tnenergy. Ядерная энергия Ядерная энергия - LiveJournal.com http://so-l.ru/news/source/tnenergy_yadernaya_energiya Thu, 16 Aug 2018 08:04:37 +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
<![CDATA[Ядерно-оружейное видео]]>
Первое в истории испытание ядерного оружия (американского), довольно интересные детали и кадры, хорошо дополняют теоретические ролики по конструкции первых ядерных бомб с того же канала.



Развитие идей "толстяка", левитирующее ядро и т.п., серия испытаний Sandstone



Еще одно "первое в истории" - термоядерная бомба "Майк", взорванная 1 ноября 1952 года. Здесь описана конструкция ЯВУ, которая мне кажется странной, но к сожалению, подробностей по "Майку" мне известно не так и много, что бы подтвердить или опровергнуть. Интересное кино про испытания и последствия.

]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_06_25_yaderno_oruzheynoe_video Mon, 25 Jun 2018 18:44:10 +0300
<![CDATA[Первый реактор Westinghouse AP1000 прошел физпуск]]> В этом году китайский атом подкидывает интересных новостей - то физпуск европейского флагмана, то большой контракт с Росатомом, и вот теперь - физпуск первого AP1000 на АЭС Sanmen. Строительство этого энергоблока стартовало 19 апреля 2009 года, и по первоначальным планам пуск должен был случиться в конце 2013 года, в итоге задержавшись на 4,5 года - серьезная задержка, хоть и лучше, чем у проектов EPR.


Проект АЭС Sanmen включает в себя 6 блоков AP1000, два из которых уже построены два (дальние от нас), а два находятся на стадии котлована.

Я уже как-то писал про AP1000 - это весьма прогрессивный американский проект про который в 2008 году думалось, что он завоюет весь мир. Однако бумажное великолепие обернулось серьезными сложностями и проблемами при воплощении, приведя к банкротству Westinghouse и отказу от строительства двух блоков AP1000 (из 4) в США.



Ключевые даты строительства 1 блока АЭС Sanmen и планы в состоянии на середину 2014 года. Где-то в этот момент имеющиеся проблемы с оборудованием и проектом начали вылезать на публику, и привели к дальнейшей задержке еще на 3 года.


И вот, в ночь на 22 июня произошло ключевое событие - началась цепная реакция на минимальном контролируемом уровне мощности на 1 блоке АЭС Sanmen. Это означает не только завершение строительства и монтажа, но так же завершение проверки по ядерной и радиационной безопасности АЭС регулирующими органами, включая реальные измерения нейтронно-физических характеристик реактора в ходе загрузки топлива (т.е. физпуск). Последний этап для AP1000 опять стал проблематичным - не смотря на формальную готовность блока к загрузке топлива еще в июле 2017, реально она началась только в конце апреля 2018, и вся эта 9-месячная пауза сопровождалась слухами о неких сложностях с ядерной безопасностью реакторов AP1000, подогреваемых многочисленными инспекциями АЭС Sanmen и Haiyang (вторая китайская двухблочная АЭС с AP1000) представителями китайского атомнадзора NNSA.


Комплект топлива для реактора AP1000

Впрочем есть и вторая версия происходящего. За большой китайский пирог атомного строительства борятся сразу три китайские корпорации - CNNC, CNG и SPIC. Последняя компания была создана для строительства первых 4 блоков AP1000, локализации этой реакторной установки (с индексом CAP1000) и ее развитии до CAP1400.


Запланированные к строительству в Китае блоки CAP1000/CAP1400 - причем это только совсем конкретные планы, где уже есть котлованы и подготовлена строительная база, кроме этого множество CAP1000/1400 планировалось на других площадках и в развитие указанных здесь.

В какой-то момент, когда задержка AP1000 была еще не так велика, а пересмотр требований безопасности после аварии на АЭС Фукусима был в полном разгаре, "американская" линейка получила приоритет в будущих планах, отхватив до 10 перспективных АЭС. Впрочем, конкуренты SPIC не спали, и развивая сразу три линейки ( "старую" китайскую CNP, "французскую" CPR  и новую китайскую HPR) постепенно убедили правительство в достаточной безопасности обновленных проектов реакторов. К 2017 году, вполне вероятно, позиции SPIC с реакторами CAP1000/CAP1400 ослабли настолько, что из заявленных 8 "первых бетонах" на ранее присвоенных SPIC площадках не случилось ни одного, а в 2018 году мы видим как развитие одной из этих АЭС - Xudapu, уходит от SPIC к Росатому. Раздувание темы проблем конструкции AP1000 вполне может отражать эту борьбу между корпорациями.


Основным конкурентом CAP1000 является китайский "Дракон", он же Hualong one (первый бетон на фото), он же HPR1000, два конкурирующих проекта которого строят на 2 АЭС сразу CNNC и CGN. Стройки очень быстро продвигаются вперед, и потормози SPIC с Sanmen 1 еще пару лет, могли вполне опередить AP1000 с пуском

Так или иначе, физпуск AP1000 и надежды на дальнейший гладкий ввод в коммерческую эксплуатацию дает большие козыри как SPIC так и Westinghouse, который продолжает продвигать AP1000 во всех мировых тендерах (в частности, близки к контрактации проекты в Великобритании и Индии). С точки зрения технологий завершившаяся эпопея по строительству и монтажу тоже важна - в AP1000 воплощено множество решений неясной эффективности и цены, и реальный опыт строительства и эксплуатации важен для всех проектировщиков реакторов в мире, которые теперь смогут смелее воплощать (или наоборот - исключать) решения типа пассивных систем залива активной зоны и отвода остаточного тепла или встроенных в парогенераторы главных циркуляционных насосов. ]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_06_24_perviy_reaktor_westinghouse_ap1000_proshe Sun, 24 Jun 2018 13:48:27 +0300
<![CDATA[Учебные видео по конструкции ВВЭР-1000]]>
Реактор ВВЭР-1000:



Топливо ВВЭР-1000:

]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_06_18_uchebnie_video_po_konstrukcii_vver_1000 Mon, 18 Jun 2018 23:23:23 +0300
<![CDATA[Вопросы и ответы по возобновляемым источникам энергии, часть 1]]> Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) сегодня не только "хорошая бизнес-идея" и источник непрекращающегося хайпа, пропаганды и контрпропаганды. Попробую высказать свою позицию по некоторым повторяющимся мифам в области возобновляемых источников энергии.



Утверждение(У): "Площади Земли не хватит для того, что бы обеспечить потребности цивилизации с помощью ВИЭ"
Ответ(О): Земля получает от Солнца ~190 петаватт тепловой энергии (это то, что долетает до поверхности), цивилизация потребляет 500 экзаджоулей первичной энергии, т.е. "мощность" человечества - 0,015 петаватт, порядка одной десятитысячной от приходящей энергии. Есть другая элементарная оценка исходя из выработки имеющихся крупных солнечных электростанций - для обеспечения первичной энергией цивилизации довольно в аккурат хватает площади крупных пустынь. Основное "но" в этом железобетонном опровержении мифа - неравномерность распределения удобной площади для ВИЭ-генерации по странам. В целом "неравномерность распределения" - это основное, что упускают люди, обобщающие любым образом картинку вокруг ВИЭ, и сегодня эта тема будет звучать рефреном. Скажем, Япония испытывает значительные сложности с поиском места под солнечные электростанции, посмотрите вот эту фотоподборку японских солнечных электростанций и сравните с американскими из ссылки чуть выше.


И все же известная картинка по поводу площади, необходимой для обеспечения солнечной энергией мира, Европы, Германии не является верной, т.к. в ней не учитывается кратная разница между теоретическим энергопотоком солнечной энергии и реальным, который можно получить в виде электричества.

У: "На производство солнечных панелей и ветрогенераторов затрачивается больше энергии, чем они способны выработать за свой жизненный цикл"
О: Это полная ерунда, как показывают аккуратные замеры. В 2016 году в очередной раз эта тема была поднята в работе Ferroni and Hopkirk 2016, где было показано слегка негативное значение EROEI для накрышной СЭС в Швейцарии. Однако работа пестрит ошибками, а скорректированное критиками значение оказывается в районе 8 . Значение EROEI от 5 до 15 характерно для разнообразных попыток посчитать EROEI кремниевых кристаллических СБ, разброс значения объясняется как разницей условий, в которых расположена СЭС (между Норвегией и Саудовской Аравией разница в выработке одной и той же панели составит примерно 4 раза), так и разницей методики подсчета. Для других ВИЭ, например ветрогенераторов, проглядываются еще более высокие значения EROEI, от 15 до 50, т.е. здесь критика приходится совсем мимо реальности.

Надо заметить еще, что сам показатель EROEI, хотя и используется учеными, является очень несовершенным. В его "расходной части" находится бесконечный ряд уменьшающихся показателей, которые невозможно учесть, однако если делать это правильно ( что-то вроде учета "расход энергии на строительство домов, в которых жили рабочие, построившие завод по производству станков для производства кремниевых вафель для солнечных панелей") мы в итоге приходим к низким значениям EROEI - и действительно, ведь вся получаемая цивилизацией энергия расходуется, EROEI человечества в целом равен что-то около 3 (обратный кпд тепловых машин). Эта цифра возникает, если осознать, что в реальном мире инвестировать энергию в добычу новой энергии без всей цивилизации за плечами невозможно. В итоге, полученные расчетом значения EROEI зависят в основном от границ подсчета расхода энергии, которые определяются исследователями более-менее произвольно.


Установленная мощность мировой ветроэнергетики. Средний мировой КИУМ ветроэнергетики составил 26%.


Установленная мощность фотовольтаичных батарей. Полезно помнить, что мощность фотовольтаики указывается для "стандартных условий" (поток света 1000 Вт/м^2), а реальный КИУМ получается от 6 до 33% в зависимости от региона и наличия треккеров.

У: "Производство солнечных панелей и аккумуляторов очень неэкологично, но поскольку делают их в основном в Китае, на это закрывают глаза"
О: Я ни разу не видел хоть каких-то цифр, подтверждающих это высказывание, оно и понятно - существуют десятки загрязнителей, которые желательно выразить в виде удельных показателей (например в виде "грамм/квтч выработанный за жизнь панели"), еще и в разных вариантах места производства панелей/аккумуляторов.

Разумеется, есть научные публикации, в которых проделали эту обширную работу, но прежде всего стоит попытаться оценить некоторые моменты самостоятельно. Кремниевые поликристалические панели к настоящему моменту практически окончательно вытеснили конкурировавшие какое-то время назад технологии (кремний-монокристалл, аморфный кремний и тонкопленочные CdTe и CIGS панели), хотя в 2018 году заговорили о возврате монокристалла кремния. Поликристаллические кремниевые СБ используют, в среднем, 2 грамма кремния на каждый ватт установленной мощности. В 2017 году было установлено примерно 100 гигаватт новых панелей, что соответствует производству 200 тысяч тонн очищенного кремния. На фоне ~4 миллиардов тонн цемента, 1,5 миллиардов тонн стали, 60 млн тонн алюминия или 20 млн тонн меди - никакие, даже особенно грязные, производства полупроводникового кремния не способны вывести его производства в лидеры антирейтингов экологов, просто за счет разрыва в тысячи раз по масштабам с другими базовыми материалами.

Для литий-ионных аккумуляторов, который в 2017 году было выпущено порядка 100 ГВт*ч (забавное совпадение) характерным значением является 5 грамм на ватт*час, т.е. было использовано порядка 500 тысяч тонн материалов.

Есть и более прецизионные расчеты, учитывающие выбросы металлов или СО2 от всех совокупных мощностей, задействованных в производстве солнечных панелей. С учетом того, что эта работа была сделана более 10 лет назад, можно считать ее оценкой сверху, а так же забавной исторической вехой по умирающим нынче конкурентам поликристаллического кремния.

Важная оговорка здесь, впрочем есть. Современная наука предпочитает считать практически неустранимый "углеродный след", т.е. фактически затраты энергии на производство, а не сливы ядовитой органики или хрома в реки, считая, что последнее вполне себе устранимый эффект при правильном проектировании очистных сооружений. Разумеется, Китай славится неэкологичными производствами, и там этот момент может и не соблюдаться. Тем не менее, принципиальных препятствий для того, чтобы столь малотоннажное производство не вносило негативного экологического эффекта не просматривается.

В итоге, как мне кажется, байка о страшной неэкологичности производства солнечных ВИЭ и аккумуляторов - есть просто механический перенос со стереотипа о неэкологичности и вредности химических производств вообще. В то же время, современная организация таких производств способна обеспечить отсутствие выбросов загрязнений в принципе.


Темпы ежегодного прироста различных энерготехнологий в 2014-2017. Невероятный взлет солнечной энергетики сегодня постепенно притормаживается, а вот невошедшая в этот график морская (offshore) ветроэнергетика разгоняется.

У: "Возобновляемая электроэнергия стала дешевле атомной/угольной/газовой"
О: Если предыдущие мифы горячо обсуждались в основном в предыдущие годы, то сегодня (в 2017-2018) самой обсуждаемой является себестоимость электроэнергии. Понятно почему - пока себестоимость ВИЭ-электричества была выше конкурентов, драйвером развития альтернативной энергетики были в основном нематериальные факторы - забота о экологии, прогрессивность, вещи, которые невозможно измерить и кроме того в какой-то степени - энергонезависимость стран, внедряющих ВИЭ. Однако, по мере сближения цифр нормированной стоимости электроэнергии LCOE складывается ситуация, что цель субсидирования ВИЭ достигнута, и дальше эта технология будет внедряться на рациональных мотивах.


Графическое отображение статистических данных по несубсидированной цене электроэнергии множества проектов возобновляемой энергетики по всему миру в динамике.

Однако, реальность здесь сложна и многогранна. Прежде всего следует вспомнить, что стоимость ВИЭ-энергии в разных точках планеты кардинально различается. Проще всего это проиллюстрировать традиционными ВИЭ - гидроэлектростанциями. Вы можете в принципе выкопать искусственную реку и перекрыть ее ГЭС в удобном месте, или соорудить высокие бетонные стенки вдоль реки, чтобы перенести створ ГЭС ближе к потребителям, но понятно, что цена электроэнергии с такими решениями будет совершенно неконкурентноспособна. Получается, что есть отдельные точки, где ГЭС гораздо более выгодны, чем в других местах.

Аналогично "новые" ВИЭ - существуют регионы мира, скажем, Аравийский полуостров, Чилийские пустыни, пустыни юго-запада США - в которых стандартная панель выдает значительно больше (в 2-4 раза) электроэнергии в год, чем в Германии или Японии.

Это значит, что если в проектах СЭС в этих регионах LCOE уже упала до 25...50 долларов за МВт*ч, эту цену невозможно автоматически проецировать на любой регион.

Так же неравномерно распределены и затраты на сооружение ВИЭ-электростанций. Это определяется как разницей в стоимости земли, оплате труда и наличии индустрии сооружения ВЭС или СЭС с большим опытом.

В итоге стоимость ВИЭ-электроэнергии для разных проектов в разных точках земного шара оказывается разбросанной в 20 раз для солнца и около 10 раз - для ветра.
В итоге, оценку стоимости ВИЭ-электроэнергии можно сформулировать так: на определенных территориях LCOE ВИЭ-электричества стала ниже традиционных решений и с каждым годом, по мере удешевления технологий, эти территории становятся все больше.

Однако, тема стоимости ВИЭ-электроэнергии и шире, конкурентноспособности ВИЭ, не может быть рассмотрена без еще двух вопросов: субсидирование ВИЭ и переменчивость их, как источника электроэнергии.

У: "ВИЭ-электростанции сплошь субсидируемые, и в чисто рыночных условиях неконкурентоспособны"
О: Как мы уже рассмотрели выше, конкурентность ВИЭ практически полностью определяется месторасположением конкретной станции. Поэтому если, например, механически разделить объемы субсидирования на выработку в киловатт*часах - то это даст в лучшем случае повод для размышления, а не точный инструмент для оценки “чистой” конкурентоспособности ВИЭ.

Тем не менее это будет полезно для понимания масштабов искажения рынков электроэнергии. Для этого стоит отделить субсидии на разработку и исследования от прямой поддержки генераторов электроэнергии. Первый вид субсидий не такие масштабные и более-менее равномерные по разным энерготехнологиях.


Статистика субсидий на разработку энерготехнологий в странах OECD - видно, что 30-40 лет назад атом был безусловным фаворитом.

Прямая поддержка тоже бывает разная по форме: бюджетные деньги на выкуп ВИЭ-э/э в Китае и Великобритании, налоговые вычеты в США, специальная составляющая цены электричества, распределяемая среди ВИЭ-генераторов в Германии, однако всю ее можно свести к легко сравнимому числовому показателю - центы субсидии на киловатт*час выработки ВИЭ.

В 2015 году, например, поддержка по 4 крупнейшим “ВИЭ-странам” выглядела так: В Китае было выделено 4637,9 млн долларов (1184 на ветер и 3453,9 на солнце) на производство 187,7 ТВт*ч электроэнергии, в среднем 2,4 цента за кВт*ч, в Великобритании - 4285 млн долларов на 40,1 ТВт*ч, в среднем по 10,7 цента за кВт*ч, в США было выдано чуть больше 2 миллиарда долларов налоговых кредитов (исключительно на Солнце) при выработке 115,7 ТВт*ч (в основном ветром), т.е 1,6 цента за кВт*ч, в Германии было перераспределено 8821 млн долларов на 96,3 ТВт*ч, т.е. 10,91 цент на кВт*ч.


Надо отметить, что самая богатая страна из широко развивающих ВИЭ - США, тратит совсем небольшие деньги на прямое субсидирование ВИЭ, хотя есть и другие механизмы - например, в Калифорнии есть законодательно установленные доли "зеленой" энергии, который должны быть выкуплены сетями у генераторов.

Надо отметить, что эти цифры имеют (к сожалению) и еще осложняющее понимание обстоятельство. Например, в Германии на расходах на поддержку довлеют старые проекты, имеющие субсидии в 5-10 раз выше средних арифметических и получившие это право 10 и более лет назад (FIT закрепляется за объектом генерации на 20 лет).

Кроме того, в 2016-2017 произошло значительное снижение тарифов субсидирования ВИЭ по значимым странам, т.е. цифры из 2015 года сегодня уже неактуальны (в Китае поддержка снизилась в 2 раза, в Германии перешли к аукционам с Strike price в 2-3 раза ниже среднего FIT 2015 года).

Однако как и в предыдущем вопросе видно главное - поддержка очень сильно различается по разным странам. В Европе ценовые диспропорции между ВИЭ и углеводородной энергетикой могут достигать 100% (надо учитывать также обременение угольной генерации налогами на эмиссию СО2), однако быстро идут вниз, в Китае, Индии речь идет о 10..30% поддержки, в США можно говорить о рыночном паритете (хотя в США как раз сбрасывать со счета субсидии на разработку уже нельзя - они больше прямой поддержки).

Фактически, ситуация с субсидиями следует за расширением зон прямой конкурентности ВИЭ, как источников электроэнергии - чем больше их размер, тем меньше субсидии.

===

В следующей части мы разберем вопросы переменчивости ВИЭ и ее масштабов, хранения энергии, стоимости хранения и различных альтернатив, управления спросом, трендов и перспектив ВИЭ в целом. Продолжение следует.]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_06_17_voprosi_i_otveti_po_vozobnovlyaemim_istoch Sun, 17 Jun 2018 20:46:25 +0300
<![CDATA[Яндекс Zen]]> zen.yandex.ru/id/5ab92045e44a945d7e516d74, куда тоже буду постить пока все то же самое, но чуть вперед. Потом может быть здесь оставлю лонгриды, а туда - новости с комментариями, посмотрим.]]> http://so-l.ru/news/y/2018_06_11_yandeks_zen Mon, 11 Jun 2018 15:47:53 +0300 <![CDATA[Китайский контракт]]> 8 июня в Китае был подписан большой пакет контрактов по атомной сфере и тут есть интересные нюансы, о которых я попробую рассказать в этом посте. Были подписаны контракты на:


- блоки 7,8 на АЭС "Тяньвань" с ВВЭР-1200

- блоки 3,4 на АЭС АЭС "Сюйдапу" (Xudapu) с ВВЭР-1200

- на оборудование для реактора CFR-600 на быстрых нейтронах

- на поставку радионуклидных тепловых блоков (ТБ).


АЭС Таньвань, блоки 1,2,3 (слева направо) - основной экспортный объект Росатома в Китае, да и в мире, пожалуй.

Прежде чем раскрыть эти пункты, краткий ликбез по Китайско-Российскому атомному сотрудничеству. В 1992 году, практически сразу после развала СССР, между Россией и Китаем было заключено межправительственное соглашение на строительство 2 блоков ВВЭР-1000 на АЭС Таньвань. В то время Китай, уже начавший свой экономический взлет, собирал все коммерчески доступные варианты АЭС у себя в стране, чтобы выбрать образец для локализации (уже была построена АЭС Дайя Бей с французскими реакторами, контрактовалась стройка 6,7 блока АЭС Циньшань с реакторами CANDU, шли переговоры с американцами). Еще более важным для китайцев, по всей видимости, был не очень афишируемый контракт на строительство Минатомом (предшественник Росатома) завода газоцентрифужного обогащения в Ханьчжуне.



Центрифужный разделительный завод Lanzhou - один из двух построенных для Китая.

В то же время российское атомное энергетическое машиностроение, оставшееся без госзаказа отчаянно нуждалось в заказчиках. Поэтому АЭС Таньвань была прокредитована правительством РФ и законтрактована за относительно небольшие деньги (порядка 3 миллиардов долларов за 2 блока). Блоки были построены Атомстройэкспортом за 6-7 лет и пущены в 2006 и 2007 годах.


В 2007 году возник вопрос о продолжении контрактов 90х. Однако ситуация сильно изменилась. Во-первых Китай уже имел собственные версии гигаватнных энергоблоков, но одновременно имел и грандиозные планы по строительству ~100 гигаватт АЭС за 13 последующих лет. Для такой работы собственных китайских сил было недостаточно, поэтому вновь были приглашены варяги, но уже на новых условиях: с постепенной передачей технологии Китаю.


Именно во второй половине 2000х появился крупный контракт на 8 блоков Westinghouse AP-1000 и чуть меньший контракт на 2 блока EPR-1600.




Вновь образованная госкорпорация Росатом тоже хотела оторвать кусочек от грандиозной атомной стройки, однако все что удалось - это блоки 3 и 4 Тяньванской АЭС, причем китайцы договорились о том, что Росатому остается только проектирование и поставка атомного острова, а строительство, машзал с турбоустановкой, АСУТП отходит китайским подрядчикам.


Как и в первый раз, в пакете с этим контрактом были и другие: строительство новых очередей газоцентрифужных заводов, передача технологии изготовления топлива УТВС для реакторов ВВЭР-1000/428 Тяньваньской АЭС, проектирование и производство реакторной установки на быстрых нейтронах CEFR. Как видно, китайцы с одной стороны умеют извлекать “технологическую” выгоду из крупных контрактов, а с другой стороны - готовы платить за то, что есть в загашнике Росатома.


Минусом этого второго пакета контрактов являлось то, что перспективы серийного экспортного строительства блоков в Китае оставались неясны. Похоже было, что  Китай намеревается оставить львиную долю из грандиозного 100-гигаваттного проекта своим строителям и производителям оборудования, которые быстро крепли и развивались. Важным маркером этого было то, что Росатому отдали 3 и 4 блок на знакомой площадке, а вот 5 и 6 достался китайцам с проектом ACPR-1000.

Похожее изображение

Машинный зал опытного быстрого натриевого реактора CEFR

И вот мы прыгаем еще на 10 лет, в наше время. 3 и 4 блок Тяньваньской АЭС были построены четко в срок (3 блок - ровно 60 месяцев от первого бетона до подключения к сети) и в бюджет. Заслуга в этом принадлежит как китайским строителям, так и Атомстройэкспорту, занимашемуся проектированием и координацией поставок и монтажа российского оборудования.


И китайцы оценили эти умения. На фоне проблем со сроками строительства первых AP1000 и EPR-1600 Росатом показал, что умеет выполнять большие ответственные задачи.


При этом, кроме западных конкурентов, проблемы есть и у китайских атомных компаний, в основном, правда не со строительством в срок гигаваттных блоков (здесь, пожалуй, китайцам нет равных), а с масштабированием своей атомной отрасли - Китай не успевает воплощать собственные же планы по АЭС. Эти планы в начале 2010х были понижены до 56 гигаватт к 2020 году и скорее всего достигнуты не будут (есть 38 гигаватт и сооружается еще 20, из которых за полтора года будет введено около 10).



Китайские атомные стройки отличаются применением очень тяжелой крановой техники и больших модулей, а так же высочайшими темпами при невысокой стоимости.

Таким образом уже в третий раз за последние 30 лет Росатом получает выгодные контракты в силу нужды китайской отрасли. Посмотрим на них:


- Совместное сооружение новых блоков на площадке АЭС «Тяньвань» (блоки №7 и №8). По данному проекту подписан межправительственный протокол и рамочный контракт на сооружение реакторов ВВЭР-1200, которые относятся к новейшему поколению 3+;


Традиционный “дуплет” на традиционной площадке и с той же схемой распределения задач: Росатом проектирует и поставляет оборудование ядерного острова, китайцы делают все остальное. Единственная новость - то что здесь строится более современный ВВЭР-1200 близкий к проектам пущенным на Нововоронежской АЭС-2 в 2016 и Ленинградской АЭС-2 в 2018.


- Серийное сооружение АЭС российского дизайна на новой площадке в Китае. Подписан межправительственный протокол и рамочный контракт на сооружение на площадке АЭС «Сюйдапу» двух энергоблоков российского дизайна с реакторами ВВЭР-1200. Данные соглашения предусматривают в будущем возможность сооружения новых блоков;


Новая площадка  АЭС "Сюйдапу" (Xudapu) или Сюйдабао” (Xudabao) - тут есть определенная путаница, потому что в официальной новости называют первый вариант, а некоторая дополнительная информация (привязка по местности, наличие 2 блоков CAP-1000 - локализованной версии AP1000) указывают на вторую. Возможно это просто разные транскрипции с китайского языка.



Площадка Xudapu/Xudabao, где еще даже не началось строительство собственно энергоблоков, удивляет готовностью инфраструктуры.

Это важный контракт, который позволяет наконец вырваться за пределы АЭС “Тяньвань” (которой некуда расти после 8 блока) и самое интересное - потеснить китайских же конкурентов, планировавших на Xudabao 3 и 4 блок реакторами CAP1400.


- Сотрудничество по сооружению китайского демонстрационного реактора на быстрых нейтронах (CFR600). Подписано межправительственное соглашение и рамочный контракт. Российская сторона, имеющая большой практический опыт в создании и эксплуатации быстрых реакторов, будет задействована в части поставок элементов данного демонстрационного реактора, оказании услуг и поставок топлива. При этом важно отметить, что проект CFR600 разрабатывают китайские коллеги;


Довольно интересный момент. Учитывая масштабы планов Китая по атомной энергетике (400 гигаватт к 2050 году - примерно столько, сколько сейчас всего на планете), без замыкания ядерного топливного цикла (ЗЯТЦ) и быстрых реакторов Китаю придется туго, как в плане доступного природного урана, так и в плане ОЯТ. Понимая это, была начала программа китайского ЗЯТЦ, в рамках которого был построен опытный быстрый натриевый реактор CEFR, обсуждался контракт с Аревой по строительству гигантского завода по переработке ОЯТ и т.п. и т.д.


Под эту тематику Росатом усиленно вел переговоры о продаже реактора а-ля БН-800 в Китай, однако хотел за эксклюзивную технологию контракт на несколько блоков, а Китай хотел технологию без всяких контрактов. Договорится не удалось, однако похоже, в проектировании собственного “БН-800” CFR-600 без помощи ОКБМ/Гидропресс (конструкторов всех наших быстрых натриевых) похоже не обошлось.


Во всяком случае внешний вид реакторной установки CFR-600 имеет очень характерные секционно-модульные парогенераторы, как на БН-600/800 и отличается от французских/японских аналогов.


Модель CFR-600. Слева - секционно-модульные парогенераторы.

Это были бы полностью гадания, если бы не кусок новости, где эта идея находит сильное подтверждение “в части поставок элементов данного демонстрационного реактора, оказании услуг и поставок топлива.”


В принципе это можно назвать победой Китайцев, т.к. они получают важный опыт не оплачивая строительство 4 или 6 блоков БН-800. Видимо это тоже часть цены за право “серийно строить атомные энергоблоки на территории Китая”, впрочем, часть технологии - не вся технология, и как будет развиваться дело с быстрыми реакторами в поднебесной еще посмотрим, с CEFR пока получается совсем нерадужно.


- Поставка партии российских радионуклидных тепловых блоков (ТБ). Подписан контракт на поставку новой партии ТБ, которые являются элементами радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ), для нужд китайской лунной программы.


Надо думать, что речь идет о поставке источников тепла из Pu238. Предыдущая такая поставка была для NASA в 90х и начале 2000х, а затем Росатом поставлять плутоний отказался. Отказал он, похоже, и Индии (тоже для лунной программы) пару лет назад. Главное тут, что линию по производству Pu238 в НИИАР восстановили, а поставка, видимо, обусловлена какими-то политическими резонами.


В общем подводя итог, можно сказать, что заключен очень интересный контракт, который определит ближайшие 10 лет взаимоотношений с Китаем в атомной сфере, позволит заработать отечественному машиностроению 4-5 миллиардов долларов, поддержит проектировщиков и конструкторов интересными реальными задачами. С другой стороны это и не ура-патриотическая победа над “тупыми китаезами”, видно, что китайские переговорщики умны и сильны и за каждый заработанный в китае доллар приходится расплачиваться чем-то важным.


В частности, смотря на успехи китайцев в менее наукоемких технологиях, можно опасаться, что лет через 10-20 китайцы сами начнут конкурировать с Росатомом по всему спектру атомных технологий (как это уже практически произошло на рынке гигаваттных PWR), и конкуренция эта будет крайне непростой, если вообще возможной.


]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_06_10_kitayskiy_kontrakt Sun, 10 Jun 2018 23:03:46 +0300
<![CDATA[АТОМЭКСПО 2018, часть 2]]> АТГОР и ШЕЛЬФ


Моделька АТГОР. Слева два газотурбинных модуля, в центре реактор (зеленые шарики - приводы СУЗ, ограничение по высоте не позволяет расположить их стандартным образом), правее него газовоздушный теплообменник.

В первой части я уже упомянул интересный проект мобильного блока АЭС АТГОР от НИКИЭТ. Хотя АТГОР находится на очень ранней стадии разработки (что-то вроде предэкскизного проекта) концепция его весьма интересная и позволяет обсудить некоторые тонкости атомных станций малой мощности.

Довольно очевидно, что с ростом единичной мощности блока удельные затраты на киловатт установленной мощности - падают. Справедливо и обратное - блок малой мощности удельно дороже большого. Один из главных факторов удорожания - необходимость иметь приличное количество охраны для небольшого генератора, другой - необходимость сооружения капитальных, защищенных зданий для перегрузки ОЯТ.


Позапрошлогодняя презентация по АТГОР - здесь изображен так же вариант стационарно-транспортабельной реакторной установки. За прошедшее время число подключаемых ГТУ вырасло с 5 до 6.

Однако что, если мы избавимся если не от этой навязчивой охраны то хотя бы от зданий, связанных с работой с высокорадиоактивными материалами? Сделать это возможно, если множество АЭС можно целиком перемещать в какую-то позицию, где будет выполнятся перегрузка топлива. Для плавучей АЭС этот процесс в чем-то схож с технологией, отработанной на атомных подводных лодках и ледоколах. Для наземной же АЭС есть как технологические, так и юридические сложности. Прежде всего - масса герметичного блока АЭС должна быть снижена до транспортируемых пределов. Например для предлагаемой АСММ Шельф масса реакторного блока - 375 тонн. Это в принципе транспортируемый вес, но с большими сложностями (нужны хорошие дороги приличной ширины, хорошие мосты, специальные транспортеры, причалы, etc). Идеально было бы снизить вес с учетом биозащиты до 50-100 тонн, что и пытаются сделать в проекте АТГОР - здесь весь мобильного реакторного блока 60 тонн. Другие фишки:

  • Газотурбинные электрогенераторы, работающие либо на дизтопливе, либо на нагретом воздухе из реактора. Воздух греется в теплообменнике

  • В продолжение предыдущего решения - сброс тепла осуществляется без дополнительных градирен или водоемов

  • Запуск АЭС осуществляется с использованием собственных газовых турбин - внешнее питание не нужно. Перевод из транспортного положения в генерацию должен осуществляться за полчаса.

  • Блок имеет полноценную биозащиту, обваловка не нужна

  • Кроме двух “набортных” ГТ-генераторов возможно подключение еще одного трейлера с 4 дополнительными, т.е. общая электрическая мощность может меняться от 200 до 1200 киловатт. Понятно, что возможна когенерация тепла.

  • Кампания топлива - 10 лет.

  • Есть версия стационарно устанавливаемого в работе, но транспортабельного блока с реакторной установкой повышенной мощности.


В основе АТГОР - газовый быстрый реактор с “двухкомпонентным газовым составом”, что намекает на ныне засекреченный космический реактор РУГК. Однако, похоже, что у этой установки есть только некоторые пересечения с космическим реактором, конструктивно это разные машины.


Среди десятков(!) проектов АСММ от отечественных разработчиков попадаются весьма любопытные. Например эскизик справа внизу застравляет вспомнить "Статус-6"

Впрочем все это великолепие пока несколько сферически-вакуумное. Основной преградой для такого энергоблока являются нормативные требования по безопасности АЭС. Например, перевозка поработавшего реактора - это, фактически, перевозка контейнера с ОЯТ. А раз так - то и требования к конструкции должны быть, как к контейнеру с ОЯТ (регламентируются документом  НП-053-16), например умение выдерживать падение на стальной штырь с высоты 9 метров без разрушения или пожар в течении 30 минут или погружение на 15 метров под воду в течении 8 часов. При всех этих мучениях не должно происходить нарушения геометрии активной зоны и перемещения поглощающих элементов, обеспечивающих подкритичность.


Испытания транспортного контейнера для ОЯТ на всякие аварийные падения, в т.ч. с 10 метров (отметка времени 10.05)

В принципе, такой реактор сделать можно. Но тогда, скорее всего, он будет уже нетранспортабельным по массе и все проблемы исчезнут… вместе с идеей.

Впрочем, ситуация не столько тупикова. НИКИЭТ ведет работу с МАГАТЭ по формулировке новых правил ядерной безопасности, в рамках которых АТГОР имел бы право на существование. Рассматривая жизненный путь транспортабельной АЭС и моделируя поведение реактора в различных нештатных ситуациях при транспортировке инженеры пытаются разработать такую конструкцию и одновременно такие правила, чтобы подобную технику могли эксплуатировать не только военные, проще смотрящие на нормы и правила ядерной безопасности.



Хочется также сказать пару слов про АСММ “Шельф”. Эта реакторная установка по всей видимости выведена из неназываемого лодочного реактора - при мощности 6,6 мегаватт электрических (что меньше известных лодочных) реактор имеет кампанию топлива всего 6 лет и референтное топливо (т.е. уже применяемое в каких-то других реакторах). Реактор имеет встроенные парогенераторы (как у РИТМ-200) и работает на 2 турбогенератора, которые могут быть встроены в общую защитную оболочку диаметром 8 метров и длиной 14 метров. Либо турбогенераторы могут быть вынесены в отдельное здание, тогда оболочка сокращается по длине до 10 метров, а масса блока получается 375 тонн.

Эта АСММ рассматривается к установке сразу в трех вариантах - подводном, плавающем и наземном, может работать автономно в течении года, после чего необходимо выполнять плановый ремонт, как это делается на больших станциях. Подводный вариант, кстати, позволяет отказаться от охраны станции.



АСММ “Шельф” хорошо проработана - есть конструкторская документация на реакторную установку, хотя нет на некоторые другие системы, например турбогенераторы. В целом первые “Шельфы” по заверениям НИКИЭТ могут быть поставлены заказчику через 6-8 лет после старта проекта, а в дальнейшем от заказа до исполнения должно проходить 2-3 года.

“Шельф” символизирует собой максимум эффективности, который можно получить от существующих решений, АТГОР - перспективу, которая может быть для АСММ действительно интересной.



Полезная табличка с самыми продвинутыми отечественными АСММ и их характеристиками, в т.ч. экономическими. Зоопарк, конечно, знатный.

Однако перейдем к другим проектам.

ПРОРЫВ

По “Прорыву”, а точнее по его части, касающейся быстрых свинцовых реакторов БРЕСТ особых новостей нет. Хотя еще год назад представители «Прорыва» и чиновники поговаривали, что заморозка строительства второй очереди БРЕСТ-300 «ничего не значит, и буквально завтра все будет продолжено», воз и ныне там, хотя теперь обещают, что уж в 2019 строительство второй очереди все же обязательно стартует. Получается, что проект завис между небом и землей: модуль фабрикации смешанного уран-плутониевого топлива строится и монтируется оборудования, реактор есть хотя бы в проекте и поддерживается НИОКР, а модуль переработки ОЯТ испытывает значительные трудности с получением работающей технологии безводной переработки ОЯТ, в т.ч. существует идея строительства промежуточного решения с ПУРЕКС-переработкой, что потребует увеличения бассейна выдержки ОЯТ.


Пока "БРЕСТ-ОД-300" остается в основном в виде такой вот красивой графики.

Учитывая, что продвигается проект последние 15 лет почти целиком и полностью усилиями Е.О. Адамова, можно предположить, что вероятность реализации проекта (в плане положительного опыта работы всего комплекта БРЕСТ-300) уменьшается, хотя пока формально “Прорыв” остается флагманским проектом Блока Инновация Росатома.

Возможно, стоило начать развивать “свинцовую” линейку с 10-мегаваттного исследовательского реактора, как предлагали оппоненты, но теперь такие решения принимать уже поздновато.

Франция: проблемы с Jules Horowitz Reacteur и неопределенность с атомной энергетикой

Кроме проектов и интересов Росатома интересно было поговорить и про Францию - еще пару десятилетий назад выглядящей не слабее современного Росатома, но заметно сдавшей позиции. Моим собеседником был Jean-Yves Blanc из Комиссариата по атомной и с некоторых пор альтернативной энергии CEA

Jules Horowitz Reacteur является безусловным флагманом среди исследовательских реакторов Европы и должен был быть пущен в 2018 году. Однако, как это часто бывает, в ходе его сооружения возникли разнообразные сложности, в частности — с системами вентиляции и спецвентиляции и электрикой. CEA поменяла подрядчиков и теперь надеется на пуск в 2022 году, хотя и этот срок может быть сорван. Некоторые важные подсистемы реактора (в частности корпус реактора, внутрикорпусные устройства и теплообменники 1-2 контуров) проходят или прошли заводские сдаточные испытания.


JHR имеет интересную активную зону с нерегулярным расположением ТВС и бериллиевый отражатель. Жан-Ив пояснил, что все же возможностей по облучению быстрыми нейтронами у реактора не будет, но плотность потока (флюэнс) будет сравнима с быстрыми реакторами.

Второй флагманский проект CEA - быстрый натриевый реактор ASTRID, который должен был стать возрождением БН программы Франции на еще большем перепутье. 600-мегаваттная(э) версия, которую разрабатывали несколько лет не нравится правительству по стоимости, и теперь делается 200 мегаваттная версия - даже меньше опытно-промышленного БН “Феникс”, пущенного в 1973 году. Перепроектирование займет очередные несколько лет, восстановление натриевой программы из пепла остановленного Феникса теперь, похоже, откладывается на 30-е годы, с посредственными шансами, что это вообще когда-то случится.


Всей этой красоты еще одного 600-мегаваттного быстровика мы теперь не увидим :(

Спросил я и про прогнозы по будущему французской атомной энергетики, которая видится очень туманной (не плохой, а именно неопределенной) из России. Оказывается, такой же туманной она представляется и инсайдеру из отрасли: Президент Макрон, по сути, за сохранение атомных мощностей, и в частности поддержал продление парка реакторов до 50 летнего срока эксплуатации Однако министр Юло против. Но, вполне возможно, его скоро уволят, и все будет хорошо. EDF (оператор французских станций) устраивает неопределенность и затягивание, скажем так, решений о строительстве новых АЭС во франции — у них хватает зарубежных контрактов, а стройки во франции сегодня связывают с необходимостью закрывать старые станции, что для обремененного долгами EDF неудобно. Короче, все зависит от политиков, но в целом, видимо, атомную отрасль франции ждет очень долгий боковой дрейф.

ИТЭР

По иронии судьбы ИТЭР строят в 2 километрах от одной из главной площадок CEA и реактора JHR, так что поговорим о нем.

Для меня самым интересным было услышать из первых уст оценки по скорости движения и перспективам ИТЭР. Сегодня проект выглядит довольно здоровым и глава Российского агентства ИТЭР А.В. Красильников считает, что точка невозврата уже пройдена и проект будет завершен, вопрос лишь - насколько в срок. Хотя дата первой плазмы (декабрь 2025) пока выглядит реалистичной, уже сегодня для ее достижения приходится придумывать уплотненный график монтажа реактора, т.к. в текущих задачах уже наметилось отставание примерно в 6-10 месяцев. В частности, снова отстают здания.


Основное здание ИТЭР - шахта реактора в центре кадра - снова отстает от графика. (с) Атоминфо

Главное проблемой ИТЭР на сегодня является недофинансирование американцами своей части - это началось еще в 2017 году и продолжается в 2018. Американцы перестали вносить денежный вклад и заморозили работы по оборудованию, которое должно быть поставлено после первой плазмы, но стараются поддерживать производство тех частей, которые нужны уже сегодня. При этом одна из важных систем TCWS (это система водяного охлаждения бланкета дивертора и стенок вакуумной камеры, которая будет снимать до 750 мегаватт, в силу ядерного характера установки - дорогая и сложная) была передана от США сначала в международное агенство ИТЭР, а затем европейским исполнителям. Эта передача важна с точки зрения разработки механизмов продолжения сооружения ИТЭР в случае ухода одного из партнеров.


Американский дизайн системы водяного охлаждения токамака и европейский редизайн. К сожалению передача системы неизбежно влечет за собой редизайн и задержку.

Впрочем, тут есть один важный момент. Передаваемое в разработку/изготовление оборудование должен продолжать финансировать партнер, который взял на себя это в самом начале - а как, скажем, это смогут делать американцы, если администрация президента режет деньги на ИТЭР?

Впрочем, у этого случая есть и более позитивные для нас грани. Например, гигантский европейский подпроект по сооружению рекордных инжекторов нейтралов на отрицательных ионах подвергается критике. Технология сложная, и не смотря на то, что вроде как Европа идет правильным путем увеличивающихся прототипов (BATMAN-ELISE-SPIDER-MITICA), конструкция ИТЭРовских инжекторов уже не просто утверждена - ее элементы уже в производстве, хотя в работе сегодня только прототип ELISE и у него есть проблемы.

В то же время в Новосибирском ИЯФ продолжается сооружение инжектора отрицательных ионов примерно на напряжение, которое нужно для ИТЭР и на ¼ тока ИТЭР. В случае, если Европа забуксует, новосибирский вариант вполне может стать спасительной соломинкой и механизм передачи системы в другую страну здесь нельзя кстати.

В общем вполне возможно, что проект ИТЭР, и так уже принесший довольно много высокотехнологичных разработок и производств в Россию поможет еще одной.

продолжение следует]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_06_09_atomekspo_2018_chast_2 Sat, 09 Jun 2018 00:08:08 +0300
<![CDATA[JET начинает новую дейтерий-тритиевую кампанию]]> Крупнейший в мире токамак JET после 18 месяцев подготовки и ремонта восстанавливает работу с целью начать в следующем году запуски с дейтерий-тритиевой плазмой, т.е. реальные термоядерные запуски. Подобные эксперименты не проводились на токамаках с середины 90х годов и пришло время накопившиеся новые идеи проверить экспериментально.


Композиционное изображение камеры токамака JET (диаметром около 8 метров) и плазмы во время экспериментов.

Именно здесь, на JET в 1997 году был поставлен рекорд мощности термоядерной реакции для магнитных ловушек - 16 мегаватт в течении примерно 100 миллисекунд. Длительность тогда, впрочем, ограничивалась длительностью работы системы инжекции нейтралов, отвечающей за внешний нагрев плазмы. Сегодня эти ограничения гораздо мягче, поэтому есть планы продержать 16-мегаваттное горение в течении ~5 секунд. Опять же, дольше нельзя, т.к. есть определенный лимит на общее облучение конструкции вакуумной камеры термоядерными нейтронами.



Профили рекордных по мощности термоядерных экспериментов и планируемое будущее

Важным изменением по сравнению с 1997 стал перевод реактора на полностью металлическую облицовку - исчезли углепластиковые и графитовые элементы. Последние в свое время помогли снизить загрязнение плазмы материалами с высокими атомными номерами и пройти так называемый “радиационный барьер” на пути к термоядерным температурам. Однако, со временем стало понятно, что металлическая стенка с точки зрения эксплуатации все же лучше - меньше пыли, меньше “застревающего” в конструкции трития.


Элемент дивертора ИТЭР, недавно изготовленный европой - облицовка из вольфрамовых блоков и активное охлаждение. На прямую часть приходится (под острым углом) поток плазмы мощностью 5-10 мегаватт/м^2

Кроме взаимодействия трития с перспективной (запланированной и на ИТЭР) полнометаллической стенкой, будут также проверены решения по подавлению ELM-неустойчивостей с помощью специальных пушек, стреляющих замороженными дробинками из DT-смеси, ну и множество идей токамачников по поведению плазмы.

В ходе “экспериментальной DT кампании №2 - DTE-2” также, впервые в истории, планируются плазменные эксперименты на чистом тритии. Поскольку отношение масса/заряд у трития в полтора раза больше, чем у дейтерия, на множестве явлений, чувствительных к этому отношению, можно будет сравнить моделирование и эксперимент.


По планам ближайшие несколько месяцев произойдет пуско-наладка машины, а затем примерно 5-месячная калибровочная серия физических экспериментов на дейтерии. После примерно 1-месячной проверки атомным надзором Великобритании готовности всех систем к работе с тритием начнется 3-х месячная физическая TT программа. Далее последуют дополнительные тренировки по безопасности, еще одна приемка, и наконец - сама четырехмесячная DTE-2.

Самый первый запуск JET после перерыва на водородной плазме. Ускорено в 40 раз.

Долгий и сложный заход в эту программу экспериментов связан как с неприятностью самого трития, так и с наведенной радиоактивностью в результате термоядерной реакции.


Тритий - легколетучий, как любой водород, пожароопасный и крайне радиоактивный газ. Для работы с ним приходится все оборудование устанавливать в герметичные перчаточные ящики, трубопроводы окружать герметичными вторыми оболочками, здание оборудовать системой понижения давления (чтобы снизить вероятность утечки наружу) и уменьшения содержания кислорода (для предотвращения пожаров, которые будут ночным кошмаром в случае трития). Всего на площадке может находится не больше 20 грамм трития, хранимого в виде гидрида(трейтида?) урана, и выдаваемого в систему нагревов. Но сожжено во всех экспериментах будет всего порядка 1 миллиграмма. Такая большая разница между “складом” и потребностями объясняется тем, что при проходе через плазму сгорает очень небольшая доля трития, а остальное, к сожалению загрязняется дейтерием и протием, после чего смесь надо отправлять на разделение изотопов - а этой системы на площадке JET нет.




Второй важнейшей инженерной задачей здесь (и в будущем - на ИТЭР) станет работа с активированной конструкцией. В конце DTE-2 радиационный фон в центре вакуумной камеры достигнет 80 мЗв/ч (8 рентген в час), поэтому для работы внутри будет применятся телеуправляемая робототехника. В ходе подготовки на ней уже тренировались в замене плиток, установке новых, установке различных датчиков и т.п.


Телеуправляемый робот внутри JET

На мой взгляд, подобный программы с одной стороны важны для подготовки запуска полноценной дейтерий-тритиевой кампании на ИТЭР, а с другой стороны подчеркивают невероятные сложности по работе с DT-реакцией. В условиях, когда термоядерная энергетика не является “спасительной соломинкой” для цивилизации, сложно ожидать ставки на DT-реакторы.


]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_06_03_jet_nachinaet_novuyu_deyteriy_tritievuyu_ka Sun, 03 Jun 2018 17:14:24 +0300
<![CDATA[Урановый глобус]]>




В целом, наверное, карта бесмысленная для не специалистов, особенно учитывая, что магатэшный сайт с подробным описанием каждого месторождения лежит, но вдруг кому надо?

Остается добавить, что в Uranium Red book 2016 МАГАТЭ оценивало мировые ресурсы урана в 5 718 400 тонн с ценой отсечения в 130$ за кг, чего существующей атомной отрасли хватило бы на 92 года. В этом году должен выйти апдейт этой книжки и оценки ресурсов.

P.S. Напомню, кстати, свой текст про "урана мало" https://tnenergy.livejournal.com/61051.html]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_05_25_uranoviy_globus Fri, 25 May 2018 22:04:15 +0300