tnenergy. Ядерная энергия Ядерная энергия - LiveJournal.com http://so-l.ru/news/source/tnenergy_yadernaya_energiya Sun, 20 Jan 2019 17:17:15 +0300 <![CDATA[Борьба с нетолерантностью]]> статью Handelsblatt с заголовком "Россия намеревается с помощью нового топлива произвести революцию в атомной энергетике" в которой рассказывается о толерантном топливе примерно в таком ключе: "В Росатоме считают, что они совершили прорыв в технологии безопасности. Чудесное средство называется «толерантное топливо», оно призвано восстановить положительный имидж атомной энергии в мире."

Немецкая статья является пиарсопровождением события, которое никто из внеотраслевых журналистов не заметил - изготовлением "под елочку" компанием ТВЭЛ экспериментальных тепловыделяющих сборок с толерантным топливом. Эти сборки предназначены для испытания в реакторе МИР и фактически означают некое продвижение по пути разработки толерантного топлива для энергетических реакторов.

Но что же такое, черт подери,толерантное топливо и почему оно так называется?


"Толерантные" покрытия циркониевых твэлов. Подробности - ниже.

Название "толерантное топливо" есть калька с английского Accident Tolerant Fuel (ATF), т.е. топливо, устойчивое к авариям. По смыслу это скорее "дуракоустойчивое топливо", прежде всего за счет снижения требований к надежности работы систем аварийного охлаждения активной зоны. Большой интерес у атомной индустрии к концепции такого топлива возник после аварии на Фукусимской АЭС, где значительная часть тяжести аварии сформировалась из-за взрывов водорода на трех блоках АЭС, А водород возник из-за хорошо известной пароциркониевой реакции - когда потерянное охлаждение АЗ реакторов приводит к температуре >1000 градусов и цирконий оболочек твэлов вытесняет водород из водяного пара.

До сих пор борьба с этим типом аварий сводилась к усложнению систем аварийного охлаждения активной зоны - вводились различные ступени пассивной заливки, активной заливки, отвода тепла в атмосферу или в большой бассейн воды. Логика тут понятна - при любых единичных неисправностях системы охлаждения все же не допустить испарения воды из активной зоны, ее расплавления и как и вишенки на торте - пароциркониевой реакции.

Однако, после аварии на Фукусиме, в отрасль пришла другая парадигма - а что, если вместо очередного удорожания системы аварийного охлаждения (путем, например, умножения ее на два и введения 8-канальной вместо 4-канальной) сделать топливо, в котором не будет пароциркониевой реакции? А? А? И плевать, что активная зона превратилась в озерцо лавы - водорода-то не будет! Такое топливо и называют "толерантным".

Еще в 2012 году разработкой ATF активно занялись все основные поставщики топлива - Westinghouse, Areva, GE-Hitachi. Причем в виду поддержки этой идеи МАГАТЭ и министерства энергетики США работы повелись сразу по многим фронтам. А через 3-4 года после этого очнулся и ТВЭЛ - стало очевидно, что толерантное топливо, при всей половинчатости идеи, становится фактором конкурентноспособности - предлагать нетолерантный ТВС-К толерантным западным заказчикам скоро будет некомильфо.

Какие варианты создания ATF топлива вообще есть?

Первый и самый очевидный - отказаться от циркония в конструкции ТВС. Раньше все ТВС делали из хромоникелевых сталей, а цирконий стали применять потому что по совокупности механических характеристик и коррозионной стойкости он не уступает сталям, но при этом поглощает сильно меньше нейтронов, что приводит к уменьшению расхода природного урана на выработанный мегаватт*час.

С учетом того, но разработать новое топливо стоит денег, этот вариант рассматривается всеми игроками как запасной.


Интересно, что в области стальных оболочек для реакторов с водой под давлением ТВЭЛ является мировым лидером - в СССР любили технологичность и не очень заботились об экономии урана в исследовательских реакторах или ЯЭУ ледоколов.

Второй вариант - нанести на циркониевые твэлы тонкий слой хрома гальваническим способом или магнетронным распылением. Хром затянет начало пароциркониевой реакции - на картинке ниже показано состояние твэла без покрытия (верхний) после 10 минут в водяном паре при 1200 С и твэла с покрытием в тех же условиях. Однако, видно, что коррозия всего в 4 раза меньше - пускай не через 10 минут, а через 40, но твэл точно так же разрушится, да? Не совсем.



Дело в том, что разогрев топлива без охлаждения водой происходит из двух источников: радиоактивный распад продуктов деления урана, мощность которого постоянно уменьшается и запасенное в топливе тепло.

О последнем стоит поговорить отдельно, т.к. это редко всплывающая вне скучных учебников концепция. Современное топливо сделано из диоксида урана - прекрасное стойкое керамическое химическое соединение, хорошо выдерживающее большие выгорания топлива, имеющее большую температуру плавления. Но у него есть один минус - диоксид урана плохо проводит тепло. Поэтому, что бы отдавать необходимую мощность, центр таблетки при работе на мощности может быть разогрет до 1600 градусов цельсия. При потере охлаждения в активной зоне оказывается не только несколько десятков мегаватт ядерного распада продуктов деления, но и 80 тонн урановой керамики, нагретой в сренем до 900 С, которые немедленно начинают разогревать цирконий.

Отсюда рождается следующая идея толерантного топлива - отказаться от диоксида урана и перейти на один из вариантов более теплопроводного соеднинения урана - силицид USi3, нитрид UN или просто сплавы металлического урана с металлическим молибденом (как в Kilopower)

Из такого топлива, в сочетании с хромовым покрытием, можно сделать активную зону, которая при потере охлаждающей воды просто не нагреется до критичных температур. Вышеназванные композиции так же обещают экономить нейтроны и улучшать утилизацию природного урана - т.е. такой вариант может окупиться чисто экономически, да еще и привнести улучшение безопасности. Однако, переход на новую химию влечет за собой довольно радикальное изменение конструкции активной зоны, а значит переделку парка существующих реакторов, если мы хотим поставлять топливо сегодня. Плюс - годы отработки новых композиций и обоснования безопасности перез атомными регуляторами. В общем переход на силицид, нитрид или металлическое топливо дает действительные выигрыши, но долго и очень дорого.


Есть еще довольно экзотический вариант в виде многослойных твэлов со слоями из разного металла.


Наконец, последний вариант - это использование в качестве оболочки твэлов не циркония, не стали, а композитного материала SiC-C (волокна карбида кремния в углеродной матрице) или SiC-SiC. Этот материал обладает очен хорошими теплометахическими свойствами, не подвержен коррозии водой и водяным паром, имеет наилучие нейтронно-физические характеристики (лучше циркония и стальи) и как бонус - почти нулевую активацию в результате кампании топлива. Однако пока никому в мире не удалось создать газоплотную оболочку твэла SiC-SiC, поэтому работы здесь скорее на научном этапе, и если этот вариант толерантного топлива когда-то и пойдет в жизнь, то не раньше, чем через 15-20 лет.

Собственно, все эти 4 варианта изучают в ТВЭЛ, а 3 из них подготовлены к испытаниям в реакторе МИР в НИИАР.

Однако, как я уже говорил, конкуренты впереди. Тогда, как ТВЭЛ только планирует загрузку в исследовательский реактор и в перспективе 2х лет - в энергетический, Framatome (бывшая Арева) поставили испытательную партию топлива с хромовым покрытием под загрузку этой весной а GNF загрузили опытную партию в BWR.  Вообще планы западных компаний выглядят так:


Резюмируя, можно сказать, что изначально не однозначная идея половинчатого повышения безопасности дешевым путем превратилась в поле конкурентной борьбы. Как мы видим, к борьбе уже подключились пиарщики, обещающие "революцию в безопасности".

P.S. У меня есть репост большой статьи специалиста из ВНИИНМ, посвященный технологиям толерантного топлива - все то же самое, только в 10 раз подробнее и детализированнее, часть 1, часть 2.]]>
http://so-l.ru/news/y/2019_01_13_borba_s_netolerantnostyu Sun, 13 Jan 2019 14:22:00 +0300
<![CDATA[Где Росатом будет зарабатывать деньги в 2030 году]]> большую статью для "Известий" про атомные станции малой мощности - первая попытка пописать что-то в серьезном формате, с "по нашим оценкам", "наш анализ показывает, что" и проч.


Модульная реакторная установка NuScale, про которую много написано в статье.

Большая цитата из середины

"В чем же преимущества малых АЭС перед традиционными, большими, которые заставляют разработчиков плодить все новые и новые проекты? К ним можно отнести несколько моментов:

"— Реакторные модули малых АЭС должны производиться на машиностроительных заводах крупными сериями в виде законченных блоков. Это сокращает сроки и снижает сложность строительства АЭС — краеугольные камни сегодняшних проблем рынка новой атомной энергетики.

— Малые АЭС должны быть высокоманевренными, в отличие от своих больших собратьев, и поэтому хорошо дополнять переменчивые возобновляемые источники энергии — ветер и солнце. Поскольку все более менее перспективные планы строительства ветро-солнечной энергетики требуют дополняющих партнеров, подхватывающих энергетику ночью и в штиль, возникает большой потенциальный рынок — и он для маневренных АЭС.

— Но и в рамках традиционных энергорешений АСММ получают новые ниши по сравнению с блоками гигаваттного калибра — это энергосистемы небольшого размера, куда большие АЭС просто «не лезут».

— Малая модульная АЭС стоит дешевле в абсолютных значениях или может наращивать мощность последовательно, путем строительства все новых модулей, что сильно упрощает поиск финансирования для энергопроектов.

Разумеется, есть и минусы, которые сводятся к одному: стоимость киловатт-часа, вырабатываемого на АСММ. Так, в известном проекте строительства реакторного модуля Toshiba 4S (10 МВт) в городке Галена (штат Аляска) стоимость электроэнергии получалась на уровне 56 центов за кВт·ч (~36 рублей за кВт·ч) — заметно дороже даже электроэнергии с дизель-генераторов. Проект плавучей малой АЭС (ПАТЭС) «Академик Ломоносов» в бездотационном варианте имел бы стоимость электроэнергии в районе 60 рублей за кВт·ч — и опять эта цена была бы неконкурентна с дизель-генерацией или угольной ТЭС, которая существует сегодня в месте будущей дислокации «Академика Ломоносова»."

==

Вообще хочу заметить, что формат статьи не позволяет прям уж лезть в технические подробности или новости этого поля - а они есть. Например компания NuScale, про которую я писал, мало того, что неплохо продвигается в лицензировании, еще и демонстрирует крутые фишки модульных АЭС - в своем проекте 12 модульной АЭС в INL им удалось продать два модуля - один самой лаборатории INL, а второй - Министерству Энергетики США. Т.е. получается, что для АЭС теперь необязательно фандрайзить 10 млрд долларов из одного источника - можно собирать меньшие суммы из разных, т.к. по сути модули АЭС независимы друг от друга.]]>
http://so-l.ru/news/y/2019_01_09_gde_rosatom_budet_zarabativat_dengi_v Wed, 09 Jan 2019 17:26:21 +0300
<![CDATA[Проект ИТЭР в 2018 году]]> Проект


Прошедший год для Международного Экспериментального Термоядерного Реактора ИТЭР (о проекте) стал, для внешнего наблюдателя, наверное, одним из самых спокойных за все годы строительства (с 2009 года). Для меня же лично этот год был отмечен посещением площадки ИТЭР в сентябре 2018 года, поэтому этот ежегодный отчет будет разбавлен личными впечатлениями и фотографиями.




Три года назад у проекта официально сменился директор - им стал энергичный француз Бернар Биго. Осознавая сложное положение, в котором ИТЭР находился в момент начала его правления (нарастающее колоссальное отставание графика и перерасходы ставили вопрос о закрытии), Биго предпринял несколько важных управленческих решений, в том числе - создание “всеобъемлющего плана сооружения”. Как известно, графики такого масштаба точно соблюдаются только в момент создания/обновления, и за 2 прошедших года можно констатировать, что 100% следования даже новому графику нет. Однако, ситуация явно лучше, чем было в период 2009-2015 годов, и отставание на сегодня составляет 6-9 месяцев, тем более, что появляются варианты “уплотнения” планов сборки реактора. Величина в пределах года не слишком критична для такого проекта, вопрос в основном - что будет с динамикой отставания дальше?


К сожалению, мне кажется - отставание будет нарастать. Одна из остающихся проблем - недофинансирование американцами своей части программы. Хотя масштаб этого недофинансирования в 2018 году был снижен вдвое, оно все равно остается и означает срывы поставок критичных элементов оборудования, которое оплачивает США. Так, например, система водяного охлаждения вакуумной камеры и дивертора была в итоге передана на разработку и производство от США к Евросоюзу в попытке сэкономить деньги и время. Но, очевидно, сроки этой системы все равно сползут.


Ситуация с американским финансированием хорошо отражает общую проблему - в наднациональном проекте сталкиваются национальные амбиции, помноженные на амбиции конкретных людей, занятых в проекте из-за чего усложняется работа инженеров разработчиков (и так технически предельно сложная).


Закрывая этот “социальный” момент я хочу лишь отметить, что человечество, чем дальше, тем больше будет сталкиваться с масштабными международными проектами и учиться их воплощать. Таким образом и негативный опыт ИТЭР и решения, которые позволяют этот негатив преодолеть ценны сами по себе. Например, если человечество серьезно возьмется за “аварийное” снижение выбросов СО2 - ИТЭР со своим “социальным” опытом тут может принести больше пользы, чем с энергетическим.


Однако, вернемся к проекту. 2018 год, сам по себе, в целом прошел в поступательном движении - было создано много нового оборудования термоядерной установки, заработали важные стенды, получены важные научные результаты. В 2019 году ожидается отметка “70% выполненных работ по строительству зданий”. Давайте нырнем в детали.


Строительство и монтаж оборудования



  • Основная новость 2018 года - строительство пускового минимума практически закончено. Если еще в прошлом году я писал о новых готовых зданиях, то в 2018 году их не было, только достройка. Впрочем, впереди еще полный цикл строительства аж 4 объектов - здания управления комплексом, здания с резисторами сброса магнитной энергии и двух комплексов аварийных дизель-генераторов.


  • За 2018 год самое сложное сооружение - комплексное здание токамака подросло на десяток метров и практически достигло верха по бетонным конструкциям, над которыми, впрочем, еще предстоит возвести крышу из металлоконструкций. Формально, строителям остается примерно год, чтобы закончить бетон, возвести крышу, разобрать промежуточную стенку между зданием предварительной сборки и реакторной шахтой и, наконец, начать сборку реактора.


    Прогресс в сооружении главного здания 2018 года - между синей и красной линией. Осталось совсем чуть-чуть.


    Вид на бетонное опорное кольцо реактора в сентябре 2018, буквально через неделю после его завершения. Фотография совсем не передает ощущения масштаба, чуть лучше его можно понять из снятого мной коротенького видео


  • Впрочем, еще до окончания сооружения, на нижних этажах этого здания была выполнена финишная отделка - этаж B2 уже готов к монтажу многочисленных трубопроводов, кабельных лотков, опор и оборудования.


    Нижний этаж B2 диагностического здания B74 готов под начало установки оборудования


  • В 2018 году также продолжалось насыщения здания токамака не извлекаемыми элементами - в частности, на свои места встали 5 гигантских дренажных баков системы водяного охлаждения токамака и сверхпроводящий фидер (вакуумированная труба с электрическими и гидравлическими коммуникациями) полоидального магнита №4.

    Сегмент магнитного фидера


    Дренажные баки и конденсаторы системы водяного охлаждения токамака. На фотографии не понятно, но это впечатляющие емкости высотой по 10 метров и диаметром почти в 5.


  • В здании предварительной сборки продолжается монтаж стендов сборки секторов реактора - дело это идет сильно медленнее, чем изначально планировалось. Эти стенды, действительно, не простые устройства - из задача состоит в стыковки трех 300+ тонных элементов сегмента реактора в единое целое, для чего они имеют массу мощных приводов, в т.ч. платформы с 6-осевым позиционированием тороидальных магнитов. Однако долгая возня навевает грустные мысли, что все не так хорошо, как задумано, с проектированием сборки ИТЭР.


    Работа над первым стендом сборки идет уже больше года.


  • Криокомбинат ИТЭР в 2018 году прошел через грандиозную установку всего крупногабаритного оборудования - абсорционного генератора азота, газгольдеров, криогенных баков, криоректификационных колонн, как и менее заметного, но не менее серьезного оборудования внутри здания: компрессоров, турбодетандеров, теплообменников, систем очистки азота и гелия. Однако к осени активность в здании сильно упала. Проблема связана с тем, что подсистема вентиляции-кондиционирования здания сейчас в перепроектировании, а значит вести многие работы нельзя.

    Бак для жидкого гелия объемом 125 кубометров - один из последних элементов крупногабаритного оборудования криокомбината.


    6-мегаваттные компрессоры азота с теплообменной обвязкой

    А это один из 18 компрессоров гелия мощностью в 2,5 мегаватта. Если приглядется, то можно увидеть, что электродвигатель отстыкован, т.к. окончательный
    монтаж будет после завершения всех трубопроводов.


  • Небольшой, но интересный момент - начата установка дверей биозащиты - огромных стотонных конструкций, которые будут закрывать ячейки доступа к реактору и гасить остатки нейтронного и гамма-излучения.


  • Зато неплохо в 2018 году продвинулась электрика. Запущено здание распределительной подстанции постоянных нагрузок, через которое будут обеспечены ~110 мегаватт постоянно работающих устройств - насосов, вентиляторов, секций низкого напряжения и т.п.


    Угол здания подстанции постоянных нагрузок. Схема предусматривает подключение через 4 трансформатора и распределение энергии на напряжении 22 киловольта. Внутри унылые ряды шкафов и, удивительно удачно - пусконаладка системы управления


  • На площадке продолжается сооружение дополнительной системы подземных галерей - плод очередной переработки проектов сетей электроснабжения и охлаждения оборудования. В 2019 году эта активность должна закончится, и площадка постепенно будет становится все красивее (впрочем, на мой взгляд, архитектура зданий и так уже отпадная).


  • Системы сброса тепла (мощностью в 1150 мегаватт) в 2018 году была закончена в строительной части - и хотя есть отставание от графика минимум на полгода, в 2020 году она, видимо, будет запущена.

    Панорама строительства системы сброса тепла на весну и моделька того, что тут будет установлено. В целом систем состоит из 20 вентиляторных градирен, двух заглубленных буферных бассейнов для холодной и горячей воды и более 30 мощных насосов и теплообменников.

    Панорама на конец года. Градирни уже собираются, но вот переплетение труб и оборудования еще собирать не начали.



Производство оборудования



  • Первым элементом, с которого начнется в 2020 году сборка токамака должно быть основание криостата, уложенное на опорное кольцо на дне шахты реактора. Постояв на этом кольце, могу отметить, что 30-метровый диаметр детали полностью стирает ощущение, что это машиностроительное изделие. В 2019 году основание криостата должно быть закончено в основной геометрии, однако, как мне кажется, наварка мелких элементов - креплений датчиков, тепловых экранов, кабелей и т.п. не позволит в 1 квартале 2020 года начать сборку реактора. Впрочем, за сдвиг этой даты конкурирует много других проблем.

    На данный момент днище основания и опорное кольцо готовы и идет выставка и приварка промежуточной обечайки 5 метровой высоты


    Мой кадр места сварки двух сегментов кольца. Здесь толщина достигает 200 мм, т.к. на этом кольце будут стоять опоры вакуумной камеры и тороидальных колец (по сути - весь реактор весом около 15000 тонн). В этом кольце еще предстоит насверлить множество немаленьких отверстий под крепежные болты - это можно будет делать после сварки всего основания и выверки геометрии.


  • На соседнем стапеле с основанием в 2018 была собрана вторая снизу “деталь” криостата - нижний цилиндр. В целом этот момент радует, сварка заняла примерно 1,5 года, и уложилась в срок.


    Опять же, повторюсь, фотографии не способны передать масштаба этих деталей. Даже живьем и предварительным знанием размеров это не кажется машиностроительными изделиями.


  • Продолжается впечатляющий прогресс производства сверхпроводящих магнитов ИТЭР, не устаю повторять - самых грандиозных магнитов в истории человечества. Если 2017 год закончился готовностью первого намоточного пакета (т.е. сверхпроводящей части) и первого силового корпуса магнита тороидального поля, то к концу этого года был проведен криотест пакета и сборка в корпус катушки тороидального поля.


  • В 2019 году на этом объединенном корпусе предстоит заварить все смыкания, заполнить пространство между пакетом и корпусом эпоксидной смолой, выполнить мехобработку корпуса в финальный размер и провести окончательные испытания - в конце 2019 года первая (из 18) катушка TF отправится на площадку для монтажа, что будет грандиозной победой.


  • В тоже время продолжается производство чуть более слабых и простых (но не менее грандиозных по размерам) катушек полоидального поля - PF6 в Китае (готовы все галеты, т.е. модули из которых она собирается, идет сборка всей конструкции), PF5 на площадке ИТЭР (намотаны уже 6 галет из 8), PF1 в России.

    Макет в 1/8 будущей сверхпроводящей катушки PF5 сделанный из распиленной на части первой опытной галеты на фоне вакуумно-нагнетательной камеры для окончательной изоляции всей сборки. Справа виднеется криостенд для испытаний будущей катушки, которые пройдут чуть больше, чем через год.


  • В США продолжается создание самого большого магнита в мире - 1000 тонного центрального соленоида ИТЭР, который будет состоять из 6 модулей. В 2018 году было закончено создание и настройка последнего технологического поста производства (криостенда, где модули будут испытываться на герметичность и способность выдерживать рабочий ток), на нем был испытан медный макет, после чего его распилили и убедились, что все производство было выполнено правильно. Уже в 2019 году всю цепочку пройдет первый модуль, а всего в производстве находятся уже 5 из 6.

    Распиленный макет модуля центрального соленоида. Более 400 витков сверхпроводящего кабеля с максимальным током в 55 килоампер в очень жесткой стальной рубашке разделены стекловолоконной электрической изоляцией, которая должна выдерживать до 15 киловольт без пробоя.


  • Магнитная система ИТЭР будет иметь сверхмощный силовой элемент из шести стеклопластиковых колец диаметром более 5 метров и сечением 350х350 мм, которые обеспечат необходимую жесткость магнитной системы против расталкивающих пондемоторных сил. Для тестирования колец в 2018 году был построен стенд, который может создать распирающее усилие в 36000 тонн.


  • Европа в 2018 году завершила создание прототипа крупнейшей криосорбционной помпы в мире - вакуумного насоса, который будет обеспечивать поддержание рабочего вакуума в тороидальной камере. Подписан договор на поставку этого одного из ключевых элементов токамака.

    Испытания криосорбционной помпы в лаборабории. Вес устройства - 8 тонн, длина 4 метра, диаметр - 1700 мм.


  • Так же Европа (отвечающая за создание почти половины оборудования ИТЭР) изготовила в 2018 году прототип кассеты дивертора и один из приемников плазмы. Напомню, что дивертор отвечает за откачку плазмы для постоянной чистки от “термоядерного пепла” - лишнего гелия и загрязнений, которые хватает плазма со стенок.

    Корпус кассеты дивертора. Внутри эта штука будет охлаждаться водой (она пустотелая), а сверху на нее будут крепится три мишени для прилетающей плазмы, набранные из блочков вольфрама, внутри которых проложены трубки охлаждения. Всего дивертор будет состоять из 54 таких кассет.

    Одна из трех вольфрамовых мишений
    для плазмы, изготовленная в Европе во время тепловых испытаний в питерском НИИЭФА на стенде Цефей.

    Вольфрамовые блочки диверторных поверхностей


  • Важным, как мне кажется, трендом 2018 года стало разворачивание производства множества мелких элементов ИТЭР - прежде всего измерительных датчиков: магнитного поля, токов, температур, потоков жидкого гелия.

    На данном фото - датчик магнитного поля, предназначенный для установки в жестких условиях внутри вакуумной камеры (радиация, температура до 200 С, вакуум).


  • Китай в 2018 году изготовил первые опоры магнитов - наряду с тем, что это просто большие сложные изделия из нержавеющей стали, они еще и активно охлаждаемые и в целом требуют наличия довольно нетривиальной металлообработки. Кроме того в Китае заканчивается создание первого корректирующего сверхпроводящего магнита, одного из 18, необходимого для улучшения равномерности магнитного поля и уменьшения потерь тепла плазмой.


    Корректировочный магнит опускается в свой силовой корпус

    Опора тороидальной катушки, которую собирали выше. В работе верх этой опоры будет охлаждаться до ~30 K а низ будет иметь почти комнатную температуру.


  • Металлообработкой занимается и Южная Корея в проекте, не сумевшая согласно планам в 2018 году завершить первый сектор вакуумной камеры, запредельно сложное изделие весом 300+ тонн, представляющее собой двухстеночный сосуд двойной кривизны со стенками в 20-60 мм. В настоящий момент изготовление вакуумной камеры явно лежит на “критическом пути”, т.е. определяет сроки выполнения проекта.

    Активно охлаждаемые тепловые экраны будут разделять горячую вакуумную камеру и холодные сверхпроводящие магниты. Благодаря вакууму и активному охлаждению гелием до ~90 К они снизят тепловую нагрузку на магниты в ~100 раз. На фото - первый собранные в Южной Корее сектор экранов.


    А вот европейская небольшая часть будущей вакуумной камеры (это часть стенки, образующей внутренний циллиндр вокруг центральной дырки тора - один из 9 подобных сегментов)


  • В России, тем временем, в 2018 году успешно прошли испытания крутейших быстродействующих коммутаторов тока на 45 килоампер и 8 киловольт - они необходимы для создания скачков магнитного поля, нужных для запуска токамака. В ближайшие годы необходимо поставить на площадку несколько десятков таких блоков для монтажа на площадке ИТЭР.


  • Кроме того, продолжают производится и испытываться гиротроны - мегаваттные радиолампы, 8 штук которых должна поставить Россиия, и которые будут обеспечивать пробой и нагрев плазмы в токамаке. Интересно, что для обоих систем радиочастотного нагрева требуются высоковольтные мощные источники постоянного тока, и по ним в 2018 году тоже были успехи, например в Европе был успешно испытан набор источников для пары гиротронов.


  • Наконец, новость про лабораторию тестирования нейтральных пучков (NBTF) в Black… эээ, в итальянском городе Падуя. Нейтральные пучки дейтронов мощностью 30+ мегаватт - важнейшая подсистема нагрева плазмы и один из самых наукоемких узлов. В этом году в строй в лаборатории NBTF был введен стенд SPIDER, на котором должна пройти отработка создания долговременных пучков отрицательных ионов током до 40 ампер (это в ~4 раза превосходит текущий рекорд) необходимой геометрии.

    Стенд SPIDER - вакуумная бочка в ближайшем конце которой установлен источник отрицательных ионов. С этой стороны видны в основном всякие электрические и гидравлические коммуникации.


    С обратной стороны видны небольшие отверстия через которые будут электрически вытягиваться лучи отрицательных ионов.

    В этом же здании сооружается следующий, еще больший стенд MITICA, где пучки будут не только создаваться, но и электростатически ускорятся до 1 МэВ, нейтрализоваться и очищаться от остаточных ионов - в общем все то, что требуется от инжектора нейтрального пучка ИТЭР, только без самого ИТЭР. В частности в 2018 году здесь сильно продвинулись в сооружении мегавольтного источника питания ускорительной системы и сделали заказ промышленности на внутренние кишочки MITICA.


    Элементы ускорительной системы MITICA - справа сложный радиочастотный источник отрицательных ионов, а слева концептуально простые, но адские сложные в изготовлении ускоряющие сетки, каждая из которых отделена 200 киловольтным потенциалом от предыдущей.


    Высоковольтная платформа источника отрицательных ионов MITICA, которая в работе будет находится на потенциале -1 мегавольт.



Заключение


Постоянно появляющиеся проблемы, скольжение сроков рамках ИТЭР, конечно, вызывают и легкое разочарование, и сомнения, однако, как мне кажется, это карма любого большого проекта, тем более настолько рекордного сразу во множестве областей. Главное же, что проект движется вперед, и движется неплохо, по большинству позиций оборудования выполняя его в срок и с нужными параметрами. Будем надеятся, что наметившиеся сложности с планированием работ и монтажом оборудования на площадке ИТЭР уйдут и дата первой плазмы в декабре 2025 будет не слишком сорвана. Ну а я продолжу рассказывать о проекте и в частности в скором времени напишу подробный отчет о своей поездке на площадку.

]]>
http://so-l.ru/news/y/2019_01_05_proekt_iter_v_2018_godu Sat, 05 Jan 2019 20:50:54 +0300
<![CDATA[Мировая ядерная энергетика в 2018 году]]> Сухая статистика.

В 2018 году атомная энергетика отыгралось за провалы 2017 года - было подключено к сети 10400 мегаватт новых мощностей (против 3305 мегаватт в 2017), и при этом закрыто 2827 мегаватт старых, таким образом общая мощность АЭС выросла на 7,57 ГВт с
392.6 ГВт до 400,2. За 4 последних года, в итоге, изменения мощности выглядят так: 2015 год +7,9 ГВт, 2016 год +9,2 ГВт, 2017 год +1,075, 2018 +7,6  - в среднем ~6,4 ГВт прироста в год. Ядерный ренессанс второй половине 2000х во всей красе.

В отличии от меня, база PRIS считает момент рождения новых блоков слегка невнятно - где-то это первое подключение к сети, а где-то "начало коммерческой эксплуатации", т.е. окончания всяческих испытаний на мощности, которые в среднем занимают примерно полгода после первой критики реактора (по которой обычно считаю новые блоки я). Отсюда будет некое расхождение с предыдущим годовым постом, и может быть конфликты с другими статистиками по датам.


Всего в строй встало 9 новых энергоблоков, было окончательно остановлено 3 старых, начато строительство 5 новых (причем 3 из них - Росатомом). Все пущенные блоки относились к технологии PWR/ВВЭР, т.е. двухконтурных реакторов с водой под давлением. Давайте посмотрим на них ближе.

Новые блоки


1. Итак, первым в 2018 году в новую коммерческую эксплуатацию вошел пущенный еще в 2017 году 4 блок Ростовской АЭС, классический ВВЭР-1000.


Полезная мощность блока, которую засчитывает PRIS - 1011 мегаватт, полная (из которой вычитаются расходы на собственные нужды блока) - 1070 мегаватт. Строительство блока началось в 2010 году, физпуск произведен 29.12.2018.


Вид на герметичное отделение реактора 4 блока Ростовской АЭС во время монтажа - бассейн выдержки ОЯТ, перегрузочная машина и за ней - шахта реактора.

2. Второе подключение к сети в 2018 году так же произведено в России на 1 блоке Ленинградской АЭС-2. Энергоблок с ВВЭР-1200 "ленинградской версии" (как обычно у нас, одного типа нового гигаваттного блока на страну мало - для ВВЭР-1200 есть "московская" версия, которые сооружаются на НВАЭС и вот "ленинградская") потроен в рамках замещения мощностей выбывающей ЛАЭС-1 (как известно 1 блок этой ЛАЭС был остановлен навсегда 22 декабря 2018 года, так что замещение подоспело как раз вовремя). Сооружение блока заняло около 10 лет и обошлось в 160 млрд рублей.



Первый блок ЛАЭС во время строительства.

3. Все оставшиеся пуски 2018 года произошли в Китае, и первым китайцем стал 5 блок АЭС Yangjiang с реактором типа ACPR-1000, который был подключен к сети 23 мая 2018 года. Интересно, что это очередной китайский блок, который прошел путь от первого бетона до подключения к сети меньше, чем за 5 лет (18.09.2013-23.05.2018). Ну и как можно понять, это 6 блок в 6-блочной АЭС реакторами типа CPR-1000, CPR-1000+ и ACPR-1000 - все это эволюционное развития французского реактора типа CP0.



Панорама АЭС Yangjiang. Пятый блок тут второй слева.

4. Следующим китайским блоком, подключенным к сети 30 июня стал 1 блок АЭС Тайшань (Taishan) с мощнейшим реактором в мире EPR-1700 (1660 мегаватт полезной мощности) французской конструкции. Я подробно писал и про реактор и про его приключения (от начала первой стройки с этим типом до пуска прошло почти 13 лет) и про конкретный пуск на Тайшане. Остается только добавить, что после подключения к сети у разработчиков возникли проблемы с АСУТП, которые не позволяли вывести блок на полную мощность, однако еще до конца 2018 года эти проблемы были решены и в декабре блок вошел в коммерческую эксплуатацию. Что ж, поздравляем французских разработчиков РУ и китайских строителей.


Турбогенератор Тайшань-1 - крупнейшая паровая турбина в мире.

5.
Сразу после долгожданного пуска первого западного проекта поколения III+ (после ВВЭР-1200, APR-1400 и ABWR, тоже в некотором смысле претендовавших на "III+") последовал пуск  Саньмень (SANMEN) с реактором типа AP-1000 (опять претендента на III+. На самом деле критерии этой классификации так размыты, что записать туда можно много чего). Этот проект задержался по сравнению с первоначальными планами на почти пять лет и стал в итоге очень громким и скандальным. Подробнее об этом событии в отдельном посте а еще в одном - описание технологических особенностей AP-1000. Здесь только добавлю что реальная полная мощность AP-1000 порядка 1250 мегаватт, т.е. он мощнее даже ВВЭР-1200 и сравним с ВВЭР-1300. А в зачет PRIS записало для Sanmen-1 1157 МВт полезной электрической мощности.


Первые два блока АЭС Саньмень в процессе строительства. В целом запланированно еще 4 блока с AP-1000/CAP-1000, но пока это продолжение зависло по политическим причинам.

6,7,8. Здесь китайцы решили удивить весь мир, после первого AP-1000 были сразу запущенны еще три блока этого типа (первый раз в истории за один квартал вводятся сразу 4 новейших блока) - Саньмень-2 24 августа, Хаянг-1 (HAIYANG) 17 августа и Хаянг-2 13 октября. 


Первый блок АЭС Haiyang с реактором AP-1000. Выглядит, на мой взгляд, довольно прикольно.

9. Наконец, последним подключением 2018 года стал 5 блок АЭС Таньвань с реактором ВВЭР-1000, таким образом все три основных иностранных конкурента на китайском рынке показали в 2018 году свои возможности. Еще 990 мегаватт в китайскую копилку.



Четверка блоков Тяньваньской АЭС, построенных китайцами по отчественному проекту ВВЭР-1000.

Закрытия

Окончательные остановы в 2018 году, как обычно, были более разнообразны по облику закрываемых АЭС. Первой в 2018 году ушла на покой одноблочная АЭС Oyster Creek, расположенная в штате Нью Джерси, США. АЭС с кипящим реактором типа General Electric BWR-2 в контейнменте Mark-1 (ровно такая же конфигурация, как 1 блоке АЭС Фукусима) была подключена к сети 1 декабря 1969 года и имела лицензию на работу до 1 декабря 2029 года.




Основной причиной закрытия стала нерентабельность АЭС в условиях дешевого газа и необходимости выполнять работы по модернизации АЭС в условиях найденных регулятором проблем с оборудованием АЭС. В фонде ликвидации АЭС за 49 лет работы успела накопить 982 млн доллара, которых, по видимому хватит на полную ликвидацию станции по схеме "зеленая площадка + сухое контейнерное хранилище ОЯТ". В настощее время АЭС выкупила фирма Holtec, которая на деньги фонда берется за 8 лет выполнить вывод из эксплуатации и ликвидацию станции.


Учебный тренажер щита управления энергоблоком АЭС Oyster Creek

3 октября на покой ушла двухблочная Тайваньская АЭС Jinshan (или Chinshan - встречаются разные транскрипции), сразу обееми блоками. Это так же 2 General Electric BWR-4 в контейнментах Mark-2, мощностью по 604 мегаватта электрических, пущенные 10 декабря 1978 и 15 июля 1979 года.




АЭС закрыта в рамках "планового" непродления лицензии за 40 летний рубеж в условиях сворачивания Тайванем атомной энергетики. Правда, уже после закрытия, был проведен референдум, где народ Тайваня высказался за наличие атомных мощностей на острове, что стало неприятной новостью для антиатомно настроенного правительства. Тем не менее, на судьбе Jinshan это уже никак не скажется. Владелец АЭС депонировал ~600 млн долларов на будущую разборку АЭС, которая, впрочем, будет растянута минимум на 25 лет, так что сумма еще наверняка вырастет.

Наконец, 22 декабря был остановлен 1 блок Ленинградской АЭС - первенец советской серии реакторов типа РБМК и гигаваттных энергоблоков. Подключенный к сети 22 декабря 1973 года он отработал ровно 45 лет и был остановлен по плановому непродлению лицензии в условиях нарастающей стоимости содержания энергоблока и наличия замещающих мощностей.


За пять лет до остановки на 1 блоке ЛАЭС была проведена большая "хирургия" на искривляющейся графитовой кладке.

Как и у остальных РБМК, здесь есть проблемы с выводом из эксплуатации - сложная обширная конструкция, наличие 2000+ тонн облученного графита подразумевают, что доведение ЛАЭС до "зеленой площадки" будет очень долгой и дорогостоящей процедурой. Пример того, как это делается, можно посмотреть в этой статье


Начатое новое строительство

В 2018 году стартовало строительство всего 5 блоков, причем 3 из них - проекты Росатома. Формально первым "первым бетоном" в 2018 стало начало строительства 1 блока АЭС Аккую в Турции с реакторами ВВЭР-1200. Однако в реальности первый бетон был залит где-то в октябре 2018 года. 


Эта АЭС должна стать первой в Турции, имеющий большой дефицит энергомощностей, однако в силу непростых отношений Турции и России, проект имеет определенные шансы никогда не дойти до пуска реактора.


29 апреля был залит первый бетон в фундаментную плиту 1 блока Курской АЭС-2 с реактором ВВЭР-1300/ТОИ, здесь уже расхождений реальной и формальной даты не было.



Это второй проект замещения АЭС с РБМК (теперь, как понятно, Курской) и заодно первая АЭС с реактором ВВЭР-ТОИ, который, по задумке проектировщиков, должен стать дешевле, проще и быстрее возводится. Оценить простоту, скорость и дешевизну можно будет лет через 5-8.

Наконец, 14 июля 2018 года в присутсвии премьер-министра Бангладеш, первый бетон был залит в основание 1 блока АЭС Руппур




Двухблочная АЭС Руппур с ВВЭР-1000 сооружается в стране, где средняя мощность электрогенерации не превышает 6 ГВт в районе энергоузла Bhemara на берегу реки Падма (нижняя часть Ганга). С учетом жесткого энергодефицита в 160-миллионной стране, проект имеет все шансы быть реализованным. 


Установка закладной детали Устройства Локализации Расплава (УЛР, так же известная как "ловушка расплава" на фундаменте "ядерного острова", АЭС Руппур.

В сентябре эстафету первых бетонов у Росатома переняла корейская KHNP, возобновив строительство 6 блока АЭС Shin Kori с реактором APR-1400. Этот блок стартовал еще в 2016 году, однако после избрания нового "зеленого" президента Южной Кореи Мун Джэ-ина это строительство было приостановлено.



Сооружение Shin Kori 6.

Финальным "новичком" 2018 года является первых блок АЭС Hinkley Point C с реактором EPR-1700. Новая английская АЭС, известная своей невероятно высокой стоимостью сооружается довольно споро, но при этом о каком-то подобии "первого атомного бетона" было заявлено только в декабре 2018 года, хотя уже летом 2018 года ситуация выглядела так



Не понимаю, как эта круглая штука может не быть основанием "ядерного острова" блока, а бетон в ней быть неядерным, ну да ладно. Так или иначе, EDF объявило о первом ядерном бетоне, ознаменовав начало официального строительства пятого реактора проекта EPR-1700 в мире. 



Таким был 2018 год с точки зрения главных событий ядерной энергетики. Надеюсь, в ближайшем будущем так же написать о планах пусков на 2019 год, как я делал это в прошлом году, что бы можно потом было оценить "сбываемость".

Ну и всех с наступившим Новым Годом!

]]>
http://so-l.ru/news/y/2019_01_02_mirovaya_yadernaya_energetika_v_2018_godu Wed, 02 Jan 2019 16:12:55 +0300
<![CDATA[Возвращение в эфир]]> одному ролику, и пары статей в издания, которые выйдут позже.

Постараюсь на выходных написать годовой пост про ИТЭР, пост про интереснейшие энергостратегии Европы, которые выпускались в декабре (к климатической конференции ООН), закончить "На пути к Укрытию".

Пока же давайте разберем одну уже не очень новую новость по поставке топлива Westinghouse на Украину.


Перегрузка свежего топлива Westinghouse ТВС-WR на Запорожской АЭС перед загрузкой в реактор.

Данная новость интересна утекшими цифрами стоимости американского топлива и сравнением с цифрами по стоимости топлива ТВЭЛ. Но прежде чем смотреть на них, хочется дать небольшой ликбез по тому, как складывается стоимость топлива для АЭС.

В атомной энергетике Европы и США сложилась практика закупки ядерного топлива "по частям": разные переделы закупаются у разных контор и передаются от одной к другой, владельцем их при этом остается энергооператор. Таких переделов четыре: добыча природного урана, конверсия его в гексафторид (и затем обратно в диоксид), обогащение по 235 изотопу, изготовление таблеток, твэлов и ТВС (для краткости этот передел называется фабрикация ТВС). Для какого-нибудь американского частного владельца АЭС совершенно обыденным является купить уран у австралийской BHP Billiton, конверсию провести на мощностях Orano (Areva), обогащение - на ТВЭЛ, и уже обогащенный урановый продукт отдать на фабрикацию Westinghouse.

Отсюда получается, что для получения точной цены ТВС на загрузке в реактор мы должны иметь доступ либо к внутренним документам энергооператора, либо к аж 4 сливам разных контрактов этого оператора. Посмотрим, как это выглядит в случае поставки американского и российского топлива на Украину, цитирую новость:

"В поставке от 15 января 2018 года говорится, что украинской нацкомпании передали 42 единицы тепловыделяющих сборок с необлученным диоксидом урана TB3-WR для реакторов ВВЭР-1000 на 810,85 млн грн ($ 28 млн): 6 шт. TB3-WR 348 SR и 36 шт. TB3-WR 382 RR. Средняя стоимость каждой из них составила $ 677 тыс."
Подробнее: https://eadaily.com/ru/news/2018/12/05/yadrenoe-toplivo-pochem-westinghouse-dlya-ukrainy


В тексте "Cargo description" так же читается, что фирме URENCO для обогащения было передано 140,295 и 3,214 кг природного урана на общую сумму 17,5 млн долларов, из которых и было изготовлено эти 42 ТВС. Кроме того в тексте видно "120330,053 ОРР" - это количество единиц разделительной работы, которое было потрачено центрифугами URENCO для обогащения урана. Здесь не очень понятно, оплачивалось ли обогащение по отдельному контракту, или включено в эту таможенную декларацию. С одной стороны стоимость природного урана по декларации получается очень высокой - 121 доллар за кг, в 2,5 раза выше спотовых цен. С другой стороны, уран по долгосрочным контрактам до сих пор стоит порядка 100 долларов за кг, а не 50, как на споте. Наконец, стоимость 120 тысяч ЕРР должна составить 7-9 млн долларов, т.е. получается, что если мы видим "контракт на максимально выгодных условиях", то вполне возможна цена по 677 тысяч долларов за одну ТВС  включающая все этапы, из которых Westinghouse достается 250 тысяч долларов за фабрикацию топлива. 

В декларации от 15 сентября этого года говорится о поставке идентичной партии, но уже по другой цене — 638 млн грн ($ 22,39 млн). Средняя стоимость каждой сборки составила $ 533 тыс.



Здесь обогащением занимается уже не URENCO а... ТВЭЛ, точнее "внучка" Росатома предприятие Internexco gmbh. Судя по меньшей стоимости партии урана и ЕРР (13,4 млн долларов) в декларациях все же указывается полная стоимость всех переделов (известно, что TENEX/ТВЭЛ обогащают дешевле, чем URENCO).

А теперь посмотрим на такие же декларации касательно поставок топлива ТВЭЛом. ТВЭЛ, в отличии от Westinghouse, интегрирует в себе кроме фабрикации еще и конверсию и обогащением

По таможенной декларации от 16 июля 2018 года, ПАО «Машиностроительный завод» (входит в состав топливной компании «ТВЭЛ» «Росатома») поставило на Хмельницкую АЭС «Энергоатома» 42 единицы тепловыделяющих сборок для реакторов ВВЭР-1000 на сумму 907,45 млн грн. ($ 31,84 млн). Средняя стоимость одной тепловыделяющей сборки составила $ 758 тыс.



Здесь издание, которое я цитирую, задается вопросом, каким образом получается, что бездуховные сборки Westinghouse оказываются дешевле ТВЭЛ? И приходит к выводу, что стоимость природной компоненты и обогащения надо учитывать отдельно (т.е. прибавить к стоимости первой партии 17,5 млн, а к стоимости второй 13,4), получая стоимость одной ТВ3-WR  больше 1 млн долларов. Мне это кажется неверным, иначе бы было совершенно неочевидно, почему вторая партия американских ТВС 2018 года оказывается на 22% дешевле первой, а более дешевое обогащение и уран хорошо бы объяснили этот момент.

Конечно, не видя контрактов, остается пространство для интерпретации данных документов, однако в целом полезно видеть документальное подтверждение, что годовая партия топлива для 1 гигаваттного блока ныне стоит 25-40 млн долларов, при том, что электроэнергии блок вырабатывает от 350 до 750 млн долларов, в зависимости от цен на электроэнергию.

P.S. Что бы два раза не вставать: вышла новая "красная книга" - выходящий раз в два года обзор запасов, добычи и потребления урана в мире, весьма авторитетное издание.
Подробнее: https://eadaily.com/ru/news/2018/12/05/yadrenoe-toplivo-pochem-westinghouse-dlya-ukrainy]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_12_31_vozvrashenie_v_efir Mon, 31 Dec 2018 12:30:47 +0300
<![CDATA[На пути к "Укрытию"]]> Этот пост - новая часть из серии, посвященной аварии на Чернобыльской АЭС. У меня уже есть пост про саму аварию и первые дни героической борьбы с ее последствиями (недавно полностью переписанный мной, советую!) , обсуждение природы взрыва, про радиационное заражение, которое возникло в результате аварии , коротенький пост про роботов на ЛПА,


Сегодняшний же пост посвящен строительству “объекта Укрытие”, призванного изолировать радиоактивные руины 4 блока ЧАЭС от окружающей среды, предотвратить дальнейшие выбросы и защитить от прямого гамма-излучения работающих на других блоках ЧАЭС. Это была во многом героическая, но и одновременно инженерно крайне интересная стройка, мало освещенная в популярной прессе.


Классический вид на "саркофаг" или "укрытие" спустя ~20 лет после катастрофы. Сразу за краном - западная контрфорсная стена, левее - северная каскадная.


Рубежом перехода от острой фазы катастрофы стало прекращение масштабных выбросов радиоактивных аэрозолей из остатков четвертого блока ЧАЭС, которое произошло 6-7 мая 1986. Потухший радиоактивный “вулкан”, хотя и снял с повестки дня гонку со временем и снизил остроту аварии, оставил после 6 дней выбросов ужасающую руководство атомной отрасли и страны картину превращения аварии на промышленном объекте в региональную, а затем и глобальную радиационную катастрофу. Эвакуация Припяти, создание опасной для жизни зоны размером ~100х50 км, выпадение радиоактивных осадков по гигантской территории европейской части СССР, а также в нескольких европейских странах - первая неделя катастрофы приводит к одному стремлению - не допустить дальнейшего рассеяния радионуклидов из 4 блока ЧАЭС!



Карта выпадения в результате аварии одного из самых летучих и неприятных изотопов Cs137

Но, есть и другое, более рациональное желание - не потерять и саму ЧАЭС, возможность людям находиться на ней. Ведь это не только важный объект энергогенерации, но и радиационно и ядерно-опасный объект, за которым надо следить и эксплуатировать. А для этого нужно снизить радиоактивное заражение промышленной площадки АЭС, закиданной остатками активной зоны 4 реактора.


Проектные институты Минсредмаша СССР  (напомню, что под этой вывеской скрывалось атомное министерство) в ходе мозгового штурма в мае 1986 года предложили множество вариантов изоляции останкой 4 блока, в том числе:



  • “Курган”, предполагавший засыпку 4 энергоблока холмом грунта. Однако, этот вариант приводил к потере 3 энергоблока (который тоже оказался бы засыпан) и имел проблемы с обрушениями конструкций, которые приводят к выбросам радиоактивной пыли.


  • “Монолит”, предполагавший заливку бетоном 4 энергоблока в монолит. Отвергнут из-за проблем с прочностью фундамента, не рассчитанного на такой вес и большими сложностями с заливкой внутренних помещений целиком (из-за воздушных подушек), и опять же обрушениями.


  • “Арка”, предполагавшая сооружение надвижной на остатки 4 энергоблока конструкции. Самый щадящий по облучению строителей вариант, не прошел ввиду технологической сложности и длительности сооружения (как мы знаем в реальности эти оценки оправдались - “Новарка” сооружалась 5 лет и имела впечатляющую сложность)


  • Многочисленные проекты независимой обстройки останков 4 энергоблока. В основном были отвергнуты по причине крайне высоких дозовых нагрузок на строителей



В итоге, за июнь был сформирован проект сооружения “Укрытия”, использовавший уцелевшие строительные конструкции 4 энергоблока ЧАЭС и решавший вопросы стабилизации радиоактивных руин и экранирования остальной площадки АЭС от гамма-излучения выброшенного топлива.


Инженерные танки ИМР, которые видны на первом плане имели штатное ослабление гамма-излучения в 10 раз и фильтро-вентиляционную установку и активно использовались для сгребания радиоактивных обломков и грунта и разравнивании засыпки свежего грунта. Кроме того на фото видна площадка окончательного монтажа блоков "укрытия", кран DEMAG а слева - здание ХЖТО (хранилища жидких и твердых отходов) из которого велось управление монтажом укрытия

Основной сложностью для проектировщиков (кроме страшно сжатых сроков и недостатков информации) была проблема высокого радиоактивного излучения на будущей площадке строительства. Непосредственно возле блока максимальная разрешенная доза набиралась бы рабочими за 2...10 минут, и в отличии от “крышных котов”, убиравших обломки (о них дальше), здесь невозможно было обойтись многократной сменой рабочих на позициях. Необходимо было разработать комплекс технологий, позволяющих строить “Укрытие” без переоблучения персонала. В итоге  в строительстве использовались такие решения:



  • С помощью инженерных машин разграждения(ИМР), часть из которых была так же обшита дополнительным свинцом сгрести максимальное количество обломков и загрязненного грунта с площадки будущего строительства к зданию разрушенного блока


  • Путем подсыпки свежего грунта организовать площадки (в относительном удалении от станции - 2..5 км) для монтажа будущих элементов конструкции


  • Строительство “Укрытия” вести путем установки максимально крупных металлоконструкций друг на друга (без монтажа) с последующей заливкой бетоном, фактически речь шла об дистанционной установке опалубки


  • Использовать уже установленные стенки, как радиационную теневую защиту для работы техники по монтажу следующих ступеней.


  • Множество мелочей - перегрузка материалов, приходящих на строительство с “чистых” грузовиков на “грязные”, освинцованные конструкции, дистанционная разведка и контроль строительства и т.п. и т.д.



Еще одним "героем" первых месяцев ликвидации последствий аварии станет инженерная машина БАТ-М, бульдозер с краном и фильтро-вентиляционной установкой

Первым, довольно героическим, этапом строительства “Укрытия” стало уменьшение загрязненности площадок будущего строительства. С помощью обшитой свинцом техники, ну а также кое где вручную, с привлечением армии и работников минсредмаша производилось снятие зараженного грунта (5-10 см), с вывозом его в места хранения, подсыпка чистого грунта, укладка бетонных плит, нанесение пленкообразующих составов (для связывания радиоактивной пыли), дезактивация стен и крыш зданий (водой и щавелевой кислотой).  На самых “горячих” местах грунт заливался толстым слоем бетона для организации рабочих мест.

Крупные загрязненные фрагменты, выброшенные части активной зоны были сдвинуты к завалу возле западной стены 4 блока ЧАЭС.


Следующим этапом, который начался в июле 1986 стало сооружение так называемых “пионерных” стенок по периметру блока. Высотой и толщиной 4-6 метров, эти стенки должны были служить биозащитой для работающих на строительстве людей и техники. Поскольку сооружались они в тяжелейших радиационных условиях (кое где фон доходил до 250 р/ч), то делалось это полудистанционно - с помощью ИМР сооружались ЖД-пути (впрочем, с 1 стороны были использованы уже существующие пути), на них закатывались жд-платформы с установленными на них конструкциями стены и линиями бетонопровода, а затем из удаления вся эта конструкция бетонировалось. К середине августа “пионерные” стенки были сооружены с трех стороны от блока.



Последняя фотография уже с поздних этапов сооружения "Укрытия". Внизу кадра видна забетонированная южная "пионерная стенка"


Самое начало работы с северной стороны блока. Видно обнаженное помещение барабана-сепаратора (множество трубочек внутри здания). Между зданием и площадкой уже установлена пионерная стена, а площадка засыпана свежим грунтом.

Параллельно была начата работа по строительство разделительной бетонной стены между 3 и 4 блоком, а также в машзале между турбоагрегатами 3 и 4 блока. Эта работа стала одной из самых сложный, т.е. здесь нельзя было применить совсем дистанционные методы. В машзале основная высота разделительной стены выполнялась установкой опалубки мостовыми кранами и заливкой ее бетоном. Выше точек, куда могли ставить краны пришлось ставить стенку вручную, со значительными дозозатратами строителей, и разделительная стенка станет одним из самых  “человекозатратных” объектов Укрытия.


Вид на монтаж щитов второго "каскада" из корридора, соединявшего ХЖТО и ЧАЭС. Из этой точки было удобно наблюдать, но фон здесь был порядка 25-50 р/ч, поэтому делать это можно было только очень кратковременно. Видны краны 500 тонник и 650-тонный кран с суперлифтом (он сразу за рукой дозиметриста)


Внутри здания реакторных отделения блоков 3-4 разделительная стенка выполнялась путем установки в проеемы больших бетонных блоков и цементирования щелей вокруг под биозащитой этих блоков. Коммуникации между 3 и 4 блоком резались по живому, что потом приведет к сложностями при перезапуске в 1987 3 блока обратно в работу.


Монтаж части разделительной стены краном с освинцованными кабинами машиниста и водителя


В июле 1986 под прикрытием здания ХЖТО была создана укрупнительная база для металлоконструкций “Укрытия” и под прикрытием пионерной стенки - монтажная база.



Внизу по центру - здание ХЖТО и видны укрупняемые конструкции угловой башни под его прикрытием. Так же проглядываются ЖД пути и платформа, с помощью которых металлоконструкции вытаскивали под краны.

Монтаж секций металлоконструкций осуществлялся 3 немецкими кранами DEMAG, 2 из которых были срочно куплены СССР под задачу ликвидации. Для 1986 года эта была самая производительная крановая техника в мире - гусеничные краны грузоподъемностью 500 и 650 тонн (с использованием мобильного противовеса - суперлифта), что позволяло вести монтаж “Укрытия” максимально крупными фрагментами. Вторым важнейшим “импортным” элементом стали бетононасосы Putzmeister с длинными стрелами, позволяющие заливать полые металлоконструкции бетоном без излишнего приближения к радиоактивным руинам (забавно, но через 25 лет, Putzmeister будут играть важную роль и на ликвидации последствий аварии на Фукусимской АЭС).


Сентябрь 1986, монтаж 2 каскада каскадной стены, его элементы висят на траверсе, позволяющей саморасстроповку конструкций после установки. Видны 2 крана DEMAG (№16 и 21), суперлифт и стрела бетононасоса "Пуцмейстер". Кран с суперлифтом стоит перед пионерной стенкой и работает под ее защитой. За работающей техникой начинаются завалы с фоном в тысячи рентген/час.


Проект “Укрытия” предусматривал создание бетонного саркофага над разрушенной и заваленной обломками северной стеной реакторного здания. Эта часть была названа “каскадной стеной”, т.к. представляла собой каскад все более высоких и все более близких к блоку террас, при это сооружение их велось полудистанционно - установка металлоконструкций (МК) выполнялась кранами DEMAG с помощью траверсы с самоотцепом после установки, а заливка бетоном - бетононасосами под защитой предыдущего каскада. Управление стройкой велось дистанционно из бункера в здании ХЖТО с помощью телекамер, хотя, конечно, кроме крановщика на площадке вынуждено находились строповщики, управлявшие положением МК при установке с помощью многосотметровых фалов.


После бетонирования двух каскадов, на первый устанавливали бетононасосы и под прикрытием биозащиты второго бетонировали третий.


Роль строповщиков, за фалы управлявших положением монтируемых МК часто выполняли "партизаны" - призванные из запаса военнослужащие.


Первый каскад выполнял также функции бетонного саркофага для обломков реактора, которые особенно обильно высыпались с северной части блока, а также сгребенных туда обломков их других мест площадки и зараженной в ходе этой работы техники. Бетонирование этого каскада-саркофага не обходилось без проблем - утечки бетона, оседание конструкции, обрушения обломков с выбросом пыли - хорошая иллюстрация, почему захоронения РАО не делают по принципу “ссыпать в яму и залить бетоном”. Интересно, что для уменьшения объема бетонирования, внутрь металлоконструкций забрасывались секции башенных кранов, обшитых сеткой-рабицой, которые выполняли роль “вытеснителей”.



Вид на бетонирование 2 каскада. Видны щиты стены-опалубки с мощными распорками и заброшенные за них секции башенных кранов, обшитые сеткой для уменьшения объема заливаемого бетона.

Сооружение 4 каскадов высотой от 10 до 30 метров заняло 2,5 месяца и было закончено к октябрю.


Окончание строительства "Каскадной стены" и команда монтажников, отвечавших за металлоконструкции (были еще бетонщики, крановщики и т.п.)


На углу здания была возведена башня из металлоконструкций, к которым с запада примкнула т.н. контрфорсная стена (по названию треугольных упорных элементов - контрфорсов). Все эти элементы также были смонтированы и забетонированы в том же стиле, что и каскадная стена, но уже в конце. Главной задачей после сооружения "каскада" стало строительство кровли, закрывающей блок сверху.


Вот среди этих смертоносных развалин надо было найти опору для кровли, о чем рассказанно ниже. В процессе этого поиска использовалась не только фотосъемка, и но "нырки" в защищенной освинцованной кабинке, переносимой краном, и удары специальными грузами по потенциальным точкам опоры.


Параллельно строительству стен велось и сооружение кровли “Укрытия”. Однако, прежде чем рассказать об этой части, необходимо вспомнить о “крышных котах”. Так называли отряд людей, задача которых была расчистка кровли от обломков активной зоны - графита, твс, технологических каналов, поглотителей и т.п. При этом мощность радиоактивных полей была настолько высока, что работы выполнялись бегом и не более 1-2 минут, после чего люди сдавали смену следующей бригаде и уезжали из зоны радиоактивного заражения. Через эту работу прошло почти 4000 человек.


Советую посмотреть не только видео сверху, но и вообще множество потрясающей кинохроники с комментариями по работе "крышных котов" и ликвидации последствий аварии вообще на канале Telecon documentary

Регулярно всплывает вопрос (не)использования робототехники в Чернобыле и на Фукусиме - в принципе я уже писал большой текст про роботов на Фукусиме, и небольшой про Чернобыльских, но здесь только резюме: роботы не стали основной рабочей силой на ЧАЭС не из-за радиации, а просто в силу ущербности их кинематики, невозможности сравниться с человеком в ловкости и главное - скорости. На это так же влияет сложности манипулирования роботом, если оператор видит обстановку через 1-2 тв-камеры (сегодня эту проблему пытаются решить с помощью дополненной и виртуальной реальности, но понятно, в 1986 году мало кто вообще догадывался об этой сложности). В следующих частях мы еще вернемся к тематике робототехники и дистанционной техники в радиационных авариях и работах.


Радиоуправляемый бульдозер KOMATSU, впрочем, использовался довольно активно.


Так или иначе, к осени крыша была расчищена от обломков реактора, и строители приступили к сооружению защитной кровли. Непосредственно над центральным залом с бывшим реактором необходимо было расположить биозащиту из бетона. Поскольку строить опору для бетонной конструкции 70х50 метров было невозможно, а здание реактора было в непонятном состоянии после взрыва, пришлось рисковать, используя самые сохранившиеся конструкции здания для опирания будущей верхней биозащиты “Укрытия”


На этой фотографии видно опирание кровельных балок и трубного наката на стену с помощью промежуточной металлоконструкции.

С помощью “батискафа” - обшитой свинцом кабинки, переносимой кранами DEMAG  - проектировщики “ныряли” в радиоактивные руины, рассматривая потенциальных кандидатов под опору кровли. Выбранные в итоге точки (например вентшахта) дистанционно подливались бетоном (хотя эта операция оказалась в основном неудачной, и вообще, лить бетон без возможности поправить дистанционно установленную опалубку, оказалось крайне мучительной затеей), на них были установлены кранами опорные металлоконструкции и сооружение кровли началось.


Разрез "Укрытия", север справа. Балка "Самолет" обозначена номером 27.


Ее конструкция предусматривала расположение гигантских опорных балок (Б1, “Самолет”, Б2, Б5, “Мамонт”, “Осьминог”), опирающихся на уцелевшие конструкции 4 блока. На балку Б1, прямо над центральным залом, устанавливались трубы большого диаметра, этот трубный накат и защищал от гамма-излучения идущего вверх (которое рассеивалась воздухом во все стороны, создавая вокруг 4 блока приличное поле).


На этой фотографии видно устройство южной половины кровли. Левее всего виднеется трубный накат (диаметр труб - 1,5 метра), опирающийся на "Самолет", дальше балка Б5, "южные тяжелые щиты", опитающиеся на балку "Мамонт" и наконец южные "клюшки", опитающиеся на "Осьминог".


Первым к установке шел “Самолет”, представляющий собой две балки длиной 40 метров разнесенные на 25 метров и связанные между собой пространственной фермой из труб. Вес конструкции составлял 165 тонн а с траверсой (подвеской) - 177 тонн, что было даже чуть больше возможностей DEMAG при работе на большом вылете.


Балка "Самолет" в монтаже. С перевозкой тяжелых конструкций, кстати, регулярно возникали проблемы - ломались тралы и тягачи, иногда для скорости приходилось просто последовательно переставлять конструкцию краном.


Для большего погружения мне хочется привести цитату из книжки "Схватка с неизвестностью", посвященную довольно драматическому моменту установки балки "Самолет" в проектное положение.

“Привезли “Самолет”, установили в предмонтажное положение, застроповали и начали поднимать. Все с нетерпением ждали, когда это закончится. Когда мы подняли, все шло нормально. Стали опускать стрелу и майновать (поднимать) груз. Вылет стрелы за счет ее опускания достиг проектной отметки монтажа. И вот, когда оставалось метра 2-2,5 опустить мы с Пашей Калининым пошли смотреть (из бункера к крану) этот самый ответственный момент. Команды давал Н.К. Страшневский, он отвечал за подъем. Мы с Пашей стоим за суперлифтом и вдруг слышим треск. Задние колеса суперлифта отрываются от земли и эта 400-тонная машина начинает качаться в воздухе. При этом сам кран, груз и стрела крана качаются вместе с суперлифтом. Левая гусеница на месте, а он качается и качается. Мы стоим и смотрим, чем все это кончится. Единственная мысль в голове “Упадет, не упадет?” Визуально мы видим, что вспомогательная 70-метровая стрела согнулась дугой. Представляете? На ней же висит груз. Я говорю: “Что сейчас будет?” “Как что?” - отвечает Павел. - “Стрела сейчас сломается и все рухнет. Надо уходить”.


"Самолет пошел на взлет". Это уже вторая, более успешная попытка. Обратите внимание, как близко кран стоит к зданию.

А в это время крановщик и Н.К. Страшневский, сидевшие в кране уже его покинули. Мы видели, как фигуры одна за другой бегут от крана по площадке. Мы идем, а я думаю: “Если сейчас упадет, все это разрушит, и еще вдруг взрыв [реактора - tnenergy] произойдет?” Представляешь, 1200 тонн вместе с “Самолетом” упадут, все будут рушить, все корежить, и еще от машзала ничего не останется, и еще останки реактора не понятно как себя поведут? Тысячи мыслей в голове. Я говорю “Паш, как ты думаешь?” Он: “Должен упасть”. Мы отошли к зданию ХЖТО, смотрим. Груз раскачивается. Суперлифт встал в такое положение: задние колеса метра на 2 от земли оторвались. А передние стоят на земле. У меня мысли в голове “Сколько мне дадут?”, потому что я по большому счету крайний. Я подписывал, что площадка готова, мой кран в идеальном состоянии. В тот момент, когда это все произошло, я не знал, что правая гусеница просела, были проблемы с засыпкой площадки. Но потом мы поняли, что раз стрела изогнулась, то есть наклон всей конструкции, небольшой, 3-4 градуса, но этого достаточно.

Поднимаемся наверх. Рудаков спрашивает: “Что произошло?” - “Трос лопнул, перекос суперлифта”. - “За счет чего?” - “Наверное кран наклонился, просела гусеница” - “Ну и что будем делать?”.


“Тут рядом контейнер, загруженный свинцом. Поскольку суперлифт с краном связан, попробуем для устойчивости прижать его 40-тонным контейнером. Стрела должна немного подправиться, а утром я вызову кранового, поставим груз на площадку и вернем в предмонтажное положение”.


Этот план сработает. После укрепления площадки вторая попытка установить “Самолет” будет успешна, при этом выдержат и стены разрушенного блока. Начнется монтаж трубного наката. Однако маленький эпизод показывает реальное напряжение сил и техники, которое нужно было для ведения столько непростого строительства.


Конец первой части.



Радиационная обстановка вокруг "Укрытия" в наше время (до установки "Арки")

]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_11_11_na_puti_k_ukritiyu Sun, 11 Nov 2018 16:44:51 +0300
<![CDATA[Робосклады продолжают эволюционировать]]>


Потом появилась система KIVA (которую купил Амазон) - уже что-то прикольное и выглядящее производительным, но все равно, на мой взгляд, довольно узко заточенное под задачи Амазона



Но вот, буквально недавно люди догадались, что для роботизированных складов можно не мимикрировать под людские склады. Для начала анимация того, как устроена новая система



Хранение все еще не совсем универсально (например, типичная проверка склада на универсальность - умение хранить и выдавать выхлопную трубу машины), но гораздо, гораздо компактнее и может быть полностью автоматизировано в довольно универсальном ключе. Под последним я понимаю, что не придется для каждого склада изобретать свою систему конвееров, сканеров, перегружателей, автоматизировать это хозяйство, отлаживать и ловить исключения - здесь можно довольно уверено обойтись одними масштабируемыми решениями.

И как это работает в реальности:



Хотя, кажется, здесь отказались от "откапывания" корзин, которые редко нужны, но на мой взгляд, это будет реализовано в дальнейшем.

Ну и напоследок уже доволько старенькое, но все еще очень впечатляющее видео с кучей промышленных манипуляторов, и с тем, что они умеют делать. Не зря это видео снято в Германии, ведь современные роботы - это на 60% умение проектировать крутую механику, на 30% - ПО и всего лишь на 10% - электроника. А в механике немцам, все же, пожалуй, нет равных.

]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_11_01_roboskladi_prodolzhayut_evolyucionirovat Thu, 01 Nov 2018 19:18:35 +0300
<![CDATA[В России успешно написали отчет по ключевой системе ядерного космического двигателя]]> новость, где написано буквально "В России успешно испытали систему охлаждения ядерной электродвигательной установки мегаваттного класса." Исходным источником новости является ТВ Звезда, которая в подтверждение успешности испытания ссылается на документы госзакупки.... от 29.09.2016 года.

Закупка эта производится на научно-исследовательскую работу Разработка предложений по летной верификации результатов наземных испытаний и проведению испытаний ключевых систем перспективных ЯЭДУ в космическом пространстве (Шифр НИР: "Верификация") Для этой закупки, на наше счастье, есть техническое задание, из которого можно узнать, что НИР направлена на разработку космических экспериментов, верифицирующих наземную отработку узлов ЯЭДУ мегаваттного класса, результатом НИР должны стать проекты этих космических экспериментов с элементами ЯЭДУ.


Картинка в подтверждение новости "В России успешно испытали систему охлаждения ЯЭУ мегаваттного класса"

Еще раз: результатом НИР должно стать описание на бумаге, как можно было бы проверить работоспособность космического буксира с ЯЭУ мегаваттного класса (этот проект хорошо известен под шифром ТЭМ - транспортно-энергетический модуль), не запуская сам буксир. Где здесь "успешное испытание системы охлаждения", я не знаю.

Можно, конечно, предположить, что в реальности, действительно, прошло испытание системы сброса тепла (холодильников-излучателей), скорее всего не полноразмерных, а элемента панелей - его вполне можно провести на существующих термо-вакуумных стендах. Однако, ирония тут в том, что НИР заказана именно потому, что нигде в мире нет термо-вакуумного стенда, в котором можно было бы испытать полноразмерную систему охлаждения ТЭМ, прежде всего по охлаждению (нужно отводить ~2,5 мегаватта тепла на температуре жидкого азота).

Кроме того, не слышно, что бы Минфин внезапно бы расщедрился, и откатил бы обратно сокращение финансирования Роскосмоса по ФЦП "Космос-2025" (а сумма в 2016 году была сокращена с 3 до 1,5 триллионов). Эта усушка финансирования привела к тому, что по ТЭМ до 2025 года решено было отделаться наземными испытаниями и разнообразными НИР, описывающими, как именно нам снять все технические риски к 2025 году, что бы уж потом-то точно построить и запустить летный ТЭМ. В частности кроме основной ОКР "Нуклон", по которой создаются технологии, которые позволят построить к 2025 году наземный прототип ТЭМ были заказаны НИР "Верификация", НИР "Отработка" (400 млн рублей) и НИР "Ядро" (160 млн рублей) - все они направлены на проработку проектного облика ТЭМ и снижение технических рисков.

В итоге, из общей картины, я считаю, что у либо ТВ Звезда заменила "источники" первой попавшейся тематической госзакупкой, то ли у корреспондента сработала "напоминалка" по этой НИР, которая должна была закончится как раз в октябре 2018 года и так появилась новость, вводящая в заблуждение.

P.S. Еще у меня про ТЭМ и про ядерные космические реакторы (и слайды лекции по этой тематике), а так же про реально испытываемый сегодня американский Kilopower.]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_10_29_v_rossii_uspeshno_napisali_otchet_po_klyuche Mon, 29 Oct 2018 13:01:41 +0300
<![CDATA[АЭС в Узбекистане и кредиты Росатому]]> 19 октября 2018 года в присутствии Путина и президента Узбекистана Шавката Мирзиёева был дан символический старт строительству АЭС российского дизайна в Узбекистане. Новая стройка в очередной раз всколыхнула тему кредитования экспортных АЭС Росатома - в частности под АЭС в Узбекистане планируется выделение 11,4 млрд долларов кредита (при полной стоимости строительства в районе 13 млрд долларов).


Макет будущей Узбекской АЭС (c) Атоминфо. Видно, что проект визуально схож с энергоблоками ВВЭР-1200 НВАЭС-6,7

Атомные электростанции являются одной из самых дорогих форм инфраструктуры, особенно если брать единичные объекты. Учитывая так же длительность жизненного цикла АЭС, поиск финансирования для их строительства всегда является весьма непростым квестом.

В частности, в почти всех экспортных проектах Росатома фигурировали кредиты от Правительства РФ начиная прямо с первой волны АЭС: Тяньвань 1&2 в Китае, АЭС Куданкулам 1&2 в Индии строились на международные кредиты Минфина РФ и только 1 блок АЭС Бушер сооружался на деньги заказчика (впрочем, сумма там была настолько невысока по современным меркам, что это неудивительно).

В дальнейшем, правда, Китай перешел на внутренние кредиты для строительства Российских АЭС (в т.ч. потому что произошла значительная локализация проектов - до 70% расходов идет китайским подрядчикам). Иран также нашел внутренние источники для оплаты 2 и 3 блока АЭС Бушер. Индия же продолжает исправно получать кредиты на строительство последующих очередей АЭС Куданкулам, впрочем, погашение первого кредита идет даже быстрее обязательств.

Что касается новых экспортных направлений, то здесь ситуация гораздо более напряженная для Российских финансистов. Практически все проекты и все контракты новых АЭС на атом имеют Российское финансирование




Первенцем этой новой кредитно-атомной волны стала Белоруссия, получившая линию на 10 млрд долларов для строительства Белорусской АЭС. Основной механизм выделения финансов, впрочем, поменялся по сравнению с эпохой первой очереди Тяньваня и Куданкулами - кредитором стала госкопорация ВЭБ. Сам ВЭБ имел разные источники финансов - но во многом это были заемные средства с рынка, а разница в процентных ставках покрывались государством. Были и моменты прямого дофинансирования атомных проектов их госбюджета, однако, пока кредитов на строительство АЭС было мало, эти финасовые потоки тоже не были особо заметными.

И здесь, мне кажется, кроется интересный момент - где будут взяты деньги на все имеющиеся проекты, а именно Куданкулам + Руппур + Аккую + Ханхикиви + Аль Дабаа + Узбекистан ~73 миллиарда долларов, 4,7 триллиона рублей?

Поскольку выделение реальных денег при строительстве АЭС идет довольно долго - от 5 до 10 лет, а для бюджета еще и замазано привлечением ВЭБ разнообразных коммерческих кредитов, то до сих пор этот вопрос закрывался обычным бюджетным процессом, и лишь под капитализацию проекта АЭС Ханхикиви были использованы деньги ФНБ.

Однако, видимо, такому положению вещей приходит конец. С одной стороны сокращается сам Федеральный Бюджет и борьба за его деньги становится более ожесточенной. При этом ВЭБ все больше погрязает в "плохих долгах" и требует все больше денег на решение старых проблем. С другой стороны вместо масштаба 1,5-2 миллиардов долларов в год к началу 2020х стоит ожидать 5-7 миллиардов долларов в год.

Поэтому финансирование будущих проектов сейчас переносится на ФНБ. Интересные подробности этого рассказал (в новости РБК) министр финансов Силуанов

По закону это станет возможно после того, как объем свободных средств ФНБ превысит 7% ВВП. Об этом журналистам рассказал первый вице-премьер — министр финансов Антон Силуанов.

Общий объем ФНБ в конце текущего года составит 3,8 трлн руб., а свободный объем резервов (валюта, не связанная существующими инвестициями и хранящаяся на счетах в ЦБ) — 2,2 трлн руб. В начале 2019 года в ФНБ будет зачислена валюта, накопленная в результате покупок Минфина по бюджетному правилу на нефтегазовые сверхдоходы. В результате в конце 2019 года объем ФНБ достигнет почти 8 трлн руб., а без учета средств, уже размещенных в активы, — 6,4 трлн руб. Таким образом, правительство приблизится к объему ФНБ в размере 7% ВВП. После достижения этого уровня власти имеют право направлять деньги из фонда на инвестиции, рассказал Силуанов.

Получается, что все грядущие атомные стройки будут финансироваться из нефтегазовых сверхдоходов - и в случае снижения цен на нефть или роста расходов бюджета (и уменьшении потока денег, идущих в ФНБ) денег на атомный экспорт может и не хватить.

Например АЭС Аккую в настоящий момент профинансирована из госбюджета на 119 миллиардов рублей. Из этих денег начата реализация проекта, но уже сейчас заключены контракты на поставку оборудования на сумму, большую, чем 119 млрд рублей - а еще есть непосредственно строительство, которое в структуре себестоимости АЭС может занимать до 60%.

Очевидно, что если Росатом не разрешит кризис вокруг поиска турецких партнеров, готовых вложить до 10 миллиардов долларов в АЭС, то для продолжения строительства понадобятся срочные вливания из того же ФНБ.


Как видят ситуацию с возможным перекрытием крана из ФНБ финансисты Росатома.

В итоге, если внутри России сложившееся финасирование новых АЭС ведет к снижению темпа строительства до минимума, то экспортные проекты оказываются в крайне некомфортной ситуации, когда в случае падения цен на нефть могут встать сразу несколько проектов. Формально, экономисты Росатома вспоминают и другие источники финансирования, но на мой взгляд, коммерческие банки в мире сегодня, мягко говоря, не согласны финансировать стройки АЭС в Египте или Турции.

Посмотрим, конечно, как будут развиваться события, и какие механизмы придумают специалисты, но на сегодня, по моему мнению, ситуация неустойчива для старта множества новых проектов АЭС.

]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_10_22_aes_v_uzbekistane_i_krediti_rosatomu Mon, 22 Oct 2018 16:34:13 +0300
<![CDATA[Видео лекции по возобновляемой энергетике]]> ссылкой

Ну и слайды к лекции


]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_10_21_video_lekcii_po_vozobnovlyaemoy_energetik Sun, 21 Oct 2018 12:15:39 +0300
<![CDATA[Лекция в Ставрополе 20 октября]]> "Открытые лекции популяризаторов науки" 20 октября в Ставрополе прочитаю лекцию про возобновляемые источники энергии - их бурный рост, технологии, взаимосвязь с другими источниками, перспективы, проблемы и т.п. Один раз уже эту лекцию читал на Гикпикнике, и вроде всем (в т.ч. мне) понравилось, так как удалось уложить в нее многие наработанные за последние годы мысли и аналогии по этому явлению, которое для большинства пока еще терра инкогнита.

Конкретика:



Если кто-то из Ставрополя меня читает - приходите.

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



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

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


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


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


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


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


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


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



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


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

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


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


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


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


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


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


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

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


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



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

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


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


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


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


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



Разрез по конструкции ВВР-К

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

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


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


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


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


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



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


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


Процесс модернизации ВВР-К

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

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


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

Для сравнения 350-сильный электродвигатель 30х годов



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



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


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

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


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

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


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

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



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

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


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

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


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

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



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

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


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

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

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

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

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

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

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

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

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



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


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

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



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

Расположение кладбища:



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

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



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

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

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

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


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

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

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

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

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


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


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


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


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


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


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

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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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

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


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


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


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


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


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


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


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

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

Но давайте вернемся к фотографиям



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


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


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

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


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

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

Для лучшего понимания размеров изделия, стоит привести такой кадр:



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

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


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


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

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



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



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



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

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



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

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


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

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



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

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


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

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

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


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

В Европе изготовили прототип корпуса кассеты дивертора



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

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



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

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

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

P.S. Свежие облеты на дроне по площадке ИТЭР


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

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


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

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


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

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

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

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

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

Таким образом, увы, но на сегодня не похоже, что переход на электротягу приведет к кардинальному снижению стоимости авиатранспорта.
]]>
http://so-l.ru/news/y/2018_08_12_elektroavia Sun, 12 Aug 2018 23:10:16 +0300