Источник
Ядерная энергия - LiveJournal.com
Выбор редакции
25 мая, 22:04

Урановый глобус

  • 0

МАГАТЭ выпустила тут геологическую карту всех более-менее крупных (>1000 тонн урана) месторождений уранаВ целом, наверное, карта бесмысленная для не специалистов, особенно учитывая, что магатэшный сайт с подробным описанием каждого месторождения лежит, но вдруг кому надо?Остается добавить, что в Uranium Red book 2016 МАГАТЭ оценивало мировые ресурсы урана в 5 718 400 тонн с ценой отсечения в 130$ за кг, чего существующей атомной отрасли хватило бы на 92 года. В этом году должен выйти апдейт этой книжки и оценки ресурсов.P.S. Напомню, кстати, свой текст про "урана мало" https://tnenergy.livejournal.com/61051.html

Выбор редакции
24 мая, 16:03

Япония продолжает запускать реакторы и хочет строить новые

  • 0

Скучная и наполненная бюрократическими подробностями история перезапуска японских атомных энергоблоков лично мне интересна, как индикатор интереса/неприятия атомной энергии. Как и после аварии на Чернобыльской АЭС отношение публики в Европе и США к этой теме постепенно выправилось от резкого неприятия к умеренному интересу в середине 2000х, а с учетом новых рынков 10 лет назад во всю заговорили и о "атомном реннесансе", который, впрочем, на взлете сбила авария на Фукусиме.АЭС Шимане, про которую сегодня пойдет речь демонстрирует чудеса вписывания в сложный рельеф. Третий блок с ABWR - ближайший к нам, расположен на площадке 550х350 метров - примерно в 2,5 раза плотнее в "мегаваттах на гектар", чем ВВЭР-1200 ЛАЭС-2.Сейчас этот процесс, как видится со стороны, проходит Япония, где после 5 летней паузы начался процесс постепенного ввода атомных электростанций в строй. Из 54 действующих в 2011 году энергоблоков сейчас не закрытыми (и не взорвавшимися) остается 39, а реально выдает энергию - 8. Такая мини-табличка показывает график "работающих" мощностей (в мегаваттах) в разные годы, в том числе с японским прогнозом.Одновременно с перезапуском имеющихся мощностей японцы делают следующий шаг - возобновляют достройку АЭС, которые в 2011 году были заморожены. Речь идет о двух блоках с реакторами ABWR - "Шимане 3" и "Ома 1".3D модель блока с ABWR. Размеры реакторного здания - куб с гранью 58 метров.Advanced boiling water reactor - это вершина развития ветки кипящих реакторов, с мощностью около 1350 мегаватт. В середине 90х это был один из самых передовых энергетических реакторов в мире, достаточно перечислись его основные фишки (см так же статью от Atominfo):Прежде всего стоит сказать о потрясающей экономике этого проекта - очень компактное здание реактора с маленьким контейнментом, один контур (т.е. минус пара тысяч тонн дорогого оборудования второго контура) и продемонстированные на практике сроки сооружения в 38 месяцев при впечатляющей единичной мощности в 1350 мегаватт - ABWR мог бы стать любимым проектом топ-менеджера любой энергетической компании.Цифровая система управления техпроцессом и система безопасности NUCAMM-90ABWR - то что для других проектов АЭС станет нормой через 20 лет после ABWR.Встроенные в корпус реактора циркуляционные насосы первого контура - 10 x 1400 киловатт. В целом это решение несет как сложности для эксплуатации, так и большие преимущества с точки зрения безопасности - насосов теперь 10, а не 4, а главное - нет гигантских трубопроводов главного циркуляционного контура, разрыв которого является серьезнейшей аварией.Множество усовершенствований было проведено по системам аварийного охлаждения активной зоны, правда сегодня вся эта работа по созданию 3 независимых веток охлаждения реактора выглядит на половину бессмысленной - т.к. 2 из этих систем активные и требуют наличия электроэнергии на станции, а одна предусматривает подключение мобильных насосов и дизель-генераторов - такая тактика на Фукусиме не сработала из-за непонимания состояния трубопроводной арматуры систем охлаждения в условиях обесточенной системы управления.Весьма совершенное топливо с выгорающим поглотителем, обеспечивающее 24-месячные топливные кампанииПоглощающие элемены (слева) и элементы гидравлического привода ПЭС. В отличии от ВВЭР/PWR здесь поглощающие элементы вводятся снизу, управляются гидравликой и расположены между кассетами топлива, а не внутри них.Наконец, некое подобие ловушки расплавов из толстого мата из базальтового волокна под реактором, что позволило создателям реактора (Hitachi) называть его "первым пущенным реактором поколения III+" до того, как "первым пущенным реактором поколения III+" стали ВВЭР-1000 на АЭС Таньвань, APR-1400 на Шин-Кори 3, и в этом году видимо станут EPR-1600 и AP-1000.Из минусов, кроме "неправильной" конфигурации системы аварийного отвода тепла от АЗ, можно отметить очень тяжелый, дорогой и сложный корпус реактора (7х22 метра, 700+ тонн), отсутствие в проекте рекомбинаторов водорода (т.е. систем, которые каталитически окисляют водород в воздухе, а накопление водорода чревато взрывами, как на Фукусиме). Отсутствие промежуточного контура, впрочем, некоторым атомнадзорам тоже скорее всего покажется фатальным недостатком, однако в целом вопрос это дискуссионный.Низ корпуса реактора с 205 отверстиями для электрогидравлических приводов органов системы управления и защиты. Интересно, что опирается реактор о своеобразную "юбку", видную чуть дальше по корпусу.В настоящее время в мире работает 4 блока ABWR - все в Японии, построенные в середине 90х и начале 2000х. Еще один блок, строительство которого было начато в 2007 году, собственно №3 на АЭС Шимане, почти завершен - в начале 2011 года оставалось выполнить пусконаладку и серию испытаний, загрузка топлива ожидалась уже зимой 2011/2012. Однако, разумеется, после аварии процесс этот был заморожен и блок так и не пустили.Замороженная стройка ABWR - Oma 1. Кадр 2016 года, надо отметить модное модульное строительство, которое так испортило жизнь AP1000. Строительство здесь тоже ожидает разрешения на возобновление. Еще один блок (Ома 1) находился на готовности примерно 50%, когда в японскую атомную энергетику пришла зима. Сейчас запрос на его достройку тоже изучается.Я думаю, достройки и перезапуски этих блоков в Японии не будут так прямолинейно - скорее всего понадобятся заметные модификации систем безопасности (как минимум установка рекомбинаторов), однако результат этого может быть вполне положительным - со временем блоки будут пущены и добавят 2,7 гигаватта к атомной энергетики Японии.При этом в дофукусимскую эпоху ABWR активно предлагался на экспорт - была построена (но не пущена по политическим причинам) двухблочная АЭС Lungmen на Тайване, получена лицензия (т.е. разрешение строить после проверки проекта) от американского и английского атомнадзоров. Перезапуск проектов в Японии может привести и к подвижкам по новому строительству этих реакторов на экспорт, а как уже говорилось, с точки зрения экономики ABWR - серьезнейший конкурент Росатому, а так же корейским и китайским проектам.P.S. довольно подробный разбор собственно реактора ABWR можной найти здесь.P.P.S. Таблица состояния всех энергоблоков Японии на сегодня

Выбор редакции
20 мая, 16:31

АТОМЭКСПО 2018, часть 1

  • 0

На прошедшей неделе, благодаря любезному приглашению Департамента Коммуникаций Росатома мне удалось побывать на выставке Атомэкспо 2018 в г. Адлер.А, да, на входе на выставку в главном медицентре посетителей встречал вот такой макет ЖРЖ РД-0120 и полноразмерный макет Бурана.Получилось довольно много интересных впечатлений от выставки, наверное придется пост по ней разбить на 2-3 части. Начнем с общих ощущенийТренды: диверсификацияВ работе Росатома все больше видно стремление к диверсификации и выходу на новые рынки. Потенциальный рынок по продаже гигаваттных энергоблоков продолжает сужатся, поэтому в корпоративной терминологии появилось словосочетание "второе ядро бизнеса" Сложно сказать, насколько удаться создать крупный источник дохода в других направлениях, но новых юрлиц, призванных быть центрами новых маленьких корпораций все больше Из примечательного я бы назвал радиомедицинское направление, представленное Rosatom Healthcare и Росатом Растворные Реакторы, занимающиеся всем спектром ядерной медицины, от производства изотопов до центров облучения/стерилизации. Второе важное направление - ветроэнергетика (теперь это не только ВетроОГК, но и NovaWind с задачей глобальной экспансии). О ней я расскажу в отдельной главке, но основная мысль тут именно использовать международный опыт больших энергостроек Атомстройэкспорта/Росатома и в ветроэнергетике, возведение мощностей в котором уже стало рынком сравнимым по деньгам с атомной энергетикой.Уже довольно старый ролик по проекту масштабной установки обессоливания морской воды, однако пока ни один контракт на строительство такой штуки не подписан.Третим оформившимся ядром, похоже, становится водоподготовка, водоочистка, обессоливание, водоподготовительные установки большого масштаба - проекты под крылом отдельного юрлица ОТЭК.Заметны так же попытки выйти на рынок промышленных 3Д-принтеров (и вообще аддитивных технологий) и накопителей энергии, хотя на мой взгляд здесь пока все далеко от каких-то успехов.Такой вот малогабаритный ТРД лежал на стенде ТВЭЛ, в котором вся статорная часть была выполнена селективным лазерным спеканием.В целом стоит задача нарастить доходы по "второму ядру" до 30% от общей выручки к 2030 году (в 4 раза больше, чем сегодня).Ветроэнергетика от РосатомаФотография конкурирующего с Росатомом за госденьги Ульяновского ветропарка от "Фортум", построенного из полностью китайских ветротурбин.Хорошо известно, что Росатом уже несколько лет занимается созданием ветроэнергетического дивизиона (ВетроОКГ для российских строект, NowaWind для международных и трансфер технологий от Lagerwey через СП RedWind). Пока в реализации находятся 13 ветропарков общей мощностью 970 мегаватт и общей стоимостью в 120 млрд рублей (с учетом затрат на локализацию) и есть планы по реализации еще одного гигаватта. Под этот первый гигаватт будет локализовано производство гондол ветротурбин и ... все. Лопасти и башни ожидаются ко второму гигаватту, как и элементы инвертора.Оказывается такая слабая локализация объясняется задачей NowaWind - заниматься строительством ВЭС по всему миру. В мире почти не возят лопасти и башни ветряков - делают их на месте как только общий рынок страны достигает хотя бы 2-3 гигаватт. Поскольку в России общие объемы госсубсидий на данный момент опрелены всего на 3,6 ГВт ветряков, то и локализация пока оказывается невыгодной, проще это делать сразу, скажем, в Индии, где возможна контрактация.Надо отметить, что технологический партнер Росатома (голандская Lagerwey) очень сильно заморачивается простотой установки своих ветротурбин без привлечения суперкранов - в частности имеет одну из самых легких гондол (130 тонн) в классе 2,5 МВт и такие вот штуки, как на видео. Заодно можно посмотреть, как будут выглядеть будущие ветряки Росатома.Вообще по рассказам на стенде компании можно было услышать разницу между глянцем и реальностью - например производство башен (в общем-то обычных, хоть и больших, металлоконструкций) локализовывать не только невыгодно и пока негде - вроде как на Атоммаше не хватает производственных площадей под это (не понятно как это может быть).Первый проект от Росатомовского ветрогигаватта - Адыгейскую ВЭС должны начать возводить уже этим летом. Ветропарк номинальной мощностью в 150 мегаватт (60 генераторов) стоимостью 15 млрд рублей должен вырабатывать 355 ГВт*ч в год (планируемый КИУМ - 27%). Кому интересно почитать, как проектируют ветровые электростанции, ссылочкаДа, надо сказать пару слов про ветротурбины, которые будет выпускать NowaWind - это 2,5 МВт и в дальнейшем 4 мегаваттные наземные ветряки с системой direct drive (т.е. низкооборотный генератор на постоянных магнитах и инвертор на полную мощность).Презентация NovaWindВ общем весь проект по ветроэнергетике Росатома нацелен на то, что бы дома научится ветроэлектростанции строить, и затем строить их на всех площадках, где получится (Индия, Бангладеш, Иран etc).Атомные станции малой мощностиНа базе ледокольного реактора РИТМ-200 (на фото - транспортировка корпуса этого реактора) теперь предлагается плавучий или наземный энергоблок от 2х50 (100) до 12х50 (600) мегаватт мощностью.Еще пару лет назад Росатом начал массово печатать буклетики со всякими проектами атомных станций малой мощности, которых в советское и постсоветское время было напроектировано не один десяток. За последние пару лет это увлечение никуда не делось, и даже расширилось за счет некоторых современных проектов, проработанных от совсем бумажных вариантов до уровня технических проектов. Не очень понятно, что из этого выйдет — т. к. проектов реально десятки, а в спросе на них есть обоснованный скепсис (например Владимир Асмолов считает, что АСММ нужен «технологический прорыв», чтобы обеспечить конкурентносопосбную стоимость э/э), но как минимум здесь есть какое-то разнообразие и борьба идей, в отличии от застывших в почти неподвижности гигаваттных блоков.6,6-мегаваттный "Шельф" может быть выполнен в подводном, надводном и наземном исполнении. Сделан на базе лодочного реактора и поставляется блоком заводской готовности весом в 375 тонн. Находится на этапе "есть элементы технического проекта", но финансирование на строительство пока нет.В частности, очень интересно было увидеть реактор АТГОР, о котором будет публикация в ближайшее время. Важным препятствием для совсем маленьких АЭС, кроме экономики, является нормативное законодательство по перемещению ОЯТ — как известно, сегодня это нужно делать в специальных контейнерах, выдерживающих без повреждения всякие мучения, и если разместить реактор в такой оболочке, что бы он удовлетворял требованиям МАГАТЭ, то он перестает быть транспортабельным, а значит АЭС приобретает весь комплекс оборудования для перегрузки и хранениях ОЯТ и перестает быть «атомной батарейкой».Реакторный блок АТГОР по расчетам должен весить ~60 тонн и мощность 0,4-1,2 мегаватта. Пока скорее концепт.Однако работа по обоснованию более реалистичных вариантов по перемещению ядерных блоков с ОЯТ внутри уже началась, сразу для трех вариантов АСММ (плавучая, подподная и наземная). Совершенно неясно, сколько лет продлится эта тема, но вполне возможно, чтоОЯТ, переработка и фракционированиеИнтересно, что на Маяке считают, что переработка ОЯТ с фракционированием уже скоро начнет внедрятся в каком-то виде. Речь идет вот о чем: в самом простом варианте переработки все радиоактивные отходы уходят в стекло, и опасными они останутся на сотни тысяч лет. Если же разделить РАО на фракции, среди которых долгоживущую часть оправить на трансмутацию, то можно сократить время, которое захоронение должно оставаться безопасным до ~тысячи лет, что гораздо более прогнозируемо, чем 100...500 тысяч, определяемых как время на полный распад нуклидов в ОЯТ.На взгляд многих специалистов, проще все же не параноится и захоранивать все целиком — это как минимум гораздо дешевле, чем дополнительная возня с радиохимией и трансмутацией, однако переработчики считают строго наоборот, и пытаются внедрять фракционирование. Ну, здесь стоит подождать реализации.НО РАО и подземная лабораторияНовость от представителей противоположного "фракционистам" лагеря - под Красноярском (фактически — на территории ГХК) Национальный Оператор РАО стартовал строительство подземной лаборатории для получения обоснования безопасности будущего национального захоронение высокоактивных отходов. Захоронение предназначено прежде всего для размещения высокоактивных остатков от переработки ОЯТ, в т.ч. тех, которые сегодня хранятся на Маяке, где работают печи остекловывания рафинатов переработки ОЯТ. Горные работы начнутся через 2 года и должны быть завершены к 2025, после чего начнется исследования движения подземных вод, стабильности пород, особенностей различных предлагаемых технологий захоронения (в бентоните, в бетоне, различных контейнерах) etc. По аналогии с другими подобными объектами эти исследования могут продлится не одно десятилетие, но на горные выработки и сами объекты лаборатории посмотреть было бы интересно.Растворный реактор "Аргус-М"Год назад я писал про проект реакторно-радиохимического комплекса для получения Mo-99 на базе растворного реактора "Аргус". Этот проект продолжает активно развиваться, кроме планов по строительству Аргус-М в ближайшие пару лет в Саровском ВНИИЭФ и переговоров о строительстве 2-х реактрного производства молибдена в ЮАР идут переговоры и по строительству исследовательского Аргус-М (скорее учебного) в Таджикистане. Из плюсов Аргуса, как "первого реактора в стране" - очень низкая стоимость сооружения (около 50 млн долларов под ключ) за счет маленького размера реактора и простоты конструкции. Стоит отметить так же, что успешно решена задача перевода реактора на уран "МАГАТЭшного" обогащения (не больше 20% U235), правда конструкция его от этого поменялась (в 1,5 раза, до 31 литра увеличился объем АЗ, изменилась система терморегуляции) и теперь точно необходим "референтный" реакторв в Сарове.  Интересно было разобраться, кто же конструктор реактора - ВНИИЭФ занимается расчетами и общей конструкцией, "Красная звезда" - технолог и изготовитель, ГСПИ - проект здания с реактором.Кроме производства молибдена и поставок исследовательско-учебных реакторов ведеться разработка и производства с того же реактора различных других изотопов - прежде всего Йод 125 и Стронций 89.МБИРПо проекту МБИР тоже удалось пообщаться с разработчиками. В целом стройка идет строго по графику* (*уточненному с учетом накопленного отставания) и впереди виднеется только позитив. Однако, финансирование как было в момент старта на базовый набор элементов (здания и реактор, без второго и третьего контура и научного оборудования) так и остается ограниченное этим набором.По словам разработчиков в этот нерабочий (без второй контура реактор не пустить) базовый вариант все же войдет две экспериментальных петли — с натрий-калием и свинцовым теплоносителем. Насчет недостающего оборудования (в т.ч. три опциональные петли с другими теплоносителями) была надежда на финансирование от иностранных партнеров, однако ситуация на этом фронте складывается не очень. В итоге намеченная сегодня дата физпуска — 2024 год критически зависит от поиска финансирования, например, МБИР подал заявку на вхождение в список «мегасайнс» проектов. Есть надежда на расширение прямой поддержки из госбюджета этого стратегически важного для развития технологии быстрых реакторов проекта. Однако учитывая, что срок изготовления недостаюшего оборудования — 3..5 лет, финансирование желательно найти не позже 2020.Продолжение следует.

Выбор редакции
12 мая, 16:16

А был ли пик?

  • 0

Читая лекции про перспективы атомной энергетики я вспоминаю примерно десятикратное превышение прогнозов из 60х по атомной мощности над реальностью и причины этого. Если кратко - то причины в переоценке потребления энергии и недооценке количества углеводородов, которые удасться добыть в будущем.В том числе вспоминаю и Кинга Хабберта (у которого тоже есть прогноз о полной победе атомной энергии к началу 21 века), который угадал с пиком добычи нефти в США, после чего теория пика стала общепризнаной и популярной.....или не угадал?С 1956 по 2006 кривые Хабберта неплохо повторяю форму реальной добычи нефти в США, но лежат ниже - недооценка составляет 35-50 млрд баррелей, весьма прилично. С 2006 года прогноз вообще перестает соотносится с действительностью, а в 2018 году разрушается и сама идея "пика добычи нефти в 1960х".Понятно, почему - ни один прогнозист не может предсказать качественные изменения, которые стартуют уже после составления прогноза. Технологии добычи нефти из труднопроницаемых коллекторов начинают тут новую кривую. Но ведь, как ни крути, количество углеводородов (и любых других ресурсов) в земной коре конечно, а значит пик должен быть? Но как угадать с моментом этого пика? Ведь до сих пор ни один добываемый из земли ресурс не "пикнул", даже золото, которое является очень рассеянным и добывается очень давноПохоже, пока технологии извлечения ресурсов из коры развиваются быстрее, чем падает средняя концентрация добываемого элемента в месторождениях. Именно поэтому прогнозы об исчерпании предложения (=пик добычи) не оправдываются. Как долго будет продолжаться это благолепие сказать сложно - но на мой взгляд гораздо более вероятны "пики" спроса, связанные с конечным количеством людей на планете сегодня и в будущем.Все это более-менее банальные вещи, но мне кажется, что большинство "прогнозистов" все еще пребывают в устаревшей парадигме, когда казалось, что дефицит каких-то важных ресурсов наступит вот-вот и важно искать ему замену, а не способы более эффективной добычи или нематериальные смыслы, которые сделают этот ресурс "неправильным" и "устаревшим". Наверное пора и начинать мыслить в этом направлении.

Выбор редакции
04 мая, 21:55

Космический реактор Kilopower прошел наземные тесты

  • 0

NASA поделилось с общественностью пресс-релизом о прогрессе в разработке реактора для космического применения Kilopower. Год назад я описывал этот проект подробно и тогда разработка была доведена до испытаний системы преобразования тепла в электроэнергию. Что ж, можно констатировать, что великолепный прогресс проекта стал еще лучше.Реактор Kilopower на Луне (рендер).В 2017 году в центре им. Гленна НАСА были проведены полномасштабные тепловакуумные испытания прототипа реактора с использованием электрического имитатора тепла распада внутри имитатора активной зоны из обедненного урана. В целом надо отметить, что отработка механизма передачи тепла от активной зоны в генераторы на базе двигателей Стирлинга (далее - ГДС) с помощью тепловых труб являлась чуть ли не самой сложной и важной частью проекта, поэтому затянулась на 3 года. В частности, сложной задачей является запуск натриевых тепловых труб, в которых надо расплавить и испарить часть натрия, что бы образовался достаточный тепловой поток, но при этом не перегреть их. Учитывая "самоуправляемый" характер реактора это не так-то и просто с точно зрения инженерии. Финальный цикл испытаний с болванкой обедненного уран-молибденового сплава был нацелен на испытания тепловых переходов между активной зоной (АЗ) и тепловыми трубами.Температура в тепловых трубах KIlopower при запуске системы. Термопары расположены по возрастаню номера от имитатора АЗ к приемнику тепла (горячему концу ГДС).Однако, хотя высокотемпературные тепловые трубы и ГДС - штуки интересные, все это мало касалось ядерной части Kilopower. Полноценный эксперимент с ядерным источником тепла был назван KRUSTY (Kilopower Reactor Using Stirling TechnologY) и проводился с осени 2017 по март 2018 в лаборатории DAF, расположенной в Невадском ядерном полигоне. В этой лаборатории (которая раньше была место сборки ядерных зарядов для испытательных подрывов на полигоне) сейчас расположено четыре критсборки которые используются ядерными лабораториями США для различных экспериментов (в т.ч. довольно мирных - например для измерения дозиметрических констант). Кстати, именно в этой лаборатории началась история Kilopower, т.к. именно здесь расположена критсборка Flattop, на которой в 2011 году провели испытания концептуального прототипа реактора.Критсборка - донор. Для KRUTSY использована рама и нижняя подвижная система.Для эксперимента KRUSTY была взята машина Comet, раньше представляющая собой сдвигаемые по вертикали половинки из урановых болванок и отражателей. Теперь сверху разместили собственно Kilopower с вакуумной камерой а подвижной системой на болванку из обогащенного урана надвигали отражатель из оксида бериллия.Сборка из машины Comet и реактора Kilopower, использованная в эксперименте KRUSTYПосле сборки активной зоны (что, кстати, представляет собой отдельный поджанр - с кучей ограничений по наличию рядом людей, материалов) были проведены испытания поведения системы при отказах различных систем. NASA здесь пишет "conducted without power", однако из плана экспериментов вырисовывается несколько другая картинаСборка активной зоны реактора. Одно из часто встречающихся ограничений при работе с критичными сборками - ограничение на присутсвие людей рядом (скажем не более 2 человек в радиусе 2 метров), что бы не испытывать судьбу наличием большого количества водяных отражателей вокруг оружейного материала. Элементы собираемые инженерами описаны на картинке ниже:Далее был выполнен физический пуск реактора без системы преобразования с измерениями реактивностных характеристик отражателя и размножающих свойств системы а также, судя по планам - пускового поглощающего стержня из карбида бора, который проектно устанавливается в центре активной зоны и гарантирует незапуск реактора при нештатных ситуациях, например падении при выводе на орбиту. Запланированные эксперименты включали в себя вводы реактивности при холодном состоянии реактора в 0,8 и 3 доллара (1 доллар означает превышение над критичностью равное доле запаздывающих нейтронов). При этом происходит рост нейтронной мощности (в случае ввода 3 долларов - быстрый) пока нагрев и расширение топливо не введет отрицательную реактивность и реактор не "успокоится" на определенном уровне мощности.По планам должны были были измерены размножающие свойства различных элементов сборки при различных температурах.Здесь надо отметить, что пресс-релиз NASA/DOE весьма скуп на детали, но я на 99% уверен, что именно эти измерения были проведены зимой. Без экспериментальной проверки размножающих свойств реактора ему навсегда бы будет суждено остаться бумажными и не быть допущенным до пусков.Установка вакуумной камеры на "преобразовательную часть" Kilopower во время зимних тестов.Наконец, были проведены комплексные испытания системы с пуском реактора и преобразовательной системы, выходом на номинал и прогоном на мощности. Весь тест занял 28 часов, из графика разогрева тепловых труб выше можно предположить что опыт выглядел как "старт за 4 часа + 24 часа работы на номинале". Проводились ли при этом испытания по самоуправляемости реактора (изменение тепловой мощности при изменении нагрузки), не сообщается, но одна картинка из пресс-релиза заставляет предположить, что да, проводилисьСильнокликабельноНа заднем плане тут стойки управления критсборками GODIVA IV и Comet, на экранах можно разглядеть стенд из Comet с Kilopower, отражатель поднят в режим "пуск" и снег на экранах камеры тоже намекает, что это момент длительного прогона. На экранах на заднем столе, надо полагать какие-то ядерные параметры сборки, на экранах ближе к нам - графики температуры с темопар и состояние систем и инструментирования. Зубцы на графиках температуры вполне можно представить себе как включения дополнительных нагрузок. Планы на этот прогон тоже подтверждают эти идею:На пресс-конференции инженер НАСА еще отметил, что "команда провела испытания последовательности запуска, параметров при работе на номинале, эффективность - причем по всем измеряемым параметрам система удовлетворяет требованиям".Так или иначе для NASA/DOE это значительный шаг. За предыдущие 40 лет ни один проект гражданского космического реактора не дошел до физпуска, хотя этапы разработки и тепловакуумных испытаний прошли многие. Про военные проекты известно меньше, как минимум для реактора SP-100 испытания зашли весьма далеко - возможно что он был испытан в виде критсборки нулевой мощности. Этот успех невероятен на фоне десятилетий, которые тратили предыдущие, так и не дошедшие до полноценных наземных испытаний, проекты. Однако несмотря на отличную концепцию и успешную наземную отработку, будущее Kilopower неясно.Концепции миссий к целям в поясе Койпера с применением 10-киловаттной версии Kilopower для обепечения тяги аппаратов.Область применения подобного реактора хоть и относительно немаленькая, но одновременно и не такая большая: замена РИТЭГам в миссиях автоматических межпланетных станций за пределы орбиты Юпитера, в случае разработки 10 кВт версии - так же снабжение электроэнергией пилотируемых миссий на Луну (хотя относительно миссий на лунный полюс вопрос спорный) и главное - снабжение электропитанием ЭРД миссий к дальним телам солнечной системы. Последняя опция, называемая Nuclear Electrical Propulsion самая продуктивная в смысле улучшения возможностей космических аппаратов и позволяет достичь целей, которые невозможно достичь на химических реактивных двигателях, например орбиты Харона, Плутона и других тел пояса Койпера.Однако 10 киловаттную версию еще надо разработать. С использованием 380-ваттных тепловых труб, которые есть на прототипе это невозможно, и вообще задача отвести 40 киловатт тепла от относительно небольшой болванки из урана без движущегося теплоносителя выглядит трудной. Вполне возможно, что разработка 10 киловаттного реактора затянется надолго, и неплохо бы найти потребителей и на 1-киловаттную версию, что бы реактор залетал.Замена же РИТЭГов (особенно их версий со ГДС) мало что дает в силу большого собственного веса Kilopower, кроме потенциального удешевления аппаратов (РИТЭГи обоходятся НАСА в сумму порядка 100 млн долларов за киловатт, явно дороже Kilopower). Мейнстримное проектирование аппаратов НАСА продолжает делать оценки с использованием плутониевых РИТЭГов!Планируемые НАСА миссии к Нептуну и Урану пока несут на борту РИТЭГи - развитие бортового энергоисточника ровера Curiocity.Пилотируемые же базы/долговременные миссии где-то на Луне или Марсе же остаются в концептуальной фазе уже много десятилетий, и не похоже, что это та лошадь, которая способна вытащить Kilopower в космос. Собственно даже дальние АМС предусматривают темп запусков 1 раз в 10 лет, а то и реже. Думается, следующий шаг должна сделать именно НАСА, найдя достоенную миссию для Kilopower и сделать его как можно скорее. Будем надеятся, что в ближайший год мы такой выбор увидим, что даст наилучшие шансы на появления нового ядерного реактора в космосе, чего мы не видели уже очень давно.

Выбор редакции
29 апреля, 22:42

Европейский энергетический флагман дожил до физпуска

  • 0

10 апреля начался физпуск реактора EPR-1600 на блоке Taishan-1. Это событие завершает 13 лет строительства EPR-1600 в разных уголках мира, по мере которого проект этого реактора казался все более проклятым а судьба его разработчиков все более мрачной. Можно ожидать, что в ближайшие месяцы будут пройдены этапы минимальной контролируемой мощности (т.е. достижения реактором критичного состояния) и энергопуска, что перевернет страницу в судьбе этого проекта. Представители китайского атомного надзора NNSA подписывают разрешение на загрузку топлива в первом EPREuropean Pressurized water Reactor (EPR-1600) электрической мощностью около 1650 мегаватт  - это наследник той эпохи, когда в Европе атомную энергетику считали прогрессивной и полезной. Разработка реактора началась еще в начале 90х объединением немецких и французских разработчиков Siemens NP  и Framatome (в 2000 году слившихся в компанию Areva). Проект EPR вобрал в свой проект множество прогрессивных решений и виделся в на рубеже веков как вершина эволюции реакторов типа PWR, из-за чего маркетологам Areva пришлось придумать деление реакторов на поколения и выделить самое свежее из них “III+”, а затем вписать в него на тот момент один единственный тип, соответствующий высокому званию, EPR-1600.Первый и второй блок АЭС TaishanНадо отметить, что технически проект весьма впечатляющий (о чем ниже), но еще больше впечатляет количество проблем, с которыми этот тип реакторов столкнется при воплощении в жизнь. Не смотря на то, что, фактически, у Евросоюза с середины 90х и по сегодняшний день не было никаких альтернативных типов энергетических реакторов, поэтому EPR имел большие или меньшие преимущества во всех тендерах европейских заказчиков, судьба его оказалась невеселой. С 2000 года, когда EPR начал заявляться на тендеры, ситуация с новыми атомными стройками в Европе уже была кардинально иной, чем когда этот проект задумывался (впрочем стоит оговорится, что Siemens NP пошел на слияние не от хорошей жизни, и признаки надвигающихся черных дней были уже на старте разработки). Франция достигла потолка по доле атомных электростанций в энергетике, северная Европа разворачивалась в сторону “зеленой энергетики”, а в Восточной Европе не было достаточного количества денег, чтобы позволить себе EPR.План АЭС с EPR-1600 1 - Контайнтмент, 2 – Здание бассейна выдержки топлива, 3 – Здание систем безопасности, 4 – Здания аварийных дизельных генераторов,5 – Здание водоподготовки и спецводоочистки, 6 – Здание переработки радиоактивных отходов, 7 - Санпропускник,8 – Насосы технической воды систем безопасности, 9 -  Здание турбины, 10 – Здание электрораспределительного оборудования (Switchgear)11 – Здание насосов  охлаждающей воды, 12 – Вспомогательный бойлер и баки для хранения дистиллята, 14 – Трансформаторы 15 – Офисное зданиеПлан этажа ядерного острова ERP-1600Тем не менее, в компании Framatome/Areva, в 2000 году только закончившей грандиозную 30 летнюю стройку французской атомной энергетики, а также выполнившего несколько экспортных контрактов в Китае были позитивные ожидания по продажам своего детища. Китай и Индия, США и Великобритания, Скандинавские страны и Восточная Европа - везде Framatome собирался предлагать “единственный в мире реактор поколения III+” с “заманчиво низкой стоимостью киловатта установленной мощности за счет рекордной мощности блока”. Первый тендер Areva взяла в Финляндии, обещая построить меньше чем за 5 лет и за 3,3 млрд евро 3 блок АЭС Олкилуото. Чуть позже французский оператор АЭС EDF тоже разместил заказ на строительство 3 блока АЭС Фламавиль с реактором EPR-1700. Areva уверенно лидировала в тендере на строительство АЭС Барака в ОАЭ. Шли переговоры по строительству 2 блоков в Китае, рассматривались площадки в Индии и США (в т.ч. было начало получение лицензии от американского атомнадзора NRC на строительство EPR в США). Строительство контейнмента 3 блока АЭС Олкилуото в сентябре 2007Установленный к концу 2009 года турбоагрегат мощностью 1700 мегаватт с тихоходной турбиной является мировым рекордом по мощности.Чем вообще был хорош EPR-1600? Как уже говорилось, он вобрал в себя всю европейскую мысль по реакторам типа PWR (подробное описание). Тепловая мощность в 4300 мегаватт и электрическая в 1650 мегаватт являются рекордными среди всех типов РУ. При этом диаметр реактор ~5,4 метра всего на метр больше ВВЭР-1200, мощность которого 3200 мегаватт (тепловых). Масса реакторной установки тоже не сильно выше, чем у реакторов мощностью 1200 мегаватт. Энергоблок имеет рекордный кпд - 40,7% брутто и 38,6% нетто. EPR-1600 должен был стать первым в мире типом реактора с полностью цифровым управлением, включая системы безопасности - за это отвечали в Siemens NP, компании, известной своими передовыми решениями в области цифровых АСУТП. Интересно, что у ERP входы и выходы воды первого контура сделаны на одном уровне, а не на двух, как на большинстве PWR/ВВЭР мира. Это усложняет внутриреакторную конструкцию, но укорачивает и облегчает корпус реактора.Активная зона реактора набирается из 241 кассеты стандартного западного типа “квадрат 17х17”. Кассет заметно больше, чем в 1-1,2 гигаваттных реакторах. ERP-1600 стандартно имеет урановое топливо с обогащением по 235 изотопу чуть меньше 5%, однако система управления поддерживает 100% загрузку МОКС-топлива (это первый в мире реактор с такой возможностью). Достигается это за счет использования “серых” поглощающих кластеров, которые позволяют точнее регулировать форму нейтронного поля в АЗ и современные моделирующие алгоритмы (позволившие внедрить маневрирование в немецких блоках). Есть возможность “load-follow” маневрирования и на EPR-1600. Впрочем как минимум на финском и француском блоке полностью эти возможности внедряться не будут. Организация АСУТП блокаВторой контур реактора собран из 4 вертикальных парогенераторов (в отличии от AP-1000 и APR-1400, в которых их по 2). Системы безопасности представлены 4 независимыми каналами впрыска холодной борированной воды, ступенчатого расхолаживания, конечным поглотителем выступает большой бассейн с водой внутри реакторного отделения. Автономность реактора по расхолаживанию по разным данным от 48 до 72 часов. Имеется и ловушка расплава, причем в отличии от российского варианта она представляет собой большой “бассейн”, а не относительно небольшую “бочку” (что является предметом критики среди профессионалов). Установка парогенератора и компоновка первого контура в контейнменте (видны места под 4 парогенератора и реактор), АЭС Олкилуото. Интересно, что во всех последних проектах Framatome/Areva применяется крашенный бетон с интегрированными пластинами (как на ИТЭР) - дико трудоемкое решение, не очень понятно зачем нужное внутри контенмента.Все эти и многие другие навороты привели к тому, что строить EPR сложно, долго и дорого. Диаметр двойного контейнемента (защитной оболочки) реакторного здания - 46 метров, всего на 2 метра больше, чем у ВВЭР-1200, однако высота контейнмента выше уже на 10 с лишним метров (оно и понятно - парогенераторы вертикальные). При этом надо помнить, что у ВВЭР в контейнменте располагаются и все системы безопасности и бассейн выдержки отработанного топлива - у EPR же это все вынесено в пристройки вокруг реактора. Процесс установки 500-тонного корпуса реактора на 3 блоке АЭС ОлкилуотоВ целом EPR-1600 получился сложным, “тяжелым”, да еще и не проработанным (не смотря на 14 предшествующих лет разработке) к началу своей первой стройки в Олкилуото. Строительство такого проекта в чужой стране, да еще и славящейся жесткостью своего атомного регулятора STUK обещало стать кошмаром, и оно им стало. Строительство третьего блока Олкилуото продолжается до сих пор (13 год) и привело к утроению изначальной стоимости, а вслед за этим - судебным тяжбам с заказчиком (финской Fortum) и банкротству Areva. Стоит назвать стоимость финского EPR - изначально планы были построить блок за 3,2 млрд евро с расчетной ценой киловатта установленной мощности в 2200$, сегодня же речь идет о 9 миллиардах евро и стоимости порядка 6000$ за киловатт. EPR с треском проиграл тендер в ОАЭ (корейским конкурентам)Разрез ядерного здания EPR-1600. Слева и ниже реактора видна ловушка раслпава. Впрочем, проблема стройки в Олкилуото не относится к чисто техническим моментам. Например, большую роль сыграл тот факт, что Framatome/Areva не имела опыта строительства АЭС - только проектирования реакторных установок и надзора за их строительством. С учетом жесточайшего контроля за качеством строительства со стороны STUK такая диспозиция стала источником большинства проблем проекта. Каждая задержка в основном прямо адресовалась к неадекватному контролю субподрядчиков, несоблюдению контроля качества, другими управленческими недоработками. Хватало и новизны и неотработанности систем и оборудования, особенно с учетом того, что пусконаладку приходилось делать не на “домашней” площадке, а в Финляндии. Установка парогенераторов в ОлкилуотоВ принципе, можно оценить важность “строительных умений” в проектах АЭС - первый бетон Олкилуото 3 произошел в августе 2005, Фламавиль 3 - в январе 2007, Тайшань 1 - в  октябре 2009, при этом к загрузке топлива все эти реакторы, возможно, приступят в этом году. Как я уже упомянул - колоссальные задержки и перерасходы привели к банкротству компании Areva, которая, впрочем, была спасена французским правительством от закрытия. Areva и ее заказчики не потеряли ни одной строящейся АЭС, в отличии от американского Westinghouse. Это играет на руку EPR-1600 при участии в будущих тендерах. С другой стороны реальный ценник на EPR оказался настолько велик, что не понятно, какой из операторов в здравом уме подпишется на этот реактор. Так, символом запредельной дороговизны нового европейского атома стала АЭС Hinkley Point C, где с прошлого года сооружается 2 блока EPR-1600. Стоимость этой двухблочной АЭС должна составить 20,3 млрд фунтов или  28 млрд долларов. Впрочем, эта стоимость оценена в фунтах 2025 года, а не сегодняшних (т.е. реальная стоимость процентов на 10-15 меньше), и по видимому задрана максимально для получения значительных субсидий от правительства Великобритании. Но все равно стоимость запредельная, приводящая к стоимости мегаватт*часа в 130 долларов - примерно на уровне ВИЭ-конкурентов с аккумуляторами. Строительство ведет французский EDF, а инвесторами (кроме EDF) выступают китайские и британские фонды и фирмы. Кстати, для второй британской АЭС Sizewell, где также планируется строительство 2 EPR обещают снижение цены на 20%, т.е. до 105 долларов за МВт*ч, что все равно мрачно для конкурентноспособности EPR. Проектное изображение АЭС Hincley Point C. В настоящий момент (апрель 2018) уже выполняет бетонирование фундамента HPC и можно осторожно расчитывать, что первый блок здесь будет пущен в ближайшие 10 лет.Кроме поддерживающей на плаву свои атомные умения Великобритании перспективы по строительству АЭС  есть в Индии. 6-и(!) блочная АЭС Джайтапур должна стать самой мощной в мире, если будет когда-либо построена. Достаточно ли это для поддержания проекта на плаву? В принципе да, 10 блоков на перспективу, плюс возможные в будущем новые стройки в Европе (в той же Франции) - это 15-20 лет работы. Однако довольно очевидно, что амбиции 20 летней давности были гораздо больше. Полностью проигранный американский рынок, где никому не нужны атомные мегаватт*часы по 100+ долларов, сложности с конкуренцией в тендерах (Например в Турции или ОАЭ, где французы проиграли более гибким и дешевым корейцам) привели к попытке создать более простой, дешевый и быстровозводимый реактор Atmea-1, однако эта попытка пришлась на постфукусимский шок и банкротсво Areva, и фактически тоже провалилась. Загрузка ядерного топлива в открытый реактор Тайшань-1 - начало эксплуатации реакторов EPR-1600Могла ли судьба EPR сложится по другому? Безусловно да. Если бы в 2000х годах Франция бы продолжила наращивать группировку реакторов по каким-то причинам (например, на фоне общеевропейского роста энергопотребления или пришествия электротранспорта), и EPR бы был построен дома в количестве 10-15 штук, он мог бы получится значительно дешевле и интереснее для экспорта. Остается только пожалеть, что такой мощный и продвинутый реактор появился не в то время или не в том месте.P.S. Пока я долго дописывал эту статью, появилась информация, что 25 апреля так же началась загрузка ядерного топлива в 1 блок АЭС Саньмэнь - аналогично с героем этой статьи это первый физпуск AP-1000. В очередной раз китайцы опередили "доноров" технологии со скоростью реализации проекта.P.P.S. На форуме атоминфо появились цифры стоимости китайских EPR "CGN дала текущую оценку стоимости двух блоков Тайшаня с EPR. 71,38 миллиардов юаней за два блока (грубо 11,25 млрд долларов).Перерасход по сравнению с первоначальной сметой - 40%. Конкуренты не верят, что это окончательная сумма. Наиболее неблагоприятные для CGN оценки составляют до 110 млрд юаней за два блока (свыше 17,3 млрд долларов)."

Выбор редакции
28 апреля, 20:15

Начата буксировка плавучей АЭС «Академик Ломоносов» в Певек

  • 0

Попалось впечатляющее видео события, после чего грех не запостить новость.==28 апреля 2018 года единственный в мире атомный плавучий энергетический блок (ПЭБ) «Академик Ломоносов» покинул территорию «Балтийского завода» в Санкт-Петербурге, где с 2009 года велось его сооружение, и направился к месту своего базирования - на Чукотку.По словам заместителя руководителя Дирекции по сооружению и эксплуатации ПАТЭС АО «Концерн Росэнергоатом» Дмитрия Алексеенко, буксировку ПЭБ в город Певек (Чукотский автономный округ) планируется осуществить в два этапа: из Санкт-Петербурга - в Мурманск, а затем из Мурманска - в Певек.«На первом этапе ПЭБ без ядерного топлива на борту будет отбуксирован с территории Балтийского завода к причалу ФГУП «Атомфлот» в Мурманске. Далее, на втором этапе - ориентировочно летом 2019 года – он, с уже загруженным ядерным топливом и экипажем на борту, будет доставлен из Мурманска в морской порт Певека», - отметил Д. Алексеенко.Как сообщил в свою очередь руководитель Дирекции по сооружению и эксплуатации ПАТЭС Виталий Трутнев, в последние месяцы интенсивность работ на заказе возросла многократно, что позволило «Росэнергоатому» (заказчик сооружения) твердо быть уверенным в том, что плавучий энергоблок будет готов в срок.«На сегодняшний день часть работ, предусмотренных контрактом с Балтийским судостроительным заводом, успешно завершена. На следующем этапе, который будет осуществляться на территории ФГУП «Атомфлот» в Мурманске, нам предстоит решить следующую важную задачу - это подготовка объекта для принятия на борт ядерного топлива», - отметил он.По договору с «Росэнергоатомом» весь комплекс буксировочных и маневровых услуг, связанных с перегоном плавучего энергоблока (ПЭБ) по маршруту Санкт-Петербург - Мурманск - Певек окажет ФБУ «Морская спасательная служба Росморречфлота». По расчетам специалистов, средняя скорость следования буксирного каравана по указанному маршруту при благоприятных гидро-метеоусловиях и при отсутствии каких-либо объективных причин возможных задержек каравана по пути следования – 4,5 узла. Расчетная средняя скорость следования буксирного каравана по запланированному маршруту при благоприятных гидро-, метео- и ледовых условиях, а также при отсутствии каких-либо объективных причин возможных задержек каравана по пути следования составит ориентировочно 3,5 узла.Напомним, что в самом Певеке, где расположится Плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС), всё это время также велись и ведутся в настоящее время строительные работы - сооружение мола-причала, комплекса зданий, гидротехнических сооружений (ГТС) и береговой площадки, призванных обеспечить безопасную стоянку энергоблока и приемку с него энергомоста в месте, где будут проходить электрические связи и выдача энергии на берег.После завершения буксировки ПЭБ «Академик Ломоносов» в Мурманск, на площадку «Росатомтомфлота», там запланировано проведение торжественной церемонии с участием представителей СМИ и общественности.Осенью текущего года в Мурманске состоится загрузка ядерного топлива в реактор и его физический пуск, а готовый к работе ПЭБ доставят по Северному морскому пути к месту работы, раскрепят у мола-причала, и подключат к береговой инфраструктуре в г. Певеке. После ввода в эксплуатацию, который запланирован на 2019 год, ПАТЭС заменит Билибинскую атомную станцию и Чаунскую ТЭЦ, которые уже технологически устарели, и станет самой северной атомной станцией в мире.Плавучий энергетический блок (ПЭБ) «Академик Ломоносов» проекта 20870 - это головной проект серии мобильных транспортабельных энергоблоков малой мощности. Он предназначен для работы в составе плавучей атомной теплоэлектростанции (ПАТЭС) и представляет собой новый класс мобильных энергоисточников на базе российских технологий атомного судостроения. Станция оснащена двумя реакторными установками КЛТ-40С, которые способны вырабатывать до 70 МВт электроэнергии и 50 Гкал/ч тепловой энергии в номинальном рабочем режиме, что достаточно для поддержания жизнедеятельности города с населением около 100 тыс. человек. ПЭБ – это уникальный и первый в мире проект мобильного транспортабельного энергоблока малой мощности. Он предназначен для эксплуатации в районах Крайнего Севера и Дальнего Востока и его основная цель – обеспечить энергией удаленные промышленные предприятия, портовые города, а также газовые и нефтяные платформы, расположенные в открытом море. ПАТЭС (которая включает в себя ПЭБ и необходимую береговую инфраструктуру) разработана с большим запасом прочности, который покрывает все возможные угрозы и делает ядерные реакторы неуязвимыми для цунами и других природных катастроф. Кроме того, системы безопасности плавучего энергоблока отвечают всем современным требованиям Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), обеспечивая надежную защиту персонала и окружающей среды.==Напомню, что стоимость ПАТЭС + береговой инфраструктуры - 37 миллиардов рублей, т.е. в несколько раз дороже АЭС с ВВЭР в расчете на киловатт мощности. Но, малая мощность, головной экземпляр, морское исполнение, да и трудности с подрядчиком-корабелом дали такую цену.

Выбор редакции
26 апреля, 23:07

Годовщина аварии на чернобыльской АЭС

  • 0

Слегка запоздалый пост по дате 26.04.1986 года.Скоро (все же) будет пост по строительству "Укрытия" летом и осенью 1986 года над разрушенным 4 блоком ЧАЭС, а пока сошлюсь на свой прошлогодний пост, где собраны разнообразные интересные ресурсы по аварии.

Выбор редакции
22 апреля, 17:08

БН-800

  • 0

Во вторник 24 апреля я буду на БН-800, могу позадавать всякие вопросы. Если вы что-то давно хотели спросить про быстрый натриевый, то самое время попробовать задать эти вопросы через меня.

Выбор редакции
10 апреля, 00:02

Новые фоточки ИТЭР

  • 0

Ничего особо интересного за последний месяц нам iter.org не показал, но тем не менее. Начнем с центральной части - здания токамака, шахты реактораШахта реактора закончена в строительных конструкциях, и накрыта сверху крышкой, которая в какой-то момент позволит сформировать некое подобие чистой комнаты для опережающего монтажа некоторых элементов токамака (например сферических подшипников, на которых будет стоять криостат). В нижней части кадра видно начало формирования перекрытия между уровнями L2 и L3 - под ним видна большая камера для расположения инжекторов нейтрального пучка, а в самом перекрытии видна арматура опоры одного из баков системы гашения пара (нужной для конденсации пара на случай аварии типа "разрыв водных коммуникаций в горячий токамак"). Полезно сравнить вид здания токамака с фотографией полугодовой давности - разница ровно в один этаж, как и полагается. Всего строителям предстоит выполнить еще 1,5 этажа в бетоне и затем накрыть это все легкой металоконструкцией - надо полагать, что где-то через 1,5 года строительство здания токамака будет завершено.Если взглянуть налево, то там на заднем плане видна тоже постепенно подходящая к концу стройка системы сброса тепла ИТЭРСильнокликабельноВ мае там должен начаться монтаж оборудования. Если посмотреть в другую сторону, то можно увидеть уже начавшийся монтаж оборудования криокомбинатаПод циферками тут следующие штуки: 1: 6х400 м3 газгольдеров газообразного гелия (всех волнует вопрос, как будет выглядеть их заправка), 2: 1х125 м3 газгольдер газообразного азота, 3: ректификационные колоны производства жидкого азота, 4: генератор азота на короткоцикловой абсорбции (добывает азот из атмосферы), 5: 100 кубометровый бак жидкого азота, 6: теплообменники для получения гелия с температурой 80К (сброс тепла системы производства жидкого гелия и обеспечение нужд комплекса с температурой 80К), 7: здесь пока ничего нет, но будет горизонтально лежащий бак жидкого гелия на 190 кубов.На заднем плане, кстати, видно готовую строительную часть ОРУ 66 киловольт (между зданиями магнитных конверторов и большими трансформаторами). Здания магнитных конверторов, кстати, уже почти готовы, в том числе кондиционирование и вентиляция - почему-то на остальных строениях процесс установки этой немаловажной вещи основательно застопорился, здание №61, например, уже 1,5 года как достроено, но вентиляцией все никак не обзаведется. Мне кажется в какой-то момент такой подход еще аукнется срывами срока всего проекта.Наконец, пара фоточек изнутри, где идет какой-никакой монтаж оборудования. Например сборочных стендов для предварительной сборки сегментов реактора:Готовый наполовину стенд собирают в здании предварительной сборки, примыкающем к зданию токамака. Собирают уже полгода и не без проблем, обещают дособрать в июне и провести все испытания (в т.ч. испытания системы позиционирования элементов для сборки) до февраля 2019. Если верить Главному План-Графику, утвержденному в 2016 году, то начало сборки токамака должно начаться в 3 квартале 2019 с опускания основания криостата в шахту реактора - но совсем не похоже что это реально. Например, раньше во всех описаниях проекта можно было встретить такой момент, что для внутрикриостатных систем нужна высокая чистота, и сборку надо вести в условиях чистой комнаты - не похоже, что за 18 оставшихся месяцев можно успеть достроить здание токамака включая подкрановые пути для местных мегакранов, разобрать временную стенку между ним и зданием предварительной сборки, обеспечить везде необходимую вентиляцию и вычистить объемы.Впрочем, до очередных переносов графика еще, пожалуй, далеко.Наконец последняя картинка - армирование "короны" на дне шахты токамака. Эту "корону" забетонируют (по плану - до августа) и затем на нее будет происходить опирание 23 тысяч тонн реактора.В процессе бетонирования внутрь короны будет установлен первый высокотехнологичный элемент - сверхпроводящий фидер полоидальной катушки №4 Закладная часть фидера (слева) и его упрощенное сечение (справа).

01 апреля, 00:44

Бельгия приняла программу отказа от атомной энергетики

  • 0

Федеральное правительство Бельгии пришло к согласию об «энергетическом пакте». Об этом заявил в своём Twitter премьер-министр страны Шарль Мишель по итогам заседания совета министров в сокращённом составе."Le Pacte Energetique" обсуждался в Бельгии уже довольно давно, и мне кажется, что в нем как в призме концентрируется вся проблематика будущего европейской электроэнергетики, поэтому кажется интересным посмотреть на него более внимательно.На первый взгляд "Энергетический пакт" напоминает немецкий "Энергоповорот" в миниатюре - отказ от угля и атома в пользу солнца и ветра. Особенно если ориентироваться на сайт проекта, где я не нашел ни одной цифры по данной программе. Но есть поддерживающие моделирования, где цифр в избытке, например вот. После прочтения начинает вырисовываться немного другая картина - Бельгия вместо замещения угля и атома возобновляемыми источниками после 2025 (или 2035 года, о чем дальше) сядет на импортный газ и импортную электроэнергию, не смотря на то, что основными плюсами "Le Pacte Energetique" называется энергонезависимость и локальные рабочие места. Давайте сначала посмотрим на цифры установленной мощности электростанций:Здесь отображены установленные мощности для 3 сценариев - EV2017 и UP18 - это просто немножко разные модели, а UP18-Nuc учитывает закрытие 2 самых молодых блоков АЭС не в 2025 году, а в 2035. Видно, что объем ВИЭ-генерации будет нарастать очень вяло, даже по самому оптимистичному сценарию с 2016 по 2030 год должно прирасти чуть меньше 5 гигаватт солнечных мощностей (Китай столько вводит за один месяц), а ветра 8,6 ГВт. С точки зрения генерации электроэнергии основной упор придется на газ и импорт:Сегодня на все возобновляемые источники приходится 13% генерации, а в 2040 по плану - 42%. Половина от выпадающей атомной генерации будет замещаться газом, еще какая-то заметная часть - импортом электроэнергии. Не похоже на программу развития страны - создания рабочих мест и решения вопросов энергобезопасности. Самое "прекрасное" в этом плане то, что вместо сокращения выбросов СО2 мы увидим их увеличение - напомню, что Германия из-за "зеленого Энергоповорота" по-видимому не сможет выполнить собственные цели по сокращению эмиссии СО2, и в 2020 году можно ожидать скандалов по этому поводу. Складывается ощущение, что программа принята не по рациональным соображениям. Ее причиной стала невозможность продления или замещения двух атомных электростанций страны Doel и Tihange.АЭС Doel находится на севере страны, включает в себя 4 блока: №1 и №2 - два блока PWR мощностью по 454 МВт, пуск 1975 (с общим машзалом) поставки Westinghouse, №3 - блок мощностью 1054 мегаватта поставки Framatome введенный в строй в 1982 году и и наконец 4 блок снова от Westinghouse с мощностью 1090 МВт пущенный в 1985.В 2003 году в Бельгии был принят закон, по которому срок работы станций ограничивался величиной 40 лет, т.е. 1 и 2 блок должны были быть закрыты в 2015 году. Однако в последний момент правительство Бельгии продавило сквозь парламент продление срока эксплуатации для 1 и 2 блока на 10 лет.  Таким образом на данный момент разрешена эксплуатация блока №3 до 2022 года и блоков 1,2,5 до 2025 года.АЭС Tihange состоит из трех блоков. Tihange-1 введен в строй в 1975, это PWR поставки Framatom мощностью 1010 мегаватт, Tihange-2 в эксплуатации с 1983, PWR мощностью 1055 мегаватт поставки Framatom, наконец блок №3 пущен в 1985 и это 1090 мегаваттный PWR от Westinghouse. Аналогично 1 и 2 блоку АЭС "Дул", 1 блок АЭС "Тианж" был продлен на 10 лет специальным решением парламента. Как мы видим, рациональные аргументы позволяли обходить даже законы, принятые парламентом страны. С учетом того, в США уже начались кампании по продлению АЭС до 80 лет, даже политическая невозможность строительства новых станций, на первый взгляд не должна помешать не прекращать эксплуатацию существующих. Однако, похоже, в Европе существует давление со стороны Еврокомиссии (аналога правительства Евросоюза) на ограничение сроков службы существующих АЭС 40 летним значением. Так, например, чехи признались недавно, что за продление блоков АЭС Дукованы за 40 летний срок "предстоит битва". Это давление исходит от Германии, твердо вставшей на рельсы отказа от атомной энергии, и теперь продавливающей такой же подход по всем европейским странам, видимо выбрав "непродление за 40 лет" как удобный "мягкий" инструмент. И если для Бельгии закрытие АЭС к 2025 году грозят просто финансовыми потерями, то скажем, для Франции, и больше - для всей европейской энергетики сокращение 40 гигаватт АЭС к 2030 году будет фактически катастрофой, купировать которую будет возможно только в полуавральном режиме строительства двух сотен ГВт ВИЭ-генерации + систем хранения энергии и множества новых интерлинков для перетоков.Себестоимость электроэнергии в Бельгии из моделирования, упомянутого выше. Стоиомсть газа при этом взята средняя между максимумом 13 года и минимумом 16. Виден рост оптовых цен в два раза к 2040 году.Возможно немцы, которые финансово могут позволить себе перестроить свою энергосистему на ВИЭ-рельсы считают, что "энергоповорот" остальной Европы затягивается, поэтому считают правильным ставить остальные страны в безвыходную позицию. Однако хотелось бы верить, что рационализм все же восторжествует, как это произошло, например, в Швеции и будут найдены какие-то формы сосуществания атомной энергетики и возобновляемых источников.

25 марта, 13:48

Еще один термоядерный стартап получает финансирование

  • 0

Пару недель назад СМИ заполонили новости о создании нового термоядерного стартапа Commonwealth Fusion Systems, который получил начальные инвестиции в 50 млн долларов от итальянского энергетического гиганта Eni на создание своего прототипа энергетического термоядерного реактора. Это очень интересный и важный проект, и о его месте среди других термоядерных стартапов и физических концепций я и расскажу сегодня.Итак, новый стартап делает ставку на токамак под названием SPARC, а команда его состоит из выходцев из лаборатории термоядерной плазмы MIT. Люди из индустрии уже из этих двух фактов могут догадаться, что речь идет о установке прототипирующей замечательный концепт токамака ARC - и это действительно он. SPARC - это сверхпроводящий токамак с высоким полем - одна из двух (вторая - это сферические токамаки) альтернативных к классическим токамакам веток развития этих замкнутых магнитных ловушек. Получение финансирования - очень важный момент, т.к. до этого ветвь токамаков с большим полем преследовали неудачи, а ведь это одно из немногих направлений, у которого есть шансы стать основой термоядерной энергетики (в отличии от классических токамаков, у которых этих шансов нет).Итак, сильное магнитное поле - в чем его плюсы, минусы и почему это важно? Давайте для начала посмотрим, как зависит термоядерная мощность P от размера токамака (задаваемого большим радиусом плазменного бублика R) и индукции магнитного поля BITER FEAT - этот тот ИТЭР, который строят сейчас (ITER EDA - изначальный концепт 90х, больше по размерам и мощности). Видно, что если увеличить поле с 5 до 10 тесла (на оси плазменного шнура), то ту же термоядерную мощность можно получить при вдвое меньшем размере, что выливается в 10 раз меньшую стоимость. Вдумайтесь, насколько критично для экономики энергоустановки может быть снижение стоимости реактора в 10 раз при неизменной мощности!Однако, понятно, что такие поля не даются бесплатно. Более того, до недавнего времени большие магниты с полями выше 6 тесла (внутри реактора, сам магнит имеет поле примерно в два раза выше) могли быть только медными - а это означает совершенно сумасшедшие электрические мощности идущие на нагрев обмоток такого сильнопольного магнита и прокачку охлаждающей воды в объемах "плавательный бассейн в секунду". Для ИТЭР, например, мощность на создание полей в медных магнитах составляла бы 1,9 гигаватта. Даже ученым такие установки не очень нравятся - в процессе импульса медные оболочки прогреваются, меняется ток и поле, т.е. плазменный выстрел не получается стационарным. Такие токамаки не способны быть энергетически окупаемыми, поэтому разработчики сосредоточились на токамаках с низкотемпературными сверхпроводниками.Здесь показана значения поля, доступные конструкторам сверхпроводящих токамаков при использовании самого сильного низкотемпературного сверхпроводника Nb3SnОднако ситуация поменялась примерно 10 лет назад, когда появились первые производства высокотемпературных сверхпроводящих ReBCO кабелей второго поколения. При низких температурах (ирония терминологии - кабели скорее высокопольные, чем высокотемпературные для реальных применений) ReBCO ленты способны выдавать поля в 2-2,5 раза выше классических низкотемпературных.Инженерный образец соленоида с высоким полем из высокотемпературного сверхпроводника.Конечно, пока реальное инженерное применение ВТСП пока скорее искусство, чем практика: например есть проблема пережога кабелей при потере сверхпроводимости, дороговизна и крайняя сложность в производстве лент, сложности с проектированием охлаждения и прочностных свойств - но все это преодолимо.Именно здесь на сцену появляется концепт токамака ARC (который, кроме того, пересматривает еще несколько болевых точек классических токамаков - например бланкет). Однако ARC - это большая и весьма прорывная установка, которая требует ~10-15 лет на создание и ~3 миллиардного бюджета.  Нужен прототип, которые снимет часть рисков и опасений с ARC. Именно таким прототипом является SPARCПри стоимости в 100-200 млн долларов по значению Q (отношение термоядерной мощности к мощности подогрева) установка затыкает все имеющиеся в мире, в т.ч. стоящий 2 миллиарда долларов JT-60SA. Кстати, если посмотреть на график выше, что можно две отметки - C-mod и Alcator C - на самом деле это один и тот же небольшой токамак Alcator C, который долгое время эксплуатировался именно в плазменной лаборатории MIT и достиг в т.ч. рекорда по магнитному полю плазмы - 12 Тесла. Именно MIT на сегодня обладает наибольшим опытом в области токамаков с высоким полем, здесь в прошлые годы были разработаны два аванпрокта: FIRE и BPX, ориентированных на достижение высокой мощности и Q в малом объеме за счет высоких полей. Однако это установки с медными магнитами, а значит - тупиковые в энергетическом поле.Необходимо вспомнить, что в подмосковном институте ТРИНИТИ тоже в 1987 году был построен "токамак с сильными полем" ТСП, и главное - грандиозный энергокомплекс для питания медных электромагнитов этого токамака. ТСП, к сожалению так и не заработал (при первых запусках была прожжена стенка, а в 90х уже не было финансирования для восстановления), однако на базе этой инфраструктуры предлагалось в свое время построить совместно с итальянцами токамак IGNITORМедные тороидальные катушки с захолаживанием до температуры жидкого гелия, полоидальные катушки из сверхпроводящего диборида магния, поле на оси в 10 тесла - в общем ИГНИТОР являлся хорошим примером проектов токамаков с сильным полем (термоядерная мощность в 1/5 от ИТЭР при массе установки в 1/50 от ИТЭР), однако финансирование на него так и не было выделено. Сходства концепции SPARC с другими предложениями высокопольных токамаковИ отличия от предыдущих концептов: ВТСП в отличии от меди имеет перспективу развития, требует маленькую энергоинфраструктуру, позволяет часто проводить эксперименты.На этом моменте может сложится картина, что токамаки с сильным полем - это серебряная пуля, позволяющая почти бесплатно на порядок улучшить технические характеристики токамаков, и даже удивительно, что ИТЭР все еще не перепроектирован под ВТСП.На самом деле физика вносит тут одну весьма неприятную проблему, которая давно висит дамокловым мечем над токамачным направлением в целом.Смотрите - если мы нашли способ при той же мощности резко уменьшить размеры установки, то плотность энергии, падающей на стенки токамака растет как квадрат коэффициента уменьшения размеров к мощности. Первая стенка, дивертор - элементы, которые в ИТЭР работают на грани (и в некоторых моментах - за гранью) инженерных возможностей человечества, в ARC/SPARC должны быть улучшены в 100 раз.Этот момент является самым сложным для токамаков с высоким полем, хотя идеи для выхода из тупика тут есть - увеличение поверхности дивертора, "развертка" точки прихода плазмы в дивертор по поверхности дивертора осциллирующим магнитным полем, газовый детачмент (т.е. образование газовой мишени, в которую придет плазма), все наработки по охлаждению - сдаваться создатели SPARC не намерены, хотя говорят о том, что не помешал бы специальный маленький токамак для исследования различных конфигураций и технологий дивертора.Кроме поверхностного выделения энергии плазмы есть еще и нейтроны, которые для DT реакции уносят 86% энергии. В маленькой машине просто нет достаточно места для размещения достаточных объемов экранировки (эта же проблема является краеугольной для сферических токамаков) - а значит ВТСП магниты будут получать очень заметную нейтронную дозу и даже более того - прямой нагрев такой мощности, которую очень сложно отводить с помощью текущего жидкого гелия.На последнем моменте хотелось бы заострить внимание:Здесь показаны компоновочные исследования для SPARC - количество 10секундныз запусков, после которого сверхпроводник и изоляция начинают ощутимо деградировать. Видно, что без экранирования установка приходит в негодность за несколько тысяч запусков, что, впрочем намного превосходит общий опыт реальных DT (а не DD) запусков, который составляет 3000 секунд в 875 запусках.Нагревание магнитов нейтронами тоже является серьезной проблемойПолученные значения (1-3 мегаватта подогрева на метр кубический магнитов) не совместимы с простым охлаждением текущим жидким гелием, т.к. теплоемкость его невелика. Даже с кипящим жидким гелием этот вариант не совместим - нужно кипятить 392 литра гелия в секунду с образованием 290 кубометров в секунду - в такой установке просто невозможно прокачивать такие количества. Однако кипящий жидкий водород или неон выглядят гораздо лучшеТемпература кипения водорода (20,4 К) и неона (27,1 К) - вполне рабочий вариант для ВТСП, и получается, что магнитная система вполне может "завязаться" в совершенно новом стиле. Однако это требует большого объема инженерных разработок, которые будет сложно выполнить небольшому стартапу.Впрочем, возможный приз в виде значительного удешевления энергетического токамака привлекает. На данный момент Commonwealth Fusion Systems намеряны сосредоточится на детальном проектировании своего SPARC и поиске дальнейших инвестиций, т.к. 50 млн долларов совершенно недостаточно для строительства этой установки. Весьма интересным моментом, как мне кажется, является то, что CFS рассматривает вариант работы с тритием уже на такой небольшой установке, что пока не было реализовано ни одним другим термоядерным стартапом (да и собственно научных термоядерных установок с тритием история знает всего 3 - токамаки JET и TFTR и лазерный УТС NIF). Возможность реализации этого зависит от количества собранных в проект в будушем денег, т.к. даже небольшое количество трития на установке вздувает ее стоимость на несколько десятков млн. долларов.По мнению создателей SPARC получение лицензии на установку с тритием не запредельно сложный процесс.В заключение хочется привести "TODO лист" плазменной лаборатории MIT по пути создания энергетического токамака с высоким полем, и возможные пути выполнения различных элементов этого TODO листаP.S. большинство слайдов были нагло надерганы с презентации главы Commonwealth Fusion Systems Боба Мумгарда, где есть еще разные интересные моменты.