tnenergy. Ядерная энергия Ядерная энергия - LiveJournal.com http://so-l.ru/news/source/tnenergy_yadernaya_energiya Fri, 19 Oct 2018 08:46:48 +0300 <![CDATA[Лекция в Ставрополе 20 октября]]> "Открытые лекции популяризаторов науки" 20 октября в Ставрополе прочитаю лекцию про возобновляемые источники энергии - их бурный рост, технологии, взаимосвязь с другими источниками, перспективы, проблемы и т.п. Один раз уже эту лекцию читал на Гикпикнике, и вроде всем (в т.ч. мне) понравилось, так как удалось уложить в нее многие наработанные за последние годы мысли и аналогии по этому явлению, которое для большинства пока еще терра инкогнита.

Конкретика:



Если кто-то из Ставрополя меня читает - приходите.

]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_10_17_lekciya_v_stavropole_20_oktyabrya Wed, 17 Oct 2018 00:05:50 +0300
<![CDATA[Даунгрейд сделал исследовательский реактор ВВР-К лучше]]> Все ядерные реакторы в мире можно поделить на 4 категории: энергетические, транспортные (атомные подводные лодки), наработчики изотопов и исследовательские. Интересно, что последняя категория почти что не мелькает в СМИ, но при этом является наиболее массовой: в мире работает 670 исследовательских реакторов и критсборок. Сегодня мы поговорим немного об этой категории реакторов в целом и об одной любопытной модернизации исследовательского реактора ВВР-К в Казахстане.



Вид на исследовательский реактор бассейнового типа - на дне в центре большого бака с водой расположена активная зона с квадратными тепловыделяющими сборками (ТВС).

Итак, исследовательские реакторы (ИР) - обширный зоопарк типов реакторов, решающих следующие задачи:


  1. Учебные реакторы для подготовки кадров атомной отрасли, обычно это бассейновые реакторы мощностью до 5 мегаватт


  2. Исследовательские реакторы, на которых отрабатываются новые идеи по технологиям и схемам реакторов - сегодня это всякие жидкосолевые или растворные машины, реакторы со сверхкритической водой и т.п. - в общем в тех прорывных направлениях, где очень сложно построить сразу большую машину.


  3. Источники нейтронов для физических задач, обычно это исследования материалов, их динамики, нейтронография, нейтронный активационный анализ и т.п.


  4. Материаловедческие реакторы - универсальные машины для испытания новых материалов (очевидно) для энергетических реакторов но также для первичной оценки новых конструкций топлива, изучения поведения топлива при авариях, изучения технологий новых теплоносителей (жидкие металлы, соль, газы) и т.д.


  5. Наработчики изотопов - часто эту функцию совмещают с предыдущей. Сегодня реакторы активно используются для наработки медицинских изотопов, кобальта-60, изотопов для науки и т.п.


  6. Критические сборки. Это реакторы околонулевой мощности, на которых экспериментально проверяются нейтронно-физические расчеты и безопасность новых конструкций реакторов (де-фактов все сильно новые конструкции и композиции реакторов проходят моделирование на критсборках).



Из этого спектра ИР типы 1,2,6 обычно имеют невысокую мощность и относительно просты по конструкции, а 3,4,5 - наоборот относятся к так называемым высокопоточным реакторам.


Видео пуска и работы 5-мегаваттного учебного реактора Penn State Breazeale Reactor типа TRIGA Mark-III

Основной удельной характеристикой высокопоточных реакторов является, как следует из названия, высокий поток нейтронов в активной зоне (АЗ). Чем выше поток нейтронов - тем быстрее можно провести материаловедческое исследование (например за 3 года против 10) или наработать новый изотоп. Более того, некоторые изотопы, скажем Калифорний 252 невозможно получить в реакторе с низким потоком - он будет распадаться быстрее, чем нарабатываться.


Как добиваются высокого потока нейтронов в реакторе? Нейтроны в АЗ рождаются в делениях топливного материала и далее либо улетают за пределы АЗ, либо поглощаются конструкционными материалами в АЗ, либо продолжают цепную реакцию, вызывая следующее поколение делений. Самый мощный “рычаг” увеличения потока нейтронов - это чаще делить атомы топлива (урана 235, 233 или плутония 239), т.е. просто увеличить мощность. Больше тепловая мощность - больше нейтронная мощность (точнее, в обратном порядке) - больше поток нейтронов.


Таким образом, используя стандартные решения от энергетических собратьев легко получить нейтронный поток ~10*14 нейтронов в секунду через сантиметр квадратный в центре активной зоны. Но, понятно, всегда хочется большего (например исследовать повреждения нейтронами металлов реактора быстрее чем в реальном времени, не 60 лет, а хотя бы 6).


Первое, что сделали инженеры-проектировщики ИР - это увеличили теплонапряженность твэлов ИР, поменяв их конструкцию. Круглые трубки с таблетками UO2 - это хорошо, но нам нужно большее соотношение площади поверхности к объему топлива. Так появились тепловыделяющие сборки ИР с трубчатыми и пластинчатыми твэлами. К сожалению на этом пути быстро встала проблема с нейтронной физикой - увеличивая площадь мы увеличиваем удельную долю материала оболочек и теплоносителя в активной зоне. Все больше нейтронов поглощается этими “паразитными” материалами, и в какой-то момент реактор перестает выходить на критичность. Тупик? Нет, можно же поднять концентрацию топливого материала - например долю изотопа U235 в уране топлива. Оружейный уран? Не вопрос, именно на нем работают самые высокопоточные реакторы мира. Кроме того, можно отказаться от традиционного для энергетика использования оксидной керамики UO2 и перейти на какой-нибудь сплав урана с алюминием или молибденом в твэлах - он более теплопроводный, а значит нейтронную/тепловую мощность в реакторе можно задрать еще повыше.


Таким образом нейтронный поток в свое время удалось поднять до максимальных значений в 10^15 нейтронов в секунду на сантиметр квадратный. Десятикратное преимущество на энергетическими реакторами - уже неплохо!


Параллельно велась оптимизация и нейтронной физики. Например, обычная вода довольно неслабо поглощает нейтроны - поэтому в жидкометаллическом теплоносителе нейтронный поток еще выше за счет “дальних” нейтронов, прилетевших с периферии активной зоны (в водяном теплоносителе они не долетают - поглощаются). Можно оставить воду в качестве теплоносителя, но замедление выполнять “нейтронно-прозрачным” бериллием, более того из бериллия можно сделать “нейтронную ловушку” в центре реактора, в которую влетают быстрые нейтроны, замедляются об бериллий и остаются в нем (т.е. медленные нейтроны вылетают из ловушки в целом реже чем влетают быстрые чисто по геометрическим соображениям) - такая ловушка есть, например в одном из самых высокопоточных реакторов мира СМ-3 в НИИАР.


Сразу три ИР в одном кадре - СМ (коричневый квадрат на заднем плане), РБТ-10/1 (торчащие в ряд трубки слева снизу кадра),
РБТ-10/2 (трубки возле центра кадра)

В итоге исследовательские реакторы постройки конца 70х годов достигли потока нейтронов в 2-5*10^15 в реакторах с водой, а на жидком металле и в 10 на 10*15 нейтронов в секунду на квадратный сантиметр. История закончена? С инженерной точки зрения - практически да, т.к. удельная тепловая мощность таких реакторов достигает предела, и рекорды плотности потока нейтронов начинают сказываться на удобстве эксплуатации (например, реактор становится слишком чувствителен к поглощающим нейтроны продуктам деления топлива и буквально через 10-15 дней его приходится останавливать и грузить свежее топливо).


Но тут возникает новое явление. Контролирующие органы начинают задумываться, надежно ли охраняются запасы оружейного урана и плутония в сотнях исследовательских центрах и университетах по всему миру? Не было ли слишком поспешным решение повышать удельные характеристики ИР раскидывая по всему миру столь заманчивый материал?



Главный американский исследовательский реактор HFIR (или один из двух главнейших) работает на оружейном уране и имеет крайне необычную конструкцию активной зоны - она составлена из одной единственной тепловыделяющей сборки, замену которой мы видим на фотографии.

Из очевидных ответов на эти вопросы рождается программа МАГАТЭ RERTR направленная на “даунгрейды” ИР в мире, работающих на высокообогащенном уране или плутонии с целью перевода их на низкообогащенное топливо. Всего в мире работает порядка 200 с небольшим ИР на ВОУ/плутонии, которые и должны были стать целью программ конверсии топлива.


Должны были, но не стали. Замена высокообогащенного урана в топливе на низкообогащенный “в лоб” приводит к тому, что реактор перестает работать, т.к. содержание делящихся материалов в реакторе падает меньше критического порога. Разумеется, можно увеличить объем полостей твэлов для топлива - однако, опять же, если делать это “в лоб”, это приведет к уменьшению максимальной допустимой мощности реактора, снижению нейтронного потока и прочих полезных характеристик.


Поэтому, выполняя настойчивые пожелания по конверсии реактора его владельцы либо сталкиваются с падением полезной производительности… либо идут на всякие инженерные ухищрения, чтобы и перевести реактор на НОУ-топливо и остаться с теми же характеристиками. Давайте посмотрим на одну такую историю - реактор казахстанский исследовательских реактор ВВР-К, конвертированный в 2016 году.


Реактор ВВР-К в реакторном зале. Точнее сам реактор размером с 200 литровую бочку расположен в центре бака, который стоит в центре бетонной биозащиты, которую мы и видим. Слева внизу - укрытие нейтроноводов.


Пущенный в 1967 году, реактор бассейнового типа ВВР-К мощностью в 6 мегаватт используется Казахстаном сразу как источник нейтронов для научных и прикладных задач, материаловедческий реактор и наработчик изотопов. После распада СССР Казахстан получил в свое распоряжение реактор, работающий на урановом топливе с обогащением по 235U в 36%, поэтому через какое-то время попал под Российскую программу конверсии ВОУ реакторов в НОУ реакторы (которая охватила все подобные установки по всему бывшему СССР и восточному блоку).



Разрез по конструкции ВВР-К

Однако владельцы реактора - Казахстанский Институт Ядерной Физики не хотели мириться с ухудшением характеристик реактора (в 1990х годах КИЯФ научился продавать облучательное время своего реактора на международном рынке, поэтому ВВР-К являлся не обузой, а кормильцем). Совместно с российскими НИКИЭТ, ТВЭЛ, ВНИИНМ и СНИИП-Систематом были разработаны такие решения по топливу и активной зоне ВВР-К, которые позволили поднять характеристики установки при конверсии на НОУ-топливо.

Исходно ВВР-К имел в активной зоне 85 гексагональных ячеек, в которых было расположено 6 каналов для облучения, 3 стержня аварийной защиты, 76 ТВС с трубчатыми твэлами, в 6 из которых были вставлены поглощающие элементы системы управления и защиты. Активная зона реактора окружена легководным отражателем нейтронов.


Каждая ТВС содержала 5 концентрических шестигранных трубчатых твэла “бутербродного типа”, в котором между двумя оболочками из алюминиевого сплава располагался тонкий слой топлива - дисперсии мелких кристаллов UO2 в алюминии (содержание UO2 - 12%). Это решение позволяет очень интенсивно отводить тепло от уранового топлива, позволяя развивать высокие нейтронные мощности.


Различные виды ТВС с развитой теплообменной поверхностью. Топливо представляет собой тонкую пластинку, закатанную в алюминиевый сплав в виде листа - твэла.


Первым делом при конверсии обогащения топлива 36% -> 19,7% (топливо с обогащением <20% считается низкообогащенным) надо было как-то пропорционально поднять содержание урана в алюминиевой топливной матрице. На счастье ИЯФ в ТВЭЛ и ВНИИНМ были разработаны технологии, позволяющие формовать твэлы из топлива 70% алюминия + 30% UO2. При этом в силу увеличения концентрации топлива для обеспечения теплоотвода пришлось делать топливные листочки и их оболочки тоньше, а количество твэлов в ТВС увеличивать с 5 до 8.


Сечение старого и нового топлива ВВР-К и параметры нового топлива



Однако в итоге масса урана в каждой ТВС значительна возросла, что было использовано для уменьшения количества ТВС в активной зоне, а освободившиеся позиции были заполнены бериллиевым блоками. Т.к. бериллий поглощает нейтроны слабее воды, да и удельная тепловая мощность на литр активной зоны выросла, нейтронный поток в активной зоны в итоге получился выше, чем в исходном реакторе.  Увеличилось и количество периферийных облучательных каналов. При этом на реакторной установке не пришлось усиливать расход или напор охлаждающей системы, сокращать рабочии кампании реактора или еще как-то жертвовать производительностью.


На мой взгляд, это прекрасный пример того, как ограничения и всякие “глупые” требования могут двигать прогресс вперед, в частности ТВЭЛ получил не только технологию нового керметного Al-UO2  топлива, но в рамках других программ конверсии разработал U-Mo-Si/Al топливо - все эти работы в будущем могут пригодится где-то еще.


Процесс модернизации ВВР-К

Кроме того, “ретрофит” (новое содержимое в старых машинах) работы может быть не такие громкие, но важные с точки зрения рынка - мировой флот исследовательских реакторов стареет и умение модернизировать их, делать современное топливо для них позволяет Росатому зарабатывать на мировом рынке.     

]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_10_07_daungreyd_sdelal_issledovatelskiy_reakt Sun, 07 Oct 2018 22:54:04 +0300
<![CDATA[Пятничный стимпанк]]>


Представляю, сколько труда по смазке всех этих трущихся пар необходимо, что бы поддерживать эту машину в нормальном состоянии и сколько рук и пальцев она оторвала за срок службы.

Для сравнения 350-сильный электродвигатель 30х годов



Тут, кстати, довольно необычный способ запуска - поскольку двигатель синхронный и имеет ощутимый момент только на рабочей частоте, то сначала до нее раскручивается корпус со статором (в обратную сторону), а затем человек тормозом постепенно останавливает корпус, а ротор с нагрузкой выходит на рабочие обороты по мере снижения оборотов корпуса (т.е. двигатель постоянно в синхронном режиме). Красивое решение для доэлектронной эпохи! ]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_10_05_pyatnichniy_stimpank Fri, 05 Oct 2018 12:32:02 +0300
<![CDATA[Ядерный Израиль]]> В свете обострения отношения РФ и Израиля интересно посмотреть на оценки ядерного арсенала Израиля чуть глубже, чем "эксперты считают, что Израиль имеет х боеголовок". Как и в случае с Северной Кореей, информация тут распадается на 3 части: факты, оценки исходя из физики явлений и спекулятивные построения "как бы я сделал на месте израильтян".



К известным фактам можно отнести три вещи: Израиль начал свою атомную программу еще в середине 1950х годов, Израиль никогда не подтверждал, но и не опровергал утверждения о наличии у него ядерного оружия, Израиль импортировал из Франции в конце 50х годов ядерный реактор, который был пущен в ядерном центре Димона. К почти достоверным фактам можно так же отнести информацию, которую слил в 1986 году бывший работник этого ядерного центра Мордехай Вануну, об этой информации мы еще поговорим.


Шпионские фотографии Вануну моделей имплозивных устройств ЯВУ, сделанные в ядерном центре Димона.

Тяжеловодный реактор это лучший вариант для производства оружейного плутония в небольшом масштабе, особенно если у вас есть доступ к тяжелой воде. Графитовый реактор почти так же хорош, но обычно сложнее по конструкции, больше по размерам и "съедает" больше урана на производство плутония. Оба перечисленных типа реакторов могут работать на природном уране, не требуя обогатительных мощностей, но тяжелая вода выглядит лучше. В силу того, что она очень слабо поглощает нейтроны, реактор с тяжеловодным замедлителем способен работать на уране ниже природной концентрации, в пределе - до 0,4% U235, для графитового реактора эти цифры скорее всего в районе 0,55%.


Ядерный центр Димона с расстояния, при котором охрана не начинает стрелять в фотографа. В принципе, ничего интересного.

Тяжеловодный реактор легко организовать по канальной схеме, получив в итоге поточное облучение блоков из природного металлического урана, а значит - поточное производство оружейного плутония. В итоге сам факт строительства тяжеловодного реактора в современном мире рассматривается, как взведение ядерного курка.


Упрощенный чертеж корпуса реактора EL-3, по подобию с которым выполнен реактор в Димона. Бак с тяжелой водой установлен в графитовый отражатель, внутри бака - система каналов с охлаждением легкой водой, в которых размещено ядерное топливо (на чертеже, увы, не показано).

Именно такой приспособленный под оружейные задачи реактор, известный под французским именем EL-102,  Израиль успешно вывел на критику в 1963 году. Изначально реактор был спроектирован на тепловую мощность в 40 мегаватт, т.е. больше, чем Сев. Корейский реактор в Йонбене. Кроме того, спутниковые снимки показывают, что система охлаждения модернизировалась как минимум 2 раза, сначала до 70 мегаватт и в середине 80х возможно достигла 140 мегаватт, во всяком случае именно такую мощность декларировал Вануну. Этот момент относительно спекулятивен, т.к. модернизация реактора с в общем-то кипящим замедлителем со 40 мегаватт до 140 (т.е. в 3,5 раза) сомнительна - от старого реактора в такой ситуации может остаться только здание, а способен ли Израиль на такие суровые доработки, с учетом радиоактивности поработавшего реактора, никто не знает. В общем из кубиков 40,70,140 мегаватт и дат видимых из космоса работ можно складывать различные сценарии кумулятивной наработки реактора El-102.



Спутниковый снимок и реконструкция по описанию Вануну ядерного центра Димона. 1 - здание с реактором, 2 - радиохимический/металлургический завод, здесь в т.ч. производятся плутониевые питы (и здесь работал Вануну), 3 - здание для работы с ураном, в т.ч. металлическим, 4 - производство топлива для реактора, 5 - обогатительное производство. На фотографии так же видны градирни реактора размером ~10x30 метров, в вентиляторном исполнении таких может хватить для отвода и 200 мегаватт тепла.

С учетом того, что физика производства плутония одинакова в Хэнфорде, Томске-7 и пустыне Негев,  можно расчитать предельную производтельность ядерного центра Димона по оружейному плутонию. В этой физике нам важен факт, что чем короче выдержка топлива в реакторе, тем выше кпд трансмутации U238 в Pu239 и чище плутоний (меньше старших изотопов), но одновременно тем меньше содержание плутония в облученном топливе и тем больше его остается из-за конечной эффективности химической экстракции из раствора. Поэтому есть некий оптимум выдержки, обычно от 400 до 1000 МВт*дней на тонну топлива. Для Димоны из интервью Вануну известно, что топливо "поджаривалось" от 415 до 450 мегаватт*дней на тонну, точнее этот показатель можно вывести из других цифр, озвученных изральиским госизменником.


Расчеты производительности по плутонию для El-102. Верхяя линия - загрузка природного урана, выработка в граммах на мегаватт*день. С увеличением выгорания топлива (т.е. времени его пребывания в реакторе) эффективность наработки плутония падает. Нижняя линия - использование обогащенного до 1% урана: производительность падает (из-за меньшей необходимой загрузки урана и большей доли утечки), однако только на слегка обогащенном уране возможно производство трития из лития-6. При параллельном производстве лития производительность реактора по полутонию падает как минимум на 20%.

Тут надо сделать отступ про самого Мордехая Вануну. С одной стороны в израильского пацифиста, пронесшего камеру на ядерный объект верится с трудом, и можно посчитать эти данные дезой. С другой стороны, Вануну был похищен и вывезен в Израиль, где затем отсидел 18 лет, после чего вышел и продолжил свою борьбу с государством - в такие долгоиграющие сценарии я не верю, хотя, конечно, конспирологам тут есть где разгуляться. В общем так или иначе, без опоры на слова Вануну вычислить ядерный арсенал Израиля можно только с кратной ошибкой, а если ему поверить, то полученные цифры будут лежать примерно в верхней половине "независимой" оценки, т.е. кардинально толика доверия тут картину не меняет.


Еще фотографии Вануну - пульт управления экстракционной линией и перчатотный ящик для работы с плутонием. Все фото можно посмотреть здесь.

Вернувшись к расчету, можно подсчитать верхний предел производительности по плутонию ядерного центра Димона (верхний он, потому что считается, что у центра не было долгих простоей на ремонты, аварии и апгрейды).



Разнообразные сценарии утилизации французского реактора в Израиле имеют разную реалистичность - А и Е довольно маловероятны, а вот что из B,C,D наиболее близко к правде - мы не знаем. В итоге принято считать, что за свою историю Израиль наработал от 669 до 814 килограмм оружейного плутония, что пересчитывается в 150-200 боеголовок. Пересчитывать в боеголовки можно тоже по разному - например трехступенчатые термоядерные ЯВУ по схеме Теллера-Улама требуют плутония не только в первой ступени, но и в т.н. spark plug, входящем в систему детонации термоядерной части.

Вануну сообщал, что в Димоне ведется производство трития на том же реакторе (для т.н. газового бустирования, относительно просто поднимающего мощность ядерного оружия деления с 20-40 кт до 60-80) и лития 6 (как исходника для трития и материала для термоядерного оружия), возможно, что как минимум часть ЯО Израиля представляет собой совершенные трехступенчатые системы мощностью в несколько сот килотонн. С другой стороны возможно, что и нет, т.к. даже если инцидент Вела - действительно испытание ядерного оружия Израиля, сомнительно, что по одному единственному испытанию можно спроектировать сложный термоядерный заряд.


Кстати, в Израиле есть еще один реактор, 5-мегаваттный бассейновый IRR в ядерном центре Сорек. В отличии от военного собрата, этот реактор находится под контролем МАГАТЭ.

Интересный момент еще расход урана, который Израиль должен добывать подпольно. Для варианта 814 кг плутония расчет показывает 848 ГВт*дней тепловой выработки реактора Димона, на которые уйдет примерно 1100 кг урана-235. С учетом того, что в производственном цикле можно использовать регенерированный уран (после извлечения плутония из него), на каждые 300 кг 235 изотопа надо найти ~100 тонн природного урана, на 1100 кг - 370 тонн. С учетом расхода нейтронов на другие задачи, возможных потерь, речь идет о 500-1000 тонн. По слухам, основную часть этого урана Израиль мог получить в ЮАР во времена апартеида в обмен на передачу информации о конструкции ЯО. В любом случае 500 тонн за 5 десятилетий - доставаемое количество. 

Так или иначе, никто не сомневается, что у Израиля есть довольно приличный арсенал ядерного оружия (сравнимый с Индией и Пакистаном), есть и средства доставки, например двухступенчатая баллистическая ракета "Йерихон-3", видимо средней дальности, есть подводные лодки и на них (вполне вероятно) - крылатые ракеты с ядерными боеголовками. В общем загонять Израиль в угол может быть весьма опасно.

Впрочем, надеюсь, что ядерные державы хорошо понимаю, что нарываться не стоит обоим сторонам. Простейшая прикидка удара 1 (одной) ракетой Р36М2 по городам Израиля дает мгновенное уничтожение страны...

]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_09_25_yaderniy_izrail Tue, 25 Sep 2018 19:17:09 +0300
<![CDATA[Калорийность нефти]]>
Смотрите - на Земле сегодня около 7,5 миллиардов людей. Каждый из этих людей съедает в день... ну кто-то 4000 килокалорий, кто-то 1500, какая-то еда пропадает, ну пускай в среднем 2500. В джоулях это будет 10,45 МДж еды у день. Всего людей 7,5 * 10^9, в году 3,65*10^2 дней, перемножаем, получаем 28,6*10*18 джоулей еды в год съедает человечество. Между прочим это почти тераватт тепловой мощности и близко к тепловой мощности всех АЭС... идея из матрицы людей батареек не так и плоха (шучу, плоха).

Так вот, в мире в 2017 году добывалось 92,6 млн баррелей в год или 3,38*10^10 баррелей в год. В каждом барреле содержится... ну тут все конечно зависит от конкретики, но у нас есть "стандартный энергобаррель", boe, в котором содержится 6,12 ГДж энергии. Перемножаем, получаем 20,68*10^19 джоулей энергии получает человечество вместе с добытой нефтью. Разумеется, не вся эта энергия может быть потрачена на выращивание еды - у нас же есть знаменитый EROEI! Ну пускай будет 90% или 18,61*10^19

А теперь последний шаг. Поделим ВСЮ добытую нефть на ВСЮ добытую еду - получаем 6,5 - без всяких степеней, просто калорийность добытой нефти в 6,5 раз выше калорийности выращенной еды. Узнаете цифру? Исходные "на каждую... тратят в 5...7 раз больше" получается простым делением.

Разумеется, смысл от этого меняется. Тратят не в поле - а вообще. Это примерно как сказать, что на каждый m миллионов тонн выращенной пшеницы тратится n футбольных матчей - поделив всю пшеницу на все матчи за год.

Ок, но сколько же топлива тратиться на выращивание еды? В развитых странах примерно в 50 раз меньше, чем изначальное утверждение про 5 калорий на 1 выращенную



Впрочем, ситуация сложнее. Топливо - это всего лишь примерно четверть полных энергозатрат сельского хозяйства, да и транспортировка сельхоз продукции тоже сегодня является серьезным потребителем топлива, но статистически относится в другой раздел.


UPD: Итого топливом мы вкладываем порядка 1/10 или чуть больше от выращенного, а если все-все затраты энергии посчитать, то мы приблизимся снизу к паритету, т.к. чуть больше выращиваем, чем вкладываем дополнительно своего (см всякие расчеты по биотопливам).

Это еще интересно, потому что мне еще год назад казалось, что агротехнику на батарейки не пересадить никак (сейчас я уже не так уверен), и этот расход топлива будет всегда. Но это копейки, на самом деле, меньше авиации, скажем.
]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_09_18_kaloriynost_nefti Tue, 18 Sep 2018 21:43:57 +0300
<![CDATA[Авиаоффтоп]]> закупает еще 100 SSJ". Так вот у меня есть что сказать по этому поводу.



В город Экс-ан-Прованс, рядом с которым находится строительство ИТЭР я летел через Амстердам из Шереметьево, аэрофлотовским рейсом, и имел счастье проехаться мимо фактически кладбища аэрофлотовских Суперджетов. Расположено оно западнее терминала Шереметьево B (в девичестве - Шереметьево 1), и лично я насчитал 26 аэрофлотовских суперджетов (из общего флота 48 самолетов на тот момент), стоящих там. К сожалению, не сообразил сфотографировать это фееричное зрелище. 

Расположение кладбища:



Почему я называю это кладбищем? Почти все самолеты были зачехлованы, многие - весьма пыльные, некоторые стояли с выпущенной механизацией - явно не нормальное состояние. Справедливости ради, судя по статистике - летает у Аэрофлота все же не 50% парка, а 70% - за 9 дней сентября в воздух поднималось 33 машины.

Не хочу сейчас вдаваться с обсуждение причин такой низкой утилизации флота, не специалист. Но мне кажется, что на фоне уже многолетних проблем налетом суперджетов в Аэрофлоте заказ еще 100 штук есть прямая дотация производства этих самолетов. К сожалению, решить проблемы загрузки производства нормальным путем - снижением себестоимости, улучшением надежности и обслуживания, маркетингом наконец, похоже не удается, и ОАК идет традиционным путем. Тут, правда, есть оправдание, что бизнес производсва самолетов один из самых сложных в мире, и создать его с нуля сегодня почти невозможно, но оправдание так себе...]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_09_11_aviaofftop Tue, 11 Sep 2018 10:38:40 +0300
<![CDATA[ЮАР больше не планирует новые АЭС]]>
Однако, где-то к началу 2017 года все затихло. Пока несколько дней назад не появились планы по развитию электроэнергетики ЮАР на период до 2030 года, и оказалось, что вместо новых атомных мощностей в южной африке будут строить солнечную, ветровую и газовую генерацию.



Смену курса связывают с отставкой президента ЮАР - поклонника атомной энергетики Джейкоба Зума в феврале 2018 года отстранили от власти. Впрочем, это довольно очевидное заключение может быть только частью правды: кроме ухода сторонников проекта строительства 8 гигаватт АЭС могут быть и рациональные аргументы на смену курса, в частности - гораздо более финансово щадящий режим строительства 6484 мегаватт фотовольтаики, 9462 мегаватт ветрогенерации, 8100 мегаватт газовых ПГУ - эти мощности строятся быстрее и начинают отбиваться раньше, кроме того проекты проще дробятся и отменяются.

Стоимость заявленных мощностей, включая еще 2,5 гигаватта ГЭС и 6,7 гигаватт угольных ТЭЦ можно оценить в ~50...60 миллиардов долларов, а генерацию в 39 ТВтч от ВИЭ при КИУМ 0.27, 46 ТВтч от ГЭС и ПГУ при КИУМ 0,5 (считая, что у них будет компенсирующая задача) а так же 44 ТВтч от угольной генерации при КИУМ 0,75, всего 129 ТВтч или примерно +50% к современной генерации.

С другой стороны, атомный проект, если бы его выполнял Росатом или Китайские подрядчики, обошелся бы в сумму около 40 миллиардов долларов и вырабатывал бы 63 ТВтч электроэнергии в год.

Очевидно, что в лобовом сравнении по "капзатраты против выработки", АЭС проигрывают. Правда есть два но: где ЮАР будет брать природный газ для своих запланированных ПГУ (нужных для компенсации переменчивости ВИЭ) и какой реальный КИУМ будет показывать угольная генерация.


Сейчас в ЮАР есть одна АЭС с 2 французскими реакторами по 970 МВт. Реакторы типа PWR, стандартные труженники 2 поколения, пущенные в 84 и 85 году. После замены парогенераторов несколько лет назад можно ожидать продления эксплуатации как минимум до середины 30х годов.

Например, если газ будет привозным LNG, то ПГУ будут терять 25...50 млн в год на каждый тераватт*час по сравнению с АЭС, и чисто на этом моменте безатомная версия будущего южноафриканской энергетики проиграет в деньгах на периоде 10...20 лет.

Впрочем, есть и другие варианты. Кроме существующего импорта трубопроводного газа из Мозамбика, в ЮАР сейчас развиваются проекты по добыче газа плотных коллекторов - как сланцевого, так и метана угольных пластов. Однако, все эти варианты тоже дают недешевый газ, в лучшем случае, выносящий паритет по LCOE с АЭС за стандартные периоды окупаемости.

Из таблички выше интересен еще один момент - не смотря на ввод 6700 мегаватт угольных электростанций общие мощности этого вида генерации сократятся к 2030 году примерно на 20%. И это не смотря на то, что ЮАР очень богата энергетическим углем. У меня есть только одно объяснение таким планам - страна серьезно ставит задачу сокращения эмиссии СО2, только теперь собирается это делать солнечно-ветро-газовым миксом вместо атомного.

В итоге для меня эта история - еще один тревожный звоночек, что атомной отрасли пора как-то ускорятся в плане поиска "нового облика" атомной энергетики, что бы оставаться в строю.]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_09_01_yuar_bolshe_ne_planiruet_novie_aes Sat, 01 Sep 2018 20:18:32 +0300
<![CDATA[Солнечное электричество 24 на 7: EROEI]]> За последние 10 лет солнечная энергетика стремительно перешла от “игрушек” к серьезнейшим проектам, и продолжение кривой этого взлета обещает в будущем тотальное доминирование этого типа генерации. Или нет? В попытках прогнозирования тут сломано немало копий и основных претензий две: солнце через облака и ночью не светит (т.е. переменчивость источника) и высокая энергоемкость производства солнечных батарей, энергетически не окупаемая за время работы последних. (EROEI <1)


Технически первая проблема с переменчивостью решаемая - необходимо просто построить побольше солнечных батарей и аккумулятор достаточной емкости. Однако, такой подход явно усугубляет проблему с EROEI и со стоимостью электроэнергии. Стоимость можно посмотреть в обзорах Lazard, а вот попыток просчитать EROEI для солнечной электростанции с аккумулятором я не видел.


Для оценки давайте рассчитаем электростанцию с литий-ионным аккумулятором, расположенную в городе Юма, штат Аризона, США. Почему в Аризоне? Это очень хорошее место для солнечных ЭС (одно из лучших в мире) и по нему есть много информации. Если тут EROEI окажется около 1, то это будет означать большие проблемы у солнца в качестве базового источника электроэнергии (на сегодня). Если же EROEI окажется выше, то с учетом анализа, который мы собираемся произвести, можно будет легко применить полученный расчет к любому месту в мире.


В Юме, кстати, расположена довольно крупная СЭС Agua Caliente Solar Project мощностью 250 мегаватт. Солнечные батареи этой станции выполнены по тонкопленочной технологии из полупроводника CdTe, который отличается от кремния гораздо лучшими затратами энергии на киловатт батарей, однако проигрывает по стоимости.


Литий-ионник выбран по причине явной универсальности такого решения: если гидроаккумулятор требует подходящего ландшафта, то электрохимические можно ставить фактически где угодно. На самом деле, у литий-ионных аккумуляторов в реальности есть еще пара преимуществ: возможность играть на пиковом спросе (т.к. инверторы данной системы могут практически мгновенно переключаться с зарядки на разрядку) и перспективы дешевения (за последние 10 лет цена 1 киловатт*часа литий-ионной ячейки упала с 1000 до 130 долларов).


Итак, допустим, нам нужна электростанция, выдающая 300 МВт 365 дней в году, 24 часа в день, что соответствует производству  7200 МВтч каждые сутки и 2,6 ТВт*ч э/э в год - примерно 35% от гигаваттного энергоблока АЭС. Поместим нашу СЭС “24х7” в городок Yuma, Arizona с координатами 32.69265° северной широты и 114.62769° западной долготы.


Ровно с этого места (как закончилось ТЗ и началась реализация) начинаются сложности: дело в том, что станцию можно оптимизировать по EROEI довольно здорово, например, если задаться не односуточным аккумулятором, а двухсуточным, что в свою очередь изменит оптимальный наклон батарей и т.п. и т.д. Что бы найти оптимом по настоящему, а не случайный, необходимо в этом этапе сделать нормальную инженерную проработку. К сожалению, у меня есть не так много времени, поэтому цифры EROEI получатся в итоге не самыми оптимальными, но уж что есть. Любой желающий может потом написать в комментариях и получить спредшид с почасовым моделированием, в которых я считал станцию, и улучшить результат сам.

Например, за счет дикой переразмеренности, наша станция совсем не ощущает сезонные колебания, которые достигают для широты 30 градусов примерно +-20% от среднего значения, а системно именно сезонные колебания будут определять будущее солнечной энергетики.


Кривая на графике показывает объем аккумулятора в процентах от годовой генерации, который нужен для сглаживания сезонных колебаний, если СБ сделаны "в размер". Для наших 2,6 ТВт*ч и 32 градусов северной широты нужен аккумулятор в 234 ГВт*ч - безумно много.


Начнем расчет с самого простого - “энергодохода” нашей электростанции. Как мы увидим дальше, ее электрохимический аккумулятор будет довольно большим и работать в основном с глубиной разряда меньше 50%, что обеспечивает срок жизни (для LiFePo) не хуже 10000 циклов до деградации 20% емкости.  10к циклов - это 27 с копейками лет, давайте ограничимся 25 годами до полного обновления станции, а отброшенный остаток скомпенсирует нам неучитываемую деградацию панелей и аккумуляторов.


Итак, за 25 лет станция должна по ТЗ поставить 65,7 ТВт*ч - это наш числитель в расчете EROEI. Но во сколько джоулей обойдется строительство такой станции? Давайте для начала посмотрим необходимый набор оборудования.


Для определения в самом грубом виде, сколько же нам нужно СБ и АКБ я буду пользоваться расчетом NREL Pwatts калькулятор. Он опирается на таблицу значения инсоляции солнца для нашей точки, взятую из “стандартного метеорологического года”.


"Стандратный метеорологический год" - очень мощная база данных, с замерами таких тонкостей, как солнечную прямую (желтая кривая на графике) и непрямую (синяя) засветку, позволяющий оценивать выработку моделируемой СЭС в облачные дни.


Оптимизировать мы будем соотношение между объемом солнечных батарей и аккумуляторов (чем больше солнечных батарей, тем меньше нам надо запасать энергии, чтобы пережить темные деньки, не выключаясь) а также - угол установки солнечных батарей.


Для нашей солнечной электростанции определяющими моментами будут облачные зимние дни, например 27-28 декабря в стандартном метеорологическом годе - за эти два дня КИУМ станции составит катастрофические 3,4% и полностью определяет ее переразмеренность, которая будет приводить к выработке лишней электроэнергии 95% остальных дней.


В принципе, здесь правильнее было бы взять и поменять ТЗ на более оптимальное - например, “300 мегаватт 90% времени года”, тогда станция могла бы быть в несколько раз меньше, однако этот вариант мы посчитаем в следующий раз, а пока - хардкор.


Итак, угол установки солнечных панелей нужно оптимизировать не на максимальную энергопроизводительность в течении года, а на максимальную производительность в течении пары самых плохих периодов - получается 41 градус, а не самые оптимальные 32 (разница, впрочем, всего в 5% по годовой выработке).


Соотношение объема аккумулятора и солнечных батарей высчитывается чуть сложнее - как оптимум по энергии. С учетом того, что 1 электрический киловатт солнечной электростанции стоит ~14 ГДж (исследование 2016 года), а один электрический киловатт*час литий-ионных аккумуляторов - около 1,6 ГДж (исследование 2012 года).

Отсюда правило оптимизации - увеличиваем батарейку пока не достигаем ситуации, когда увеличение на 8,75 квтч уже не приводит к падению мощности солнечных панелей хотя бы на 1 киловатт.


Интересный график из статьи по энергетической стоимости аккумуляторов. В частности наиболее "энергодешевыми" оказываются гидроаккумулятор (PHS) и сжатый воздух (CAES) - по последнему, впроем все очень не просто, т.к. там используется сжигание природного газа для восстановления энергии. На правой панели показана "энергетическая стоимость" 4-12 часового всемирного хранилища.


Расчет по почасовой выдаче Pwatts дал мне такие минимальные величины - 2.25 гигаватт СБ и 20 ГВт*ч АКБ. При этом станция будет выдавать 300 мегаватт все 8760 часов года, а заряд АКБ только единожды упадет до 3,5% от полного, а в основном будет колебаться между 50 и 100%. КИУМ генерирующей части плох - около 0,08 и значимым его улучшением был бы прием сетью дневных пиков хотя бы на уровне 2 гигаватт, тогда общий КИУМ получился бы около 20%.


Еще лучше было бы ограничить работу станции 330 самыми солнечными сутками года - тогда размер СБ части можно было бы уменьшить до 1,6 гигаватта, а АКБ - до 8 ГВтч. Да, у переменчивых ВИЭ есть проблемы последних процентов в энергосистеме - разница между 80% долей и 100% колосальна.


Ну и EROEI. На 2.25 ГВт солнца и 20 ГВтч лития нам потребуется 59,5 петаджоулей (14*10^9 Дж * 2.25*10^6 квт + 1.4*10^9 Дж * 15*10^6 квтч ) или 15,8 ТВт*ч, а EROEI оказывается равен 4. Результат неоднозначный - с одной стороны его легко повысить в несколько раз путем приема пиков солнечной генерации и уменьшением времени работы станции по году хотя бы до 90%, с другой стороны - это Аризона, одна из лучших точек на планете для солнечных электростанций.


Ну и главное, такой проект пока нереализуем с финансовой точки зрения. Даже оптимизированные 1,6 ГВт + 8 ГВТч обойдутся не меньше, чем в 4 миллиардов долларов, что даст себестоимость электроэнергии с этого объекта в 140 долларов за МВт*ч - слишком дорого.  Появляющиеся в реальности “Solar&Storage” стараются ограничится батареей гораздо меньшего размера, обеспечивающие в основном прохождение вечернего пика + замену пикеров, т.е. газотурбинных электростанций, быстро запускаемых в случае появления незапланированных пиков потребления: понятно, что стоимость электроэнергии от пикеров весьма велика и на этом можно заработать.


Подводя итог, хочется отметить, что проведенный расчет показывает, что как минимум физика не запрещает распространение солнечно-накопительных электростанций, как минимум пока в местах с хорошей инсоляцией. Впрочем, таких мест на планете достаточно много, поэтому в ближайшие 10 лет, по видимому, такие электростанции будут массово строится.


P.S. Этот весьма небольшой по количеству символов текст потребовал аж 5 рабочих дней на поиск информации и расчеты. Поэтому хотелось бы небольшой опросик, чего больше хотелось бы видеть в блоге:

View Poll: #2084477
]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_08_26_solnechnoe_elektrichestvo_24_na_7_eroei Sun, 26 Aug 2018 14:14:09 +0300
<![CDATA[ИТЭРофото и анонс]]>
Собираюсь спросить по планам и порядку сборки оборудования и рассказать свои идеи, как бы можно было улучшить освещение проекта (например - таймлапсы сборки, количество фото и видео в целом), ну и просто наконец ощутить размеры установки, фото их не передает.  Считаю, что я выбрал удачный год для поездки - здания почти завершены, но не заставлены оборудованием так, что общий масштаб теряется.

Но давайте вернемся к фотографиям



Самым впечатляющим достижением ITER на данный момент является его сверхпроводящая магнитная подсистема - даже не столько сами магниты, а организация проектирования и производства этих колоссальных высокотехнологичных изделий. 25 основных магнита ИТЭР (18 тороидальных и 6 полоидальных + центральный соленоид) займут 25 первых места в мире по параметру B^2*V - квадрату индукции поля на объем поля, т.е. фактически по запасаемой магнитной энергии. Для производства сверхпроводящей проволки, кабелей, намоточных элементов магнитов и готовых изделий пришлось построить или модернизировать больше 20 разнообразных производств по всему миру (впрочем можно было обойтись и 5-6, если бы только каждый партнер в проекте не хотел бы себе кусочек).


Китайская команда на фоне последнего "двойного блина" из 9 штук, необходимых для формирования полоидальной катушки №6. Эта катушка нужна первой при сборке токамака, и китайцы развили приличный темп, изготовив все 9 двойных блинов за 16 месяцев.


А так двойной блин китайской катушки выглядит после пропитки стекловолоконной изоляции эпоксидкой.

Такой текст можно написать практически про любую главную подсистему ИТЭР, однако отличие здесь в том, что вся эта промышленность уже налажена и прошла практически все переделы производства (закончены выпуск сверхпроводника и кабелей из него) - в течении ближайшего года должны быть собраны первые готовые магниты. Фактически, самая сложная и дорогая подпистема, потребовавшая много лет разработки и поиска технологий, вопреки ожиданиям, совсем не тормозит проект.


Намоточный пакет тороидальной катушки вынимают из испытательной вакуумной камеры на заводе SIMIC в Италии

Европа на шаг впереди китайцев - здесь не только уже собрали из двойных блинов первую тороидальную катушку, не только оформили на ней все электрические и гидравлические коммуникации, но и провели холодный тест: успешно испытали на газовую плотность и прочность электрической изоляции при температуре жидкого азота (~80 K). Температура немножко удивляет - с одной стороны, действительно, если есть какие-то трещины, то они откроются и на 80К, и на 4 К. Однако, потратив еще несколько млн евро, можно было бы ввести катушку в сверхпроводящее состояние и испытать ее гораздо ближе к реальным условиям эксплуатации.

Для лучшего понимания размеров изделия, стоит привести такой кадр:



На фото - намотка внешней изоляции на магнит. Внутри этой желтой штуки - очень много прочной стали, в которой проложены кабели со смесью медных и сверхпроводящих проволок. 134 витка этого кабеля толщиной в руку, с током в 68 килоампер сформируют магнитное поле в 13,5 тесла в D-образном просвете 9х14 метров.

Совсем скоро для тороидальных магнитов начнется последний производственный этап - установка намоточных пакетов в силовые корпуса. Поскольку физики хотят, что бы магнитные оси были выставлены с точностью +-5 мм, все элементы конструкции (начиная с уложенного кабеля и заканчивая корпусами) снимаются лазерными сканерами, превращаются в 3D модели, и на базе реальной геометрии изготавливаются специальные прокладки, что бы добится заданной точности. Поэтому процесс установки наверняка затянется.


Одна из половин силового корпуса тороидальной катушки. По всем поверхностям видны трубки охлаждения корпуса.


Корпус, на мой взгляд, вообще космически выглядит, сколько ложек можно было наделать из этой нержавейки...

В то же время, как SIMIC приближается к завершению первой тороидальной катушке, на площадке ИТЭР, где есть свой завод для производства самых крупногабаритных магнитов идет намотка двойных блинов полоидальной PF5.



Процесс намотки выполняется на вращающемся столе двухзаходно и включает в себя этапы размотки и выпрямления исходного проводника (напомню, что по сути это весьма толстостенный стальной квадрат, так что это не так просто, как звучит), его очистки, програмного изгиба в нужную траекторию, намотки стелопластиковой/каптоновой изоляции и угладки. На фото видны так же дополнительные операции - в частности, прокладка стеклопластиковыми матами, вообще изоляция тут самое трудоемкое. Время намотки одного блина - порядка 4 недель, из которых машина движется меньше 25%



Концы проводника формуются для того, что бы можно было сформировать переходы между слоями блина и между блинами.



Для соединения стальная оболочка срезается вдоль, проводники объединяются через медный брусок (увы, сверхпроводящий магнит имеет резистивные вставки) и завариваются встык по длинной стороне.

Кроме того, к кабелю привариваются вводы и выводы жидкого гелия, выходы разнообразных датчиков (температуры, электрического поля и т.п.) - и двойной блин идет на заливку эпоксидной смолой



На этом фото видны все состовляющие техпроцесса: намоточный стол на заднем плане (огорожен белым заборчиком), две вакуумно-нагнетательные формы справа и стол, на котором выполняются ручные операции с двойным блином - слева.

После изготовления 8 блинов PF5, они будут сложены один на другой, объеденены электрически и гидравлически, обмотаны еще десятком слоев изоляции и снова пропитаны эпоксидкой. Готовый намоточный пакет ждет еще закрепление в металлических силовых элементах, монтаж выводов- и вывоз на установку.


Кстати, силовые элементы PF5 уже изготовлены (в Китае). Как обычно, даже самые простые элементы в ИТЭР стремяться сделать посложнее, в частности в этих опорах пришлось прорезать сквозные криволинейные прорези в боковых стенках для снижения теплового потока в катушку, что бы не строить еще вдвое больший криокомбинат.

Вслед за PF5 этому заводу надо изготовить схожую по размерам катушку PF2, а затем большая часть этого оборудования пойдет в утиль и будет заменено на оборудование побольше, для производства 25 метровых катушек PF3 и PF4.



Элементы вакуумного стенда для холодного тестирования собранной катушки и форма для "запекания" эпоксидки PF5/PF2 на заднем плане.

Заканчивая "магнитную" тему, хочется показать собранный стенд, на котором 300-тонный сегмент (1/9) вакуумной камеры токамака будет "одеваться" тепловыми экранами и двумя 360-тонными катушками. Поскольку элементы тут сложно-трехмерные, очень габаритные и тяжелые, а точность нужна в несколько мм, то опоры стенда умеют двигаться по X,Y,Z и вращаться вокруг этих осей, смещая "одежку" вокруг сегмента вакуумной камеры.


Лучше открыть по клику в отдельном окне, что бы посмотреть покрупнее

Испытания всей этой крутой механики запланированы на сентябрь - декабрь, если повезет, то я увижу подготовку своими глазами. По идее, на этапе сборки токамака ИТЭР каждый сегмент будет проводить примерно по полгода в этом помещении, кроме сборке на стенде его будет ждать еще установка датчиков состояния.

Что еще? Ну, например, в России в мае прошли сдаточные испытания уже второго серийного гиротрона (из 8). Меж тем на площадке ИТЭР второй год не могут сдать здание под гиротроны :-/


Гиротрон в этом мессиве - коричневая башня по центру, выход мегаватта микроволнового излучения осуществляется в серую бочку слева (это согласующая оптика). Остальное, в основном, охлаждение.

В Европе изготовили прототип корпуса кассеты дивертора



Хотя до установки дивертора еще лет 10, а то и 15.

Ну и главное - в июле в лаборатории NBTF был запущен самый мощный источник отрицательных ионов SPIDER.



Напомню, что этот агрегат стоимостью 62 млн евро - один из этапов создания рекордных инжекторов нейтралов ИТЭР (увеличивающиеся в размерах стенды BATMAN-ELISE-SPIDE-MITICA-NBI). NBI - одно из самых высокотехнологичных устройств ИТЭР (можно почитать про сам NBI и про его мегавольтный источник питания), создающее с помощью мегаваттного радиочастотного генератора отрицательные ионы водорода или дейтерия (отрицательные - это с двумя налипшими электронами, и не с одним оторванным, они гораздо эффективнее нейтрализуются для ИТЭРовских энергий), отделяющие их от электронов (эти этапы и должны производится на SPIDER). Отрицательные ионы затем будут ускоряться мегавольтным ускорителем, нейтрализоваться и влетать на 3% скорости света в плазму ИТЭР, передавая ей энергию и момент.

SPIDER интересен некой интригой вокруг своей конструкции - возможно этот ключевой элемент будет давать ионов сильно ниже, чем надо, и тогда вариант новосибирского Института Ядерной Физики, являющегося мировым лидером в разработке инжекторов нейтралов внезапно может стать очень привлекательным для ИТЭР.

Но пока стенд, должный давать 40 А был запущен на пару десятков секунд и с током меньше ампера, но тем не менее это значит, что высокотехнологичная машина собрана и рвется в бой.

P.S. Свежие облеты на дроне по площадке ИТЭР


]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_08_19_iterofoto_i_anons Sun, 19 Aug 2018 22:59:41 +0300
<![CDATA[Электроавиа]]> zilm про электросамолеты "Автоматическое управление и электричество в этой нише сделает настоящую революцию, радикально снизив себестоимость"

Действительно, если взять, скажем двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель, питающийся от сети, то механическая энергия от последнего будет заметно дешевле. Поскольку у аваиации топливные расходы - наибольшие среди всего транспорта, то "радикальное снижение себестоимости" при переходе на электроавиа кажется резонным. Более того, например самый успешный электросамолет в мире Pipistrel Alpha Electro успешно экономит деньги на задачах летной подготовки, тратя электрические киловатт*часы против литров авиационного бензина (у самолета есть прототип с ДВС).


Pipistrel Alpha Electro - 150 кг полезной нагрузки, 60-киловаттный двигатель, длительность полета - до 1 часа на скорости 85 узлов.

Однако, чем медленнее и меньше самолет, тем в целом меньше топлива он тратит на перевозку 1 килограмма полезного груза на 1 километр. И наоборот. Если кто-то и выиграет от перехода на электротягу - так это магистральные авиалайнеры. С другой стороны, отказ от углеводородов в "большой авиации" точно не является вопросом ближайшего будущего - плотность хранения электроэнергии в баттареях совершенно недостаточна. Так, если взять Боинг 737-800 и заменить все топливо энергетическим эквивалентом (с учетом КПД двигателей) в виде лучших на сегодня литий-ионных перезаряжаемых батареек, то их масса составит примерно 3 массы самолета и где-то 10 кратно превысит вес топлива.


Видео (правда на английском) с довольно подробным разъяснением, почему так и как с этим жить.

Но вернемся к исходному вопросу. Сколько можно съэкономить, если мы вдруг обойдем проблемы с весовой отдачей батарей и начнем летать на электрических самолетах? Вообразим на секунду, что это ровно такой же самолет, той же стоимости постройки и эксплуатации, с примерно таким же комфортом и весами. Какова доля топливой составляющей в авиабилете?

Я воспользовался планировщиком полетов авиации PFPX и посчитал расход для двух реальных перелетов - Москва - Анталья в варианте полностью забитого салона B737-800 и перелет Париж - Буено-Айрес для заполненного на 80% B-777-300ER. В первом случае на одного человека пришлось сжечь 36,6 невозобновляемого топлива, а во втором мы приблизили глобальное потепление на 208,9 кг авиакеросина. В принципе на этом можно было и завершить, но я все же переведу в деньги, для чего надо будет еще немножко позанудствовать.

Если представить, что кпд авиадвигателя на эшелоне равен примерно 30% (не совсем уверен, что это правильно, т.к. кпд двигателей довольно широко изменяется в зависимости от всяких условий, но я остановился на этой цифре), а кпд электросистемы от розетки до энергии отбрасываемого воздуха составит 85% то при сегодняшних стоимостях авиакеросина (720$ за тонну) и квт*ч электричества в 3,5 рубля экономия должна составить 0,461 доллара на 1 кг исходного керосина.

Значит билет их Москвы в Анталию обойдется вам дешевле всего на 16,9 доллара, а из Парижа в Буэнос-Айрес на 96 долларов - что-то вроде меньше 10% стоимости билетов.

Таким образом, увы, но на сегодня не похоже, что переход на электротягу приведет к кардинальному снижению стоимости авиатранспорта.
]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_08_12_elektroavia Sun, 12 Aug 2018 23:10:16 +0300
<![CDATA[Комментарий к комментарию]]> jorg_surf и написал длиннющий комментарий в своем ЖЖ. Думаю, стоит его вытащить с сокращениями сюда, и после ответить на некоторые составляющие

====
jorg_surf:

Секретность и отсутствие контроля порождает безнаказанность и произвл.
Бомбу сделали? Суверенитет политического руководства обеспечен? Остальное не важно.

В итоге, что мы имеем?
Энергетика атомная плохая, не участвует в суточном или недельном регулировании.
Как следствие, потребители несут дополнительные издержки - остальные станции изнашиваются больше, требуют больший тариф или плату.

Если оглянуться в прошлое, то становится ясно, что энергетики не могли продавить технически правильное решение с маневренными АЭС, Минсредмаш был аппаратно сильнее Минэнерго, а решили проблему решать собственными силами.

[... большой текст про ошибки электросетевого хозяйства поскипан... ]

Впрочем, как и Росатом.
С одной стороны, есть правильные движения со стороны руководителей: заказов на блоки АЭС мало (некуда девать), экспорт ограничен, значит надо заниматься диверсификацией портфеля. А дальше все как обычно. Берем большие государственные деньги и под честное слово топ-менеджеров даем их кому попало.
Эти кто попало, не имея реального опыта, начинают заниматься имитацией деятельности, как их научили в бизнес-школах и на втором-третьем образовании.
Дать денег энергетикам ессно нельзя, поскольку там тоже в топ-менеджерах не пойми кто, значит, даем тем кто идейно близок, т.к. Росатому.

А каковы результаты? Докладываю.

1. Нового топлива для АЭС нет. И нет даже постановки задачи. Есть изменения в дизайне блоков: в системах безопасности, автоматизации (и то надо разбираться, что там внутри), есть мысли касательно модернизации электрической части новых станций, но жуткая дремучесть проектировщиков и используемых технологий вряд ли позволят что-то изменить.

1.А Для меня было шоком, когда оказалось что эл. часть блока 1000 МВт для финской АЭС Хакинкиви обсчитывается на калькуляторе и в Экселе. Расчетной программы для расчета эл.режимов и токов КЗ не было.

Чтобы было понятно, потребление блока составляет 5-6 % от номинальной мощности, это 50-100 МВт, причем на пятачке блока. Большие токи КЗ, высокие требования к выбору кабелей по различным условиям (чтобы не загорелись от ударного тока и чтобы выдержали периодическую составляющую тока КЗ, например). Поскольку это собственные нужды, которые также сильно влияют на ядерную безопасность - это вопросы самозапуска после КЗ, работа отдельно от энергосистемы с питанием от турбогенератора (привет 4 блоку ЧАЭС и блоку выбега), работа от аварийных дизелей, работа от источников бесперебойного питания, переходных процессы при коммутациях из одного состояния в другое, вопросы охлаждения кабелей и двигателей, как это все себя ведет в целом - короче, сложно это все.

Проектная организация столкнулась с полным непониманием такого подхода со стороны финского регулятора и эксплуатации. Им показали как это делается в Финляндии, проектировщик кинулся отрабатывать и покупать лицензию - чтобы можно было бы хотя бы проверить их расчеты, используя одинаковые математические модели - но увы, следствии ряда обстоятельств, расчетная программа была куплена другая. По моему, специально, чтобы было не проверить. Вот вам результаты, хотите проверить - создавайте расчетную модель сами. Это культура проектирования, которую нахваливает автор блога. Я, конечно, все понимаю, но программы для расчетов токов КЗ, установившегося режима, переходных электромагнитных и электромеханических процессов существуют уже лет 50, отечественные и иностранные, почему проектировщик их не использует - лично мне неясно.

Например, для проектирования тепловой и строительной части используется иностранный софт от InterGrath - все в 3D, расчеты прочности трубопроводов, расходы, давления и т.п. Наследие американских проектировщиков? :-) Что мешало навести порядок с электричеством?

1.Б Руководители РАСУ понимают, что проектировать и строить ОРУ АЭС также как это делал СССР - нельзя. Но они совершенно не понимают почему СССР строил именно такие схемы. Я разговаривал в этом году с топ-менеджерами (в моем понимании), они не понимают зачем при СССР делали обходную шину в РУ 220 кВ. Совсем не понимают.

Видимо, у них нет профильного образования. Они выходцы с АЭС, проявили себя в эксплуатации, но ведь для успешного проектирования надо хотя бы понимать что ты хочешь создать. Ситуация, когда современное коммутационное оборудование (выключатели) не требует серьезного обслуживания в течении 10-15 лет, а вот разъединители, которых много, как не крути, надо смазывать каждые 5 лет, позволяет использовать более простые схемы, без ущерба для надежности, и повысив безопасность для эксплуатации (нет вывода оборудования в ремонт - нет ошибок персонала - нет глупых смертей при переключениях), и снизив затраты.
Но увы, мало кто это понимает, тем более в структурах Росатома.

2. Росатом взялся за ветер. Благая идея: загрузить свои заводы большими и сложными деталями ветряков, освоить у себя, затем наладить экспорт. Исполнение как всегда у нас.

Ничего самостоятельно создать предприятия Росатома не смогли (да и не собирались похоже), поэтому пошли по легкому пути - купить лицензию. Опять молодые выпускники МБА, опять назначены менеджеры проектов, опять глупые вопросы, опять импортозамещение, опять административный ресурс при распределении государственной поддержки ВИЭ.

Меня очень повеселила история с трансформатором в гондоле ветряка.
Иностранцы ставят сухой трансформатор с генераторного напряжения на 35 кВ, с полностью полимерной изоляцией, затем по кабелю внутри башни и в распредустройство 35 кВ. У нас сухие не делают на такие напряжения. Значит, поставим масляный. А что? Хороший, из Тольятти, на АЭС стоят и все отлично. Только вот в случае пожара горящее масло на высоте 70 м - это то еще зрелище:
https://www.youtube.com/watch?v=GJiPg75Bqzg
Но это же неважно, главное быть эффективным менеджером, остальное поймут, простят и забудут - особенно если ты девушка лет 25, ну с кем не бывает, главное ведь же исполнить волю государства и импортозаместить?

И чего в итоге?
01 декабря 2018 структура Росатома ВетроОГК должна начать поставку мощности на оптовый со своей ВЭС Шовгеновская в Адыгее:
http://www.atsenergo.ru/sites/default/files/proresults/2016_perechen_otobrannyh_proektov.xls

С вероятностью 99,5% поставка не начнется, будут штрафы, ибо эффективные менеджеры никак не могут решить вопросы с организацией производства ветряков в Волгодонске (даже по лицензии), не могли до ноября 2017 решить вопрос с выделением земли в Краснодарском крае (еще бы, самая дорогая земля в стране, кроме Москвы и Питера), никак не решался вопрос с проектированием и согласованием схемы выдачи мощности.

С ней вообще большая засада, товарищи из Росатома обычно сидят на своих АЭС, ТЭЦ и понятия не имеют о тех проблемах, которые создаются в результате их работы. А тут надо принимать решения - ессно, следуя логике менеджеров, надо снижать риски и затраты, отсюда метания - сами построим подстанцию 110 кВ, заведем на нее существующую ЛЭП 110 кВ Кубаньэнерго и дело в шляпе. Потом оказалось что для выдачи 150 МВт одной ЛЭП мало и вообще, все против. Тогда придумали схему с технологическим присоединением к сетям 220 кВ ФСК ЕЭС - оказалось что это не дорого, а очень дорого. В итоге, весной 2018 судорожно начали искать подрядчика для строительства подстанции своими силами - но на два года морока - но видимо сами ветряки еще совершенно не готовы, даже не заказаны или не изготовлены в голландии, поэтому решили делать так.

3. Еще Росатом взялся за восстановление технологии по передаче постоянного тока:
«Приказом Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом» от 4 июля в целях комплексной оценки перспективности использования технологии передачи электроэнергии постоянным током сформирована межведомственная рабочая группа, в состав которой включен генеральный директор АО «НТЦ ЕЭС» Виктор Крицкий. Задачей рабочей группы является комплексный анализ перспективности использования технологии передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения в схемах выдачи мощности атомных электростанций. Согласно приказу, к 27 августа 2018 года рабочая группа должна сформировать «пилотный проект и схему выдачи мощностей будущих АЭС с использованием линий постоянного тока». В группу вошли представители Госкорпорации «Росатом», Минэнерго России, ПАО «ФСК ЕЭС», ПАО «Россети», АО «СО ЕЭС», отраслевых научно-исследовательских институтов и проектноинжиниринговых организаций».

Напомню, что в Росатом передали ФГУП ВЭИ (http://www.vniitf.ru/vei-menu), которое было разработчиком оборудования для всех ЛЭП в СССР, включая оборудование для ППТ Экибастуз-Центр и ВЛ переменного тока 1150 кВ. Очевидно, что с благими намерениями. Однако когда встал вопрос о выдаче мощности ЛАЭС-2 в сторону Финляндии, что было придумано? Правильно, обратится в команию Alstom, чтобы купить у них технологию постоянного тока, однако с АЭС не заладилось из-за кризиса в РФ, снизившегося потребления в ОЭС Северо-Запада, и повышенной приточности ГЭС в странах NORDEL. Не нужна больше там наша электроэнергия, слишком дорогая. Отсюда перенос ввода новых блоков вправо и похороны кабеля из Соснового Бора в Выборг.

[...два сумбурных на мой взгляд пункта тоже выкинул - я не понял в чем там претензия - tnenergy]

Это только то, о чем осведомлен я, и что лежит на поверхности.
Всего программ диверсификации у Росатома множество, и они реально не знают куда еще потратить деньги...

====

Теперь мой [tnenergy] комментарий

1. Мне кажется странным обсуждение "нового топлива" для маневрирования АЭС - начнем с того, что по всем техрегламентам суточное маневрирование ВВЭР-1000/1200 по схеме 100-75-100 допускается и сегодня на существующем топливе. Вопрос только в том, что это ДОРОЖЕ для потребителя, чем маневр газовыми ТЭС и ГЭС.  Если вспомнить, что у ТЭС в себестоимости э/э превалирует топливная составляющая, а у АЭС - капитальная, это как бы должно быть очевидно. Поэтому идет оптимизация стоимости, и никакое "новое топливо" тут ничего не изменит.
2. Про "обсчет электрических схем Ханхикиви в экселе и калькуляторе" - ничего не знаю, может быть так и было. Большие структуры, а Атомэнергопроект - безусловно большая структура в целом склонны к консерватизму и застревании в прошлых решениях. Но сам автор пишет, что ситуация сдвинулась, закуплено ПО и т.п. - в чем проблема?
3. По ветрогенерации: да, менеджмент "Новавинд" прямым текстом говорит "Могли бы мы в Росатоме разработать современный ветряк? Могли бы - 10 лет НИОКР, пара десятков миллиардов рублей и готово. Но времени у нас на это не было". Задача Новавинд - это освоение строительства ветропарков со всеми сопутствующими вопросами (от проектирования и документации до логистики и организации эксплуатации). Считаю, что это отличная идея для диверсификации мощностей АЭП и АСЭ и так же Русатом Оверсиз и блока международного бизнеса.

И разумеется, слово "освоение" на деле подразумевание набивание шишек и хождение по граблям, какие "лучшие практики" ты не изучай, и как тчательно не готовься.

4. Передача ВЭИ в Росатом - на мой взгляд полувынужденное решение, т.к. сам ВЭИ к 2015 году пребывал в чудовищно печальном состоянии, занимаясь в основном сдачей в аренду помещений и стендов - знаю это изнутри, т.к. одно время работал в фирме на территории ВЭИ и общался с бывшими и настоящими работниками этого института. Ну а дальше включаются стандартные механизмы Росатома "какие заделы у нас есть и как их можно развить и комерциализировать" - что бы не пришлось обращаться к Alstom/ABB/Siemens. Опять же вижу это в положительном ключе.

===

В целом, хочу сказать, что в любом деле, связанным с техникой и деньгами всегда можно найти изьяны и выразить недовольство. Всегда будет рассхождение в точках зрения высокопарящих менеджеров и низового персонала. Очень часто критика не учитывает реалий управления массой вот такого критично/похуистично настроенного персонала. Отсюда можно сделать неожиданный вывод - вся эмоционально окрашенная оценка деятельности (как критичная, так и восторженная) этому делу не поможет. Необходимо начинать с выработки количественных критериев "что такое хорошо и что такое плохо", вот их можно эмоционально обсуждать, а затем уже процессы примерять по этим критериям. Иначе это просто разговор не очем, пусть он даже усыпан техническими терминами и конкретными фамилиями...]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_08_09_kommentariy_k_kommentariyu Thu, 09 Aug 2018 12:15:57 +0300
<![CDATA[Росатом создал вечный реактор]]> пишут нам журналисты RT. Ок, не вечный, а "вечный".

Речь на самом деле идет о реакторе для атомной подводной лодки, для которого не нужна перегрузка в течении всего срока жизни лодки (это от 30 до 50 лет). Об этом написали в отчете ОКБМ Африкантов:


Поскольку замена активной зоны на АПЛ - довольно гемморойное мероприятие, еще и надолго выводящее лодку из строя, моряки с самого начала эксплуатации АПЛ всегда хотели активные зоны, работающие подольше. Идеальный вариант - атомные лодки и корабли, вообще не требующие замены АЗ на весь срок жизни, т.к. это позволяет избавится от соотвествующей инфраструктуры по перегрузке в составе ВМФ.

Теоретически, такую активную зону сделать не сложно: каждый выгорающий килограмм U235 дает 1,0-1,4 ГВт*дней тепловой энергии (вилка значений из-за того, что часть энергии получается от выгорающего Pu239, который нарабатывается в реакторе, и его наработка зависит от конструкции)

Для реактора тепловой мощностью 0,18 ГВт, который работает с КИУМ 0,15 в течении 40 лет надо обеспечить запас реактивности в ~400 кг U235, что для топлива с высоким обогащением более чем возможно в габаритах лодочных реакторов.

Однако тут есть две проблемы. Скажем, если мы конструируем активную зону с 4 тоннами U235 и допускаем выгорание 10% из них за жизненный цикл - это приводит к тому, что изменения запаса размножающих свойств будут в очень широком диапазоне. Такой системой сложно управлять - нужно сильно менять концентрацию бора, иметь выгорающие поглотители в топливе и т.п. - но в целом конструкторы это научились делать еще давно.

Вторая проблема связана тем, что лодочному реактору приходится резко маневрировать мощностью. Оксидная керамика, являющаяся стандартом для топлива больших энергетических реакторов плохо переносит резкие изменения тепловыделения. А металлическое топливо, хорошее для маневров совсем не держит продукты деления, распухает и коробится еще на выгораниях в районе 0,1-0,3% а не 10, как надо нам.

Поэтому задача создать малогабаритный, маневренный и при этом "долгоиграющий" реактор очень нетривиальна. Первыми с этой задачей справились разработчики из лаборатории Knolls (забавно, кстати, что многие в Рунете считают, что в США есть только один разработчик реакторов - Westinghouse) для реакторов S9G, устанавливаемых на лодках класса "Вирджиния". Ходят слухи, что в основе топлива этого реактора - металлокерамика, сочетающая UO2, и "прожилки" молибдена и циркония, однако что там в реальности - мы не знаем, т.к. конструкция лодочных реакторов в США чуть ли не более секретна, чем конструкция атомных боеприпасов.

Впрочем, возможно слухи и не врут. Например, в США последние пару лет продвигается новое топливо Lightbridge, которое создали, как считается, выходцы из военно-морского атома. Топливо состоит из сплава урана и циркония (цельного, без керамики), но за счет хитрой геометрии твэлов хорошо держит выгорание и при этом имеет прекрасные маневренные качества. Дальше додумывайте сами.
 
И вот, ОКБМ официально отвечает "успешными испытаниями" прототипа реактора на полный жизненный цикл. В условиях Российской Федерации - где есть переработка ОЯТ реакторов подводных лодок (т.е. куча урана 235, которую приходится закладывать в реактор возвратится в цикл) и проблемы с нормальными условиями эксплуатации этих самых лодок "долгоиграющие" реакторы видятся правильным направлением развития морских транспортных реакторов.]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_08_07_rosatom_sozdal_vechniy_reaktor Tue, 07 Aug 2018 12:50:55 +0300
<![CDATA[Долгие быстрые реакторы, часть II]]> Окончание. Начало в первой части.

Тем не менее, в декабре 2017 года стартовало строительство гораздо большего энергоблока CFR-600, который является аналогом БН-800 по идеологии и даже конструкции некоторых элементов (например парогенераторов, что дало повод слухам, что и здесь в проектировании не обошлось без России). Такая спешка со строительством объясняется конкуренцией с другими быстрыми программами, о которой ниже. Опытно-промышленный CFR-600, который хотят пустить в 2023 году должен открыть дорогу массовому строительству 1200-мегаваттных CCFR, которые и будут решать задачу топливообеспечения и уменьшения количества ОЯТ - в общем планы тут традиционная китайская копипаста французских и/или советских.


Секционно-модульное исполнение второго контура CFR-600 намекает на его близость к советской/российской линейке БН. Так же есть мысль, что наличие всего двух петель (а не 3 или 4) означает, что потом этот дизайн вырастет в мощности до 900 или 1200 мегаватт.


Однако на одной натриевой “классике” Китай не останавливается, и с каждым годом все больше денег вкладывает в альтернативы. Лучше всего известно о свинцово-висмутовом проекте CLEAR-0/I/II, первый из которых представляет сборку 0 мощности (или критсборку, позволяющую исследовать вопросы нейтронно-физических характеристик будущего реактора), а второй - проект 10 мегаваттного(т) реактора с внешним нейтронным приводом (ADS-система). Ходят слухи о военных применениях этой разработки.


Кроме того, Китай в 2017 году поймал удачу за хвост - договорился с американской Terra Power о строительстве быстрого натриевого реактора TWR-300 на территории поднебесной. Terra Power, долгое время финансируемая Биллом Гейтсом (но в последнее время лишившаяся этих денег) в свое время собрала сильнейших американских разработчиков быстрых реакторов под своим крылом, и если проект 300-мегаваттного (электрических) реактора будет реализован - это будет важный впрыск американского опыта в китайскую программу.


Концептуальное изображение TWR-300 напоминает классические быстрые натриевые реакторы Phenix или БН-600, однако в конструкции активной зоны вполне может скрываться множество "фишек".


Наконец, Китай активно развивает тему жидкосолевых реакторов, впрочем тут до конца не известно, идет ли речь о реакторах с замедлителем или все же быстрых. Думается, в пределе нескольких лет эта тема станет яснее. Жидкосолевые реакторы часто рассматриваются в рамках большого парка БН с ЗЯТЦ как “дожигатели”, реализующие трансмутацию минорных актиноидов и долгоживущих продуктов деления, тем самым окончательно решая проблему невероятно длинных сроков выдержки ОЯТ или остатков от переработки ОЯТ.


***

Ну вот мы и добрались до Российской быстрой программы. В России и в 2015 и в 2018 году для разработчиков быстрых реакторов одни из самых лучших в мире условий: есть большой парк экспериментальных и промышленных реакторов, есть финансирование программ, оператор АЭС заинтересован во внедрении быстрых реакторов хотя бы для сжигания плутония, который будет образовываться при переработке ОЯТ ВВЭР.



В России продолжаются строится гражданские быстрые реакторы - на фото стройка 150 мегаваттного МБИР

Казалось бы, в таких условиях мы давно уже должны были увидеть вытеснение новых ВВЭР-строек БН/БРЕСТ-стройками.


Однако, не все так радужно. Вырвавшись в лидеры в мире, быстрая программа России столкнулась с тремя проблемами: снижение мотивации что-то делать, внутренняя конкуренция и снижение финансирования.


Первой жертвой этих проблем стал проект СВБР-100. Как известно, тяжелометаллические теплоносители для быстрых реакторов имеют некоторые плюсы перед натрием (и натрий-калием): негорючесть и инертность при взаимодействии с воздухом и водой, высокую температуру кипения, хорошие нейтронно-физические качества. Проект “Свинцово-висмутовый быстрый реактор” должен был использовать имеющийся опыт работы с свинцово-висмутовой эвтектикой (свинцово-висмутовые реакторы в количестве 7 штук эксплуатировались ВМФ СССР, и как минимум 1 опытный реактор работал на суше).


Реакторная установка СВБР-100 (в центре), второй контур (парогенераторы внутри реактора, снаружи сепараторы)

При этом, для разведения проектов быстрых реакторов по “разным углам”, Росатом привлек к финансированию разработки фирму “En+” Олега Дерипаски, а сам реактор решили сделать малым и в перспективе модульным с целью занять соответствующую нишу (вообще я хочу написать подробный рассказ про историю этого проекта). К 2016 году проект дошел до стадии, когда стала понятна стоимость сооружения и значит - цена киловатт*часа. Стоимость и цена получались запредельно высокими (100+ долларов за МВт*ч), без возможности отбиться на рынке России, да и в мире было не так много мест, где хотя бы потенциально этот проект бы отбивался. Разработчики от Росатома и Дерипаски кулуарно обвиняли друг друга в неумении проектировать малые АЭС, но так или иначе - проект был заморожен и пребывает в этом состоянии до сих пор. Такой “некомандный” подход, думается, надолго отбил желание у частных инвесторов вкладывать деньги в совместные с Росатомом проекты.


Оставшиеся две ветки - БРЕСТ и БН, хотя формально и были объединены в один проект “Прорыв”, смертельно воевали друг с другом за место под финансовым солнцем. В частности, флагманский БН-1200, который должен был вобрать в себя весь опыт натриевых быстрых реакторов и приблизиться по цене к ВВЭР-1200 регулярно подвергался критике и отправлялся на доработки, где пребывает до сих пор. Хотя, по сути, если заказчику (например концерну Росэнергоатом) нужен быстрый энергетический реактор, альтернативы БН-1200 у него нет, рефреном звучала мысль, что нужно построить БРЕСТ и БН и сравнить их. А поскольку БН-800 у нас уже есть, то возможно не стоит строить и новый.


Кстати, мало кто знает, но вплотную с ПО "Маяк" располагается площадка Южно-Уральской АЭС с двумя котлованами под БН-800, строительство которых было остановлено в начале 90х годов.

Впрочем, годы доработок БН-1200 привели к довольно удивительному результату. Проект был фантастически оптимизирован по строительным объемам, металлоемкости реакторной установки, количеству арматуры и т.п. и сейчас позиционируется, как равный по строительной стоимости с ВВЭР-1200. Равный на бумаге, но с учетом того, что БН-800 обошелся в почти в полтора раза дороже ВВЭР-1200 в расчете на мегаватт, это большое достижение. В итоге, хотя решение о строительстве блока БН-1200 не принято, и в условиях значительного сокращения инвестиций в строительство новых энергоблоков АЭС в России принять его будет крайне сложно, позиции натриевой классики как никогда сильны. Видимо, следующей важной точкой будет освоение МОКС-топлива на БН-800, т.к. именно оно планируется основным в текущем проекте БН-1200. Но тем не менее, сияя невероятной перспективностью, сегодня БН-1200 - бумажный проект.



Проект БН-1200 (теперь он БН-1200М) удалось фантастически ужать в размерах и удельных расходах. Главное, что бы за это не пришлось заплатить тяжелую цену эксплуатации.

БРЕСТ-300-ОД в то же время провел эти три года в тяжелых позиционных боях, постепенно теряя финансирование и позиции. Хотя в 2014 году началось строительство модуля фабрикации топлива (одна из трех единиц БРЕСТ наряду с реактором и модулем переработки топлива) и сегодня эта очередь почти достроена и даже начат кое-какой монтаж оборудования фабрикации, дальнейшее строительство так и не началось. В том числе, на лабораторной стадии вскрылось, что получить нужные характеристики от пиропереработки ОЯТ не удается, а значит надо менять проект модуля переработки (довольно существенно - вводить большое хранилище для выдержки ОЯТ, цех PUREX и т.п.), хотя бы пока ученые не доведут пиро.


Одной из проблематичных особенностей свинцовых теплоносителей является шлакообразование/коррозия сталей. Оба процесса запускаются "неправильной" концентрацией кислорода в теплоносителе, которую надо удерживать в пределе 10^-5...10^-6 массовых процентов. Можно ли это технически в объеме десятков кубометров разогретого бурлящего свинца - никто не знает доподлинно.

Укрепилась критика и проекта реактора, т.к. даже весьма обширный НИОКР БРЕСТ с многочисленными стендами не может перепрыгнуть отсутствие хотя бы маленького, но реализующего все проблемные эффекты реактора. При этом на стендах всплыли некоторые неприятные особенности, которыми реальность всегда отличается от идей: насосы разрушались в свинцовом потоке, обеспечить точно заданную концентрацию кислорода в большом объеме свинца оказалось как минимум “очень непросто” и т.п.


Сегодня БРЕСТ остается в подвешенном состоянии. Модуль фабрикации, видимо, будет достроен и запущен, а вот на дальнейшее денег пока нет, и неясно - появятся ли. Как будто отражая вечное российское следование за европейскими странами, проекты превращаются в бесконечные и бесцельные процессы.


Стройплощадка БРЕСТ-300-ОД по состоянию на лето 2018 года. Кроме совсем вспомогательных зданий построен административно-бытовой комплекс, санпропускник (2 здания внизу и по центру) и комплекс модуля фабрикации-рефабрикации и зданий по обращению с радиоактивными отходами (справа вверху). Реактор планировался к строительству в пустом месте слева вверху.


Однако во всем этом сомне бредущих в тумане есть одно яркое пятно. Это исследовательский реактор МБИР. Его задача - замена БОР-60, который доживает последние годы. Этот реактор сооружается в НИИАР, рядом со своим предшественником, и хотя так же как и БРЕСТ, не получил пока финансирования на полное сооружение (в частности, не согласованы деньги на второй контур, турбину и научную часть), не очень большой масштаб проекта скорее всего позволит эти деньги получить либо от государства, либо от заинтересованных разработчиков со всего мира. На данный момент это единственный гражданский быстрый реактор, сооружаемый в России.


***

В сложившейся ситуации, когда у быстрых программ нет коммерческих потребителей, а государственный интерес капризен и непостоянен, наличие современного быстрого реактора помогает сохранить эту технологическую ветвь от забвения и кто знает - может быть в какой-то момент общество снова станет благосклонным к атомной энергетике, а той, в свою очередь понадобятся быстрые реакторы и замыкание топливного цикла.

]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_08_05_dolgie_bistrie_reaktori_chast_ii Sun, 05 Aug 2018 23:13:32 +0300
<![CDATA[Долгие быстрые реакторы, часть I]]> Если бы ко мне сегодня обратился бы за советом начинающий блоггер с вопросом “про что писать по ядерной тематике”, я бы точно отсоветовал бы ему писать про термоядерные и быстрые ядерные реакторы. Интересные новости здесь появляются настолько редко, что люди забудут о твоем существовании от публикации к публикации.


В частности, у меня новости по теме реакторов на быстрых нейтронах выходят примерно раз в полгода и пришлось подождать три годика, прежде чем неторопливая поступь этого направления привела к тому, что мне снова стало интересно написать что-то по теме в целом (а вам, надеюсь, прочитать).


Итак, три года назад, в благословенном 2015 году ситуация с мировой программой реакторов на быстрых нейтронах выглядела так:


  • Только что пущен крупнейший промышленный блок БН-800, символизирующий, что Россия все еще умеет строить и запускать промышленные быстрые реактора. Начинается строительство революционного БРЕСТ-300, идет жесткая битва по поводу того, какие реакторы более перспективны - натриевые или свинцовые. А может быстрые свинцово-висмутовые? Представитель этого направления СВБР-100 планируется к строительству в НИИАР недалеко от Ульяновска.


  • Франция, закрыв Phenix, проектирует возврат к тематике быстрых реакторов через проект натриевого БН ASTRID и участие в быстрых реакторах ALLEGRO (газоохлаждаемый), ALFRED (свинец) и MYRRHA (свинец-висмут с ускорительным драйвером). Однако сроки разрыва между рабочими установками начинают выглядеть тревожно


  • Индия 3 год тянет с запуском 500-мегаваттного PFBR, но все ждут его пуска с минуты на минуту. Все планы по быстрой программы крутятся вокруг этого быстрого реактора и его серийного развития CFBR-500.


  • Из Китая приходят новости о проблемах на небольшом исследовательском быстровике CEFR, спроектированного и построенного с частичной российской помощью. Хотя в конце 2014 года реактор был выведен на номинал, проблемы остаются, и сроки быстрой натриевой начинают плыть. Появляется информации по интересу Китая к свинцовым/свинцово-висмутовым реакторам.


  • В Японии оба быстрых реактора остановлены много лет, и находятся в состоянии между небом и землей - то ли закрывать, то ли развивать. Ситуация эта сложилась еще до аварии на Фукусимской АЭС, но еще сильнее усугубилась после нее.


  • США не имеют ни одной быстрой исследовательской/промышленной установки, и похоже не особо горят желанием менять эту ситуацию. Иногда всплывают разговоры о восстановлении могучего исследовательского реактора FFTF, но действия скорее направлены в противоположную сторону - установку потихоньку разбирают.


Загрузочная машина БН-800, способная работать с плутониевыми сборками. Справа в полу - люки для передачи ТВС на барабан свежих сборок реактора. Спасибо Дмитрию Горчакову за фото.


Что же изменилось в этой картине за прошедшие 3 года? Многое. Давайте пойдем в обратном порядке.


Позиция США в отношении быстрой программы, фактически отказывающая ей в существовании, на самом деле, имела свои причины. Во-первых, владельцы АЭС США - это в основном частные компании (с такими исключениями, например, как TVA), и они не видят коммерческих преимуществ в быстрых реакторах по сравнению с тепловыми. Во-вторых государственная политика США заключается в максимальному противодействию переработки отработанного топлива в мире, для замедления распространения ядерно-оружейных технологий, как в самой США, как и в государствах, до которых США может дотянуться с этим вопросом.


Понятно, что в таких условиях быстрая программа в США могла существовать только в виде военных или научных установок/задач. Откат военного финансирования в 1990х и конкуренция за деньги привела к полному закрытию быстрых реакторов в США. После остановки французского Phenix в 2010 американским исследователям-прикладникам даже теоретически не осталось места в мире для своей работы…. кроме России, где на быстром натриевом реакторе БОР-60 можно было купить время облучения за деньги. Именно так поступили исследователи из финансируемой Биллом Гейтсом TerraPower.


В целом, к 2016 году дихотомия в виде государственного неприятия быстрых реакторов и интереса отдельных команд к этому направлению достигла впечатляющих масштабов. Вкупе с к возобновлением, в некотором роде, холодной войны и опасениям, что вместе перемещением экспериментальной работы по перспективным ядерным реакторам в холодную северную страну могут утечь и какие-то секретные вещи, в США назрело желание восстановить хотя бы свой исследовательский реактор (т.к. ограничения на промышленный, перечисленные раньше, никуда не делись).


Корпус последнего (в 1980 году) построенного в США быстрого натриевого реактора - исследовательского FFTF


На рубеже 2017/2018 стартовала программа строительства новой исследовательской установки в США, крупной и дорогой. Совсем не ясно, доживет ли она до реализации, но мотивы “за” установились, похоже, надолго.


Можно также отметить множество команд, которые существуют в США и Канаде и разрабатывают различные концепции в том числе быстрых реакторов или реакторов с регулируемым спектром. Сюда можно отнести Transatomic Power, TerraPower, Hyperion Power, Advanced Reactor Concepts, GE/Hitachi и некоторые другие. Напомню, речь идет только о быстрых реакторах, еще больше команд работает с концептами с тепловым спектром.


Так вот, несмотря на обилие проектов, все они испытывают в США одинаковые сложности


  • Получить лицензию на строительство (т.е. проверить концепт на безопасность) от NRC невероятно сложно, долго и дорого. При этом, в обоснование безопасности нужны эксперименты, что приводит ко второй проблеме


  • Облучать топливо и экспериментально доказывать безопасность инженерных решений в США негде (для быстрых реакторов)


  • Коммерческий интерес к атомной энергетике вообще и быстрым реакторам в частности довольно ограничен.


Формальным наследником программы строительства быстрых натриевых реакторов в США является 300-мегаваттный GE/Hitachi PRISM, предназначенный для атомных станций малой мощности.


Как я уже писал, все эти проблемы дополнились также закрытием окна возможностей работы с Россией, хотя взамен американское государство подкинуло немножко грантов своим разработчикам. В целом получается, что американской быстрой программе, несмотря на довольно высокий уровень специалистов и большое количество команд, не хватает системности и инфраструктуры. И вот, в этом году конгресс США взял и выделил 2 миллиарда долларов на создание мощного исследовательского быстрого реактора VTR (ранее известного как FASTER). Сроки и цена еще могут сползти, но сам факт показывает, что США все еще видят перспективы в технологиях реакторов с быстрым спектром, несмотря на социальные и политические барьеры.


Единственный оставшийся в Японии на сегодня быстрый натриевый реактор - 140 мегаваттный (тепловых мегаватт) Joyo. После закрытия многострадального Mondju эта исследовательская установка (тоже с непростой судьбой) должна быть снова введена в строй к 2020 году.


Союзник США - Япония за прошедшее время практически не сдвинулась из непонятной ситуации, когда программа по развитию быстрых реакторов вроде и есть и в то же время стоит на месте. Было принято решение закрыть многострадальный Monju (который 10 лет восстанавливали после серьезной аварии, чтобы через несколько месяцев попасть на другую серьезную аварию) и восстановить быстрый исследовательский реактор Joyo. Хотя, если эта работа будет выполнена, и Япония окажется на ступеньку выше США, перспективы развития быстрых реакторов в будущем в этой стране весьма неясные. Кроме общего неприятия атомной энергетике в этой стране, есть еще и какой-то злой рок - оба быстрых реактора поймали кучу проблем и аварий, что и привело к нынешнему тупику - закрывать жалко, а продолжать страшно. Есть правда накопленный объем плутония из переработанного ОЯТ, для ликвидации которого (на этом настаивает США) лучше всего подошел бы быстрый реактор. Но можно и без него. Аккуратно спрогнозирую, что новости по прогрессу быстрых реакторов из Японии появятся не раньше 2030х годов.


Дозиметрическая разведка на реакторе Mondju после большого натриевого пожара в 1995 году. Натриевые пожары на БН сочетают в себе разнос радионуклидов, собственно сам пожар, опасность взрывов при взаимодействии с водой и еще и "пепел" в виде гидрооксида натрия.


Соседка Японии - Южная Корея, в которой было запланировано строительство быстрого натриевого реактора KALIMER-600 и шла программа его разработки (включая облучение прототипов топлива в БОР-60) также столкнулась с разворотом отношения к атомной энергетике от сугубо позитивного к слабо негативному с приходом в прошлом году нового президента. Даже удешевленная и уменьшенная версия KALIMER - 150 мегаваттный PGSFR в настоящий момент не имеет финансирования. Как и в Японии, перспективы развития неясны, но в отличии от Японии, в ЮК нет построенных быстрых реакторов и “прибить” всю программу гораздо проще.


В свою очередь Индия, 15 лет назад выглядевшая самым перспективным новичком, запускавшая весьма продвинутый проект PFBR-500 в строительство, в итоге, похоже, попала на еще один национальный долгострой, а-ля национальный танк или истребитель. PFBR не запущен до сих пор, со сдвигом сроков уже на 8 лет. Причины не называются, но по слухам, проблемы с разнообразными элементами реакторной установки, выполненных или изготовленных с ошибками. Хотя предыдущий (он же первый) исследовательский быстрый натриевый реактор Индии FTBR в начале своей карьеры тоже собрал массу сложностей, сроки той программы получились гораздо более сжатыми.


Монтаж страховочного корпуса PFBR-500 с красивой теплоизоляцией в конце 200х годов.


Активная зона PFBR-500, набитая имитаторами ТВС.


Не слышно ничего и про какие-то альтернативные ветви в быстрой программе Индии, кроме PFBR/CFBR.


Завершая абзац про Индию, хочется добавить, что сами индийцы признают, что снятие санкций по атомной программе и приход иностранных реакторных технологий расслабило отечественных разработчиков и менеджеров, поэтому все своеобразные программы (а тут, кроме PFBR стоит вспомнить о тяжеловодных ториевых бридерах AHWR) замедлились или зависли.


Даже сегодня, через 33 года после пуска и через 23 года после закрытия, французский быстрый натриевый реактор Superphenix мощностью 1200 мегаватт остается самым продвинутым представителем этой реакторной технологии.


Франция. Некогда безусловно передовая в области быстрых реакторов страна, обладавшая 1200-мегаваттным промышленным быстрым реактором, производством и использованием МОКС-топлива, переработкой уранового и МОКС-ОЯТ, развитой экспериментальной базой откатывается все дальше. После закрытия Phenix атомщики явно хотели “пересидеть” отсутствие большой быстрой программы в разработке и строительстве (а потом и эксплуатации) больших общеевропейских исследовательских реакторов - ALLEGRO, ALFRED, MYRRHA и строительстве национального опытно-промышленного натриевого ASTRID мощность в 600 МВт электрических. С точки зрения программ 80х годов это был натянутый компромисс, но это позволяло сохранить кадры и технологии. Однако реальность получилась еще хуже. Вслед за невнятным Олландом к власти пришел внятно-зеленый Макрон, а параллельно тому французский атомный гигант Areva прошел через серьезнейший финансовый кризис, потребовавший денежных вливаний и деления фирмы на части. В такой ситуации 600 мегаваттный ASTRID стоимость в 4-5 миллиарда евро стал слишком дорогим, и к 2018 году проект был урезан до 250 мегаватт электрических (как Phenix, построенный в 1975 году). Одновременно старт строительства уехал с ~2020 на 2025, т.е. разрыв по наличию быстрого реактора в французской быстрой программе составит не менее 20 лет.


Другие перечисленные проекты, в которых участвуют французы в Европе также затягиваются. В итоге от былого величия к 2030 году может остаться неплохая наука и горы отчетов, но даже если Франция решит сдуть пыль со своих планов по замене текущего поколения PWR на быстрые реакторы в 2040х - сделать это будет крайне сложно и дорого.


Французы продемонстрировали на Phenix реальный ЗЯТЦ, с двухкратным проходом плутония через цикл "бридер-переработка ОЯТ-фабрикация"


В то время, как французская быстрая программа закукливается и усыхает, на другой стороне континента - в Китае, все быстро развивается и расширяется. Китай как будто не в курсе всемирного уныния по поводу перспектив быстрых реакторов, считая, что после 2030 года для обеспечения топливной устойчивости многосотгигаваттного флота китайской атомной энергетики основной упор в новом строительстве будет сделан на быстрые реакторы (с ЗЯТЦ). Основная линия - повторение французской и советской программ: линейка быстрых натриевых реакторов с урановым а затем МОКС топливом. Первый опытный реактор, CEFR, мощностью 65 мегаватт тепловыхз (20 электрических) проектировался в 90х годах в России, но строился китайцами самостоятельно. Пущенная в 2010 году, эта установка стала для Китая чем-то вроде полигона, где нарабатывается опыт и понимание, каким образом надо строить и эксплуатировать быстрые натриевые реакторы. Фактически с 2011 года и до сих пор CEFR находится в полурабочем состоянии, работая на мощности всего несколько десятков дней в году. Не выполнена и задача перевода реактора на МОКС топливо (оригинальное урановое китайцы закупают у ТВЭЛ).



Продолжение во второй части.
]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_08_05_dolgie_bistrie_reaktori_chast_i Sun, 05 Aug 2018 23:11:57 +0300
<![CDATA[Глубинные корни EROEI]]>
Интересно, а что будет, если пойти дальше, и найти корневые источники всей энергии, что есть на Земле?  Ребята с прекрасного сайта Energy Matters сделали это



Ну да, не вся энергия у нас от Солнца. Часть пришла на землю в виде избыточной энергии ядер различных атомов, правда уран и торий, по современным воззрениям, появляются не в результате взрывов сверхновых, а в результате слияния нейтронных звезд, т.н. килоновых.

И смотря на эту картину, коллега Николай Походенько заметил, что тут не хватает третей силы - гравитации. Она отвественна за часть геотермального тепла, которая обусловлена опусканием плотной материи, типа железа, к ядру Земли. Гравитация же отвественна и за энергию, которая выделяется в результате слияния нейтронных звезд, да и части Сверхновых. Гравитация отвественно за приливные силы.

Фактически, можно пойти дальше и заменить "Солнце" и "Сверхновую" "термоядерным синтезом" и "гравитационной энергией". Но... откуда во вселенной вообще возник "запас" энергии для термоядерного синтеза и гравитационной энергии? Из распада инфлатонного поля.

Действительно, в момент Большого Взрыва Вселенная содержала в себя инфлатонное поле, которое раздуло ее размеры как минимум на 30 порядков и распалось в виде горячей материи. Полученный импульс движения и наличие материи привело к появлению гравитационного потенциала, который можно было использовать. А быстрое расширение не дало вселенной сжечь все запасы термоядерного топлива на ранней стадии, и выйти из большого взрыва с только атомами железа. Звезды стали возможны.

Отсюда можно сделать нехитрый вывод - следующая энерготехнология человечества будет рутинно использовать инфлатонное поле, и маленькие новые вселенные для получения электроэнергии.


Симуляция килоновой GW170817, которая благодоря гравитационной обсерватории LIGO, является первым подтверждением этого класса космических катастроф.]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_07_31_glubinnie_korni_eroei Tue, 31 Jul 2018 00:02:22 +0300
<![CDATA[Строящиеся АЭС Росатома]]>
Я хз, откуда люди такое берут, т.к. реальность совсем другая: всего Росатом ведет основное строительство (которое начинается с заливки бетона в фундаментную плиту ядерного острова) 10 блоков, из них 3 в России и 7 за рубежом. Еще 14 блоков имеют контракт на сооружение, но понятно - чем дальше от даты пуска, тем больше шансов, что блок никогда не будет построен.



При этом, если мы заcчитываем Росатому Тяньваньские блоки, то надо помнить, что строительство и монтаж их ведут китайцы, а Росатом готовит РКД, поставляет оборудование реакторной установки и еще кое-что по мелочам, т.е. реально деньгами получает где-то 1/3 от проекта. В таком случае 4 блока AP-1000 надо засчитывать Вестингауз, а 2 блока Тайшаня - Areva (не считая, правда, что из этих шести на сегодня 2 уже достроили и пустили).

Всего у Вестингауз получается тогда 6 (-1 пущенный) блоков в строительстве, а у Orano (бывш. Areva) + EDF - 4 блока + 2 блока на подготовке площадки (речь о Hinkley Point C, у которой странный статус - официального первого бетона не было, но в реальности фундаментную плиту ядерного острова 1 блока уже давно залили), наконец KEPCO - тоже 4 блока. Росатом, конечно, впереди планеты всей, но "34 блока, сооружаемых за рубежом" это в 2 раза больше, чем вообще все текущее экспортное строительство АЭС.]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_07_30_stroyashiesya_aes_rosatoma Mon, 30 Jul 2018 11:33:15 +0300
<![CDATA[ИТЕРофото]]>
Очень давно не было традиционных фотоапдейтов по ИТЭР, но проблема не во мне, а проблема в том, что по проекту ИТЭР выкладывалось почему-то очень мало фото, хотя новости были. Однако, перед уходом в отпуск, пиарслужба ITER IO все же исправилась и выложила пак отличных фотографий. Поехали:


Почти три года назад, в августе 2015 года, была закончена заливка фундаментной плиты комплекса зданий токамака (стройка на переднем плане). Сегодня основная его часть достигла верха по бетонным конструкциям - на правом крыле (здание диагностик)  сейчас заливают крышу, боковые стены здания токамака достигли высоты бетонной части здания (выше еще будет металокаркасный "шатер", продлевающий контур здания на заднем плане до переднего торца). Остается заполнить весь этот объем бетонными и металлическими конструкциями и вуаля - здание готово. По планам здание должно быть полностью сдано в сентябре 2019 года.

Под крышкой шахты реактора тоже идет работа по бетонированию "короны", на которую ляжет 23000 тонн конструкций реактора и его криостата



Пока залито 2 кусочка, а вся "корона" должна быть готова к сентябрю. В процессе в нее установят несъемный элемент сверхпроводяшего фидера магнита PF4. А дальше по этому элементу предстоит много работы по установке элементов сопряжения с криостатом, в т.ч. прокладок кастомной толщины, всяческих креплений и т.п. К готовности здания, теоретически, это место должно быть готово к установке днища криостата и началу монтажа токамака.

Если оглянуться вокруг, то можно увидеть, что вспомогательные здания комплекса уже построены: в их число входит высоковольное распредельтельное устройство, криокомбинат, здание радиочастотного нагрева, два здания для конверторов энергии, питающих магниты. С другой стороны закончено строительство системы сброса тепла. К первой плазме остается построить здание управления, хотя в целом в комплексе еще должны появиться грандиозные системы питания инжекторов нейтралов, горячие камеры и санпропускник, два здания с системами аварийных дизельгенераторов.



На фотографии выше самым левым расположилось производство сверхпроводящих полоидальных магнитов (целых 4 магнитов). Чуть правее него - криокомбинат. Вдоль него расставлено оборудование, можно посмотреть на него поближе:


Ближайшие к нам - 6 газгольдеров по 400 кубометров для гелия, 5 штук для чистого, и 1 для загрязненного всякими другими газами и влагой. Рядом с ними - тонкий 125 кубовый газгольдер для азота. Сразу за газовыми баллонами - 2 петли для ожижения азота, за ними - генератор азота из атмосферного воздуха (маленький вертикальный желтый бак) и собственно теплоизолированный накопитель жидкого азота.



С другого ракуса ближе всего к нам - два больших горизонтальных бака по 360 кубометров, куда будет сбрасываться вскипающий гелий в случае перехода сверхпроводящего магнита в нормальное состояние с нагревом. На бетонной конструкции - бак для жидкого гелия в вакуумной рубашке с промежуточным экраном, охлаждаемым жидким азотом.

Внутри оборудование криокомбината тоже активно монтируется. Например один из двух 4,5-мегаваттных центробежных компрессоров азота с теплообменниками



Или вот системы работы с газообразным гелием - осушители, отделители примесей, арматура



Судя по всему, смонтировано уже приличная доля оборудования, однако работа еще не закончена. В конце года криокомбинат начнет постепенно оживать, и возможно к концу 19 года выйдет на комплексные испытания.

Тем временем в мастерской криостата индусы не спеша доделывают две нижние половинки этого гигантского вакуумного сосуда. Впервые собраны все детали 1250-тонного основания:



Сваренное днище и опорное кольцо здесь дополнилось промежуточной перемычной. На этой фотографии виден процесс примерки деталей друг к другу и стала ясна причина столько долгой сборки - детали весом по несколько тонн и размерами 3х9 метров приходится подгонять. Делается это роботизированным газорезом



Не понятна судьба сотен мелких кроншейнов и креплений, которые должны быть установлены на элементы криостата - то ли это будет сделано в мастерской, то ли уже на следующих этапах, когда в здании предварительной сборки перед установкой в шахту криостат будет насыщаться датчиками.

В то же время нижний цилиндр криостата, деталь, которая ставится на основание в шахте - уже готов.



Продолжение следует]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_07_27_iterofoto Fri, 27 Jul 2018 23:24:11 +0300
<![CDATA[Великобритания продолжает поддержку атомной индустрии]]> эту новость, подробнее про нее чуть дальше) и что? Ситуация начинает слегка меняться, если вспомнить, что Великобритания - один из лидеров по внедрению ВИЭ и вообще вся из себя прогрессивная страна, далеко зашедшая в постиндустриальном развитии (хотя, на самом деле индустрия в UK тоже осталась, но это жалкое зрелише на фоне ситуации столетней давности, скажем). Зачем вообще кашалоту резиновые сапоги, т.е. Великобритании атомная индустрия?


Бассейн выдержки ОЯТ комплекса Sellafied, чем-то схожего по функциям с ПО "Маяк" - тут тоже перерабатывают ОЯТ, получают плутоний, хранят оружейные материалы.

"Секторное соглашение", которое заключило правительство Великобритании с разнообразными компаниями из атомной отрасли включает себя множество форм поддержки разных начинаний и направлено такие вещи:

  • Снижение себестоимости новых АЭС на 30% от сегодняшнего уровня и стоимости декомиссии старых АЭС на 20% к 2030 году

  • Инвестиции в малые модульные реакторы, стенды и технологии

  • Опять же технологии ускорения очистки "атомного наследия"

  • Увеличение числа женщин в отрасли до 40%

  • Увеличение числа малых предприятий в отрасли

Общая инвестируемая государством сумма - 200 миллионов фунтов, что в общем-то не так много.

Прежде чем подискутировать о причинах, стоящих за этими вложениями, хочется вспомнить проект АЭС Hinkley Point C (HPC). Это двухблочная АЭС с реакторами EPR-1700, печально известная своей рекордной стоимостью - стоимость станции сегодня оценивается в ~20 млрд фунтов, а так называемая "целевая цена" мегаватт*часа тут составит 92,5 фунта в ценах 2012 года (т.е. в реальности будет еще выше с поправкой на инфляцию). Целевая цена означает, что если цена электроэнергии на оптовом рынке будет ниже, то правительство Великобритании будет доплачивать владельцу АЭС разницу.


Видео от EDF о работах в 2017 году на стройплощадке Hinkley Point C - строительство масштабное, хотя до официальной закладки станции (первый бетон в ядерный остров) еще не дошло.

Эта безумная цена вроде как определяется стоимостью АЭС, но стоимость HPC даже на фоне не самых экономичных проектов Олкилуото блок 3 и Фламавиль блок 3 (с таким же реактором) запредельно (кратно) выше. Возможно, в этом проекте заложена очень значительная прибыль владельцев cтанции, некоторые аналитики говорят о 20-30% рентабельности АЭС после запуска (т.е. АЭС окупится за несколько лет), сам EDF называет 8% рентабельность.

В итоге - имя довольно сильные "зеленые" устремления, крен экономики в услуги против производства, негативный опыт "нового атомного строительства" с чего бы Великобритании продолжать есть кактус, т.е. поддерживать атомную индустрию?

В пользу этого есть два аргумента.

Прежде всего, надо вспомнить, что Великобритания - ядерная держава (одна из 8 в мире), имеющая (хотя бы в теории) полный цикл производства ядерного оружия, а так же строящая свои атомные подводные лодки. ЯО в целом - дорогоя игрушка, требующая наличия следующих компонент:

  • Специалисты по разработке и инженерии собственно ядерного оружия, лаборатории, стенды, как ни странно - самый дешевый элемент

  • Индустрия и специалисты по производству и разработке ядерных реакторов и топлива к ним.

  • Радиохимическая переработка ОЯТ и соответствующие специалисты

Учитывая, что ЯО в Великобритании сегодня только эксплуатируется, даже поставь правительство задачу поддерживать этот комплекс в боевой готовности автономно, без наличия атомной энергетики - этого бы было сложно достичь. Деквалификация специалистов-оружейников бы была незаметна, т.к. их просто некому было бы проверять. Наличие большого пула близких по знаниям людей позволяет улучшить ситуацию. Кроме того ядерно-оружейный комплекс в автономном содержании был бы неприлично дорог, и в то же время наличие атомной энергетики позволяет резко снизить эти затраты, перевесив их на энергетиков.


Помнится для меня в свое время знакомство с проектами самобытных газографитных британских реакторов началось с этой замечательной картинки из Nuclear Engineering. Кликабельно

Вторым важным аргументом является набившая оскомину энергобезопасность. Много десятилетий Великобритания была обеспечена своим газом, но месторождения в Северном море истощаются. Не смотря на все успехи ВИЭ, эта генерация далека от того, что бы взять на себя надежное снабжение острова электроэнергией - вот уже две зимы подряд в UK складывалась ситуация, когда при сильных морозах энергетику острова вытягивали только угольные ТЭЦ, планируемые к закрытию в ближайшие 10 лет. В таких условиях нужно либо строить аккумуляцию примерно на недельное потребление страны и кратно увеличивать количество ВИЭ-мощностей, либо отказаться от идеи, что СО2 - это плохо и углю не место в энергобалансе, либо построить несколько АЭС.

В итоге Соединенное Королевство, похоже, склоняется к третьему варианту: кроме строящейся Hinkley Point C ведется работа по доведению до строительства проектов АЭС Sizewell C с тем же реактором и девелопером, Wylfa Newydd от Hitachi с реактором ABWR (проект реакторной установки сейчас проходит рассмотрение в английском атомнадзоре ONR). В случае запуска Wylfa за ней возможно последует строительство ABWR на АЭС Oldbury. Также в 2017 году начался анализ на безопасность китайского реактора Hualong One, который планируется на АЭС Bradwell. Можно еще отметить проект АЭС Moorside, где несколько лет назад были запланированы 3 AP-1000, которые сегодня уже имеют одобрение британского регулятора, однако в связи с банкротством Westinghouse эта стройка зависла не дойдя до реализации: теперь там планируют строить APR-1400 корейская KEPCO.


Новая Wylfa с реакторами ABWR прифотошоплена к старой. 2,8 гигаватта против 0,8.

В итоге можно отметить, что имя всего 8 гигаватт атомных мощностей сегодня в планах у Великобритании строительство еще 20 - далеко не все эти планы будут реализованы, но в любом случае, Великобритания - это одна из немногих стран в мире, которая имеет все шансы успешно сменить первое поколение своих атомных мощностей на второе, что выглядит очень контрастно на фоне Германии, Швейцарии, Бельгии, которые нацелены отказаться от атомной энергии вообще и стран, тянущих время с вопросом замещения мощностей новыми.

Мне же в этих рассуждениях больше всего интересно, что все же превалирует в этом устремлении - энергетика или ядерное оружие. Или Брекзит?]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_07_07_velikobritaniya_prodolzhaet_podderzhku_atom Sat, 07 Jul 2018 22:17:14 +0300
<![CDATA[Вопросы и ответы по возобновляемым источникам энергии, часть 2]]> Рассмотрев в первой части те вопросы к возобновляемым источникам энергии (ВИЭ), которые еще недавно считались серьезным барьером их развития, но в дальнейшем были сняты или ослаблены, мы подобрались к проблемам ВИЭ, актуальным и сегодня.


Плавучая китайская солнечная электростанция

У: Принципиальная переменчивость и неуправляемость генерации ВИЭ ограничивает их долю в энергосистеме 10-20%, после чего начинаются аварии и блэкауты.
О: Изначально все масштабные электрические сети обладают возможностью подстройки производства и спроса — в масштабе 5-10% в течении минут и в масштабе 30-70% в течении суток. Автоматизированность этого процесса позволяет безболезненно встраивать небольшие доли ВИЭ-генерации в сети, например 10% от годовой выработки в сосредоточенных источниках, или 20% распределено по всей сети.

С дальнейшим увеличением проникновения переменчивых ВИЭ проблемы начинают нарастать, т. к. компенсирующие возможности управляемых генераторов истощаются.


Доля ВИЭ-генерации в Германии по годам. Примерно 6-7 процентных пунктов тут составляет гидроэнергетика и еще порядка 5% - тепловые электростанции на биомассе.

До доли проникновения переменчивых ВИЭ в 25-30% от общего годового потребления, тем не менее, существует достаточно технических решений: внедрение в диспетчерское управление систем прогнозирования погоды (=выработки ВИЭ), модернизация тепловых электростанций для увеличения темпов изменения мощности, добавление новых ЛЭП и подстанций для увеличения возможностей по перетокам электроэнергии.

Так, в Германии, при росте доли переменчивых ВИЭ с 8 до 20% с 2010 по 2015 среднее отключение электричества на одного абонента почти не изменилось - с 11,5 до 12,2 минут в год (т.е. 2 тысячных процента времени). Однако стоимость этой стабильности существенно возросла, о чем мы поговорим в соответствующем разделе.

Можно сказать еще пару слов о технической стороне дела. Традиционно, балансирование электросети базировалось на двух моментах - синхронном вращении всех генераторов в сети, что вносило приличную инерцию и нечувствительность к быстрым изменениям нагрузки и активном регулировании мощности, которая позволяло отыгрывать медленные и масштабные изменения нагрузки (например день-ночь).



ВИЭ генерация, например, солнечная, не имеет инерции, однако имеет возможность синтезировать необходимую сети частоту, сопротивление источника (т.е. отдаваемый ток) и реактивные характеристики. Современные ветрогенераторы, кроме того, могут использовать инерцию ротора ветротурбины для синтеза необходимой инерции сети, хотя пока эта техника широко не применяется.

В совокупности с постоянными каналами связи с управляющим ПО диспетчеров, ВИЭ-сети теоретически могут поддерживать бесперебойную работу энергосети, хотя в силу некой новизны этого явления и сложности явления проблемы пока остаются (так, например масштабный http://renen.ru/australia-blackout-and-renewables/ блекаут в Австралии в феврале 2017 года произошел из-за нарушения правильного взаимодействия сетей, ветрогенерации и тепловых мощностей)

Можно осторожно сказать, что пока скорость внедрения ВИЭ не очень велика, упираясь в стоимость перехода энергосистемы страны на ВИЭ, технические проблемы несущественны - сетевое хозяйство и диспетчеризация успевает приспособится к существующей ситуации.

У: Для балансировки переменчивости ВИЭ нужны невероятные объемы аккумуляции электроэнергии — в сотни раз превышающие их годовое производство сегодня. Значит, балансировка и невозможна.
О: Аккумулирование - логический самый простой способ борьбы с переменчивостью - мы накапливаем энергию на погодных избытках и тратим на недостатках. Для солнца в удачных местах (где низкий LCOE первичного электричества панелей) суточная аккумуляция постепенно выходит из лабораторий в поле - появляются первые проекты (например, вообще таких проектов уже пара десятков) с мощностью панелей в десятки мегаватт, емкостью батарей в десятки и сотни мегаватт*часов - в простейшем случае “всегда прекрасной погоды” этого хватает для круглосуточного снабжения потребителей мощностью примерно в 25-30%  от установленной мощности СБ.

Проблемы начинаются, если мы попытаемся продлить непрерывное снабжение электроэнергией за “один прекрасный летний солнечный день”


Изменения теоретический выработки модуля СБ в течении года (день года по нижней оси) в зависимости от широты установки.

Действительно, уже при первом взгляде на годовые графики ВИЭ-генерации становится видна их сезонность, для солнечных электростанций в Германии, скажем, достигающая 30-кратной(!) разницы между летним пиком и зимним минимумом. Это означает, что нужно либо строить впечатляющий избыток ВИЭ-генерации (7 а может и 10 кратный), либо уметь запасать летнюю энергию на зиму.


Понедельний график выработки ВИЭ в Германии в 2017 году. Разница у солнца между самой плохой неделей (51) и самой хорошей (22) достигает 53 раз.

В сценарии сезонного хранения получающиеся из моделей размеры аккумуляторов для стран умеренных широт составляют несколько процентов от годового потребления энергии для степени доли ВИЭ-генерации в районе 60-85%. Несколько процентов для Германии, скажем — это 10..15 Твт*ч, при том, что мировое производство литий-ионных аккумуляторов составляет сегодня порядка 0,25 Твт*ч в год. Еще колоссальнее цифры для США и Китая — речь может идти о 50...200 Твт*ч. Причем эти цифры оптимизированы на некий микс переменчивости, т.к. например в случае германии антикорреляция сезонности ветра и солнца (видная на графике сверху) играет на уменьшение размера аккумуляции.

С другой стороны, ничего принципиально невозможного в этих цифрах нет — лития на планете хватает для строительства таких количеств мега-аккумуляторов, заводы человечество строить тоже умеет. Вопросы вызывает цена такого решения, но об этом ниже.

Чуть лучше ситуация с возможным хранением электроэнергии в гидроаккумулирующих электростанциях (ГАЭС) — здесь можно найти множество природных и искусственных образований, которые позволяют запасти необходимые объемы электроэнергии, однако такие места разбросаны по планете крайне неравномерно, и если большие страны, типа США, скорее всего справятся с вопросом аккумуляции без увеличения производства литий-ионных АКБ в 1000 раз, то в Европе создать подобный объем ГАЭС возможно и не получится.


Солнечно-гидроаккумулирующие проекты активно развиваются в Чили

Наконец, для солнечных электростанций есть вариант солнечно-тепловых электростанций с теплоаккумулятором — эта технология развивается, и обещает круглосуточное электричество по приемлемой цене, однако на сегодня перспективы ее не до конца ясны. Если вопросы аккумулирования энергии по мере роста доли ВИЭ станут острее — то возможно часть их будет снята именно с помощью СЭС-теплоаккумуляторов.

Пока вопросы балансировки пытаются решить компромиссным путем — расширением компенсирующих возможностей других типов генераторов электроэнергии, строительством специальных «пиковых» газовых электростанций, строительством локальных аккумуляторов, спросом на «24-часовые ВИЭ» - вся эта активность по чуть-чуть увеличивает допустимую долю неуправляемой генерации в электросистеме.

В будущем, видимо, будет нарастать количество проектов хранения энергии, но пройдет еще очень долго времени до появления какой-то системности и системной значимости в силу колоссального разрыва между сегодняшними масштабами внедрения и теоретическими потребностями.

У: Никто не учитывает реальную себестоимость балансировки переменчивости ВИЭ в энергосистеме. Когда эта стоимость всплывет, планы по внедрению ВИЭ рухнут.
О: Я уже упоминал выше, что до доли переменчивых ВИЭ в 10-20% затраты покрываются заложенными компенсаторными механизмами энергосетей, поэтому незаметны. Однако при превышении этой планки они начинают расти.

Допустимую долю альтернативных источников можно увеличить традиционными способами — внедрением прогноза ВИЭ-генерации на часы и дни вперед, усилением маневренных свойств управляемой генерации (тепловых, атомных и гидроэлектростанций), увеличением количеством связей в сети, управлением (по возможности) спросом на э/э. Стоимость этих решений, согласно исследованию (M. Joosa , I. Staffellb, 2018) довольно существенна - сетевые расходы в Германии и Британии выросли на +60% при увеличении доли переменчивых ВИЭ с 8 до 20% и с 3 до 14% соответственно.  Тут надо понимать, что функция стоимости крайне нелинейная - основная часть затрат приходится на моменты, когда компенсационные возможности электросети подходят к пределу. Этот момент хорошо иллюстрирует вот такая картинка


Здесь затраты немецких операторов электрических сетей на балансировку переменчивого ветра выражены в евро. В 2012 году на 50 ТВт*ч они потратили 200 млн евро (4 евро на МВт*ч - несколько процентов от LCOE ветра), а в 2015 году, когда ветра было необычно много - 1100 млн евро на 80 ТВт*ч, т.е. 13,75 евро на МВт*ч - больше 20% от LCOE ветра в Германии в 2015 году.

Ситуацию можно проиллюстрировать так - с ростом доли ВИЭ растут системные расходы и если LCOE ВИЭ снижается с ростом их объемов, системный LCOE сначала падает, а начиная с какой-то доли сменяется ростом, причем рост этот ускоряется

Ускорение роста системного LCOE с ростом доли ВИЭ можно объяснять на довольно очевидных частностях (большая доля ВИЭ-энергии не принимается системой, как лишняя, падает КИУМ традиционной генерации, нужно строить все больше сетей и т.п.), но в целом можно это объяснить более общим образом: старая структура энергосистемы становится все менее оптимальной для ВИЭ и необходимо построить новую, оптимизированную уже на большую долю ВИЭ. Поскольку строительство это весьма дорого (речь может идти о нескольких годовых ВВП страны), то оно должно быть растянуто на десятилетия. И все эти десятилетия энергосистема будет работать в неоптимальном режиме, т.е. среднесрочный системный LCOE будет выше, чем долгосрочный. Это и хорошая и плохая новость для поклонников ВИЭ - с одной стороны, виден свет в конце туннеля (да и развитие технологий работает на уменьшение стоимости), с другой стороны сначала ВИЭ ждут мучительные десятилетия высоких затрат, которые смогут понести далеко не все страны.

Оценить размеры этих затрат можно сверху - например 10 ТВт*ч литий-ионных аккумуляторов обойдутся (по слегка перспективной стоимости) в триллион долларов, строительство трансконтинентальных ЛЭП в Европе масштаба 200 ГВт - еще в триллион долларов, строительство терраватта ветряков - еще в два триллиона и т.п.

Таким образом получается следующая градация: 10-20% ВИЭ-генерации сегодня могут позволить себе почти все страны, а южные и богатые или расположенные в уникальных местах - смогут позволить и большее по стоимости, равной или даже меньшей традиционной генерации.

Долю в 40-50%, если откинуть страны с преобладающей гидро или геотермальной генерацией смогут позволить себе страны богатые или расположенные уникально хорошо - сюда можно отнести Германию, Данию (которая уже имеет почти 50%), Великобританию, Калифорнию (считая ее отдельной страной), Техас а также такие страны, как Саудовская Аравия, ОАЭ, Кувейт и прочие заливные монархии.

Дальнейшее увеличение доли ВИЭ в этих странах потребует кардинальной перестройки сетей и затянется весьма надолго, уходя за горизонт достоверного инерциального прогнозирования.

У: Ну хорошо, ладно, все как-то очень запутанно, но какие перспективы у ВИЭ? Победят ли они все остальные источники или нет?
О: Вопрос требует знания будущего, которым я не обладаю. Но если посмотреть на прогнозы различных контор, то можно увидеть, что оптимисты (Bloomberg NEF) считают, что к 2050 году доля переменчивых ВИЭ достигнет 48% в электроэнергии (примерно 24% в первичной), а пессимисты (British Petroleum), что ~30%(15%) при сегодняшней доле в ~10% в производстве электроэнергии и около 4,5% в производстве первичной энергии.


Прогноз Блумберг относится к производству электроэнергии (40-50% от общего потребления первичной энергии, доля будет расти)


Прогноз BP охватывает все потребление первичной энергии, поэтому доля ВИЭ тут выглядит меньше и разбит на несколько сценариев.

На мой взгляд эти инерциальные, компромиссные прогнозы можно смело выкидывать на помойку - во всяком случае ту гладкую линию, что нарисована между сегодня и 2050 годом. Развитие ВИЭ будет определяться множеством факторов - появятся ли новые дешевые аккумуляторы (при цене 50$ за киловатт*час аккумулятора круглосуточная однодневная цена солнца сравняется с газом/углем в большинстве стран мира), нарисуется ли “конец углеводородов” или новые вещи, типа сланцев/глубоководной нефти, или глобальное потепление станет слишком очевидным, чтобы спускать его на тормозах.. В другую сторону может сыграть потеря популярности “зеленой” тематики, усталость избирателей от расходов на “энергоповорот”, экономические трудности, стагнация потребления энергии.


Еще один прогноз по аккумуляторам от BNEF - 1291 ГВт(*ч?) аккумуляторов установлено к 2050 году, из них 40% локально в домах с СБ, 70$ за киловатт*час батарейного модуля (сегодня эта цена около 200$).

В конце концов, история знает множество неоправдавшихся прогнозов по энергетики - например прогнозы по развития атомной энергетики 60х разошлись с действительностью примерно десятикратно, или прогнозы 15-летней давности по развития ВИЭ в Испании к 2020 - в два раза.

Единственное, что можно предсказать - до 2050 года в мире точно не наступит ситуация абсолютного доминирования ВИЭ, хотя Bloomberg NEF для ВИЭ + гидро дает прогноз в 64% от общего производства электроэнергии (что соотвествует примерно 30-32% от первичного производства - сегодня примерно такие равные доли занимают уголь, газ и нефть). Лишь к концу 21 века инерционные прогнозы дают почти полный переход на ВИЭ, но совершенно невозможно предсказать вероятность, что так и будет.

У: А что с технологическим прорывом, новыми солнечными панелями или супераккумуляторами — какие перспективы тут? Может что-то есть на горизонте?
О: На поиск инноваций в области ВИЭ и хранения электроэнергии в последние 10-15 лет брошены очень нешуточные финансовые и людские ресурсы. Однако и конкуренция среди научных групп на этом большом поле крайне жестокая. Группы вынуждены пиарить свои находки, поэтому каждую неделю можно услышать про очередной прорыв в области аккумуляторов или чуть реже — в области ВИЭ-генерации.


Развитие литий-ионных аккумуляторов можно проиллюстрировать ростом удельной энергоемкости (Вт*ч на килограмм). Хотя точки зафитены экспонентой, прогнозный прямоугольник скорее говорит о непрорывном росте к 2030 году (в 1,66 раза). Хотя удельная энергоемкость не связана на прямую со стоимостью, она на нее влияет - меньше материалов на кВт*ч - меньше цена.

Однако беспристрастная статистика показывает, что количество патентов, выдаваемых на этом поле, снижается после пика в 2015 году. Доминирующее положение поликристаллических кремниевых СБ на рынке сегодня (в то время, как 10 лет назад равные доли были у 4-5 разных технологий) и 2-3 очень схожих конструктивных типов ветряков намекает, что технологическая консолидация ВИЭ закончена. Это, в свою очередь, означает, что в лабораториях пока не были найдены варианты, которые обещали бы прорыв с нынешнего уровня, и основные производители переключились с поисковых исследований на оптимизирующие, где сложнее получить новый патент.



Здесь играет еще один фактор. Много лет в цене, например, солнечного электричества, доминировала стоимость полупроводниковой панели. Однако в годы бума эта стоимость настолько упала, что доля «полупроводниковой части» упала до <50% от общей стоимости СЭС. Дальнейшее снижение цены потеряло былую силу, и не оказывает такой эффект на LCOE, а значит уже не настолько востребована рынком.


2018 год в этом графике - прогноз, который пока не оправдывается, цена застыла на уровне 16-17 года, что тоже можно считать важным моментом в развитии технологии

Значит ли это, что теперь нас ждет унылая эволюция, когда 10% улучшения эффективности за 10 лет считают суперкрутым результатом? Такая ситуация вероятна. Однако, в отличии от гражданской авиации, остается шанс на то, что «выстрелит» какая-то новая технология. Например, казалось бы снижение цены панелей в 10 раз не имеет смысла для LCOE? Но это означает сильное упрощение вопроса аккумулирования и балансировки — теперь за те же деньги можно будет установить громадный избыток панелей, которые просто не будут работать летом и при этом выдавать достаточную мощность зимой.

Будущее не известно, но физика/инженерия твердого тела пока еще достаточно регулярно преподносит сюрпризы, поэтому сбрасывать этот вариант со счетов рано. Единственное, что можно сказать — даже если такая революция произойдет, она скажется на мировой траектории внедрения ВИЭ не раньше, чем через 10 лет, а полностью перевернет все прогнозы лет через 15-20.

Если брать аккумуляторные технологии — то здесь баланс, наоборот, смещен в пользу вероятности революционных сдвигов, т. к. здесь есть сразу множество перспективных направлений развития и большой разрыв между теоретическими возможностями лития и реальностью. В обозримом будущем вполне возможен неплохой удельный рост характеристик аккумуляторов. Также вероятно снижение стоимости киловатт*часа, что сильно расширяет область конкурентоспособности ВИЭ.

Резюмируя, можно сказать, что наступление ВИЭ-генерации продолжится в ближайшие десятилетия то большим, то меньшим темпом и этот вид генерации с каждым годом будет становится все более конкурентоспособным и конкурирующим. В то же время, можно ожидать, что экспоненциальный рост установленной мощности уже в ближайшее десятилетие перейдет в линейный из-за замедления технического и экономического прогресса возобновляемых источников энергии, поэтому прогнозы середины века, сделанные на базе экстраполяции экспоненты скорее всего будут провалены.]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_07_01_voprosi_i_otveti_po_vozobnovlyaemim_istoch Sun, 01 Jul 2018 17:44:35 +0300
<![CDATA[Две атомные новости]]>
Во-первых на пусковом участке ОДЦ ГХК переработали первую реальную тепловыделяющую сборку ВВЭР-1000, о чем сразу затрубили новостные агенства

Речь тут идет о новом заводе по переработке отработанного ядерного топлива (ОЯТ) который строят на Горно-Химическом Комбинате и одновременно - по новой технологии переработки ОЯТ, по которой не должно быть сбросов воды с тритием. В принципе, кто-то из далеких от атома СМИ мог бы тут и написать, что этот завод запущен, и теперь-то с ОЯТ в России все будет хорошо. Но нет, пока пущена половина промышленно-лабораторного участка из десятка горячих камер, на которых будет отрабатываться технология, которую потом уже будут применять на полноразмерном ОДЦ, а там глядишь и на будущем большом заводе по переработке ОЯТ, который должен стать основой замкнутого ядерного топливного цикла. Но до этого далеко.


Эту картинку многие уже видели, здесь показан комплекс из будущего ОДЦ и 4 всероссийских хранилишь ОЯТ, которые уже построены. Сам ОДЦ строится, и где-то в его недрах скрывается лабораторный участок, на котором отрабатывается оборудование и сама технология.

Ключевая технология, которая была отработана с ноября по май - это волоксидация, или высокотемпературное окисление отработанного ядерного топлива. Традиционно переработка топлива начинается с его растворения в азотной кислоте - классический PUREX процесс. При этом, правда, происходит неприятная вещь - тритий, который нарабатывается в ОЯТ переходит в раствор, и достать его оттуда - невероятное мучение. Вода в этом растворе превращается в жидкие радиоактивные отходы, даже если ее максимально химически очистить от любых других радионуклидов.

Традиционно на эту радиоактивность забивают и сливают воду куда-нибудь в Теченский Каскад Водоемов или Атлантический океан, однако осадочек, что это слегка неправильно остается. Довольно давно в лабораториях были придуманы всяческие безводные методы переработки ОЯТ (электролиз в расплаве кадмия или солей, а так же всякие варианты с фторидами элементов), при которых тритий можно отделить и иммобилизировать в виде матрицы кристаллогидратов (обычно это самый банальный цемент).

Все бы хорошо, но идеи эти оставались лабораторными, т.к. жидкостной процесс переработки был отработан хорошо, а новые требовали усилий, сравнимых с программами военного атома. И вот в случае ОЦД пытаются найти компромисс - вставить в "голову" процесса волоксидацию, т.к.окисление кислородом при высокой температуре, при котором матрица урановой керамики разрушается (т.к. уран из UO2 окисляется до UО3), все летучие продукты распада и тритий из нее выходят и улавливаются на фильтры для дальнейшей иммобилизации в цемент.

После этого процесса смесь оксидов можно растворить в азотной кислоте и продолжить по классике - осадить нерастворимые соединения, экстрагировать уран и плутоний для дальнейшего использования, а дальше - перегнать водные растворы и вернуть воду в цикл, т.к. теперь она нерадиоактивна и нет нужды ее сбрасывать.

]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_06_29_dve_atomnie_novosti Fri, 29 Jun 2018 19:53:21 +0300