Источник
Ядерная энергия - LiveJournal.com
Выбор редакции
17 января, 19:33

Красивое воздушное фото площадки ИТЭР

  • 0

Через год здание токамака должно достичь высоты половины здания предварительной сборки.

16 января, 16:17

Чем вообще ценнен был БРЕСТ?

  • 0

Решил написать краткий ликбез про приостановку строительства БРЕСТ:1. Когда в 60х годах 20 века представлялось, что к началу 21 века будут построены тераватты атомных мощностей, то сразу встал вопрос - где на эту прорву взять достаточно U235? Но и решение виделось сразу - использовать замкнутый ядерный топливный цикл, конверсию урана 238 в плутоний с помощью реакторов-бридеров, с расширением топливной базы в 200 раз. Водяные реакторы при этом должны были послужить неким переходным мостиком к окончательному облику атомной энергетики.Здание первого в мире быстрого бридера EBR-I, пущенного в декабре 1951 года. В отличии от современного подхода, тут попытались создать все сразу - быстрый бридер на плутонии, вырабатывающий электроэнергию.2. После некого объема НИОКР приемлемой казалась следующая технология бридеров (остальные опробованные были хуже) - быстрые натриевые реакторы на плутониевом топливе и переработка отработанного ядерного топлива (ОЯТ) в растворе азотной кислоты (технология, доставшаяся от военных). Однако к концу 70х стало ясно, что эта связка а) сложная в эксплуатации, пожароопасная б) дорогая в) связана с образованием при переработке большого количества радиоактивных отходов в) связана с оборотом большого количества оружейного плутония, который может утечь г) приводит к большим объемом перевозки высокорадиоактивных материалов.Последний БН-800 - реактор построенный с очень непростой мотивацией.3. Как одно из решений сразу всех проблем в конце 80х был сформулирован концепт БРЕСТ: а) сложный в эксплуатации натрий заменяем более простым свинцом б) проблему оборота оружейного плутония решаем использованием плотного нитридного топлива (при этом потоки плутоний оружейного и не оружейного качества оказываются смешанными) в) ключевой момент - выбором такой схемы переработки ОЯТ, чтобы она не разделяла плутоний и уран (еще один барьер против кражи плутония на АЭС), не требовала долгого охлаждения ОЯТ (как жидкосная), не образовывала большого количества радиоактивных отходов - была выбрана переработка ОЯТ прямо на станции в специальном заводе в расплаве металлов. г) все эти решения вместе должны были сделать ЗЯТЦ станцию конкурентной по цене.Проектное изображение БРЕСТ-ОД-300. Здание в центре - реакторный зал, слева от него - машзал с турбогенератором, большое плоское здание справа - комплекс по переработке ОЯТ и изготовлению свежего топлива.Получился проект АЭС, которой больше не нужно было ядерное топливо - после стартовой порции 60 лет потреблялся бросовый сейчас U238. что сократило бы расходы на топливо где-то в 700 раз.Разумеется, все эти преимущества как были, так пока и остаются на бумаге. Существует много скепсиса в отношении БРЕСТ, т.к. где-то проект брал на себя очень большой технологический риск, а где-то надо было рекордно улучшить параметры того или иного инженерного решения (например в области размерной и весовой точности изготовления ТВС, да еще и на роботизированном производстве). Однако так или иначе - это был красивый и смелый проект, в случае удачи способный вывести атомную энергетику из тупика. Посмотрим, сколько продлится заморозка, и удаcтся ли когда-либо получить ответ на вопрос "так ли хорош БРЕСТ"?

15 января, 22:24

Проект строительства реактора "БРЕСТ-ОД-300" заморожен.

  • 0

Формулировки очень обтекаемые, но как-то так:Ссылка 1Ссылка 2«В результате проведенной в 2016 году приоритизации мероприятий принято решение отказаться от старта строительства инвестиционного проекта „БРЕСТ“ до момента стабилизации экономической ситуации в стране», — говорится в документе."Госкорпорация "Росатом" является инициатором внесения корректировок в ФЦП "Ядерные энерготехнологии нового поколения на период 2010-2015 годов и на перспективу до 2020 года". Суть изменений заключается в снижении капитальных затрат по проектам ФЦП, что соответствует корпоративной стратегии госкорпорации… Корректировка ФЦП не означает отказ от реализации проекта "Прорыв"Кроме того, в связи с приостановкой строительства реактора «БРЕСТ» сдвигаются сроки строительства третьего объекта проекта «Прорыв» — модуля переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ). Строительство первого объекта «Прорыва» — модуля фабрикации/рефабрикации — перенесено не будет — его, как и ожидалось, введут в 2020 году. Однако, согласно документу, будет на 24% уменьшена стоимость проекта — с 27,289 млрд рублей до 20,756 млрд рублей — «в связи с выводом из его состава временного хранилища выдержки тепловыделяющих сборок и ОЯТ, а также части вспомогательных систем и оптимизацией номенклатуры оборудования по результатам уточняющих НИОКР».==Покойся с миром, "БРЕСТ", концепт, который обещал выйти из всех тупиков замыкания ядерного топливного цикла. Честно говоря, в восстановление проекта после 2020 года верится слабо, однако наличие модуля фабрикации смешанного уран-плутониевого нитритного топлива может помочь создать ЗЯТЦ на базе БН-1200 - вариант, почти такой же неплохой, как БРЕСТ (если бы в жизни последний оказался бы так же хорош, как на бумаге).P.S. Первой жертвой экономического кризиса стал отказ от строительства новых АЭС - только добавочных блоков или станций замещения. Кто следующий?

14 января, 23:59

Малый модульный реактор NuScale пошел на лицензирование

  • 0

Весьма интересная новость появилась вчера на World Nuclear News - компания NuScale передала в американский атомнадзор NRC заявку на комбинированную лицензию (строительство и эксплуатацию) на свою малую модульную ядерную энергоустановку IPWR (Integral Pressurized Water Reactor). NRC пообещало рассмотреть ее за 40 месяцев.Реакторный модуль NuScale внутри вакуумного контейнмента.Чего интересного в этой бюрократии? Дело в том, что это первая заявка на получение американской лицензии для атомной станции малой мощности (АСММ). В профессиональной атомной среде последние двадцать лет идет почти холиварная дискуссия на тему альтернативной ветки атомной энергетики - модульных станций малой мощности. Малыми считаются станции до 300 мегаватт. Однако до сих пор никто из разработчиков подобных реакторов (а таких проектов в мире существует больше 100 штук, причем около 10 из них - в весьма продвинутом состоянии разработки) не замахивался на американскую лицензию (да и не американских получено всего несколько штук). Тут еще надо понимать, что процедура NRC (и регуляторов других стран) предполагает расходы в пару сотен миллионов долларов - сначала на подготовку документации, а потом на общение с атомнадзором. Причем, подается не какая-то концепция, а проект, проработанный практически до рабочей документации, в случае NuScale это 12000 страниц документации. Таким образом данную новость можно перевести так: первый из разработчиков АСММ довел разработку до продвинутой стадии и видит коммерческие перспективы своего реактора.Кстати, по собственному план-графику NuScale находится в конце "год 3" - событие Submit COLA. Соотвественно летом следующего года можно ожидать заказ железа.Почему вообще тема АСММ вызывает интерес? Хорошо известно, что повышение мощности единичной энергоустановки снижает удельные затраты и стоимость электроэнергии, поэтому маленькие реакторы не способны конкурировать с 1000-1600 мегаваттными стандартными PWR/ВВЭР по цене. Однако создатели АСММ считают что есть несколько моментов, которые делают этот подход конкурентными:Серийное производство готовых блоков, которые не требуют сложной сборки и пусконаладки на площадке, а весь цикл изготовления выполняется на заводе. Конструктив и мощность, позволяющий использовать гораздо большее количество потенциальных площадок для строительства АСММ - вплоть до замены больших угольных ТЭС. А это в свою очередь расширение рынка и серийности. Есть и вариант замены дизель-генераторных электростанций удаленных поселений, обычно такие проекты имеют мощность до 50 МВт(э)Для подобных проектов обычно наблюдается попытка избавится от одной из самых сложных и дорогих операций на АЭС - перегрузок ядерного топлива. Либо через создание “ядерных батареек” с очень длинной кампанией топлива, либо через замену блока ЯЭУ целиком, либо через использование в качестве топлива расплава солей (например смеси фторидов лития бериллия и урана с рециклингом на АЭС.)Есть еще одна немаловажная деталь - для АСММ проще обеспечить необходимое аварийное расхолаживание реактора с помощью полностью пассивных элементов с отводом тепла в атмосферу, т.е. часть проблем с безопасностью у таких реакторов отсутствует.Минусом же выступает бумажность большинства концепций и экономика. Кроме высоких удельных затрат на изготовление и строительство есть и другая серьезная проблема - на каждый мегаватт нужно много персонала. Даже если эксплуатация, теоретически, может делаться удаленно, то охраны ядерному объекту нужно столько же, сколько и “взрослой” АЭС, и при вдумчивом расчете стоимость электроэнергии получается запредельной. Общий вид 12-модульной АЭС с реакторами NuScale.Так, в известном случае, когда малый реактор Toshiba 4S предлагался для снабжения городка Галена (Galena) вместо дизель-генераторного он проиграл в т.ч. экономически. Очень невысокая мощность реактора (10 мегаватт(э)) не отменяла необходимости в персонале атомной станции около 100 человек, что вкупе с высокими капитальными затратами сделало LCOE дороже(!) дизеля (а электроэнергия с дизеля обходится примерно в 300 долларов за мегаватт*час). Интересно, что в момент обсуждения этого проекта Toshiba все собирался подавать в NRC заявку на получение лицензии, да так и не собралась.Кстати, конструктив Toshiba 4S очень похож на NuScale, однако это быстрый натриевый реактор с 40-летней топливной компанией.Кстати, интересно посмотреть на первый проект новичка, для которого будет выдаваться лицензия. Это 540-мегаваттная АЭС,которую построят на территории американского ядерного центра INL в айдахо. Дизайн АЭС предусматривает 12 реакторным модулей (и 12 турбогенераторов), стоимостью 2,9 миллиарда долларов. Такая цена вполне конкурентноспособна для США, а учитывая вышеописанные плюсы - более чем интересна. Однако, надо помнить, что цена названа разработчиком, а не подрядчиком и еще не раз поменяется. В целом по экономике NuScale есть вот такая презентация.Проектный облик многомодульного реакторного здания NuScale. Перегрузка топлива осущесвляется путем отстыковки на специальной оснастке сначала днища контейнментного блока, а затем и реакторного модуля - после чего операции выполняются как на обычном PWR/ВВЭР.В техническом плане один реакторный модуль NuScale представляет собой цилиндр контейментна высотой 20 и диаметром 2,7 метра (весом 700 тонн), с возможностью доставки готового с завода и установки в специальном бассейне на АЭС, который выполняет роль источника аварийного охлаждения. В бассейн погружены контейнменты внутри которых расположена ядерная парогенерирующая сборка. Контейнемент вакуумирован для теплоизоляции и исключения образования гремучего газа в случае тяжелой аварии. Активная зона набрана из 37 кассет конструктивно схожих с обычными ТВС западного типа (“квадрат” 17х17) и использует стандартное оксидное топливо с обогащением

12 января, 23:28

Кто затмит "Три Ущелья" или покорение Брахмапутры

  • 0

Оригинал взят у saiga20k в Кто затмит "Три Ущелья" или покорение БрахмапутрыВ мире есть два совершенно уникальных по своим параметрам речных участка, которые позволяют без создания колоссальных по своим размерам водохранилищ возвести ГЭС с параметрами, которые кажутся почти фантастическими. Один – это нижнее течение реки Конго в районе т.н. «водопадов Ливингстона», где возможно сооружение ГЭС мощностью около 40 ГВт. Второй – участок среднего течения Брахмапутры, где она прорывается через Гималаи, так называемый Диханг. И если перспективы проекта мощнейшей ГЭС на Конго пока сомнительны, то появление сверхмощных станций на Брахмапутре в обозримом будущем вполне вероятно. Расскажем об этом подробнее.Брахмапутра в районе Диханг. Фото отсюдаБрахмапутра – одна из великих рек Азии, считается самой высокогорной рекой в мире. Ее истоки находятся на высоте почти 5000 м. На протяжении примерно 1200 км река течет по Тибету на восток в довольно широкой долине, имея на этом участке название Ярлунг Цангпо. Падения тут не особенно велики, так что грандиозную ГЭС не построишь. Совсем другое дело – следующий участок, где река резко поворачивает на юг, прорываясь через Гималаи и образуя огромную излучину. На этом участке протяженностью около 300 км падение реки составляет около 2200 м, река протекает по системе глубочайших (до 6 км!) ущелий Диханг. Расходы воды на этом участке составляют около 16000 м3/с. Природа создала уникальные условия для строительства мощнейших деривационных ГЭС, поскольку излучина реки вполне может быть спрямлена тоннелями.Один из водопадов на Брахмапутре. Фото отсюдаДанный участок реки находится на территории Китая, который в настоящее время без сомнений является гидроэнергетической державой №1 в мире. Неудивительно, что столь уникальный участок не мог оказаться вне внимания китайских гидротехников. Но сразу отметим, что о проектах китайских сверхмощных ГЭС на Брахмапутре известно немного – Китай традиционно не склонен к широкому освещению своих перспективных проектов в области гидроэнергетики. Тем не менее, кое-что все-таки известно.Планируемые ГЭС в бассейне Брахмапутры. Взято отсюдаИтак, на излучине Брахмапутры предварительно выявлена возможность сооружения двух сверхмощных ГЭС – Motuo мощностью 38 ГВт и Daduqia мощностью 43,8 ГВт (напомню, что самая мощная в мире ГЭС «Три Ущелья» имеет мощность «всего» 22,4 ГВт). Обе станции запланированы по деривационной схеме – они спрямляют излучину реки с помощью системы тоннелей, длиной более 30 км каждый. При этом, напор на турбинах будет составлять 2000-2300 м, что также будет являться абсолютным рекордом (сейчас титул обладателя самой высоконапорной турбины принадлежит ГЭС Бъедрон, напор составляет 1869 м).Схема расположения ГЭС. Взято отсюдаПока никаких данных о возможных сроках реализации этих проектов нет. Но если такое решение будет принято, китайским гидротехникам придется решать чрезвычайно амбициозные задачи. Район строительства находится в труднопроходимой горной местности, куда нет нормальных дорог. Потребуются колоссальные объемы подземных работ. Необходимо будет создать уникальные по своим параметрам гидротурбины и другое оборудование, причем в большом количестве – даже если принять мощность каждой турбины в 1000 МВт, их потребуется около 80 штук! Да и выдача столь огромного количества электроэнергии и мощности в энергосистему представляет собой неординарную инженерную задачу. И в то же время, нет особых сомнений в том, что если Китай поставит перед собой такую задачу – он ее решит. Во всяком случае, первую гидроэлектростанцию на Брахмапутре Китайцы уже строят – это ГЭС Zangmu мощностью 510 МВт.Кстати, свои виды на Брахмапутру имеет и Индия, куда эта река уходит из Китая. Индийскими гидротехниками предварительно определена возможность строительства на ней двух ГЭС – Upper Siang мощностью 9,75 ГВт и Lower Siang мощностью 2,7 ГВт. Не китайские гиганты, конечно, но тоже солидно. При этом по Lower Siang имеются вполне конкретные планы строительства с пуском этой ГЭС в 2016 году.

Выбор редакции
11 января, 21:18

Стрим

  • 0

Возникла у меня тут идея: сделать стрим (т.е. онлайн-трансляцию, например на youtube) по какой-нибудь из статей, которые я пишу, но не понятно, кажется ли только мне это хорошей идеей или вам тоже.По задумке выглядеть это будет примерно так - я обозначу тему, например "Инжекторы нейтральных пучков" (для первого раза что-то из написаного), открою все свои сохраненные источники (презентации, статьи, книги и т.п.) и порассказываю онлайн, показывая эти самые презентации-статьи.В чем плюсы на мой взгляд: всегда приходится что-то оставлять за кадром, т.к. я стараюсь не выходить за 15000 знаков даже в самых больших статьях, плюс возможность некого интерактива - позадавать вопросы прямо онлайн. В общем такая идея. Голосуйте за или против, по результатам буду решать.View Poll: #2061090

Выбор редакции
10 января, 13:32

Планы по пускам АЭС в 2017 году

  • 0

Похоже, в 2017 году продолжится рост годового ввода мощностей атомной энергетики. Я собрал в одной табличке все запланированное:Из этого списка (14 блоков, 13073 мегаватта) один уже запущен - это последняя строчка, китайский Yangjiang 4, а несколько, скорее всего, введены не будут: в частности под сомнениями словацкий Моховце 3 (достраиваемый с 2009 года блок, начатый еще при живом СССР), и индийские PFBR (первый большой энергетический индийский быстрый натриевый реактор, пуск которого перманентно откладывается с 2012 года), и тяжеловодник Kakrapar 3.Тем не менее если все остальные вводы будут выполнены, то общая мощность эксплуатируемых АЭС на планете впервые превысит 400 ГВт.Что еще хотелось бы отметить - это большие планы по новейшему корейскому APR-1400 и вполне возможный первый пуск AP-1000. А на 2018 год на сегодня запланирован пуск сразу аж трех ERP-1600: китайского, французского и финского.

Выбор редакции
08 января, 00:01

Астероиды и мы, часть II

  • 0

В первой части я много рассказывал о том, как современные методы наблюдательной астрономии, завязанные на гигапиксельные камеры и суперкомпьютеры петафлопного масштаба, изменяют подход к астероидной опасности, переводя ее из теоретической в более-менее практическую плоскость.Прежде чем поговорить о методах отклонения потенциальных импакторов, необходимо еще раз посмотреть на ситуацию с тем, какие из малых тел Солнечной системы представляют опастность. Для начала разобьем все малые тела, вращающиеся вокруг Солнца, на группы по орбитальным параметрам и выделим из них несколько групп - Околоземные Астероиды, Астероиды главного пояса, Кентавры, объекты пояса Койпера. Крупнейший из потенциально опасных околоземных астероидов - 4179 Таутатис Орбиту Земли в 99,5% случаев пересекают околоземные астероиды, орбита которых лежит где-то между поясом астероидов и внутренней частью Солнечной системы (очевидно, внутри орбиты Земли). Однако количественно это одна из самых малочисленных групп астероидов. Так, на сегодня известно около 15000 околоземных астероидов и более 800000 астероидов главного пояса. Однако орбиты астероидов главного пояса стабилизируются Юпитером и Ураном, и только в результате довольно редких столкновений достаточно большие обломки могут перейти на опасные орбиты. Поэтому, несмотря на большую численность, астероиды главного пояса не представляют значительной опасности Земле. Следующим по значимости источником опасных тел является группа Кентавров - внутренняя часть пояса Койпера, расположенная между орбитами Юпитера и Нептуна. Это динамически нестабильная территория, из которой малые тела во взаимодействии с планетами-гигантами рано или поздно расшвыривает внутрь или наружу Солнечной Системы, и именно Кентавры являются основным источником короткопериодических комет. Эта группа тел, гораздо более сложная для обнаружения, чем астероиды главного пояса или тем более околоземные, является источником почти 0,5% пересечений малыми телами орбиты Земли (речь идет о тех Кентаврианцах, перигелий которых сдвинулся внутрь орбиты Земли, а афелий остался где-то возле орбиты Юпитера, в случае если афелий тоже сдвигается внутрь Сол. Системы, то объект переходит в группу околоземных астероидов).Различные группы внешних астероидов. Светло-коричневыми являются объекты Рассеянного диска, Синие - пояса Койпера. Светло- и темнозеленые - Кентавры, серые - Троянцы. Красные точки - Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, желтый круг, хотя и соотвествует Солнцу, примерно в 1,5 раза больше, чем орбита Земли. Можно понять, что астероиду из внешних частей Солнечной системы сложно попасть в Землю, которая в 10000 раз меньше диаметра своей орбиты.Наконец, внешние части Солнечной Системы - пояс Койпера, рассеянный диск и облако Оорта тоже периодически присылают “подарки” к центру, называемые долгопериодическими кометами (их определяют, как кометы с периодом обращения более 200 лет). Однако, несмотря на гигантские оценки общего количества тел в этих группах, орбитальная динамика и низкие скорости приводят к тому, что во внутрь Земной орбиты каждый год залетает не более 3 подобных объекта с потенциально опасными размерами - фактически, на фоне тысяч пересечений орбиты околоземными астероидами вероятность получить столкновение с такой кометой составляет около 0,1%. Однако к объектам из пояса Койпера и облака Оорта мы еще вернемся, а сейчас поговорим про методы отклонения нового “стандартного” астероида..После того, как астрономы “отфильтровали” все околоземные объекты размером >1 км (на сегодня на пересекающихся с Землей орбитах известно 157 тел размером более 1 км, и это число уже несколько лет практически не растет), стандартной мишенью, на которых стали тренировать свою мысль изобретатели различных способов отклонения астероидов стал нашумевший Апофис - наибольшая из вероятных по размерам и орбите мишень, которую скорее всего найдут рано или поздно астрономы.В настоящее время придумано несколько десятков способов изменения орбиты астероидов. Давайте перечислим наиболее проработанные из них в порядке возрастания эффективности. Эффективность будем определять, как массу космического аппарата, который осуществляет отклонение астероида в точке нужного отклонения (минимум ~20000 км).Химические ракетные двигатели, установленные на астероиде. Из плюсов только то, что они есть под рукой и хорошо известны. Для придания минимального импульса (обычно он оценивается в ~0,3 м/с) 10-50 миллионам тонн астероида нужно доставить несколько десятков тысяч тонн топлива - что означает подъем на низкую орбиту земли уже сотен тысяч тонн. В целом у этого варианта нет каких-либо плюсов, нивелирующих такие запредельные затраты.Электрореактивные двигатели, также установленные на астероиде. С одной стороны, масса топлива может быть порядка десятков тонн, т.к. удельным импульс ЭРД настраивается. С другой стороны - есть серьезный минус в виде вращения астероидой - выдавать импульс в нужном направлении двигатели смогут малую часть времени. Обычно наряду с импульсным воздействием рассматривают еще варианты предварительной остановки вращения астероида или прецессии оси вращения так, чтобы она совпала с направлением, куда выдается тяга (т.е. ДУ переместиться на полюс при этом, точнее полюс на ДУ). В целом, если у нас есть много десятков лет, то это самый реалистичный вариант - технологии более менее готовы.Результат моделирования применения космического аппарата с ЭРД к потенциальному Апофису. По одной оси отложено время с момента обнаружения, причем первые 1000 дней - создание, запуск и полет к астероиду, а дальше идет время воздействия. По другой оси - доступная масса аппарата в десятках тонн. По третьей - достигнутое отклонение астероида от начальной траектории.Однако есть довольно интересное переиначивание данного решения, называемое “гравитационный буксир”. Здесь мы не устанавливаем двигательную установку с баками на поверхности, а подвешиваем недалеко от астероида, не давая ей притянуться к астероиду тягой двигателей. Взаимное притяжение постепенно стаскивает камень с орбиты (да-да!), выполняя нужную нам работу. Самое главное тут - не давать струям из двигателей ударять в астероид, необходимо расположить нашу ДУ под углами к линии соединяющей КА и астероид. В целом эффективность на килограмм пониже, чем у решения №2, но зато нас не волнует вращение космического тела - и работа выполняется 24х7, поэтому таким образом можно сократить время, за которое тело будет уведено с опасной траектории.Аналогичное моделирование для гравитационного буксира.Ударное воздействие. Просто разогнанная болванка на скорости несколько км/с врезается в астероид, придавая ему импульс. Всем хорошее решение (и уже один раз реализованное в учебно-тренировочных целях на комете Темпель в 2005 году), кроме как низкой эффективности. Если взять все тот же многострадальный Апофис, то космический аппарат массой 100 тонн, правильно загнанный в него аж за 20 лет до столкновения (напомню, что изначально у НАСА было 25 лет от обнаружения до возможного столкновения, которое потом стало невозможным) вызвал бы его отклонение всего на 12000 км. Хотя это равно диаметру Земли, т.е. вроде бы заведомо достаточно, такие точности где-то на грани погрешностей измерения и моделирования, т.е. хотелось бы иметь возможность увода тела на 20-30-40 тысяч км.Моделирование для ударного космического аппарата.Следующая идея имеет гораздо меньшую проработанность, но весьма красива. Располагаем рядом с удаляемым астероидом фокусирующее зеркало, которое нагревает точку на поверхности до, скажем, 1600С - при этом даже оливин, из которого в основном состоят S и C астероиды, начинает интенсивно испаряться в вакуум, создавая тягу. Принципиальной проблемой может быть только быстрое вращение астероида - если пятно не будет успевать прогреваться, то и тяги мы не получим. Тем не менее технических проблем здесь вагон: необходимо точно удерживать зеркало в нужном положении, перефокусировать наш луч на разные расстояния (т.к.астероид не идеальная сфера, а бугристый камень), в конце концов надувные зеркала диаметром 50...100 метров с оптическим качеством поверхности никто не выводил в космос. Но теоретическая эффективность такого способа весьма высока, она выше, чем у ядерной бомбардировки(!).Моделирование для солнечного концентратора. "Плато" здесь - превышение дистанции отклонения опасного объекта за пределы орбиты луны, после чего моделирование останавливалось. Видно, что при одной и той же массе аппарата в ~10 тонн он способен справлятся с весьма немаленькими астероидами.Еще более теоретической является идея “масс-драйвера” - электромагнитной катапульты, кидающей куски астероида, и таким образом придающей ему импульс в нужном направлении. На первый взгляд хорошая идея, так же обходящаяся без привезенной с Земли реактивной массы, однако, очевидно, требующая большого количества разнообразных машин, работающих на астероиде - сама катапульта, “роботы-шахтеры”, завод, изготавливающий снаряды, ремонт всего этого. На сегодня не существует даже прототипов подобной техники, впрочем ее разработка не помешает, даже если астероиды таким способом никогда отклонять не понадобится.Моделирование для катапульты - видно, что эффективность этой схемы быстро падает с уменьшением массы космического аппарата, но тем не мене является весьма высокой.Впрочем, если мы хотим минимизировать не только реактивную массу, но и машинерию, то  есть вариант передвижения астероидов за счет YORP-эффекта. Грубо, речь идет о том, что вращающийся камень с одной стороны нагрет, а с другой холодный, поэтому возникает асимметрия тяги за счет своеобразного “фотонного двигателя” на ИК-фотонах. Этот эффект невелик, однако за счет раскраски астероида отражающей и поглощающей краской можно добиться смещения на тысячи и десятки тысяч километров за десятилетия. Но только для небольших астероидов, размером не выше 150 м, т.к. для YORP-эффекта важно соотношение площади к объему. Подсчитано, что для опасного астероида размером ~100 метров нужно всего 2-3 тонны краски двух цветов, т.е. такой космический аппарат-маляр скорее всего получится запустить имеющимися носителями.Пояснение одной из основных частей YORP - эффекта Ярковского, вызывающего смещение орбиты.Подбираемся к тематике блога - надповерхностный ядерный взрыв. Плотность энергии в ядерном боеприпасе позволяет творить чудеса и передавать в одно мгновение весьма приличный импульс. Ядерные боеголовки, особенно против тел диаметром меньше 1 километра, дают эффект даже если времени до возможного столкновения с Землей осталось немного. Однако, интересно, что результат заметно зависит от высоты подрыва над поверхностью, и каналов выхода энергии из ядерного взрывного устройства. Если предположить, что боеголовка имеет параметры ББ МБР Р-36М, т.е. мощность 750 кт и вес 600 кг, то передаваемый импульс астероиду Апофис составит ~0,3 м/с при оптимальной высоте подрыва 48 метров. Значит, на расстояние 20000 км после этого астероид уйдет за ~2 года. Удивительно, но заметная часть импульса передается путем прогрева и сублимации поверхности нейтронным излучением - рентген поглощается в слишком тонком слое от поверхности, и скорее перегревает его, а вот нейтроны оказываются оптимальными. Т.е. сразу виден путь оптимизации - двухступенчатые термоядерные боеголовки максимальной массы, которую технически возможно отправить к астероиду, в предельном варианте - с дейтерий-тритиевым топливом, а не дейтерий-литиевым (которое дает гораздо меньше нейтронов).Аналогичное моделирование для ядерной бомбардировки. Наконец, последний отобранный вариант - заглубленный ядерный взрыв. Если раньше под этим понимали бурение на астероиде некой скважины, куда закладывается заряд, то сейчас моделирование показывает, что расположение ЯБ внутри импактора, влетающего в тело на скорости в несколько км/с и подрыв буквально в нескольких метрах ниже поверхности в кратере обеспечивает примерно тот же импульс. В этот раз он обеспечивается массой обломков со средней скоростью ~80-100 м/с, что означает гораздо более высокое использование энергии ядерного заряда - отогнать астероид массой с многострадальный Апофис (надеюсь, на Апофисе никто не читает профильную литературу по защите от астероидов) на расстояние 20000 км от точки прицеливания в Землю теперь можно за 10-15 дней(!). В настоящее время подобный вариант является ультимативным, в том числе обеспечивающим возможное спасение от долгопериодических комет.  Напомню, что что такие кометы, хоть и очень маловероятные кандидаты на Апокалипсис, необнаружимы раньше чем за 9-12 месяцев до даты импакта, хотя обзорный телескоп диаметром метров 12-15 или космического базирования мог бы заметно расширить этот срок.Небольшой сферический астероид в вакууме и начальные стадии взрыва импактора мощностью 50 кт. Через 30 миллисекунд от камня останутся рожки да ножки.Необходимо, правда, вспомнить и пару минусов заглубленного ядерного взрыва. Прежде всего это зависимость импульса действия взрыва от внутренней структуры тела, некое количество обломков, все равно попадающее на землю (впрочем, тела размером меньше 10 метров, как мы знаем, практически полностью безопасны - вряд ли в результате взрыва будут появляться фрагменты больше этого размера), ну и традиционная слабая проработанность подобных космических аппаратов,  хотя тут как посмотреть - у военных похоже есть ядерные перентраторы, которые заглубляются в грунт на скорости в несколько км/с (помните испытание такого с разгоном на ракетной тележке на рельсовом пути до 2 км/с?).Расчетное выпадение обломков (неясного размера) при отклонении Апофиса заглубляемым ядерным пенетратором за 20 дней до столкновения.Еще, одним, довольно фатальным минусом ядерного оружия для отражения астероидной угрозы, является множество политических и безопасностных ограничений по использованию ядерного оружия в космосе. Пока существуют только механизмы противодействия запуску ядерной бомбы к астероиду, и не существует механизмов по быстрому воплощению этой задачи в жизнь. А если время не важно - то как мы видим, есть методы и не хуже, и где-то интереснее.Металлический астероид Психея в представлении художника.Пока же деньги получают только телескопы и  исследовательские миссии к астероидам - на сегодня на орбите находятся посетивший Цереру и Весту Dawn, китайский аппарат Чаньэ-2, совершивший пролет астероида 4179 Таутатис,  программы по возврату образцов с астероидов “Хаябуса-2” к 162173 Рюгу (тоже потенциально опасный объект) и OSIRIS-REx к 101955 Бенну (еще один крупнейший из потенциально опасных для Земли астероидов - замечаете тенденцию?). Буквально на днях НАСА выбрала для финансирования также орбитер к одному из крупнейших астероидов главного пояса 16 Психея (его особенность в том, что он практически полностью состоит из металла - железа, никеля и кобальта, при весе в несколько сот миллиардов тонн) и миссию пролета 6 астероидов из Троянцев - тел запертых в точках Лагранжа на орбите Юпитера. P.S. Существует довольно забавный симулятор импактов, позволяющий расчитать последствия от столкновений Земли с астероидами. Не очень наглядный (выводы текстом), но весьма подробный в плане последствий.

07 января, 00:22

В Китае планируют проинвестировать 2,5 триллиона юаней в ВИЭ до 2020 года

  • 0

Нашумевшая уже везде новость в пересказе Reuters о том, что Национальная Энергетическая Администрация Китая планирует потратить 2,5 триллиона юаней (около 360 млрд долларов) до конца 2020 года  (т.е. за 4 года) на ВИЭ.В этой новости очень много непонятного, и в контекст она тоже не вписывается, и я попробовал чуть-чуть разобратся, пособирать информацию, и понять что же это все означает в контексте будущего ВИЭ в Китае, и особенно - конкретных цифр (которые в новости не складываются друг с другом, об этом ниже).Для начала, расклад по направлениям дается такой: 1 трлн в СЭС, 0,7 трлн в ВЭС, 500 млрд в большую гидроэнергетику и 300 миллиардов в проекты приливной и геотермальной энергетики. Такие объемы денег выглядят больше пожеланием, или прогнозом: в ВИЭ в Китае в основном инвестирует частный капитал (например есть компания Minsheng New Energy Investment собирающаяся инвестировать 30 миллиардов долларов в солнечную генерацию, и даже подписавшая контрактов на поставку СБ и оборудования на 15 ГВт), направляемый системой субсидий. Субсидии, кстати, для СЭС в 2017 году составят 0,8 юаня на киловатт*час (т.е. 11,5 центов или 7 рублей).Если верить официальному сайту Миньшень Нью энерджи, то это первые несколько сотен мегаватт запланированной как крупнейшей в мире 2-х гигаваттной СЭС в провинции Нинься.Во-вторых объемы мощностей ВИЭ, которые запланировано иметь к концу 2020 года не называются, зато называется выработка энергии - 15% от общей(?) или эквивалент 580 миллионов угля.Что ж, попытаемся иcходя из этой головоломки оценить, что примерно должно появится у китайцев в энергетике к концу 2020. На начало 2016 года в Китае было установлено 140 ГВт ветряков (с позорный КИУМ из-за проблем с сетями, что, впрочем не мешало ВЭС несколько лет обгонять АЭС в выработке электроэнергии) и 50 гигаватт СЭС. Если продлить тренд (т.к. полноценной статистики, кажется, нет), то к началу 2017 в Китае должно было быть около 80 ГВт СЭС и 170 ГВт ВЭС.В интернете нет недостатка в прежних планах Китая по ВИЭ на 2020 год, в среднем назывались цифры 200 ГВт ВЭС и 200 СЭС (а так же 380 ГВт ГЭС и 56 ГВт АЭС), сейчас говорят уже о 250 ГВт ВЭС и 200 же ГВт СЭС, т.е. до этих планов остается 80 ГВт ВЭС и  120 ГВт СЭС. На сегодня стоимость строительства ВЭС в китае по китайским оценкам - 10-12 юаней за ватт, СЭС 6-8 юаней за ватт, т.е. что бы достроит до планов Партии и Правительства, надо проинвестировать 800 млрд юаней в ветер и 1000 юаней в солнце, таким образом из свежей новости вроде все сходится: в 2021 в Китае будет ~200 ГВт СЭС и ~250 ГВт ВЭС.Теперь посмотрим на загадочные 15% энергии. В 2014 году установленные мощности и выработка выглядели так:Из этой картинки, для начала, очевидно, что говоря про 15% Национальная Энергетическая Администрация имеет в виду именно ВИЭ без ГЭС и АЭС. Прикинем: выработка ВЭС должна вырасти до примерно 400 ТВт*ч, СЭС до ~173 ТВт*ч (кстати, довольно мало, КИУМ может быть и выше), в сумме 573 ТВт*ч, что однако это составляет всего 10,3% даже от выработки 2014 года, не говоря уже о том, что к 2020 она должна вырасти. Если мы запишем АЭС в когорту ВИЭ, то генерацию в 2020 можно дотянуть до 928 ТВт*ч, что составляет 15% от ~6190 ТВт*ч - всего 11% роста общей выработки с 2014 года.Кстати, если посчитать, что в 2020 году в Китае будет, скажем, произведено 6500 ТВт*ч э/э, то расклад должен быть такой - 1342 ТВт*ч ГЭС, 400 - ВЭС, 173 - СЭС, и АЭС - 355, а угольная генерация примерно как в 2014, или меньше на объем газовой генерации. Таким образом из новости можно делать выводы разной степени адекватности:0. Это все словесная интервенция, сопровождающая недавное срезание субсидий на солнце, о котором так печалился блумберг.1. Китайские энергорегуляторы надеются, что СЭС и ВЭС будет дешеветь, инсталляции будут больше, а рост общей выработки электроэнергии в Китае - невелик.22. Говоря о 15% они имеют в виду что-то другое - например замещение 15% угольных мощностей ВИЭ.3. Или например, что ВИЭ подешевеет двое и поставят его еще вдвое больше - скажем 400 гигаватт ветра и 400 солнца. До 2020 года.4. Китайские энергетики ждут падения производства электроэнергии в стране.

04 января, 16:52

Ядерная энергетика в 2016 году

  • 0

Немного сухой статистики по теме ядерной энергетики:В 2016 году общая мощность АЭС подрасла - с 382.2 до 391.4 гигаватт электрических. При этом было введено в строй десять новых энергоблоков общей мощностью 9570 МВт(э) (что является рекордом с 1992 года). Пять новых реакторов было подключено в Китае - Ningde 4, Hongyanghe 4, Changjiang 2, Fangchenggang 2 и Fuqing 3, один в России (Нововоронежская АЭС блок 6), один в Южной Корее (Shin Kori 3), Куданкулам 2 в Индии, Watts Bar 2 в США и Пакистанский реактор китайской постройки Chashma 3.АЭС Шин-Кори 3Для сравнения, в 2014 году к сети было подключено всего 4763 мегаватта, а в 2015 9497 мегаватт, т.е. 2016 стал очередным рекордным годом для атомной энергетики.Технологически все новые реакторы относятся к типу реакторов с водой под давлением (PWR/ВВЭР), в том числе четыре новых китайца Ningde 4, Hongyanghe 4, Fangchenggang 2 Fuqing 3  имеют тип CPR-1000 (усовершенствованная копия французского дизайна конца 80х), два других блока являются оригинальной китайской разработкой CNP, причем Changjiang 2 - более новый CNP-600, а пакистанский Chashma 3 старый тип CNP-300. Росатом в этом году совместно с индийцами запустил блок 2 Куданкулам, являющийся вершиной развития линейки ВВЭР-1000, в США закончилась очень долгая история ввода в строй блока Watts Bar 2 с реактором Westinghouse 4-loop. Наконец в 2016 году в сеть были включены первые в мире реакторы поколения 3+ с увеличенным количеством систем безопасности - корейский Shin Kori 3 - APR-1400 и наш ВВЭР-1200 Нововоронежская АЭС блок 6.АЭС Watts Bar 292 мегаватта (что заметно меньше результата 2015 года: 484 мегаватта) атомных мощностей добавилось за счет модернизации имеющихся энергоблоков в США: 72 мегаватта на Peach Bottom 3 и 20 мегаватт на Catawba 1.А вот с запусками новых атомных строек 2016 год не порадовал. Начато строительстно двух новых китайских блоков - Tianwan 6 и Fangchenggang 4 (первого с новым китайским типом поколения 3+ Hualong One или HPR-1000) и блока 3 пакистанской АЭС Карачи. Иногда в статистику добавляют закладку первой китайской плавучей АЭС мощностью 60 мегаватт, но нет уверености, что это именно энергетический проект, а не исследовательский. Кроме того, можно сказать, что фактически в 2016 году стартовало строительство блоков 3&4 Куданкуламской АЭС, хотя формально это произошло раньше.АЭС КуданкуламОкончательно остановленными в 2016 году стали три блока: японская жертва фукусимского пересмотра отношения к АЭС "Ikata-1", закрытая по экономическим причинам в США АЭС Fort Calhoun, и выработавший ресурс блок 3 Нововоронежской АЭС (ВВЭР-440). Кроме того, в конце года в Японии принято решение о закрытии быстрого натриевого реактора Monju, который, впрочем за 20+ лет эксплуатации проработал на мощности всего около года.В целом на начало 2017 года в строю находится 447 энергетических реакторов общей мощностью 391.4 ГВт(э), и еще 60 на стадии сооружения (64,5 ГВт(э)).

03 января, 15:35

ИТЭР в 2016 году

  • 0

ПроектЕсли 2015 год для проекта международного термоядерного реактора ИТЭР был полон драматизма и борьбы за спасение проекта, то про 2016 на его фоне сказать особо и нечего. Строительство 39 зданий и сооружений ИТЭР, по сути, стартовало именно в 2015 и продолжилось хорошим темпом в 2016. Расширяется производство компонентов будущего реактора. Отгремели баталии в парламентах Европы и США по поводу утверждения финансирования на 2017 год - помог именно заметный прогресс в управлении проектом в 2015. Все идет по плану.Однако, даже на обзорном уровне, в 2016 году произошло несколько важных событий, которые стоит упомянуть.Во-первых, в 2016 году утвержден подробный план сооружения ИТЭР, закрепивший невеселые новости по эпохальным датам проекта. Сборка реактора должна быть закончена в декабре 2024 года, первая плазма - в декабре 2025. Затем последует аж десятилетний набор возможностей реактора: будут добавляться системы нагрева плазмы, научное оборудование, топливная система, а главное - система обращения с тритием, и будет проведено ядерное лицензирование объекта. И только в 2035(!) мы увидим дейтерий-тритиевое горение с мощностью примерно 100 мегаватт, а в 2037 - полноразмерные запуски (500 мегаватт, до 400 секунд). У потенциальных конкурентов ИТЭР с точки зрения энергетики явно есть хорошая временная фора. Вторым важным событием в жизни управленцев ИТЭР стало подписание контракта на управление сборкой ИТЭР летом 2016 года. Постепенно проект сдвигается от уже надоевшего строительства к монтажу оборудования: сначала поддерживающих систем (электропитание, криоснабжение, водяное охлаждение, промышленные газы, системы нагрева плазмы и т.п.), а с 3 квартала 2019 года и самого реактора (интересно, кстати, что монтаж реактора в шахте будет проходить в условиях “чистой комнаты”). Не менее важное следствием “перезапуска” ИТЭР стало присоединение к проекту Австралии и Ирана. Пока условия их участия не ясны, но скорее всего это будет взнос “кэшем” взамен на допуск к внутренней информации о проекте. Такой вариант несколько снимет остроту вновь возросшей стоимости (сейчас официальная стоимость проекта - 22 миллиарда евро).Однако спустимся с глобального уровня обозрения к деталям: здесь можно отметить немало интересностей и локальных побед. СтроительствоНачаты 3 важных комплекса зданий: два здания магнитных конверторов и комплекс сброса избыточного тепла на 1 гигаватт с вентиляторными градирнями.Проектное изображение системы сброса тепла ИТЭР с пиковой мощностью в 1150 МВтКомплекс зданий токамака: полность закончен нижний подвальный этаж “B2” и на 90% этаж “B1", начато сооружение первого наземного этажа L1 (то, что у строителей называется ground breaking). Впервые за 6 лет истории строительства ИТЭР достигнут проектный темп строительства, и появляется надежда, что во 2 квартале 2019 году комплекс зданий токамака будет сдан под монтаж собственно реактора. Самое интересное, что стройка здания токамака, очень долго телепавшаяся где-то на уровне фундамента, вот-вот преодолеет экватор - а здание диагностики уже его прошло.Первый сданный этаж здания ИТЭР. На этом месте через прямоугольные окна спереди будут идти криофидеры магнитной системы ИТЭРСмонтирована высоковольтная часть систем питания постоянных и импульсных нагрузок, в январе 2017 года ожидается постановка под высокое напряжение. Это довольно важный объект: в 2018 году начнутся пусконаладка криокомплекса и вентиляторных градирен - этих потребителей уже не запитать по временной схеме от двух 15-киловольтных линий, что используются стройкой сейчас, поэтому нужна штатная система постоянных нагрузок мощностью 110 мегаватт.Закончено первое здание (B61) на площадке ИТЭР - до этого все сдаваемые сооружения находились за формальным периметром. Это вспомогательное здание - здесь будут базироваться компрессоры и баллоны для разных газов, водоочистка и одно из многочисленных устройств распределения электропитания - в общем сугубо вспомогательный цех.Практически сдано под установку оборудования здание предварительной сборки с шлюзом для очистки компонент. Это гигантский ангар (50х80 метров в плане и 60 метров высотой), где в условиях чистой комнаты будут укрупняться элементы токамака. Кроме сдачи собственно здания, в 2016 была выполнена установка 4 мостовых кранов - 2х750 тонн и 2х50 тонн, а в 2017 ожидается установка систем вентиляции, дверей и монтаж двух гигантских стендов сборки сегментов реактора.Процесс установки кранов в здании предварительной сборки в декабре 2016 года. Дальняя стенка - временная, когда здание токамака будет достроено, ее разберут и обеспечат путь для собираемых компонентов до шахты реактораУстановка первых единиц оборудования в здании трития комплекса заданий токамака: баки для хранения воды с тритием и баки аварийного слива.Здание предварительной сборки (по центру, на заднем плане), первый надземный этаж здания диагностики (левее) на фоне заливки фундамента одного из двух зданий магнитных конверторов.Наступивший 2017 год должен стать вершиной строительной активности проекта - дальше масштаб строительства будет постепенно падать, а вот усилия по монтажу и пусконаладке должны выйти на первое место. В частности, нас ждет сдача зданий систем радиочастотного нагрева, криокомбината, подведение под крышу здания диагностик плазмы, возведение двух зданий магнитных конверторов.Производство компонентовВ преддверии к переходу к монтажной части проекта производство компонентов ИТЭР продолжает набирать темп. Если уникальные компоненты термоядерного реактора типа его вакуумной камеры или гиротронов пока еще в основном находятся на заводах, то более стандартные промышленные изделия вроде трансформаторов или трубопроводов массово поступают на площадку, где уже начинают заканчиваться 16000 квадратных метров складов промышленных компонентов. Из всех этих изделий хочется отметить:элементы трубопроводов: здание ИТЭР будет настоящим царством труб, относящихся как минимум к 5 системам: вакуума, криогенных жидкостей, технических газов, водяного охлаждения, трития; Массу разнообразного оборудования для второй в мире по производительности криосистемы, компрессоры, емкостное оборудование, ректификационные колоны, газгольдеры и т.п. Под конец года, например, на площадку прибыли 3 гелиевых ожижителя в вакуумных сосудах - сборки размером 4,5х22 метров и весом по 120 тонн;Гелиевые компрессоры криокомбината ИТЭР на заводе-изготовителе. токопроводы для магнитной системы ИТЭР. Изолированные алюминиевые шины сечением 200х300 мм для токов до 70 кА поставляются Россией: в декабре была произведена очередная отгрузка на 70 тонн изделий (всего будет поставлено до 2020 года порядка 500 тонн);электротехническое оборудование, связанное с системой питания постоянных нагрузок ИТЭР: трансформаторы, распределительные устройства и  выключатели на 22 и 0,4 кВ. Напомню, что общая мощность постоянных нагрузок составит 114 мегаватт, в основном это система водяного охлаждения (~60 МВт) и криокомбинат (~32 МВт);отдельно по компонентам реактора я бы хотел выделить событие, произошедшее 8 сентября. В этот день началась сварка основания криостата - гигантской вакуумной камеры диаметром 30 и высотой 30 метров, в которой будут расположены весь токамак и его магниты. Основание криостата - деталь весом 1250 тонн диаметром 30 и высотой 5 метров - сваривается из 18 деталей поменьше на площадке ИТЭР в специально построенном в 2014 году цеху, в 200 метрах от шахты реактора;30-метровая рама для основания криостата, 19-метровое днище и сварщик (да, он есть на этой фотографии).одной из самых сложных технологически тем проекта является изготовление вакуумной камеры, где собственно будет идти плазменный разряд. Напомню, что камера высотой 12 и диаметром 15 метров будет свариваться прямо в шахте реактора из 9 секторов, каждый по 350 тонн весом. Основная сложность состоит в том, что это изделия с двойными стенками из нержавеющей стали толщиной до 60 мм, при своем размере и весе должны собраться в конструкцию с допуском около 1 мм. Сектора изготавливаются в Корее на предприятии Hyundai Heavy Industries и в Италии на предприятии Walter Tosto. В 2016 году принято решение о перераспределении 2 последних секторов от сильно выбивающихся из графика европейцев корейцам, а также о передаче части задач по изготовлению от итальянцев испанской фирме Ensa. По графику первый сектор должен быть собран в Корее в конце следующего года;А это 1/4 часть сегмента, который должна сдать Корея в следующем году. Кроме головоломной геометрии, толстых стенок, вакуумная камера технологически неприятная наличием тысяч креплений, которые необходимо наварить изнутри на ее поверхностьв 2016 году по теме вакуумной камеры также были продемонстрированы роботизированные сварочные головки, с помощью которых будет осуществляться замыкание секторов в камеру в шахте реактора;Еще один важный элемент, связанный с вакуумной камерой - стенды предварительной сборки, где сегмент вакуумной камеры будет одеваться в тепловые криоэкраны и затем на него будут устанавливаться две катушки тороидального поля (каждая весом около 320 тонн). Стенд обладает подвижными площадками (с 6 степенями свободы) для правильной выставки экранов и катушек относительно сегмента, и представляет собой очень немаленькую конструкцию высотой 22 метра и весом 800 тонн. Эти стенды изготавливаются в Корее и весной 2017 года прибудут в Кадараш для монтажа в здании предварительной сборки.Одна из опорных колонн стенда сборкикстати, тепловые криоэкраны, служащие для блокирования теплового излучения от вакуумной камеры и здания на сверхпроводящие магниты токамака, тоже активно изготавливались в 2016 году в Корее. В целом они представляют из себя сложные, обтекающие геометрию магнитов, конструкции из посеребренной нержавеющей стали толщиной 20 мм с наваренными на нее трубками для подачи охлаждающего гелия при температуре 80К;Тепловой экран в процессе наварки трубок теплоносителянеобходимо вспомнить и о нейтронной защите, которая устанавливается между стенок вакуумной камеры. Это наборные стальные блоки, изготовленные из борированной стали. Ее общая масса составит 1400 тонн, и она будет набрана из ~9000 элементов. В 2016 году Индия изготовила уже порядка 40% защиты, которая отправляется в Корею и Европу для интеграции в изготавливаемые сегменты;Блоки стальной нейтронной защиты на индийском заводе. Снизу справа пример собранного элемента, как они будут выглядеть внутри двойной стенки вакуумной камерыиз трех систем нагрева плазмы ИТЭР в 2016 году наибольшего прогресса добились разработчики системы электронно-циклотронного резонансного нагрева, что и неудивительно, т.к. по плану это будет единственная установленная к первому запуску в 2025 году система нагрева. В настоящий момент два из трех (Toshiba и АО “Гиком”) производителей гиротронов прошли полномасштабные квалификационные тесты и перешли к изготовлению серийных гиротронов, первые из которых могут быть поставлены на площадку в 2017 году;в отличии от ЭЦРН, которую изготавливают сразу 3 участника ИТЭР (Евросоюз, Россия, Япония), низкочастотная радиочастотная система нагрева ИЦРН целиком отдана Индии. В 2016 году индусы получили на стенде нужные мощностные характеристики для прототипа одного из 8 модулей усилителей - напомню, что это 2,5 мегаватта радиочастотной мощности на диапазоне частот 40-55 МГц и широком диапазоне КСВ нагрузок. Индийские подрядчики рассчитывают уже в 2018 году начать производство серийных модулей, а в 2020-2021 начать их установку на площадке (хотя на первую плазму ИЦРН не планируется к применению);Тестовый стенд включает в себя источники питания, 3 каскада ламповых усилителей с выходной мощностью в 1,8 мегаватта, систему контроля, охлаждения, нагрузку с настраиваемым КСВ и многое другое. В штатном модуле таких цепочек усиления будет две, объединенных комбайнером на 3 мегаватта.наконец, третья, самая высокотехнологичная и мощная система нагрева - инжектор нейтрального луча - пока довольно далека от реализации. В 2016 году шла сборка стенда источника тока SPIDER в специально построенной в итальянской Падуе лаборатории NBTF. Кроме того, собиралась и высоковольтная система питания будущего стенда MITICA. После запуска и испытания SPIDER последует строительство полноразмерного модуля инжектора нейтрального луча ИТЭР под названием MITICA. И лишь после испытаний MITICA Европа приступит к строительству двух инжекторов непосредственно на ИТЭР - произойдет это скорее всего не раньше 2025 года;Вакуумный сосуд стенда SPIDER, где с 2017 года будет проходить испытание 40-амперного источника отрицательных ионов водороданаконец, стоит сказать о прогрессе в производстве магнитной системы проекта. Напомню, что сверхпроводящие магниты ИТЭР по объему использованного сверхпроводника сопоставимы с многолетним общемировым его производством, поэтому для изготовления в общей сложности 43 магнитов 11 типов потребовалось создать значительный кусок новой индустрии, включающий в себя ~15 новых заводов и цехов в 7 странах мира. Проект ИТЭР как серьезное и масштабное мероприятие фактически начался с решения задачи производства магнитной системы, и сегодня она постепенно подходит к успешному финишу. Напомню, что в 2009-2016 годах был произведен весь объем свехпроводящего провода (примерно по 600 тонн NbTi и Nb3Sn), в 2010-2017 будет изготовлен весь объем сверхпроводящего кабеля (на сегодня осталось выполнить буквально несколько процентов этой задачи), и усилия сегодня сосредоточены на изготовлении элементов магнитов и сборки их в “летные” изделия;Часть корпуса тороидальной катушки ИТЭР. 19 корпусов должны быть изготовлены в Японии до 2021 годатак, в США после годичной квалификации производства начато изготовление катушек центрального соленоида ИТЭР а также изготовление механических элементов этого магнита - например, 15 метровых натяжных планок, которые должны будут удерживать форму ЦС от деформации силам Лоренца (напомню, что взаимные магнитные силы в ИТЭР будут достигать десятков тысяч тонн силы).Мехобработка опытной натяжной планки центрального соленоида. 18 таких планки окружат магнит диаметром 4 и высотой 15 метровв Европе успешно завершено изготовление первого намоточного пакета (сверхпроводящей обмотки, помещаемой в прочный стальной корпус) тороидальной катушки. В следующем году должна начаться интеграция в корпус, который производит Япония. В самой Японии, выполняющей часть работы по тороидальным катушкам, прогресс продвинулся еще дальше: началась сборка первой тороидальной катушки, которая должна быть поставлена на площадку в 2018 годуНамоточный пакет катушки тороидального поля - 134 витка кабеля с током 68 кА. Впоследствии он должен быть установлен внутрь японского корпуса, изображенного вышекроме того, европейцы в 2016 году собрали и квалифицировали в здании сборки полоидальных катушек в 300 метрах от ИТЭР производственную линию по намотке полоидальных магнитов (это кольцевые магниты диаметром 19 и 25 метров, которые невозможно перевозить, поэтому изготавливать их приходится прямо рядом с токамаком). В 2017 году должно начаться изготовление важной катушки PF5 - важной потому, что это одно из первых устанавливаемых изделий, и поставка его в срок (не позже 3 квартала 2019 года) определяет сроки всего проекта;Намоточная линия полоидальных катушек PF5 и PF2. После изготовления компонентов катушек она будет переделана на бОльший диаметр для изготовления PF3 и PF4.однако самыми первыми устанавливаемыми катушками станут нижняя полоидальная PF6 и шесть корректирующих магнитов, изготавливаемых в Китае. Производство этой части магнитной системы разворачивалось в Китае весь 2016 год, и в 2017 нас по плану ждет первая выпущенная штатная корректирующая катушка и начало изготовления PF6, хотя здесь есть определенные сложности с производством;Одна из 6 нижних корректирующих катушек ИТЭР - 32 витка кабеля с током до 10 кАнаконец, в России в 2016 году были изготовлена первая штатная двойная галета (из 8) магнита PF1: характерно, что наш магнит, который будет поставлен последним в ходе сборки сейчас вырвался в лидирующие по прогрессу производства.Намоточный стенд двойных галет магнита PF1 на территории Средне-Невского завода. Белое - это и есть сверхпроводящий кабель размером примерно 45х45 мм в стеклопластиковой электрической изоляции, хотя на фотографии видна квалификационная двойная галета, где сверхпроводник заменен медью.На этом, думаю, стоит завершить обзор производственных успехов ИТЭР, хотя еще осталось немало интересных новостей, например начало сборки первого полномасштабного криоабсорбционного вакуумного насоса. Главный вывод из обзора в том, что благодаря новому директору Бернару Биго ИТЭР преодолел кризис предыдущих годов, и пока неплохо прогрессирует, а задачи, которые строительство международного термоядерного реактора ставит перед промышленностью сегодня, являются значительным источником технического прогресса во многих отраслях.Из минусов же стоит отметить, что реальные сроки, которые определила команда Биго, являются весьма мрачными и заставляют думать о более простых и маленьких альтернативах классическим токамакам (которые не замедлили появиться в последние годы 1,2,3). Тем не менее, на мой взгляд, ИТЭР продолжает оставаться самым интересным инженерно-научным проектом в мире, предлагая немыслимое сплетение проблем и решений из самых разных областей инженерии. В ближайшие годы все больше этих “немыслимых решений” будут превращаться в железо и вставать на свое место в самой сложной машине в мире, ну а я буду продолжать по мере своих сил следить за этим и рассказывать об этом в своем блоге.P.S. Для сравнения Итоги 2014 и 2015 года для ИТЭР.

Выбор редакции
31 декабря 2016, 22:10

С Новым годом!

  • 0

Поздравляю всех моих читателей с Новым Годом! Но у меня не просто очередная открыточка, а анонс ближайших постовВ дни каникул я надеюсь дописать четыре поста: ИТЭР в 2016 году,  вторую часть статьи про Астероиды, вторую часть статьи про ликвидацию аварии на ЧАЭС и пост про робототехнику, которая используется на Фукусимской АЭС и возможно еще один пост про совершенно фантастическое ядерное устройство. Надеюсь будет интересно!