное оборудование, чем на, скажем, самолеты. Компромисс между потребностями рынка и возможностями физики достигается за счет пространственного разделения источников и использования направленных антенн, как “сверху”, так и “снизу”. Однако, давайте от высоколетающих ГСО-спутников перейдем к низкоорбитальным. Идея состоит в замене одного тяжеленного квазинеподвижного спутника роем летающих на низкой орбите. Идея довольно очевидная, но до 90х годов не находящая применения, в силу баланса про и контра. В чем плюсы низкоорбитальных спутников перед ГСО-спутниками?Низкая орбита гораздо ниже… да. На деле это дает очень значительное снижение потерь энергии в радиоканале (до 4 порядков), что позволяет использовать маленькие антенны и маломощные передатчики, как на земле, так и на спутникеНизкая орбита также означает низкую задержку сигнала - пауза в ответах собеседника при телефонии через ГСО довольно заметна (пинг 250 мс в одну сторону)Структура “много спутников” позволяет переиспользовать частотный ресурс на каждом (слегка упрощая ситуацию), и получить теоретически значительно бОльшую общую пропускную способность на том же спектре и обслуживать гораздо больше абонентов.Но одними плюсами дело не ограничивается, понятно:Низкоорбитальная система подразумевает поддержание в работе большой спутниковой группировки, множества наземных станций сопряжения с сетями связи - в общем капитальные расходы на развертывания значительно больше.Спутники перемещаются над головами абонентов, а значит нужно использовать либо ненаправленные антенны, либо весьма продвинутые следящие системы, что практически полностью нивелирует преимущество по хорошей энергетике Для предоставления в реальности, а не на бумаге большой системной пропускной способности с многократным переиспользованием спектра нужны крайне навороченные спутники с развитыми антенными системами, высокоскоростными цифровыми коммутаторами, скоростной межспутниковой связью со слежением - ничего этого в готовом виде в начале 1990х не существовало.Тем не менее, реализовывать новую идею спутниковой связи в 1990х бросилось несколько операторов. Самый известный проект тех времен назывался Teledesic и подразумевал 840 аппаратов на орбите высотой 700 км с задачей доставки интернета наземным абонентам. Teledesic собрал порядка миллиарда долларов, однако не преуспел. С момента задумки проекта в 1990 году до запуска первого опытного спутника в 1998 наземные операторы успели отвоевать значительную часть рынка, на который нацелился Teledesic, финансовые модели показывали неокупаемость затрат в 9 миллиардов долларов (~20 млрд в сегодняших долларах) поэтому проект был обанкрочен.Моделирование спутниковой группировки Teledesic (сокращенной до 288 аппаратов версии). Видно, что при равномерном расположении на приполярных орбитах с ростом широты возникает многократное перекрытие рабочих зон спутников. Это не такая простая проблема, как кажется, и требует либо отключать часть спутников от работы на широтах выше 45, либо иметь множество сложного оборудования на борту спутника для переконфигурации рабочих зон.Другие два проекта спутниковых группировок - Iridium и Globalstar ориентировались на более привычный тогда рынок спутниковой телефонной связи, в общем-то почти недоступной ГСО-операторам (телефонная связь требовала либо большой антенны на земле, либо невероятно большой антенне на спутнике) Проект Иридиум имел глобальное покрытие за счет группировки из 72 спутников (6х11 плоскостей + резерв по 1 спутнику на плоскость) на 700-км орбитах. Каждый спутник весил 680 кг, но обладал довольно скромными по сегодняшним меркам возможностями по одновременной работе всего с ~1500 абонентами. Орбиты спутников имел среднюю для НОО-группировок высоту в 780 км.Спутник Iridium первого поколения. Три 48-лучевые абонентские антенны по бокам спутника подарили нам феномен "вспышек Иридиум". На основании спутника видны 5 поворотных антенн Ka-диапазона, обеспечивающих межспутниковую связь и связь с наземными телепортами.Спутники имели развитое оборудование межспутниковой связи, позволявшее маршрутизировать звонки на наземные станции связи или абонент- спутниковая сеть-абонент. Это оборудование, в целом, и определяло вес спутников. Практически сразу после старта компания обанкротилась, и знали бы о ней сейчас только специалисты, если бы не Пентагон, решивший, что система очень полезна для военных целей: обанкротившаяся Иридиум была выкуплена подрядчиками Пентагона, которые стали эксплуатировать систему на деньги от военных, списав часть капитальных затрат.Конкурентом Иридиума был Globalstar - чуть более поздняя система, изначально создававшаяся по более экономичным канонам. Спутников было всего 48, весом по 550 кг, с высотой орбиты 1400 км, распределенных по 6 штук в 8 плоскостях. Такое количество не позволяло покрыть всю поверхность Земли, и связь работала только до ~70 широты. Впрочем, Globastar умел работать только как ретранслятор от абонента до наземной станции сопряжения, так что на северном полюсе толку от него было не много.Созвездие "Globalstar". Решение выкинуть из обслуживания полярные области с одной стороны сэкономило много денег, с другой - лишило globalstar клиентов, занимающихся работой, исследованиями и путешествиями возле полюсов - надо заметить, довольно значительной части всех клиентов спутниковой телефонии.Спутники Globastar устанавливаются на диспенсер для выводы на орбиту. Странные черные и оранжевые штуки - это приемные и передающие антенны каналов "Абонент-Спутник" и "Телепорт-Спутник".Такая менее затратная модель позволила Globalstar продержаться дольше, хотя в итоге через банкротство прошел и он.   Наконец, в 1990х было создано еще 2 НОО группировки, наверное малоизвестных - отечественная “Гонец” и американская Orbcomm. “Гонец” вырос из военно-шпионских спутниковых систем и подразумевал возможность передачи небольших пакетов данных или голосовых сообщений оффлайн (т.е. спутники использовались как почтовые ящики). По сути это дальнейшее упрощение от Globastar, и честно говоря, я за свою жизнь ни разу не слышал об использовании этой системы в коммерческих целях.Orbcomm по сути реализует тот же подход “спутников - оффлайн почтовых ящиков”, и в 1998 закончила выведение группировки из 36 спутников для оказания M2M услуг (сбор данных с удаленного оборудования). Аналогично всем остальным компаниям, Orbcomm прошла через банкротство, однако в силу изначально минимальных вложений в систему (нет наземных телепортов, самые легкие спутники, низкие требования к непрерывности покрытия etc) компания выправилась и здравствует и поныне, как и два оператора спутниковой телефонной связи.Проект Orbcomm одним из первых воспользовался уменьшением размеров электроники и спутников в целом, используя для работы аппараты весом всего в 40 кг.Таким образом, печальный опыт 1990х привел к выводу, что НОО группировки связи возможны, но экономически несостоятельны. Следующие 10 лет инвесторы бежали от новых предложений по этой тематике, как черти от ладана. Однако все плохое быстро забывается, и вот, к началу 2010х мир увидел новый рассвет идей. Этот рассвет подкрепляется некоторыми логичными утверждениями. Во-первых интернет из забавной некоммерческой штуковины в 1990х превратился в один из мощнейших каналов потребления, и весьма востребован везде, но при этом все еще остаются ниши, куда не дотянули свою оптику наземные операторы. Во-вторых, развитие как спутникового, так и телекоммуникационного оборудования с 1990х зашло довольно далеко, и задачи создания динамического многолучевого рабочего поля “спутник-земля”, роутинга данных, межспутниковой скоростной лазерной связи сегодня возможно решить в КА весом 150-200 кг, вместо 1000 кг 20 лет назад. Наконец, и наземное абонентское оборудование тоже стало гораздо продвинутее. В 1990х было безумием предлагать абонентам оборудование с АФАР (активные фазированные антенные решетки), что позволило бы отслеживать главным лучом приемной антенны спутники в небе. Не существовало технологий, позволяющих выпускать такие антенны за хоть сколько-то приемлемые деньги. Антенны с двухстепенным механическим приводом тоже не дешевы и не похоже на массо используемое решение. Сегодня же решения по спутниковой связи, использующие АФАР с динамическим лучом постепенно проникают на рынок спутниковой связи - пока в основном в обеспечении интернетом кораблей и самолетов, и уже в довольно недалекой в перспективе такие антенны могут стать массовыми.АФАР антенны для системы O3b, устанавливаемые на самолеты и корабли. За счет GPS и MEMS-гироскопов антенна направляет луч максимального усиления точно на спутник компенсируя перемещение и крены техники.Первой ласточкой нового витка развития телекоммуникационных спутниковых группировок стал проект O3b, стартовавший в 2007 году. Этот проект не похож на остальные, но не упомянуть его было бы неправильно. Стартовавший в тот момент, когда боль от финансовых потерь на Iridium и Globalstar еще не забылась, проект ориентировался не на конечных пользователей, а на доставку интернета на а) круизные лайнеры б) небольшие острова в) самолеты - и все это в относительно приэкваториальной зоне, до 45 широты. Группировка из 8 спутников в начале и 16 в полной конфигурации вращается по одной и той же орбите высотой 8100 км над поверхностью, т.е. примерно ¼ высоты от геостационарной орбиты. Каждый спутник имеет 12 антенн с двухстепенным управлянием, и может создавать 10 клиентских лучей диаметром примерно по 700 км и пропускной способностью 1,6 Гбит на луч. Оставшиеся 2 антенны смотрят на точки сопряжения с глобальной сетью (связисты называют такие точки телепортами).Спутник O3b массой 700 кг.Спутники O3b на диспенсере. Видны 12 комплектов радиооптики с двухстепенными приводами для организации клиентских лучей.Проект оказался довольно успешен финансово, и буквально на прошлой неделе завершил развертывание полной группировки из 16 спутников, потратив на весь проект скромные ~1,5 млрд долларов.Принцип построения группировки O3b. Отличное нишевое решение, видимо.Интересно, что идеологом и создателем O3b был человек по имени Greg Wyler, впоследствии начавший совершенно новый спутниковый проект, который и положил начало буму гипергруппировок. Итак, встречайте - система из 1600 спутников “OneWeb”.Основанная им в 2012 году (под именем WorldVu) компания предусматривала вывод более 2000 спутников (число меняется со временем) на низкую околоземную орбиту. Число необходимых спутников WordVu поражает - оно сравнимо со всеми остальными активными спутниками на орбите Земли. И дело не только в числе как таковом. При попытке быстро собрать и запустить 2000 спутников возникнет невероятное количество сложностей. На сегодняшний день спутники собирают как швейцарские часы - это ювелирный ручной труд с невероятным объемом контроля и “фишек”, что бы только не дай бог не оставить органику на теплоизоляции или повредить электронику статическим разрядом. Космос жесток. И вот, предлагается конвееризировать  не только сборку спутников, но и множества необходимых компонентов космического качества (электроники, разъемов, химических и электрореактивных двигателей etc). Спутник OneWeb, контракт на производство которых получил Airbus реализует возможности Teledesic при вшестеро меньшем весе и втрое меньшей цене.Однако, у такого амбициозного плана есть логика. Предположим, что вы решили создать систему, раздающую интернет всего из сотни аппаратов, а не 2000. Тогда вы столкнетесь с тем, что на ограниченную пропускную способность каждого будет неизбежно приходится несколько миллионов квадратных километров. И если над океанами с редкими яхтами-клиентами это как раз здорово, то над густонаселенными странами - наоборот. На Китай, Европу, всю Юго-Восточную Азию в вашей 100-спутниковой системе будет приходится по 2 спутника, а на Южную Америку - аж 3. Много ли клиентов способна обслужить такая группировка? Нет. Достаточно ли этого для окупаемости? Тоже нет. Нужно наращивать количество спутников. Если вывести 2000-4000 спутников, и создать схему лучей абонент-спутник, сопоставимую с ранними GSM сетями по количеству ячеек, бизнес-модели срастаются, и даже, скажем, пригороды в Американских агломерациях вполне становятся подходящими местами для поиска клиентуры. Проблема, впрочем, в том, что финансовые модели - это прекрасно, но реальную рентабельность и востребованность этих космических проектов можно понять, только развернув сеть. А на развертывание нужно потратить много миллиардов долларов, и чем больше спутников предполагается в полной сети, тем больше миллиардов надо. Рекламное видео OneWeb, где в том числе мелькают кадры сборки первой партии спутников. Пока нельзя сказать, что технология конвеерной сборки где-то видна, хотя часть операций механизирована.Сейчас OneWeb (купленный крупнейшим ГСО оператором Intelsat) пытается пройти по узкой тропинке между пропастями недостаточной пропускной способности сети и слишком большими начальными вложениями, на которые невозможно найти инвесторов. И пока этот путь выглядит сложным - не так давно проект принял решение о сокращении общего количества разворачиваемых спутников до 1600, а начального этапа с 900 до 600 спутников. При этом проект будет больше ориентироваться на клиентов в виде самолетов и кораблей (где уже работает масса других спутниковых операторов), а не на массу обычных людей. Тревожные признаки. Первые 6 спутников OneWeb запущены в феврале 2018 ракетой Союз-2.1Б с космодрома Куру. Похоже, что полное развертывание системы мы увидим не раньше 2021 года. Тем не менее, проект OneWeb пока развивается, собирает деньги (всего инвесторы вложили уже порядка 3 млрд долларов, достаточных на первые 600 развернутых спутников), и у него есть конкуренты: проекты гипергрупировок SpaceX Starlink и Amazon Kuiper и проекты группировок поскромнее Telesat Leo и LeoSat (LEO = low earth orbit, отсюда такая приверженность к этому слову в названиях). SpaceX Starlink на данный момент предусматривает развертывание 1584 спутников на начальном этапе и до 12000 (!!!) в полной конфигурации. Планируется использовать высоты в 550 км (40 орбитальных плоскостей по 66 аппаратов), 330 км (здесь будет основная масса спутников в 7500 штук) и 1150 км (еще порядка 3000 аппаратов). В плане радиосвязи тоже предусматривает использование сразу множества диапазонов (в т.ч. слабо освоенный комплектующими V диапазон - 50+ ГГц), но на первом этапе - традиционного Ku (10-20 ГГц) с пропускной способность в несколько гигабит на спутник. Предусматривается межспутниковая лазерная связь на скоростях в несколько сот гигабит.Спутники Starlink (на фото два опытных образца, запущенных в 2018 должны быть еще более продвинутыми в некотором смысле и еще более легкими, чем OneWeb. При этом ставка делается на использование индустриальной электроники и большой орбитальный резерв.Короче, проект Starlink невероятно амбициозен и для окупаемости вынужден будет побороться за клиента с наземными кабельными операторами. Перспективы его туманны (в т.ч. плане сбора необходимых средств на развертывание минимальной операционной группировки) , хотя первый массовый вывод спутников должен состояться уже в мае 2019 года (а первые опытные спутники были запущены еще в январе 2018).Симуляция орбитальной группировки Starlink после выведения первых 264 спутников. И симуляция связи через Starlink в полностью развернутой группировке из 1584 спутников. Другой не менее амбициозный игрок - Amazon, подавший заявку на развертывание 3236 спутников в рамках проекта Kuiper. Пока про проект мало что известно, кроме традиционных слов про “не подключенные к интернету 3 миллиарда человек” (как будто проблема в технических сложностях, а не отсутствии у этих 3 млрд денег на интернет). Но как минимум видна возможная синергия для одного из крупнейших интернет-магазинов мира в пропускании трафика от спутниковой группировки через себя. Отсюда можно ожидать, что проект Kuiper имеет больше шансов на реализацию.Кроме сверхсложных проектов OneWeb, Starlink, Kuiper было еще несколько телодвижений от Boeing и Samsung, но вроде эти компании не решились лезть в столь рискованные инвестиции. Наконец, коротко от Telesat Leo и LeoSat. Оба этих проекта направлены на конкуренцию с наземными оптоволоконными магистралями. Их задача - взять довольно широкополосный трафик от бизнес-клиента и пронести его по спутниковой группировки до телепорта где-нибудь в другой части земного шара. Оба проекта предполагают выведение ~110 спутников, при этом Telesat Leo элегантно решает проблему лишней пропускной способности спутников на высокой широте при равномерном заполнении наклонных орбит - путем создания двух типов группировки: на орбитах ~45 градусов и полярной орбите. Оба эти проекта пока занимаются сбором денег, при этом предприятие Telesat (крупный спутниковый оператор ГСО-спутников) выглядит более перспективным.Симуляция связи через систему Telesat LEOПодводя итог, хочу отметить, что новому буму пока рады в основном производители спутников и спутниковых комплектующих, получающих невероятные заказы. Операторы пусковых услуг так же с удовольствием ждут невероятного роста заказов (в т.ч. Роскосмос, которому OneWeb в разных формах заказал пуск на 21 “Союз-2”). Сможет ли новая реальность с переносом сетей связи в космос закрепиться? Кто знает. Однако, если это случится, то человечество явно получит заметный буст в освоении космоса и снижение затрат на производство космической техники и вывод полезных нагрузок.

Выбор редакции
06 апреля, 12:15

Снова в эфире

  • 0

Очередная длинная пауза с написание хоть чего-то в блог у меня нарисовалась из-за рабочей нагрузки и разнообразной медицины, но возможно в ближайшее время все же будет какая-то активность. Правда, планов по написанию статей гораздо больше, чем свободного времени, а актуальность тем со временем проходит, поэтому если что-то откладывается, то зачастую в очень долгий ящик, где у меня есть даже полностью написанные статьи, увы.  Тем более, что 14-16 апреля я по любезному приглашению Департамента Коммуникаций Росатома участвую в Атомэкспо 2019 и надо закладываться на написание статьи по этому мероприятию.Пока же в планах написать в апреле 1) неожиданную статью по космической тематике 2) завершить рассказ про строительство объекта "Укрытие" как раз к очередному юбилею. И еще миллион других тематик, которые будут написанны как-нибудь потом. 

Выбор редакции
13 февраля, 15:34

Зеленая лужайка

  • 0

Я решил написать общепонятный ликбез про плюсы и минусы ядерной энергетики и ее возможное будущее в мире, и как маленький кусочек паззла вспомнил часто возникающее утверждение "еще ни одна АЭС не была разобрана до состояния зеленой лужайки, т.е. целиком и полностью и никто не знает, как это сделать"Так вот, это не так, и сегодня будут примеры именно по зеленым лужайкам.Картинка по запросу "зеленая лужайка"Прежде всего, нужно сказать, что в мире в статусе "окончательного останова" числится 171 энергетический реактор. Понятно, что реакторы это в основном 50х-70х годов, а значит среди них много уникальных или не традиционных (для сегодняшнего дня) конструкций.Разборка таких энергоблоков упирается в следующие вопросы:1. Чем более сложная конструкция реакторной установки (см. РБМК), тем меньше вероятность решить все дистанционно, роботами. А значит будет облучение персонала от активированных и контаминированных конструкций.2. В некоторых случаях требуется процедура нейтрализации материалов и жидкостей реакторной установки (например - натрия из быстрых реакторов) и понимание, куда можно будет затем захоранивать эти материалы (например графит из множества графитовых реакторов)3. В целом, необходимо наличие в стране объекта, где можно захоранивать средне и высокоактивные конструкции реактора - причем этот объект должен принимать совершенно разнородные материалы и формы (большие куски металла, бетона, бочки, контейнеры и т.п.). На деле, этот пункт самый ограничивающий - пункты захоронения созданы далеко не везде, а где они есть - не в состоянии принимать все подряд, и необходима сортировка по активности и типу радионуклидов, а так же кондиционирование, т.е. заливка цементом или смолой, прессовка или переупаковка - приведение к некоему стандартному виду, которое способно принимать хранилище.Все эти вышеописанные проблемы со временем становятся проще, т.к. самые активные изотопы распадаются. С другой стороны, создание пунктов захоронения - долгий и довольно дорогостоящий процесс, поэтому он тоже неизбежно затягивается. Отсюда частым решением в политике ликвидации АЭС является приведение ее в пассивное и более-менее безопасное состояние и дальше длинное ожидание, когда активность в конструкциях снизиться достаточно. Неким консенсусом является 50 летний период.Процесс спадения радиоактивности конструкции из нержавеющей стали, активированной нейтронным потоком. Цифры здесь показаны для радиотоксичности, т.е. они отличаются от контактной радиоактивности. Видно, что на рубеже 50-60 лет происходит резкий излом в скорости падения радиоактивности материала, и дальше ждать смысла нет.Однако, не смотря на все очевидные плюсы стратегии "подождать, пока перестанет так печь", есть и минусы - объект надо эксплуатировать и охранять, и стоит это недешево. И здесь оказывается, что для реакторов типа PWR/BWR/ВВЭР все гораздо лучше. Конструкция этих реакторов обычно предусматривает расположение в шахте, которую можно залить водой, поэтому разделка проводится под водой, а вода, как известно хорошо экранирует от радиоактивного излучения и прозрачна, поэтому разрезать конструкцию дистанционно-управляемым оборудованием довольно удобно. В итоге подводная разделка остановленных PWR/BWR приобрела массовый характер, вот список проектов от Westinghouse, а вот фотографии оборудования, участвовашего в разборке американских энергоблоков АЭС ZIon.Резка корпуса реактора испанской АЭС Jose Cabrera телеуправляемым оборудованием под водойВ итоге для остановленных BWR/PWR (коих почти 2/3 в списке из 171) основным ограничителем является захоронение радиоактивных отходов, остающихся от разделки и ОЯТ. С последним, скажем, в США вообще существует один-единственный вариант - площадка с сухим контейнерным хранением - либо на месте бывшей АЭС, либо некая централизованная для оператора нескольких АЭС.Отсюда можно сделать некую градацию состояний остановленных АЭС:1. Энергоблок окончательно остановлен, но в наличии ядерное топливо не в режиме длительного хранения. Примером является 1 блок ЛАЭС, остановленный меньше двух месяцев назад. Здесь еще 5 лет будут выгружать топливо (это связано с большим количеством ТВС в РБМК и сложностью процедуры выгрузки) и АЭС будет функционировать по тем же правилам, что и до остановки2. Ядерное топливо выгружено, и может быть даже отправлено на сухое хранение  или в процессе, начата разборка вспомогательных объектов, но реакторная установка не затронута. Например, в таком состоянии находится Игналинская АЭС. Больше всего в этом состоянии зависших объектов с графитовой кладкой, например 8 французских CGR или десяток английских графитово-газовых Magnox. Для них откладывание разборки реакторной установки может затянуться примерно на 60-70 лет.3. Дальше, как промежуточное решение, блок может быть освобожден от всего нерадиоактивного и слаборадиоактивного и оставлен сам корпус реактора с внутрикорпусными элементами под контейнментом на длительном хранении. Например, в таком состоянии находятся все бывшие (страна отказалась от использования атомной энергии по референдуму 1986 года) итальянские АЭС - Caorosa, Enrico Fermi, Garigliano и Latina.4. Реактор может быть разобран, но хранение его радиоактивных частей осуществляется на площадке АЭС, обычно внутри контейнмента. Т.е. от АЭС, в принципе, осталась пустая оболочка, но с РАО. В таком состоянии, например, находится блок 1 АЭС San Onofre в США. Как вариант, захоронение может быть организовано прямо на месте бывшего реактора - примером служит реактор наработчик оружейного плутония ЭИ-2 (СХК) или АЭС Piqua в США (весьма оригинальный реактор которой охлаждался органическим теплоносителем - эксперимент был признан неудачным и реактор проработал всего 2 года).5. Наконец последний вариант - разбор всех конструкций АЭС с оставлением небольшой площадки с контейнерами ОЯТ или даже без них - зеленая лужайка. Я насчитал 8 таких лужаек, из них 6 в США и 2 в Германии.Небольшое количество позволяет перечислить их поименно. Для поиска я использовал простой подход - смотрел спутниковый снимок по координатам закрытых АЭС.Big Rock Point Один из первых BWR в мире, мощностью всего 71 мегаватт электрический. Отработал лицензию 35 лет 27 сентября 1962 - 29 августа 1997 года. Разборка площадки закончена в 2003 году, реактор вывезен за долговременное хранение одним куском.Площадка во время работы АЭСЛужайкаFort St. Vrain.  31 января 1974 года - 29 августа 1989 года. Один из немногих работавших в мире газоохлаждаемых реакторов с TRISO топливом. Остановлен из-за конструктивных проблем с коррозией. Сложно назвать результат разборки "зеленой лужайкой", здание и инфраструктура АЭС было использовано для создания ПГУ-электростанции. Но тем не менее площадка была полностью избавлена от радиоактивных элементов и отходов.Проектное изображение АЭС FSV. Родовой признак графитовых реакторов - весьма приличные размеры собственно реактора.Корпус реактораЕдинственное изображение еще атомной станции, которое я нашел. Fort St. Vrain сегодня. Здание реактора используется для размещения утилизационного котла, где сбросное тепло от газовых турбин производит пар для оригинальной паровой турбины. Кажется такое превращение называется brownfield - коричневая площадка.Haddam Neck. PWR мощностью 603 мегаватта отработала 30 летнюю лицензию. 24 июля 1967 года - 05 декабря 1996 года. Площадка полностью высвобождена в 2006 годуАЭС на старте карьерыЛужайкаMaine Yankee, PWR мощностью 900 мегаватт,  23 октября 1972 - 01 августа 1997 года. Закрыта из-за протестов общественности и найденных проблем с безопасностью. Корпус реактора вывезен на длительное хранение в Barnwell disposal site.АЭС во времена молодости и протестов.Площадка сегодня. Можно заметить сухое контейнерное хранилище ОЯТ чуть правее и выше.Trojan 15 декабря 1975 - 09 ноября 1992 года. PWR мощностью аж 1095 мегаватт, закрыт из-за проблем с парогенераторами и протестов публики. Оставшаяся площадка не совсем зеленая - есть хранилище ОЯТ, некоторые здания были оставлены, но реакторная установка демонтирована и основные технологические сооружения снесены до основания.АЭС в 80хИ сегодня. Странно, что осталась часть высоковольтной ОРУ.Yankee NPS. Еще одна "Янки", PWR мощностью всего 180 мегаватт, одна из первых АЭС США 19 августа 1960 года - 01 октября 1991 года. Закрыта по экономическим причинам.АЭС в лучшие года"АЭС" сегодняСухое контейнерное хранилище ОЯТ, оставшееся от АЭС. Здесь хорошо можно оценить экономику этих хранилищ - несложная асфальто-бетонная площадка, будка на пару человек (т.е. 10-15 человек постоянного персонала). Самое дорогое здесь - 100 тонные контейнеры, каждый по ~1 млн долларов.Германия Vak Kahl 13 ноября 1960 года - 25 ноября 1985 года. Опытный BWR мощностью всего 15 мегаватт электрических. По сути этот демонтаж надо относить к опытным реакторам, а не к энергетическим, но тем не менее.АЭСРезультатАЭС Niederaichbach 12 декабря 1972 - 31 июля 1974 года. 100-мегаваттный блок с канальным реактором с тяжеловодным замедлителем (близкий родственник CANDU), закрытый из-за отказавшего парогенератора. Этот блок был одним из первых (если не вообще первый) в мире разобранных до зеленой лужайки (в середине 80х годов).До и после. Такой вот обзор лужаек. На самом деле, я уверен, что есть еще проекты, которые закончились лужайками - просто в Европе и тем более в Азии эта информация систематизирована плохо, а просматривать глазами сотни энергетических и экспериментальных объектов силенок маловато. Но как минимум можно констатировать, что "зеленая лужайка" и полное высвобождение от лицензирования площадки - возможный итог, и более того, не требующее экстраординарных денег и усилий мероприятие (вот обзор по стоимости вывода из эксплуатации и высвобождения - в среднем оно обходится в 0,4-0,8 доллара за ватт).

Выбор редакции
03 февраля, 21:53

Электромагнитный импульс, уничтожающий цивилизации

  • 0

В интернете можно регулярно встретить страшилки по поводу разрушительного действия электромагнитных импульсов (ЭМИ), особенно - от ядерного оружия.Ядерный взрыв Kingfish, в ходе серии высотных подрывов Operation Fishbowl, в которой и были открыты необычно высокие уровни ЭМИ от высотных ядерных взрывов.Что-то типа таких текстов:“При высотном ядерном взрыве, возникает электромагнитный импульс огромной мощности, выводящий из строя электронное оборудование на расстоянии десятков километров. Т.е. все современное вооружение (кроме, конечно, автоматов Калашникова) в этой зоне превращается в хлам. Правильнее будет сказать — в хлам превращается вся их высокотехнологичная электронная начинка. Наша инфраструктура особенно городская настолько уязвима, что при ее крахе человеку в городе не выжить, во всяком случае большинству. Ведь город не производит продуктов, постоянно требует энергию как электрическую так и топливо, плюс непрерывная поставка воды обслуживание канализации. Отсутствие электричества и топлива приведет к остановке накачивающей гидросистемы, продукты будут портится и исчезнет водопровод. Осознав что положение безвыходно люди побегут из города, но уже будет поздно. Забастовки и митинги голодных людей. Погромы и грабежи магазинов, складов, богатых домов и началась анархия. Картина получается мрачная, но потенциальная возможность такого развития сюжета должна быть просчитана соответствующими ведомствами.”Или вот Однако даже если этого не произойдет, но ЭМИ-ракета упадет где-либо в США, это уничтожит до 90% американского населения. Бывший сотрудник ЦРУ пояснил, что в результате электромагнитного удара электроника будет выведена из строя, произойдут массовые аварии. Гражданские самолеты, которые одновременно находятся в небе и перевозят около 500 000 человек, упадут,  приведя к смертям не только пассажиров, но и всех, кто пострадает от серии катастроф. Также такой импульс полностью уничтожает запасы продовольствия. В итоге через год лишь 10% от нынешней численности населения США выживет, отметил бывший сотрудник ЦРУ.Давайте же сегодня посмотрим на дьявольское отродье - ядерное электромагнитное оружие, его физику и реальные возможности.Этот взрыв не имеет отношения к сегодняшней теме, но мне просто очень нравятся различные фоточки ядерных испытаний, сохраненные с сайта LANLНачать, пожалуй надо с того, что же это такое - ЭМИ. По сути это что-то сильной фотовспышки в радиодиапазоне. Но в отличии от аналогии в лоб ЭМИ опасен не только перегрузкой радиоприемников (что-то вроде “зайчиков в глазах”) но и свойством высаживать свою электромагнитную энергию на всем проводящем. В частности, в пострадавших оказываются длинные проводные линии - электропитания и связи, радиоэлектронные устройства, не готовые к заряду бодрости в антенну и в целом, вся электроника, не защищенная хоть какими-то инженерными ходами.Физики высотного ядерного ЭМИ, к сожалению, несколько сложнее того, что можно изложить в посте, и имеет несколько различных компонентов. А целом амплитуда от времени (в логарифмических координатах, обратите внимание) выглядит как на картинке выше. Шикарное изложение физики явления можно подчерпнуть в статье человека, объяснившего это явление (в США) - Conrad Longmire. Проблемой воздействия ЭМИ на электрику и электронику занимается целая отдельная наука и на деле вопрос этот весьма непрост и многогранен. При должном усердии очень нежный радиоприемный узел можно защитить так, что его будет проще уничтожить ядерным взрывом, чем электромагнитным импульсом ядерного взрыва. Эффекты зависят от всего - спектра конкретного ЭМИ, геометрии прибора, взаимного расположения, проводников вокруг, фазы луны и т.п. и т.д. Уже поэтому очень большим преувеличением является огульное утверждение, что какой-бы там не был ЭМИ способен уничтожить (локально) цивилизацию - результат будет, натурально, непредсказуем.Самый подробный анализ воздействия ЭМИ, и не только высотных ядерных, на жизнь страны я нашел в документе FAS, хотя, как мне кажется, он слегка загнут в алармискую сторону.Тем не менее кое какие оценки сделать можно и полезно. Основные две характеристики ЭМИ, которые нам понадобятся - это его протяженность во времени (длительность) и амплитуда, выражаемая обычно в напряженности электрической компоненты электромагнитного поля в вольтах на метр. С амплитудой, надо думать, все более менее понятно - чем больше молоток, тем больше от него дыры в стене. Характерные значения напряженностей, которые что-то могут повредить начинаются с 5 кВ/м, 50 кВ/м считается пределом для ядерного ЭМИ (об этом ниже), ЭМИ-оружие (без ядерного заряда) способно создавать амплитуды до 200 кВ/м. Чем короче ЭМИ, тем серьезнее проблемы защищающейся стороны.  Вызвано это как ростом мгновенной мощности при неизменной энергетике, так и тем, что коротковолновые составляющие лучше проникают в здания и корпуса приборов, лучше “осаживаются” на проводники. На электронику и электрику ЭМИ воздействует несколькими способами. Во-первых на различных проводниках схемы возникают перенапряжения - от десятков вольт до киловольт, а для длинных, неудачно расположенных ЛЭП - до мегавольтов. Перенапряжения могут привести к пробою различных элементов схем/систем, особенно там, где нет схемотехнических защит специальными быстродействующими полупроводниковыми устройствами. Здесь опять важна краткость ЭМИ - чем он длиннее, тем больше энергии будет просто рассеяно в проводниках и меньше амплитуды перенапряжений. И да, про энергию. ЭМИ переносят относительно небольшую энергию - от десятков миллиджоулей до десятков джоулей на метр квадратный. По сути, ничему, кроме как нежной электронике и неудачно спроектированным линиям электропитания (собирающим энергию с сотен тысяч квадратных метров) повредить ЭМИ не может. При этом закон обратных квадратов неумолим - взорвав 200 кг взрывчатого вещества в спецбоеприпасе и излучив 50 мегаджоулей электромагнитного излучения (такая цифра превосходит лабораторные рекорды) на расстоянии 300 метров мы получим всего ~40 Дж/м^2 и пару джоулей в приемном тракте условной носимой радиостанции, от которых можно защититься. В 3 км от точки подрыва речь уже пойдет о сотнях миллиджоулях на м^2.Кочующее из публикации в публикацию изображение электромагнитного оружия. Здесь набор конденсаторов создает импульс тока во взрывомагнитном генераторе первой ступени, который создает импульс тока мегаамперного уровня во втором ВМГ, который в свою очередь создает мегаамперный импульс при сотнях киловольт в СВЧ генераторе-виркатореПрежде, чем перейти, наконец, к ядерным взрывам - несколько цифр:ЭМИ от молний имеет длительность в районе 1 миллисекунды и амплитуду до 10 кВ/м в непосредственной близости от молнии и 1-2 кВ/м в сотне-другой метров. ЭМИ от оружия создает напряженность до 100 кВ/м (200, насколько я понимаю - все же лабораторный предел) в объеме нескольких метров и до 1 кВ/м в сотне метров от точки подрыва и может иметь длительность в 100-200 микросекунд. Итак, высотный ядерный взрыв (ВЯВ) и его легендарный ЭМИ. Что мы могли бы ожидать изначально? Ядерный взрыв в плане энерговыделения гораздо быстрее любой взрывчатки примерно в 1000 раз. Ядерный взрыв мощнее любой взрывчатки в тысячи и миллионы раз. Означает ли это, что ЭМИ от ВЯВ - это просто дубина побольше?Характеристики различных ЭМИ.Вопреки первой интуитивной догадке, в высотном ядерной взрыве непосредственно не генерируется значительных электромагнитных всплесков. Немножко разлетающейся плазмы от бывшей бомбы, море рентгеновского излучения при остывании плазмы, и немножко первичного гамма-излучения от цепной ядерной энергии - вот и все, что по сути дает ядерный взрыв в космосе, над атмосферой. Пшик? Ничего не вышло? Но обратите внимание за улетевшим жестким гамма-излучением, унесшим жалкие 0,1-0,2% от полной мощности взрыва.Со скоростью света очень короткий (несколько наносекунд) и отсюда крайне мощный импульс гамма-излучения распространяется в сторону поверхности и на высоте ~30 км начинает активно поглощаться плотнеющей атмосферой.  Гамма-кванты выбивают электроны из воздуха и разгоняют их до приличной энергии за счет эффекта Комптона. Электроны выбивают следующие, те - еще, и в итоге на всей засвеченной площади атмосферы за наносекунды возникает невероятное количество свободных электронов, в целом движущихся в том же направлении, что и исходное излучение. Наверное впечатляющее зрелище. Здесь в игру вступает магнитное поле Земли. Все наши новорожденные электрончики начинают синхронно заворачивать в магнитном поле и за счет эффекта циклотронного резонанса излучают импульс электромагнитного излучения. Его длительность - десяток наносекунд, а амплитуда - 20...50 кВ/м, но он излучается не в точке. Он излучается всем небом на тысячи километров вокруг эпицентра ВЯВ.Моделирование распределения амплитуды ЭМИ от высотного ядерного взрыва (высота подрыва 100 км). Даже в ~700 км от эпицентра энерговыделение еще приличное. Взаимодействие с магнитным полем земли рисует этот своеобразный "смайлик".Зависимость радиуса действия ЭМИ от высоты подрыва. Впрочем, как можно догадаться, чем выше подрыв - тем больше должна быть энергетика ядерного боеприпаса, что бы воздействовать с той же силой.Именно этот факт, наряду с очень короткой протяженностью во времени делает ЭМИ ВЯВ столь значительным оружием. Плотность энергии мало меняется на протяжении сотен километров от эпицентра, засвечивая сразу миллионы километров квадратных. Именно в таких условиях ЛЭП могут набирать мегавольты перенапряжения, а трансформаторы на их концах получать пробои изоляции обмоток. Все остальные классы повреждений - пробои на терминалах проводной связи, сгорающие тракты радиолокаторов и радиостанций, зависшие цифровые устройства тоже возможны.Моделирование импульса тока, вызванного ЭМИ в 100 метрах воздушной линии, лежащей в меридональном направлении. Однако, подождите. Физика ВЯВ, подарившая оружейникам столько впечатляющую игрушку диктует и ее ограничения. Обладая импульсом гамма излучения с известной жесткостью и длительностью мы получаем логарифмическую зависимость амплитуды ЭМИ от мощности. Мегатонная бомба даст 20 кВ/м, специально подготовленная 20 мегатонная - 50 кВ/м, с 300 мегатонн, пожалуй можно выжать 80, а десяток гигатонн… Так, стоп. Видя такую зависимость, инженеры “обороны” прочертили линию в 50 кВ/м, и выпустили в рамках “библии электромагнитной совместимости” IEC 61000 главы, посвященные ЭМИ ВЯВ, с помощью которого вполне возможно создавать оборудование, которое переживет это деструктивное воздействие как ни в чем не бывало. Причем не обязательно проектировать каждый сервер или принтер устойчивым к ядерному оружию, защищать можно сразу здание, его сети питания или связи. Например, от поражения по сетям питания можно использовать различное оборудование защищающее IEEE 587 class B+ - например для защиты оборудования по линиям питания 1, 2, защиты коаксиальных линий и т.п.Самое важное для нас в этой картинке с моделированием ВЯВ - амплитуда ЭМИ ВЯВ логарифмически зависит от мощности жесткого гамма-излученияНасколько, в итоге может оказаться разрушительным ЭМИ ВЯВ? Существует довольно много отчетов по этой тематике [1 , 2, 3] Наиболее короткое резюме из них выглядит так: при должном внимании к проектированию силовых и коммуникационных устройств ущерб от ЭМИ ВЯВ будет минимален или вообще нулевым. При этом существующая инфраструктура в США, скажем, по мнению авторов реализована довольно пестро - где-то защита реализована, где-то нет. Наибольшей, фактически 100% стойкостью, обладает инфраструктура военных, затем идут высоковольтные ЛЭП, хорошо защищенные ограничителями перенапряжений, Tier 1 ЦОДы, ну а хуже всего защищено всякое рядовое оборудование - от магазинчиков до домашних телевизоров.Воздействие эмитатором ЭМИ ВЯВ на телекоммуникационную плату (сама плата выключена) - виден пробой каких-то элементов возле розетки, куда приходят провода. Надо полагать, что массовой жертвой могут пасть трансформаторы в разъемах Ethernet.Исследования американской лаборатории ORNL, например, показывают, что самыми уявзвимыми на высоковольтных подстанций оказываются не трансформаторы и ЛЭП (защищенные ограничителями перенапряжений), о которых много говорят в прессе, а измерительное оборудование и низковольтные кабели к системе управления.Впрочем, судя по оговоркам вывод о слабости холодильников к поражению ядерными ЭМИ сделан прежде всего в силу невозможности нормального анализа по этому классу целей - еще раз напомню, что реальное поражение будет зависеть от всего на свете: как расположен прибор относительно точки подрыва, какой длины провода питания и проложены ли они под землей или в воздухе, есть ли грозозащитные устройства, из чего сооружен дом и т.п. и т.д. Невозможность расчета оставляет пространство для субьективности - если в отчете надо нагнать ужаса, пишем о критической незащищенности, надо добиться выделения денег - пишем о необходимости все посчитать, а если мы военные, то считаем что все граждане с неправильными холодильниками умрут и исходим из этого. Мы же военные. Из чтения фактологии анализов устойчивости к ЭМИ можно сделать такой вывод - “противник” (ЭМИ ВЯВ) хорошо известен, методы защиты от него отработаны и внедрены как минимум на части критичной инфраструктуры, которая и переживет удар. Да, потери возможны, но шансы “отправиться в каменный век”, невысоки.Интересный вывод можно сделать, рассматривая спектр ЭМИ ВЯВ. В районе 1 ГГц спектральная плотность падает к максимуму на 3 порядка, т.е. антенны всякой цифровой радиосвязи (начиная от 433 МГц) будут набирать вольты или десятки вольт непосредственно в тракт на частотах где есть хорошее согласование и низкий ксв и вполне возможно не пострадают совсем. Но что, если все эти стандарты условий ЭМИ, для которых создано оборудование защиты недооценивают ЭМИ ВЯВ? Вернемся к физике: для увеличения поражающего эффекта нужно либо усиливать выход жесткого гамма-излучения ядерного взрыва, либо укорачивать его импульс (не потеряв в мощности) - только так можно увеличить амплитуду ЭМИ, генерируемого атмосферой. Казалось бы, выход гамма-излучения, рождающегося в процессе деления ядер надкритичной системы жестко “запрограммирован” физикой явления. Любая другая энергия, которую мы можем взять от ядерного взрыва неизбежно релаксирует в материале бомбы и выделяется в виде жесткого рентгена - но эти “жесткие” 10 кЭв слишком мягкие на фоне 1,5 МэВ средней энергии гамма-излучения, чтобы родить достаточно электронов в атмосфере. Любая другая, кроме термоядерных нейтронов, рожденных в реакции D+T->He4 + n. Нейтрон здесь имеет энергию 14,7 МэВ и имеет на порядки бОльший пробег в бомбе, чем любые другие частицы. Эффективно конвертировать эту энергию в гамма-излучение можно с помощью неупругого рассеяния - процесса кратковременного захвата нейтрона ядрами материи, после чего нейтрон переизлучается, а ядро остается в возбужденном состоянии, которое сбрасывается с помощью гамма-квантов. Если облучать потоком быстрых нейтронов относительно легкие ядра (например, углерод, кислород или азот), то часть энергии будет конвертироваться в поток жестких гамма-квантов. Наилучшие результаты даст жидкий или твердый кислород, но и гораздо более банальный углерод будет тоже ничего - 10-20% энергии нейтронов выделяться в виде гамма квантов с средней энергией в 4,2 МэВ. Да, выделение энергии будет идти не несколько наносекунд, а скорее несколько десятков наносекунд, но появляется возможность поднять кпд генерации гамма-излучения в ~100 раз. 1 мегатонна “стандартного” боеприпаса при высотном ядерном взрыве дает около 1 килотонны в виде гамма-излучения. В “нейтронно-углеродном” боеприпасе для генерации 1 кт гаммы нужно всего 12 кт термоядерной энергии, а с трех мегатонн можно снять до 250 кт гамма-излучения, втрое более жесткого, хоть и более растянутого во времени. Такое устройство может быть гораздо более разрушительно, чем то, что мы обсуждали выше - пускай амплитуда ЭМИ вырастет не кардинально выше (хотя, возможно, можно побороться и за 100 кВ/м), энергетика импульса, а значит и деструктивное воздействие на электронику изменится кардинально.Впрочем, есть одно но. Описанный выше боеприпас должен работать на дейтерий-тритиевой смеси, и стандартный LiD не подойдет (т.к. LiD “горит” в виде цепочки, потребляющей собственные нейтроны и выход их наружу невелик по сравнению с общей мощностью). На 1 мегатонну нужно 24 кг трития, при том, что весь гражданский его запас в мире составляет около 30+ кг и, видимо, заметно превосходит запасы военных. Последний вывод можно сделать из сопоставления пары сотен мегаватт тяжеловодных реакторов на Маяке и сложной истории с получением трития из литиевых мишеней на реакторе Watts Bar-1 в США в сравнении с десятками гигаватт (тепловых) реакторов CANDU, на которых получается “гражданский” тритий. Отсюда можно сделать вывод, что ЭМИ ВЯВ боеприпасы сделанные по принципу конверсии ТЯ-нейтронов вряд ли существуют в реальности, а значит разработчики стандарта IEC 61000 могут спать спокойно. Пока.    Некоторые полезные источникиHigh-Altitude Electromagnetic Pulse (HEMP) and Its Impact on the U.S. Power Grid https://www.eiscouncil.org/App_Data/Upload/9b03e596-19c8-49bd-8d4e-a8863b6ff9a0.pdfHigh-Frequency Protection Concepts for the Electric Power Grid https://www.eiscouncil.org/App_Data/Upload/de2ca832-e989-49aa-a28e-b74e40d2638a.pdfMichael Sirak, “U.S. vulnerable to EMP Attack,” http://www.janes.com/defence/news/jdw/jdw040726_1_n.shtml(HEMP) and High Power Microwave (HPM) Devices: Threat Assessments https://fas.org/sgp/crs/natsec/RL32544.pdfhttps://ak-12.livejournal.com/86608.html?thread=3501648#t3501648

Выбор редакции
29 января, 12:41

Бегущая волна в поисках миллиардов

  • 0

Интересный текст по текущей ситуации с одним из самых серьезных стартапов в мире атомной энергетики опубликован на Атоминфо.ATOMINFO.RU, ОПУБЛИКОВАНО 27.01.2019Билл Гейтс, основатель компании "TerraPower", уговаривает американских законодателей увеличить финансирование атомной энергетики, а также обещает вкладывать свои средства в создание в США инновационных реакторов.Изначальная идея TerraPower - "реактор-свеча" или TWR, где цепная ядерная реакция на одном конце топливного стержня вызываает трансмутацию U238->Pu239 последующего слоя и со временем переходит туда, оставляя за собой "пепел". Время "горения свечи" может составлять несколько десятков лет. Изгибы геополитики сыграли с Гейтсом и его компанией дурную шутку. Созданное в Китае совместное предприятие с корпорацией CNNC оказалось нерабочим из-за санкций США против атомной отрасли Китая.В предновогоднем обращении на своём сайте Гейтс заявил, что Соединённым Штатам нужно вернуть себе лидирующую роль в исследованиях в области ядерной энергетики. Одними только разговорами он не ограничился. Начиная с прошлого декабря, мультимиллиардер активно общается с депутатами от республиканской и демократической партий.Деньги у Гейтса есть, и он готов продолжать поддерживать "TerraPower". По той информации, что появилась в американских СМИ, Гейтс планирует вложить в компанию 1 миллиард долларов. Кроме того, такую же сумму на нужды "TerraPower" он собирается привлечь из других частных источников.Как известно, компания "TerraPower" создавалась для разработки проекта реактора с бегущей волной (TWR).В идеале это должен быть быстрый натриевый реактор с подземным расположением, работающий 60 лет без перегрузки. Высокая эффективность использования природного урана в TWR должна сделать ненужным замыкание топливного цикла, что, в свою очередь, снимет многие вопросы у американских политиков, обеспокоенных проблемами нераспространения и опасностями хищения ядерных материалов.Созданное в Китае СП должно было построить демонстрационный блок с TWR. Теперь Гейтсу и его компании приходится изыскивать варианты по строительству такого блока в США или, в крайнем случае, в какой-либо стране, которую в Вашингтоне считают дружественной.К моменту китайского СП, впрочем, изначальная идея была давно заброшена, как нереалистичная. Проект TWR теперь предполагал более-менее традиционный быстрый натриевые реактор, в котором трансмутация и горение было бы в примерном балансе, который достигался бы перестановкой ТВС по активной зоне внутрикорпусной перегрузочной машиной. В целом эта концепция похожа на классический быстрый натриевый реактор с ЗЯТЦ но только без внешнего цикла переработки ОЯТ.Но вопрос в том, насколько у "TerraPower" готова технология. Задача по созданию TWR, мягко говоря, непростая - хотя бы из-за отсутствия материалов, способных выдерживать сверхглубокие выгорания.В свежей публикации "Washington Post" перечисляются три технические проблемы, решения которых компания всё ещё не нашла.Во-первых, как выяснилось, бегущая волна не будет работать так, как ожидалось. "Свечи" в том виде, как её представляли на начальных стадиях разработки, в TWR создать не получится.Во-вторых, вследствие первой проблемы к проекту TWR пришлось добавить требование о автоматической перестановке топливных кассет при работе реактора на мощности, удовлетворить которое будет очень непросто.Третья проблема технического характера - те самые материалы, которые должны выдерживать сверхглубокие выгорания и огромные повреждающие дозы. Компания пока не может похвастаться тем, что она такие материалы смогла подобрать, хотя и упоминает об облучательных экспериментах на российском БОР-60.TerraPower - это не только моделирование, расчеты и компьютерное конструирование, но и довольно крупная лаборатория и цех для работы с прототипами топлива (неядерными) и конструкций, а так же испытаний их. Кроме того, TerraPower является многолетним арендатором ячеек под облучение образцов в быстром натриевом исследовательском реакторе БОР-60 и разнообразных горячих камер в ядерных лабораториях по всему миру. В компании, в которой занято порядка 150 человек, отдают себе отчёт в том, что практическая реализация проекта TWR может оказаться для неё недостижимой.Поэтому компания параллельно ведёт разработку жидкосолевого реактора и рассчитывает, что министерство энергетики США оплатит 60% стоимости демонстрационного аппарата. Но и по направлению ЖСР вопросов больше, чем ответов, хотя и меньше, чем вопросов по направлению TWR.