Generation V Опции

[AtomInfo.Ru]

Говорят, конечно, что до первых реакторов V поколения ещё лет 50, не меньше.

Говорят также, что однозначно про реакторы V поколения пока что можно определённо сказать только одно - если атомная энергетика выживет, то такие реакторы когда-нибудь будут.

А вот какими они будут?

= = = = = = = = = = = = = = = = =
В начале темы буду суммировать звучащие в теме предложения.
= = = = = = = = = = = = = = = = =


1) Новое управление - робастное и/или возвращающее реактор в исходное состояние при любом нежелательном изменении параметров. Очевидно, что полностью или почти полностью за это должны отвечать свойства реактора, а не внешние системы управления.

2) Повышенная степень автоматизации вплоть до полной (режим батарейки?).
Здесь же рядом вариант с реактором. который проще заменить, чем ремонтировать.

3) Коренное решение проблемы отвода остаточного энерговыделения при тяжёлых авариях (например, подводное размещение АЭС, обеспечивающее бесконечный конечный поглотитель, и отказ от теплоносителя).

4) То же, что п.3, но подход иной - непрерывное удаление осколков из активной зоны с последующим таким обращением с ними, что исключает или минимизирует их выход в окружающую среду при авариях (исходными вариантами технологий здесь могут быть ЖТРы).

5) Дальнейшее развитие ADS-систем с подкритичными реакторами, когда реактору для работы в обязательном порядке требуется внешний источник нейтронов (отключение источника устраняет реактивностную аварию).
Здесь же рядом варианты симбиоза с термоядом.

6) Полная свобода манёвра мощностью.

7) Новые системы преобразования энергии, значительно повышающие к.п.д. (например, прямое преобразование того или иного типа).

8) Температуры. Высокие температуры, очень-очень-очень высокие температуры, намного выше тех, что изучаются для четвёртого поколения.
Интересно, что никто не предложил высокий (10^16-10^17) поток нейтронов. Наверно, для энергетиков он не нужен.

9) Тривиальный вариант - пятое поколение есть улучшенное четвёртое (например, условный БН-1200+). Преимущество такого подхода - пятое поколение при этом может появиться намного раньше, потому что к нему не будут выдвигаться повышенные требования по инновациям. Например, БН с металлом можно попробовать назвать пятым поколением, так как металл способен дать выигрыш в экономике замкнутого цикла.

10) Ториевый цикл в разных его вариантах (например, наработка 233U в бланкетах БН с последующим использованием его в тепловых реакторах V поколения).

11) Малые легководные бассейновые реакторы для теплоснабжения населённых пунктов (работаем в привычной водной технологии, но без давления и больших температур; заодно даём дополнительные шансы для водной технологии сохраниться в энергетике).

12) Многофункциональный ЖСР (см. подробнее).
Здесь же рядом - исходная многофункциональность проектов.

13) Подземное размещение АЭС.

14) Простота и краткие сроки вывода.

15) Основные черты реакторов V поколения могут зависеть от внешних условий (например, если энергетика будет децентрализованной, то атому придётся разрабатывать малые и сверхмалые батарейки).

16) Проект должен позволять простой переход к технологиям следующего поколения, каким бы оно ни было (например, путём замены некоторых модулей).

17) Возможность применения военный/гражданский (с упором на космос по военному применению).

Сообщение отредактировал AtomInfo.Ru - 19.7.2017, 11:53

Причина редактирования: Добавил список идей и постепенно включаю в него новые пункты по ходу обсуждения в ветке

[AtomInfo.Ru]

Первое мнение.

Думаю, пятое поколение - это реакторы без людей. Но для их появления должен произойти качественный скачок с точки зрения управления. Понятно, что установки пятого поколения должны обладать сильными отрицательными обратными связями для компенсации нежелательных отклонений. Управление такими реакторами будет основано на ясных, понятных технологиях и должно быть робастным.

Таким образом, автоматизация на реакторах пятого поколения станет максимальной, а влияние человеческого фактора на безопасность АЭС сведётся, наоборот, к минимуму.

http://atominfo.ru/newsq/x0130.htm

[AtomInfo.Ru]

Тузов говорит об отрицательных связях, компенсирующих любое нежелательное отклонение.
В любую сторону.

Пример. В ВВЭР отрицательные температурные эффекты. Топливо нагреется => реактивность упадёт. И это хорошо.
Но это же означает, что топливо остынет => реактивность вырастет. А вот это уже, на самом деле, потенциально плохо.
В реакторе пятого поколения при любом изменении температуры реактивность должна возвращаться к нулю.

Но при этом обратные связи должны существовать, и они не должны быть нулевыми.
Контрпример - реактор с нулевым коэффициентом реактивности по температуре топлива не заметит, что температура топлива у него растёт, и это кончится тем, что топливо расплавится.

[AtomInfo.Ru]

Оговорочка про "нежелательные" отклонения - она не на пустом месте, со студенческой скамьи она должна быть известна.

Сделав реактор, который будет сопротивляться любому изменению параметров в любую сторону, мы очень быстро с удивлением поймём, что им невозможно управлять.
Например, он будет отчаянно и успешно сопротивляться попытке вывести его на мощность
В общем, "умную бомбу не получилось выпихнуть из самолёта".

Поэтому парировать нужно только те отклонения, которые нам не нужны. А вот те отклонения параметров, которые нам нужны, должны отрабатывать без большого сопротивления.

[Ultranauth]

Первое мнение.
http://atominfo.ru/newsq/x0130.htm

А разве человеческий фактор в оперативном управлении реактором не исключен и сегодня? Люди на БЩУ и вообще на АЭС в целом разве не для гибких и нестандартных подходов (не считая просто дешевизну человеческого труда, что будет меняться с годами)?

[AtomInfo.Ru]

А разве человеческий фактор в оперативном управлении реактором не исключен и сегодня? Люди на БЩУ и вообще на АЭС в целом разве не для гибких и нестандартных подходов (не считая просто дешевизну человеческого труда, что будет меняться с годами)?

Может, они, конечно, по бумагам гибкие и нестандартные, но как посмотришь, сколько комиссии списывают на чел.фактор при инцидентах...
Нет, тут речь шла о полном (или почти полном) удалении человека с АЭС.

[AtomInfo.Ru]

Вообще, если подумать, то, прежде чем говорить о полной автоматизации, нужно убрать опасности остаточного энерговыделения (Фукусима).

Причём тогда уже убирать не подставлением новых кастроюлек и тазиков, а как-нибудь радикально.

Совсем радикальным методом была бы возможность резко увеличить периоды полураспадов продуктов, т.е. снизить их активность и выделение энергии в единицу времени. Но такого метода наука не предлагает (пока?).

В рамках того, что не противоречит современным научным познаниям, можно было бы поставить рядом с реактором мощный трансмутатор (скорее всего, ускоритель), чтобы он "пристрелил" топливо при аварии, разрушил изотопы, дающие основной вклад в остаточное энерговыделение.
На ехидный вопрос конструктора "И на чём вы ускоритель запустите, когда света нет?" мы гордо ответим, что у нас пятое поколение, поэтому трансмутатор запускается от никелевой батарейки
Но даже если теоретически необходимую систему ядерных реакций удастся нарисовать, всё равно технически получится такой монстр, что проще будет по старинке, кастрюльками.

Интересные возможности в этом плане дают жидкотопливные реакторы.
Да, про них говорят, что в них топливо исходно пребывает в состоянии ЗПА, ибо расплавлено.
Но в этом утверждении есть лукавство - топливо-то практически свежее, потому что мы поставим фильтры и будем его чистить от осколков в режиме онлайн.

Соответственно, на площадке обрубаются все источники питания, мы спокойно сливаем автоматически топливо в какую-нибудь резервную ёмкость и не паримся, потому что оно мало чем отличается от свежего уранового раствора.
Но есть засада. Удаляемые осколки хранятся явно где-то рядом и продолжают тепловыделять.
В общем, Фукусима из реактора переместится в хранилище удалённых продуктов деления, то есть, никуда не денется.

Тогда было бы логично сделать реактор такой, чтобы он вообще не почувствовал, что теплоноситель более не циркулирует.
Значит, уберём теплоноситель вообще.
Тепло от активной зоны отводится теплопроводностью, в самой зоне ничего не циркулирует.

Но куда оно отводится? В рабочее тело второго контура.
А у нас фукусимская авария, рабочее тело более не циркулирует. Начинает кипеть, и всё такое.
Конечно, второй контур не активный.
Можно мобилизовать местное население, армию и полицию, чтобы они подливали в него водичку из кастрюлек. Опять появляются кастрюльки, а это плохо.

А если сделать второй контур при тяжёлой аварии неограниченным по объёму и заполняемым чем-либо?
Например, водой. Например, морской водой.
Тогда вырисовывается следующая концепция.

Реакторная установка пребывает на дне морском. Тепло от зоны убирается теплопроводностью и далее вторым контуром на турбину.
При аварии распахиваются люки и установка спокойно заливается морской водой. Полностью, кроме собственно зоны.
Активная зона теплопроводностью кипятит мировой океан (флаг ей в руки и барабан на шею!), осколки надёжно изолированы в твёрдой матрице активной зоны.
Наши маленькие зелёные друзья пишут пятьдесят постов в блогосфере про то, что мы все умрём, но этим последствия аварии для населения и ограничиваются.
Потом приходит ремонтное судно, и всё. Либо ремонт, либо утилизация.

Хм-м...

[Syndroma]

Мне кажется, то, что вы описали — это какая-то отдельная ветка ядерных технологий. Если такие установки возможны, то зачем мы строим кипятильники на суше?

Интеллектуальные системы управления хороши тем, что обещают качественно иной уровень безопасности при всё тех же базовых принципах и угрозах. Что мы видим при тяжёлых авариях? Потеря общей картины происходящего на длительное время. Операторы/штабы собирают крупицы информации из разрозненных источников, при этом у них часто отсутствует возможность просто сходить и посмотреть на то или иное устройство. Искусственный интеллект должен видеть всё, слышать всё, а если что-то происходит, то должны быть исполнительные механизмы, способные хоть в зону залезть посмотреть, хоть под корпусом проползти и открыть какой-нибудь клапан. Ограничения, накладываемые человеческим телом, делают нас бесполезными в такой ситуации. А адекватную замену себе мы пока так и не предложили.

[AtomInfo.Ru]

Мне кажется, то, что вы описали — это какая-то отдельная ветка ядерных технологий.

Угу. Пятое поколение о котором мы пока вообще ничего не можем сказать определённого.

Если такие установки возможны, то зачем мы строим кипятильники на суше?

Проекты подводных станций есть и у нас, и у французов.
Ещё вернее сказать, они могут быть у любой страны, умеющей строить АПЛ.

В отводе тепла теплопроводностью тоже ничего нового, такие проекты рассматривались, например, для космоса.

Вообще же про пятое поколение сейчас можно свободно фантазировать, каким оно может быть.

[Дед Мороз]

Почитал я вот это всё и сделал вывод: солнце и ветер победят.

[AtomInfo.Ru]

Почитал я вот это всё и сделал вывод: солнце и ветер победят.

У солнца есть шанс на полную победу. Сфера Дайсона

На самом деле, не важно, кто победит, если мы полностью проиграем. А мы точно проиграем, если будем сидеть на месте и жить на старых разработках.

[Syndroma]

Угу. Пятое поколение

Это скорее первое поколение какой-то другой энергетики.

Предельно упрощать всё — это, конечно, хорошо, если это возможно. Но есть и другой путь — усложнить всё настолько, что пользоваться этим будет очень просто. Вокруг нас полно таких систем. Прежде всего, сам человек. Пользоваться просто, но если что-то внутри сломается, то часто починить невозможно. То же самое, например, с процессорами.

Не нужно бояться сложности как таковой. Просто нужно её правильно организовывать.

[AtomInfo.Ru]

Прежде всего, сам человек. Пользоваться просто, но если что-то внутри сломается, то часто починить невозможно.

Это да, но есть проблема.
Сломавшийся человек не заставляет население в радиусе 30 км навечно эвакуироваться.

А так, идея дешёвого аппарата, который проще утилизировать и заменить, чем чинить, вполне может быть жизнеспособной.
Но риск, связанный с двумя фундаментальными недостатками ядерных реакторов (запас реактивности и остаточное энерговыделение) всё-таки хотелось бы убрать.
Тогда поломка аппарата будет восприниматься как обычный сбой обычной техники.

[asv363]

У солнца есть шанс на полную победу. Сфера Дайсона

На самом деле, не важно, кто победит, если мы полностью проиграем. А мы точно проиграем, если будем сидеть на месте и жить на старых разработках.

Вы правы, у Солнца есть шанс на полную победу. Раньше были учебники в которых писалось, что приблизительно через 4-5 млрд. лет Солнце превратится в звезду типа Красного гиганта, расширившись при этом до орбиты Марса.

За это время нам и надо решить вопрос, полагаю. Впрочем, "Жаль только жить в эту пору прекрасную не доведется ни мне ни тебе".

А если говорить серьёзно, то полная автоматизация недостижима.

[Syndroma]

Но риск, связанный с двумя фундаментальными недостатками ядерных реакторов (запас реактивности и остаточное энерговыделение) всё-таки хотелось бы убрать.

Онлайн иммобилизация? С одной стороны в энергоблок загружаем природный уран, с другой вылезает радиоактивное стекло.

[AtomInfo.Ru]

Онлайн иммобилизация? С одной стороны в энергоблок загружаем природный уран, с другой вылезает радиоактивное стекло.

ЖТРы к этому варианту могут быть близки.

Отвод продуктов в них предусматривается, как правило.
Соответственно, поставим в контур очистки от продуктов установку по их утилизации тем или иным способом - вот оно и выходит.
Проблема, как я уже говорил - они продолжают греться. Неважно, что они теперь стали твёрдые.

Соответственно, либо фукусимская авария повторяется теперь с расплавлением осколков деления, либо мы складируем их на дно ближайшего (большого) водоёма, либо (если воздушное охлаждение) занимаем большой земельный участок для их хранения до вывоза.
Не очень удачно пока это выглядит.

Причём есть такой нюанс. Основная активность, из-за которой производится эвакуация - она связана как раз с осколками.
Если мы вынимаем осколки из реактора, мы теряем барьеры безопасности и т.д. и т.п., и нам для хранения извлечённых осколков придётся сильно напрячься. Может выйти очень дорого.

Поэтому всё-таки вариант, когда осколки находятся на своём месте внутри активной зоны - он интуитивно лучше.

[Обнинский]

Но риск, связанный с двумя фундаментальными недостатками ядерных реакторов (запас реактивности

ADS.

[Обнинский]

Реакторы пятого поколения могут производить не энергию, а энергоносители. Изотопы для ритэгов или батареек.

[AtomInfo.Ru]

Реакторы пятого поколения могут производить не энергию, а энергоносители. Изотопы для ритэгов или батареек.

Ага, а топливо для реакторов будут делать термоядерные установки, тоже неэнергетические (ТИНы).

Не, не прокатит. Всё тепло из реактора будет уходить на обогрев атмосферы. Нехороший вариант.

Вот закладывать изотопные возможности ещё на стадии проекта, чтобы не вписываться в живой проект со своими мишенями, как сейчас - это было бы разумно.

[Syndroma]

Напомните, а в бассейне выдержки Фукусимы 4 нашли повреждённое топливо?

[AtomInfo.Ru]

Напомните, а в бассейне выдержки Фукусимы 4 нашли повреждённое топливо?

Сейчас скажу точно.
Целых три штуки нашли.
http://atominfo.ru/newsg/n0200.htm

Скорее всего, авария была не при чём. Просто отказавшие кассеты, ранее выгруженные.

[AtomInfo.Ru]

Напомните, а в бассейне выдержки Фукусимы 4 нашли повреждённое топливо?

Напрашивается мысль - при аварии быстро разгрузить реактор в бассейн

Но речь должна идти о часах. С нынешними проектами так быстро не получится. Плюс перегрузоборудование может отказать.

В этом плане ЖТРы хороши. Пропало питание, автоматически открывается клапан и топливо сливается в большой тазик под реактором.

[Syndroma]

Мой вопрос был в ответ на эту мысль:

Причём есть такой нюанс. Основная активность, из-за которой производится эвакуация - она связана как раз с осколками.
Если мы вынимаем осколки из реактора, мы теряем барьеры безопасности и т.д. и т.п., и нам для хранения извлечённых осколков придётся сильно напрячься. Может выйти очень дорого.

Возможно, бороться с остаточным тепловыделением будет гораздо проще, если не придётся ещё и бороться с избыточной реактивностью. Ну, или эти мероприятия будут пространственно разнесены.

[Superwad]

Напрашивается мысль - при аварии быстро разгрузить реактор в бассейн

Но речь должна идти о часах. С нынешними проектами так быстро не получится. Плюс перегрузоборудование может отказать.

В этом плане ЖТРы хороши. Пропало питание, автоматически открывается клапан и топливо сливается в большой тазик под реактором.

Как вариант - заставить реактор производить из тепла что-то полезное(например электричество для собственных нужд).
Второй вариант - а можно ли добавить другие изотопы, которые будут поглощать избыточную реактивность, уменьшая при этом тепловыделение до минимума? И да, что-то мне подсказывает, что такие реакторы должны быть ЖСР - но в каком виде - ТВЭЛ или котел - это уже инженерная задача.

[AtomInfo.Ru]

Второй вариант - а можно ли добавить другие изотопы, которые будут поглощать избыточную реактивность, уменьшая при этом тепловыделение до минимума?

Первая часть - да, и так и делается. Например, выгорающие поглотители в ВВЭР.

Вторая часть - нет, тут ничего не сделаешь. Остаточное энерговыделение - это энергия распада осколков деления с большими периодами полураспада. То есть, это та часть энергии на акт деления, которая высвобождается с временной задержкой. Смена топливного изотопа (напр., 239Pu вместо 235U), к сожалению, с этой точки зрения ничего не даёт.

[AtomInfo.Ru]

Возможно, бороться с остаточным тепловыделением будет гораздо проще, если не придётся ещё и бороться с избыточной реактивностью. Ну, или эти мероприятия будут пространственно разнесены.

С избытками реактивности бороться как раз не так уж и сложно.

Запас реактивности в реакторе нужен, в частности, для компенсации следующих эффектов (список неполный):

1) отравление реактора осколками деления с аномально большими сечениями захвата;
2) выгорание топлива и накопление осколков деления;
3) вывод реактора на мощность.

Простой переход от теплового реактора к быстрому устраняет эффект №1.
В быстром спектре нейтронов сечения изотопов отличаются несильно (и близки по порядку к поперечному сечению ядра), аномальных поглотителей нет.

Точно также, переход к быстрому реактору даёт возможность конструктору убрать эффект №2.
Создаём активную зону с КВа чуть больше единицы и компенсируем за счёт новообразованного топлива убыль реактивности от выгорания старого топлива и образования осколков.
Справедливости ради, в тепловых реакторах тоже с этим эффектом борются - например, путём введения выгорающих поглотителей в состав топлива или топливной сборки.

Эффект №3 на самом деле сложносоставной. При выходе на мощность изменяются температуры (топлива, теплоносителя и т.д.), а также плотности материалов.

Вода в ВВЭР сильно меняет плотность - вместо 1 г/см3 у неё примерно 0,75 г/см3. Это очень много, если учесть, что именно вода и делает ВВЭР тепловым.
Естественно, изменение плотности воды при выходе на мощность на реактивности сказывается очень сильно.
Но давайте возьмём жидкость, у которой плотность с температурой меняется слабо. Допустим, свинец, у него изменения от температуры как бы не в третьем знаке.
Вот и убрали одну составляющую.

Есть в эффекте №3 ещё и так называемый Допплер-эффект, изменение сечений взаимодействия ядер с нейтронами при изменении температуры.
Он достаточно силён на 238U, а вот для большинства других изотопов он невелик. Соответственно, убираем уран-238 - исчезает Допплер.

Иными словами, эффект №3 будет малым по величине в свинцовом реакторе без урана-238. Вот пожалуйста.

На запас реактивности и его опасность давно обращают внимание. В первую очередь, потому что его опасность серьёзна, чуть не досмотрел и получаешь разгон на мгновенных нейтронах.

[barvi7]

Вода в ВВЭР сильно меняет плотность - вместо 1 г/см3 у неё примерно 0,75 г/см3.

Плотность воды от температуры при 160 ата
Т (С) плотность (г/см3)
290 0,747
300 0,727
310 0,706
320 0,681
330 0,652

[AtomInfo.Ru]

Плотность воды от температуры при 160 ата
Т (С) плотность (г/см3)
290 0,747
300 0,727
310 0,706
320 0,681
330 0,652

О! Спасибо! Вот сомневался я насчёт семёрки. Рука так и хотела набрать 0,65, пришлось её пересиливать. Выходит, зря.

Ну так тем более, ещё более сильное изменение плотности воды.

[barvi7]

Есть в эффекте №3 ещё и так называемый Допплер-эффект, изменение сечений взаимодействия ядер с нейтронами при изменении температуры.

Я "думаю даже уверен" , что Допплер-эфект только для резонансов, а не просто сечений от температуры.
И то только для тепловых реакторов. Резонансы в области гораздо ВЫШЕ - уже не важны для Допплера.

[barvi7]

Он достаточно силён на 238U, а вот для большинства других изотопов он невелик. Соответственно, убираем уран-238 - исчезает Допплер.
Иными словами, эффект №3 будет малым по величине в свинцовом реакторе без урана-238. Вот пожалуйста.

В свинцовом реакторе Доплера на 238U - нет. В той области энергий резонансов "мало-мало" ~0.

И главное в свинцовом реакторе без 238U делать нечего - это ж сырьевой материал - мы ж с него делаем 239Pu.
Ну в смысле не мы , а нейтроны.
Если история с Th, то у него свои "заморочки"

[AtomInfo.Ru]

Я "думаю даже уверен" , что Допплер-эфект только для резонансов, а не просто сечений от температуры.
И то только для тепловых реакторов. Резонансы в области гораздо ВЫШЕ - уже не важны для Допплера.

Резонансы - согласен, разумеется.

А вот насчёт второго утверждения...

В БНАБ-78, например, температурная зависимость групповых сечений 238U сохраняется до группы 0,2-0,1 МэВ.
Выше они уже не стали учитывать, а вот до этих энергий учитывали.
Причём это же версия 1978 года, куча полуручной работы для подгрупп. То есть, просто так, для личного удовольствия они бы этого делать не стали, слишком хлопотно.

Для сравнения, в БОР-60 ниже 0,1 МэВ находится примерно 30% нейтронов, только сегодня эту цифру видел.

А с учётом того, что 238U чаще всего более чем дофига, его Допплер остаётся важным и для имеющихся проектов быстрых реакторов - по крайней мере, с натрием.

Но с направлением мысли согласен. То есть, мы сделаем быстрый реактор с очень жёстким спектром, влияние Допплера на 238U в таком аппарате должно резко снизиться.

[AtomInfo.Ru]

В свинцовом реакторе Доплера на 238U - нет. В той области энергий резонансов "мало-мало" ~0.

См. мой предыдущий ответ. Не всё так просто в этом мире.

[barvi7]

Для сравнения, в БОР-60 ниже 0,1 МэВ находится примерно 30% нейтронов, только сегодня эту цифру видел.

Цифра, конечно, интересная. . . не знаю, что там в БОРе течет, кроме Na - я ожидал спектр пожестче.

Но тем не менее, резонансы 238U "заканчиваются" до 5 kэВ, даже много раньше - поэтому я надеялся (-юсь), что даже с Na их Допплер - "мал-мал".
Про температурную зависимость - вопросов нет - она важна в любом спектре.
Но, повторюсь, Допплер - это не температурная зависимость, а изменение (уширение) резонанса при увеличении температуры.
Поэтому - если нет резонанса - нет и Допплера.

[barvi7]

См. мой предыдущий ответ. Не всё так просто в этом мире.

Кстати - поиск по резонансам урана - дает первую ссылку на Ваш сайт - это очень хорошо
http://atominfo.ru/files/th/U-Th-reso.pdf

[Syndroma]

С избытками реактивности бороться как раз не так уж и сложно.

Тем не менее, при запроектной аварии всегда возникает два больших вопроса: "как бы охладить топливо" и "как бы топливо не изменило свою геометрию/состав/местоположение и не вышло на критику".
Было бы неплохо разделить эти вопросы. За пределами реактора нет высокого давления, энергонапряжённости, сильного нейтронного поля — решать задачу по охлаждению осколков гораздо проще. (Пожарной машиной в бассейн выдержки.)

Кто за то, чтобы не накапливать осколки в активной зоне?

И сразу возникают новые вопросы. Могут ли технологии отличные от ЖТР обеспечить это? Как у ЖТР с плотностью, КВ и всем таким? То есть, удовлетворяют ли ЖТР требованиям к 4-му поколению.

[Татарин]

Причём есть такой нюанс. Основная активность, из-за которой производится эвакуация - она связана как раз с осколками.
Если мы вынимаем осколки из реактора, мы теряем барьеры безопасности и т.д. и т.п., и нам для хранения извлечённых осколков придётся сильно напрячься. Может выйти очень дорого.

Поэтому всё-таки вариант, когда осколки находятся на своём месте внутри активной зоны - он интуитивно лучше.

На самом деле - нет, наоборот.

Следите за руками: откуда у нас берутся вообще проблемы с остаточным эенрговыделением? Из всяких сценариев с потерей функции отвода тепла.
А откуда у нас вообще такие сценарии? А из самой идеи, что тепло в реакторе - суть полезный продукт, мы из него электричество извлекаем.
Соотвественно, у нас тепло нужно концентрировать и повышать его потенциал - раз, и между средой, куда можно тепло рассеять - всякие активные элементы - это два.

Сама суть всего этого реакторного бизнеса такая, что мы НЕ МОЖЕМ обеспечить полностью пассивный теплоотвод, у нас должен быть выбор - то ли мы сюда тепло полезно запихиваем, то ли мы туда тепло аварийно распихиваем. А отсюда всякие активные элементы, системы, трубопроводы, фиговины сложные и т.д.

Ну или как на некоторых малых проектах допускаем, что часть полезного тепла мы всегда разбазариваем пассивно, и допускаем, что при аварии это разбазаривание нас спасёт (ибо поток его упадёт, температура безопасно повысится, и нас это устроит).

___

Теперь смотрите, как элегантно решается вопрос в ЖТР: мы делим тепло на управляемое, концентрированное, в реакторе. И неуправляемое, нелюбимое нами, остаточное, которое мы можем себе позволить рассеивать. Поэтому у нас есть хорошо управляемый реактор, с активными системами, и есть неуправляемый склад осколков, за безопасность которого отвечает Второе Начало термодинамики. Полагаемся же мы на него в сухих хранилищах?

И имеем на то право. На Второе Начало - можно положиться: штука надёжная, проверенная. Если уж оно сломалось, то у нас вообще всё плохо со Вселенной, несите новую.

[AtomInfo.Ru]

Цифра, конечно, интересная. . . не знаю, что там в БОРе течет, кроме Na - я ожидал спектр пожестче.

Натрий... Пожёстче сложно. Не свинец он по весу-то.

[AtomInfo.Ru]

То есть, удовлетворяют ли ЖТР требованиям к 4-му поколению.

Конкретно ЖСР входят в число технологий IV поколения.
Они перечислены здесь, на сайте международного форума Generation IV (мы участвуем в нём).
https://www.gen-4.org/gif/jcms/c_59461/generation-iv-systems

1. быстрые газовые
2. быстрые свинцовые
3. жидкосолевые
4. СКД
5. быстрые натриевые
6. очень высокотемпературные

[AtomInfo.Ru]

И неуправляемое, нелюбимое нами, остаточное, которое мы можем себе позволить рассеивать.

Кстати, заметка на полях.

В нормальном режиме работы это самое остаточное энерговыделение вкладывается в общее энерговыделение в реакторе.
Если мы его будем выносить на постоянной основе из реактора, то в нормальных режимах эксплуатации мы его просто потеряем.

[barvi7]

Натрий... Пожёстче сложно. Не свинец он по весу-то.

Да и по вкусу . . . тоже не свинец

[Syndroma]

Придумал ещё одно предложение для V поколения — реактор, способный на глубокий манёвр, вплоть до уровня собственных нужд.

[AtomInfo.Ru]

Придумал ещё одно предложение для V поколения — реактор, способный на глубокий манёвр, вплоть до уровня собственных нужд.

Это хоть сейчас
Стержни сбросили, а нужды дизелями покроем

Тогда уж необходимо существенное уточнение. Скорость снижения/набора мощности должна быть большой.
То есть, реактор должен уметь менять мощность в любом направлении в пределах от 100% до условного нуля за какие-то малые времена. Допустим, за минуты

[Ирина Дорохова]

При аварии распахиваются люки и установка спокойно заливается морской водой.

= такие АЭС могут обеспечивать только прибрежные территории?
+ два раза в сутки - механическое воздействие отливов и приливов.
+ простите наивный вопрос - а как к сетям подключать?

[Dobryak]

= такие АЭС могут обеспечивать только прибрежные территории?
+ два раза в сутки - механическое воздействие отливов и приливов.
+ простите наивный вопрос - а как к сетям подключать?

Морская вода электропроводящая... Шучу, конечно. Подводные силовые кабеля уже давно не новость. Придонных приливных течений на больших глубинах не бывает.

Сообщение отредактировал Dobryak - 8.7.2017, 18:25

[AtomInfo.Ru]

= такие АЭС могут обеспечивать только прибрежные территории?
+ два раза в сутки - механическое воздействие отливов и приливов.
+ простите наивный вопрос - а как к сетям подключать?

На первый вопрос. Или так, или тянем ЛЭП от мест подключения.
На второй и третий уже ответил Dobryak.

[Syndroma]

Стержни сбросили, а нужды дизелями покроем

Э, нет. Зомби-апокалипсис так не переживём, обсуждали где-то же. Надо чтобы ррраз — и в режиме энергетического острова неопределённо долго.

[Ирина Дорохова]

Придонных приливных течений на больших глубинах не бывает.

Угу. на каких? т.е. либо ставить "далеко от берега" (чтобы глубоко) либо искать обрывы близко к береговой линии? Если так, то возникнут вопросы к геологической стабильности, потому что там могут быть близко границы литосферных плит. И если посмотреть на тектоническую активность, то все побережье Тихого океана по обе стороны ... не спит. Это и действующие вулканы, и землетрясения, и сдвиги коры.
ладно, неважно.

[Denis_Hliustin]

до первых реакторов V поколения ещё лет 50, не меньше.
Говорят также, что однозначно про реакторы V поколения пока что можно определённо сказать только одно - если атомная энергетика выживет, то такие реакторы когда-нибудь будут.
А вот какими они будут?

Подкритичными.
Имеются в виду бланкеты DT и DD-термоядерного синтеза, а также мишени протонных и дейтронных ускорителей на энергию 1-2 Гэв/нуклон.
Только в случае мощных инноваций, подобных K<1, имеет смысл выделять установки в новый класс.

[Ultranauth]

Имеются в виду бланкеты DT и DD-термоядерного синтеза, а также мишени протонных и дейтронных ускорителей на энергию 1-2 Гэв/нуклон.

Это неокупаемо в современном понимании инженерии таких устройств.

[Ultranauth]

= такие АЭС могут обеспечивать только прибрежные территории?
+ два раза в сутки - механическое воздействие отливов и приливов.
+ простите наивный вопрос - а как к сетям подключать?

В море будут стоять реактор 5 поколения, на берегу - 4, а вглубь континента все более уменьшающихся номеров, вплоть до ПУГР....

[anarxi]

Э, нет. Зомби-апокалипсис так не переживём, обсуждали где-то же. Надо чтобы ррраз — и в режиме энергетического острова неопределённо долго.

Тут на сайте тема есть "АЭС на резинке", там куча всяких инноваций.
Касательно фукушимы 1.
Там было все
И море залило реакторы.
И вода из бассейна выдержки попала в помещения вокруг ГО (1 блок) и вода из4-го реактора , который был на ППР , попала в БВ , тем самым спасла мир от катастрофы.
Как то пережили зомбоапокалипсис, помогли немцы с своими бетононасосами, ссср с своими "русланами"(АН124), и спокойствие японцев.
Ну и божественный ветер, камикадзе, унесший почти всю радиоактивную грязь в Тихий Океан.

[AtomInfo.Ru]

Это неокупаемо в современном понимании инженерии таких устройств.

Тема про пятое поколение.

Четвёртое поколение (которого ещё не построили ни в одном экземпляре) будет жить минимум лет сто.
Пятое должно появиться со смещением относительно четвёртого лет примерно на пятьдесят.
Разумеется, готовиться к нему нужно заблаговременно, а обсуждать в общем виде можно уже сейчас.

Поэтому америциевые рудники на Альфе Центавра в расчёт для пятого поколения брать нельзя, а вот некую коммерциализацию термоядов, ADS и проч. отбрасывать сходу не стоит.

[Syndroma]

америциевые рудники на Альфе Центавра

А какой там америций? 242m?

[Дед Мороз]

Тема про пятое поколение.

Четвёртое поколение (которого ещё не построили ни в одном экземпляре) будет жить минимум лет сто.
Пятое должно появиться со смещением относительно четвёртого лет примерно на пятьдесят.

Мощный размах. Особенно с учётом, что атомной энергетике всего 70 лет, а электроэнергетике вообще - немногим более ста

[AtomInfo.Ru]

Мощный размах. Особенно с учётом, что атомной энергетике всего 70 лет, а электроэнергетике вообще - немногим более ста

С учётом, что то, что мы сейчас пытаемся сделать четвёртым поколением, классики придумывали и обсуждали в 40-50-60-ых годах - размах нормальный.
Мы, увы, не классики, нам больше времени потребуется

[Татарин]

Предложу такую цель-хотелку: пятое поколение - это резкий рост КПД и надёжности за счёт продвинутых принципов преобразования (МГД, внешний фотоэффект, прямая накачка осколками лазерной среды, термоэмиссия, термохимия, радиохимия, чёрная магия и т.п.)

В принципе, ядерная энергия имеет дико высокий ТД-потенциал (равновесная температура топлива при сгорании порядка миллиардов К) и предельный КПД преобразования в земных условиях больше 99.999%. Использовать от этого треть - беспонтово, цинично расточительно и унизительно.
Это страшно бьёт по экономике (рассеять 2 гига тепла - нифига не просто и не дёшево), по экологии, по требуемому пространству, по автоматизации, по сложности обоснования и т.д., и т.п.

"Кипятильники" сложны, огромны, ненадёжны, требуют постоянного квалифицированных спецов и склонны течь и взрываться по независящим от редакции причинам. Большинство т.н. "проблем безопасности" реакторов - это не не ядерные, собссно, проблемы, а проблемы удержания кипятильника в более-менее рабочих рамках. ПО многим параметрам кипятильники уткнулись в асимптотические пределы, и заметного прогресса там не будет никогда, а никогда - это очень долго.
Например, мы, не повышая температурный напор, не можем повысить скорость теплообмена через стенку выше некоторого предела, определяемого характерными энергиями и плотностью.
Мы не можем значительно повысить температуры, потому что с каждым градусом проблемы растут лавиной.
Мы не можем увеличить тепломассообмен с внешней средой, потому что это расходы на собственные нужды.
Мы не можем увеличить КПД, потому что Карно.
И так далее.
Мы обречены жить с огромным потоками масс внутри машины, с коррозией, с вращающейся механикой, клапанами, вентилями, переносом облучённого материала, и выигрыш по одной статье сразу бьёт проигрышем в других.
Это - тупики, когда микроскопические улучшения даёются всё бОльшей и бОльшей ценой.

Мы уходим от ТД-машин позапрошлого века при сжигании топлива в электрохимию.
Почему для более продвинутого ядерного топлива мы привязаны к идеям Джеймса Уатта (или, изредка, Джорджа Брайтона) с вариациями?

...

Кстати, в начальных ветках по Gen4 таки был реактор с МГД-преобразованием. Его сочли слишком футуристичным (малообоснованным, бумажным) и забили на эту ветку большой болт.

Сообщение отредактировал Татарин - 10.7.2017, 11:31

[Dobryak]

Угу. на каких? т.е. либо ставить "далеко от берега" (чтобы глубоко) либо искать обрывы близко к береговой линии? Если так, то возникнут вопросы к геологической стабильности, потому что там могут быть близко границы литосферных плит. И если посмотреть на тектоническую активность, то все побережье Тихого океана по обе стороны ... не спит. Это и действующие вулканы, и землетрясения, и сдвиги коры.
ладно, неважно.

Где она Корея, и где она Япония. Так вот, Корея против Японии и соседнего Китая сейсмически почти дремотная страна, на популярном уровне можно заглянуть сюда

https://sites.google.com/site/koreafreeearthquake/project

Наше Тихоокеанское побережье тоже в сравнительно тихой зоне. Сейсмически активен только юг Сахалина.

Сообщение отредактировал Dobryak - 10.7.2017, 19:22

[LAV48]

Пока не забыл, вброшу пару мыслей:
1) Остаточное тепловыделение не вред, а польза, не допускает словить козла.
2) пятое поколение - есть прогресс поколения 4+

[AtomInfo.Ru]

Цифра, конечно, интересная. . . не знаю, что там в БОРе течет, кроме Na - я ожидал спектр пожестче.

Поправка. Перепутал с прямым углом Упустил важную деталь при записи разговора, сейчас увидел.

В боковом экране.

Зона всё-таки, слава Богу, жёстче.

[Superwad]

Предложу такую цель-хотелку: пятое поколение - это резкий рост КПД и надёжности за счёт продвинутых принципов преобразования (МГД, внешний фотоэффект, прямая накачка осколками лазерной среды, термоэмиссия, термохимия, радиохимия, чёрная магия и т.п.)

В принципе, ядерная энергия имеет дико высокий ТД-потенциал (равновесная температура топлива при сгорании порядка миллиардов К) и предельный КПД преобразования в земных условиях больше 99.999%. Использовать от этого треть - беспонтово, цинично расточительно и унизительно.
Это страшно бьёт по экономике (рассеять 2 гига тепла - нифига не просто и не дёшево), по экологии, по требуемому пространству, по автоматизации, по сложности обоснования и т.д., и т.п.

"Кипятильники" сложны, огромны, ненадёжны, требуют постоянного квалифицированных спецов и склонны течь и взрываться по независящим от редакции причинам. Большинство т.н. "проблем безопасности" реакторов - это не не ядерные, собссно, проблемы, а проблемы удержания кипятильника в более-менее рабочих рамках. ПО многим параметрам кипятильники уткнулись в асимптотические пределы, и заметного прогресса там не будет никогда, а никогда - это очень долго.
Например, мы, не повышая температурный напор, не можем повысить скорость теплообмена через стенку выше некоторого предела, определяемого характерными энергиями и плотностью.
Мы не можем значительно повысить температуры, потому что с каждым градусом проблемы растут лавиной.
Мы не можем увеличить тепломассообмен с внешней средой, потому что это расходы на собственные нужды.
Мы не можем увеличить КПД, потому что Карно.
И так далее.
Мы обречены жить с огромным потоками масс внутри машины, с коррозией, с вращающейся механикой, клапанами, вентилями, переносом облучённого материала, и выигрыш по одной статье сразу бьёт проигрышем в других.
Это - тупики, когда микроскопические улучшения даёются всё бОльшей и бОльшей ценой.

Мы уходим от ТД-машин позапрошлого века при сжигании топлива в электрохимию.
Почему для более продвинутого ядерного топлива мы привязаны к идеям Джеймса Уатта (или, изредка, Джорджа Брайтона) с вариациями?

...

Кстати, в начальных ветках по Gen4 таки был реактор с МГД-преобразованием. Его сочли слишком футуристичным (малообоснованным, бумажным) и забили на эту ветку большой болт.

Как мне говорили некоторые товарищи, МГМД генератор хотели запустить - но не дали команды (был в свое время построен в Воронеже, правда на традиционном топливе).
Если уж раскатывать губу, то:
1) Генератор на сверхпроводимости (хотя бы на жидком азоте)
2) Можно повысить КПД, если сможем повторно использовать низкопотенциальное бросовое тепло для выработки электричества. Один из вариантов - повысить потенциал тепла (т.е. температуру) - обычными тепловыми машинами. Правда размеры и затраты - окупятся ли? Еще тот вопрос.

[aprudnev]

Как мне говорили некоторые товарищи, МГМД генератор хотели запустить - но не дали команды (был в свое время построен в Воронеже, правда на традиционном топливе).
Если уж раскатывать губу, то:
1) Генератор на сверхпроводимости (хотя бы на жидком азоте)
2) Можно повысить КПД, если сможем повторно использовать низкопотенциальное бросовое тепло для выработки электричества. Один из вариантов - повысить потенциал тепла (т.е. температуру) - обычными тепловыми машинами. Правда размеры и затраты - окупятся ли? Еще тот вопрос.

А какая максимальная температура вообще возможна? Ну то есть, взяли делящийся материал, засунули в автоклав идеальный (все отражает внутрь и выдерживает любые давления и температуры), при какой температуре ядра реакция остановится невзирая на любую критичность? Есть же там предел по температуре которую реакция способна выдать (как например есть предел по температуре любого горения...).

Тут правильно было сказано - то что сейчас мы делаем, это _сжигаем бензин в топке паровоза_. Ядерная реакция способна выдать тысячи градусов и обеспечить 99.9% КПД по выработке энергии (ну поправку надо взять на энергию которую унесут Нейтрино, ее не поймать, пусть Альфа Центавру нагревают...). А мы кипятим, а температура кипячения ничтожна и соответственно максимальный КПД тоже смешной. А ведь все что осталось за пределами КПД - это тепло которое без толку идет и которое надо рассеивать.

ТО есть - допустим мы греем рабочее тело до 10 тыс градусов. Потом на выходе из генератора (пусть это будет МГД) еще пар нагреем и турбину покрутим. У нас выйдет КПД в 95% то есть надо будет рассеивать только 5% от мощности. А если мы греем до 300 градусов то КПД выйдет 50% (300 / 600) то есть надо будет рассеять половину мощности. Если в режиме самоохлаждения просто получать электричество, и тупо его рассеивать в форме например света (будем светить в космос, если уж тепло не нужно) то чисто тепла надо будет рассеять всего ничего. А если это кипятильник то все что там остаточно вырабатывается придется рассеивать.

Получается, что существующие атомные реакторы крайне неэффективны и неудобны. Вместо того чтобы получить рабочее тело температурой в 10 тыс градусов, преобразовать в электричество, и спокойно отвести оставшиеся процентов 5 тепла, накручиваем кучу труб и теплообменников и выкидываем без толку 50% тепла. а потом с ним мучаемся...

[Syndroma]

А какая максимальная температура вообще возможна?

Температура осколков деления триллион кельвинов, в бомбе температура достигает 100 миллионов кельвинов. Если подержать подольше в идеальном автоклаве, то и миллиард может быть. Но подозреваю, что с конструкционными материалами могут быть проблемы.

[barvi7]

Для сравнения, в БОР-60 ниже 0,1 МэВ находится примерно 30% нейтронов, только сегодня эту цифру видел.

Для нейтронов с энергией более 0,1 МэВ (в боковом экране БОР-60 таких нейтронов порядка 70%) совпадение расчётных и экспериментальных данных хорошее - менее 10%. http://atominfo.ru/newsq/x0154.htm

Хорошо бы выяснить, а как в активной зоне ?
"Пожестче" или . . . ?

[Дед Мороз]

Ну вот в токамаках температура рабочего тела тоже десятки миллионов градусов. Но крест на термояде пока не ставят - хотя таки да, с конструкционными материалами есть проблемы

Сообщение отредактировал Дед Мороз - 12.7.2017, 14:04

[Ultranauth]

Ну вот в токамаках температура рабочего тела тоже десятки миллионов градусов. Но крест на термояде пока не ставят - хотя таки да, с конструкционными материалами есть проблемы

Даже 500 млн градусов получали на JT-60U и TFTR. Только вот не забываем про плотность - она где-то 10^20 частиц на кубометр, на 8 порядков меньше, чем в кубометре урана. Кроме того, есть очень серьезная проблема связанная с высокой температурой полной ионизации урана - пока мы будем добираться до этой температуры, уран будет с дикой мощностью сливать энергию в виде излучения (т.н. "радиационный барьер"), поэтому стенкам камеры придется на себя принимать довольно таки запредельные потоки излучения.

[Дед Мороз]

...однако, вышесказанное не означает невозможность.

[armadillo]

и тут плавно подходим к вопросу зачем при такой счастье уран

[Syndroma]

На самом деле, даже тысяча градусов была бы уже большим шагом вперёд.

[Татарин]

На самом деле, даже тысяча градусов была бы уже большим шагом вперёд.

Или... уходить от равновесной термодинамики и классических ТД-машин.

[Syndroma]

Я больше о производстве водорода думаю.

[Татарин]

Я больше о производстве водорода думаю.

В контексте интересна любая, но очень желательно неравновесная (радио-)химия.

Схема с любыми равновесными реакциями приводит всё к тому же самому ограничению имени Карно.

Хотя это и всё равно прогрессивно, ибо позволяет (принципиально) избежать нескольких границ теплообмена, каждая из которых дорога и теряет эксергию.

Но.
Выигрыш возможен куда бОльший... Вот как с радиолизом воды.
ТД нам говорит, что для разложения воды нужно равновесно иметь 800-1000С. А наличие высокоэнергетичных частиц с эксергией как у плазмы на много миллиардов С делает это возможным даже при комнатной температуре.

Мы выкидываем бОльшую часть тортика просто потому, что едим его неподходящим инструментом. А потом ещё и дорого и сложно мучаемся с утилизацией того, что повыкидывали.

[Syndroma]

А вот интересно, как у растворных реакторов дело обстоит с выходом водорода?

[pappadeux]

А какая максимальная температура вообще возможна? Ну то есть, взяли делящийся материал, засунули в автоклав идеальный (все отражает внутрь и выдерживает любые давления и температуры), при какой температуре ядра реакция остановится невзирая на любую критичность? Есть же там предел по температуре которую реакция способна выдать (как например есть предел по температуре любого горения...).

есть такая постоянная - которая не совсем постоянная, а просто пересчет единиц энергии из градусов в джоули/эВ/калории - постоянная Больцмана

kB = 8,617 3303(50)·10−5 эВ/К

Соответственно, плазме с температурой в 100млн К соответствует средняя энергия носителя в 8.6кэВ

ну и в обратную сторону - если средняя энергия продуктов реакции ХХХ эВ, то соответствующая температура ХХХ/kB

[Татарин]

А вот интересно, как у растворных реакторов дело обстоит с выходом водорода?

К сожалению, недостаточно хорошо, чтобы проблема решалась в лоб... Несколько процентов (2-3, до 9, ЕМНИП с катализаторами).

[AtomInfo.Ru]

"Пожестче" или . . . ?

Жёстче должно быть.
Отражатель сейчас у них стальной, а топливо - см.

[asv363]

С учётом, что то, что мы сейчас пытаемся сделать четвёртым поколением, классики придумывали и обсуждали в 40-50-60-ых годах - размах нормальный.
Мы, увы, не классики, нам больше времени потребуется

Учитывая "классическую" карртиннку про "поколения" реактоных технодогий (от МАГАТЭ), сделанные высказывания на FR17, четвеёртого поколения современная наука м технмка достигла. Иначе будеи бегать за надувным шариком.

[AtomInfo.Ru]

Небольшой промежуточный итог.

Прежде всего, стоит вспомнить, что такое четвёртое поколение. Требования к нему выработаны международным форумом разработчиков, который так и называется «Generation IV International Forum” – см. https://www.gen-4.org/gif/jcms/c_9502/generation-iv-goals Этот же форум отобрал технологии, которые имеют шансы стать технологиями IV поколения.

Легко увидеть, что требования эти достаточно расплывчатые. Технологии IV поколения должны:

1. обеспечивать в мировом масштабе устойчивое производство электроэнергии без парниковых выбросов и эффективно используя топливо;
2. минимизировать отходы - в частности, значительно снизить объёмы их долгоживущей части;
3. иметь преимущество по экономике (для всего жизненного цикла) перед другими энергоисточниками;
4. повысить безопасность, значительно снизить риски повреждения активной зоны, устранить необходимость реагирования вне площадки на аварию (читай - не должно быть эвакуации при аварии);
5. повысить защищённость от распространения (иначе не выполнится п.1 с точки зрения мирового масштаба).

О технологиях V поколения достоверно сегодня, как я уже писал, можно сказать одно - если атомная энергетика выживет, то такие технологии когда-либо появятся.
Это могут быть как практические воплощения старых идей, выдвинутых отцами-основателями и отвергнутых/отложенных в виду их сложности, так и какие-то новые варианты.

По срокам появления V поколения можно сказать только неопределённо.
Реакторы IV поколения будут жить минимум 50-100 лет, иначе в них нет смысла. Пятое поколение не может сменить их одномоментно - точно так же, как нецелесообразно с практической точки зрения закрыть сейчас все LWRы и броситься строить по всему миру БНы. По всей видимости, тоже будет какой-то (длительный) двухкомпонентный период сосуществования поколений IV и V.
Из этого резонно предположить, что, самое позднее, лет через 50 реакторы V поколения должны быть готовы к полномасштабной демонстрации. ОКРы для них должны начаться раньше, НИРы - намного раньше, а ещё ранее отрасль должна определиться с тем, что она хочет получить от V поколения (и сделать это серьёзно, а не по-рекламному шутовски).

[AtomInfo.Ru]

Понятно, что у нас здесь не НТС Росатома, но всё равно какие-то итоги разговора подвести интересно. По крайней мере, мне самому интересно, что уже достаточный аргумент

Что может быть характерно для реакторов V поколения?

1) Новое управление - робастное и/или возвращающее реактор в исходное состояние при любом нежелательном изменении параметров. Очевидно, что полностью или почти полностью за это должны отвечать свойства реактора, а не внешние системы управления.

2) Повышенная степень автоматизации вплоть до полной (режим батарейки?).
Здесь же рядом вариант с реактором. который проще заменить, чем ремонтировать.

3) Коренное решение проблемы отвода остаточного энерговыделения при тяжёлых авариях (например, подводное размещение АЭС, обеспечивающее бесконечный конечный поглотитель, и отказ от теплоносителя).

4) То же, что п.3, но подход иной - непрерывное удаление осколков из активной зоны с последующим таким обращением с ними, что исключает или минимизирует их выход в окружающую среду при авариях (исходными вариантами технологий здесь могут быть ЖТРы).

5) Дальнейшее развитие ADS-систем с подкритичными реакторами, когда реактору для работы в обязательном порядке требуется внешний источник нейтронов (отключение источника устраняет реактивностную аварию).
Здесь же рядом варианты симбиоза с термоядом.

6) Полная свобода манёвра мощностью.

7) Новые системы преобразования энергии, значительно повышающие к.п.д. (например, прямое преобразование того или иного типа).

8) Температуры. Высокие температуры, очень-очень-очень высокие температуры, намного выше тех, что изучаются для четвёртого поколения.
Интересно, что никто не предложил высокий (10^16-10^17) поток нейтронов. Наверно, для энергетиков он не нужен.

9) Наконец, тривиальный вариант - пятое поколение есть улучшенное четвёртое (например, условный БН-1200+). Преимущество такого подхода - пятое поколение при этом может появиться намного раньше, потому что к нему не будут выдвигаться повышенные требования по инновациям. Например, БН с металлом можно попробовать назвать пятым поколением, так как металл способен дать выигрыш в экономике замкнутого цикла.

= = =

Пункты условные, в чём-то взаимно противоречивые.
Есть у них нюансы. Например, по п.3 - подводный реактор можно сделать (собственно, а что такое АПЛ?), отказаться от теплоносителя и снимать тепло теплопроводностью можно (были и, возможно, есть проекты), но в этом случае атомная энергетика рискует превратиться в энергетику прибрежных районов. Хотя и здесь возможны варианты.

[AtomInfo.Ru]

Вообще, полёт фантазии - это хорошо и полезно.

Но наиболее острая проблема у современных реакторов (III поколение) всё-таки связана с безопасностью, а точнее, с её стоимостью.

Мы напуганы экономическими (и не только!) последствиями двух семёрок и тащим в проекты всё новые и новые меры защиты. Та же защита от падения самолёта, о требовании по необходимости которой очень плохо отзываются многие конструктора в частных разговорах.

На МНТК в этом году был очень характерный диалог после пленарного доклада техподдержки надзора.
Доклад начинался с риторического вопроса "Что же мешает развиваться атомной энергетике?" и продолжился перечислением пожеланий по повышению безопасности.
Докладчик получил едкий комментарий (не скажу от кого, ему и так уже по-дружески советуют аккуратнее высказываться в присутствии чужих): "Вот ты и мешаешь". Не дословно, но смысл в этом. Реализация всё новых и новых хотелок по повышению безопасности в существующей технологии, в конце концов, приведёт к тому, что заказчики откажутся её покупать, так как цена станет непомерной.

Поэтому, как мне представляется, что четвёртое, что последующие поколения реакторных технологий должны начать выходить и в конце концов выйти из этого заколдованного круга.
Повышение безопасности для них не должно приводить к повышению стоимости.
И лучше всего добиваться этого путём устранения опасностей, а не путём введения систем их нейтрализации.

Поэтому различные идеи по устранению опасности остаточного энерговыделения (читай - устранению аварий фукусимского типа) мне кажутся более важными для обсуждения. На мой взгляд.

Промежуточное выступление модератора (модератора обсуждения на круглом столе, а не модератора в интернет-смысле) закончено, можно продолжать обсуждение.

[LAV48]

Тут вот какое дело. Если бы реакторы не содержали опасностей - их бы не надо было защищать, следовательно экономика была бы конкурентна с другими источниками, но увы. Если, положим, сделать эту защиту пассивной, то III+ превращается в IV. Опасности убрать сейчас мы не можем, значит или убираем реакторы туда где нет людей или "убить всех человеков - они представляют опасность". Вот такая заковыка, на пути к V поколению. Выходит не будет прогресса, без эволюции (хотя правильнее будет революции) общественных укладов. Сначала надо победить капитализм зависть, а потом уже строить "пятёрки".

[AtomInfo.Ru]

убираем реакторы туда где нет людей

Это вполне обсуждаемая тема, её часто поднимают. Реализуемость её в обозримом будущем, к сожалению...

Вариант вытащить производство энергии, например, в пустыню Сахара (или в эквивалентные местности) не решает проблему опасностей тяжёлой аварии, т.к. в атмосфере всё разносится по всему шарику.
К тому же, концентрация блоков в одной местности создаёт риск одновременной аварии даже не на четырёх блоках, как на Фукусиме. а на десятках/сотнях.

Радикальное (и часто обсуждаемое) решение - вынос станций на Луну. Оно красивое, хорошее, Луну не жалко. Но для него нужны прорывы в космических технологиях (придётся возить на Луну очень много грузов при строительстве, да и топливо тоже). Передача энергии с Луны на Землю лучевым способом есть ни что иное, как некая искусственная солнечная энергетика, и для неё тоже наверняка потребуются прорывные решения как принимать концентрированные пучки. И т.д. В общем, вариант пока с практической точки зрения слабо отличается от разработки америциевых рудников в системе Альфа Центавра и вряд ли подходит для пятого поколения, увы. Хотя когда-нибудь его сумеют реализовать, я в это верю.

[LAV48]

Если не можем предохранить от выхода в ОС - надо адаптироваться к жизни в среде с..
Может быть человечество эволюционирует так, что сможет переживать смертельные ныне дозы.. вот и решение проблемы! И ядерные батарейки в карманах станут привычными

[AtomInfo.Ru]

Если не можем предохранить от выхода в ОС - надо адаптироваться к жизни в среде с..
Может быть человечество эволюционирует так, что сможет переживать смертельные ныне дозы.. вот и решение проблемы! И ядерные батарейки в карманах станут привычными

Радиоактивность.
Атомный век ещё в будущем, единственной радиоактивностью на этой планете является природный фон.
Проверка не заняла много времени.
Я – создание будущего, обитатель Галактики, со средой жёсткой радиации.
Моё тело в два раза радиоактивнее фона, замеренного в комнате, в два раза радиоактивнее тел моих приятелей по выпивке.

"Билл, герой Галактики, на планете десяти тысяч бэр" то есть, "Стальная Крыса спасает мир"

Да, когда-нибудь генетики найдут способы укрепить наши составляющие, и наши отдалённые потомки будут смеяться над отсталыми предками, которые - подумать только! - боялись приятной и полезной для здоровья радиации.
Но всё это будет потом и увы, не в этой теме.

[Татарин]

Как мне говорили некоторые товарищи, МГМД генератор хотели запустить - но не дали команды (был в свое время построен в Воронеже, правда на традиционном топливе).

МГД на обычном топливе требует очень высоких температур. Ионизация в АЗ рабочего реактора достигается неравновесно, в чём и прелесть. Хоть шерсти клок, а с этой овцы урвать.
Не заработал он толком.

1) Генератор на сверхпроводимости (хотя бы на жидком азоте)

Никаких проблем нет. Но при чём тут АЭС? Рано или поздно все мощные генераторы будут СП, КМК.

2) Можно повысить КПД, если сможем повторно использовать низкопотенциальное бросовое тепло для выработки электричества. Один из вариантов - повысить потенциал тепла (т.е. температуру) - обычными тепловыми машинами. Правда размеры и затраты - окупятся ли? Еще тот вопрос.

Не окупится принципиально же, уже теория не даст. Физика же.

В замкнутой системе эксергия не прибывает.

[AtomInfo.Ru]

Не окупится принципиально же, уже теория не даст. Физика же.

В замкнутой системе эксергия не прибывает.

А внешний подогреватель если поставить?

[Татарин]

А внешний подогреватель если поставить?

А смысл?

Количество извлекаемой механической энергии всё равно определяется мощностью и качеством (температурой) источников, перемещая и тасуя тепло от них как угодно, количество извлекаемой энергии увеличить нельзя.
Уменьшить - можно (и в абсолютном большинстве реальных устройств так и будет).
Это же Второе Начало, жестокое и непоборимое.

Разве что техникоэкономически ставить один преобразователь лучше/дешевле, чем два раздельных.
Но теория выигрыша по КПД тут не разрешает.

[Татарин]

Внезапно подумалось, что проблемы атомной энергетики забавным образом отражают проблемы ВИЭ.

Главная беда ВИЭ в том, что там очень дорого пытаются собрать рассеянную энергию и гарантировать равномерность её поступлений.

Атом очень дорого пытается рассеять концентрированное низкопотенциальное тепло. И - да - гарантировать то, что оно ТОЧНО и ВСЕГДА будет надёжно рассеяно строго запланированным способом.

[anarxi]

"Билл, герой Галактики, на планете десяти тысяч бэр" то есть, "Стальная Крыса спасает мир"

Да, когда-нибудь генетики найдут способы укрепить наши составляющие, и наши отдалённые потомки будут смеяться над отсталыми предками, которые - подумать только! - боялись приятной и полезной для здоровья радиации.
Но всё это будет потом и увы, не в этой теме.

не знаю есть ли такая научная теория, но
нутром чувствую , что "рождение человека" переход от обезьян, именно из-за радиоактивности около мио лет назад.
впрочем , если "солнце не потухнет" - мы всего лишь звено.
вирусы то наступают.

[aprudnev]

В контексте интересна любая, но очень желательно неравновесная (радио-)химия.

Схема с любыми равновесными реакциями приводит всё к тому же самому ограничению имени Карно.

Хотя это и всё равно прогрессивно, ибо позволяет (принципиально) избежать нескольких границ теплообмена, каждая из которых дорога и теряет эксергию.

Но.
Выигрыш возможен куда бОльший... Вот как с радиолизом воды.
ТД нам говорит, что для разложения воды нужно равновесно иметь 800-1000С. А наличие высокоэнергетичных частиц с эксергией как у плазмы на много миллиардов С делает это возможным даже при комнатной температуре.

Мы выкидываем бОльшую часть тортика просто потому, что едим его неподходящим инструментом. А потом ещё и дорого и сложно мучаемся с утилизацией того, что повыкидывали.

А при чем тут радиохимия? МГД - генерим поток плазмы температурой в десяток тысяч градусов, и преобразуем в электроэнергию с КПД близким к 100 процентам (подозреваю что при использовании сверхпроводимости это более чем возможно). Ну а на выходе уже водогрейку используем... А то глупости - там миллионы кельвинов а мы все в 800 градусов превращаем, вместо того чтобы дать им возможность порезвиться... (По пути, кстати, а эти быстрые осколки деления сами не способны что нибудь полезно поделить? Почему собственно в делении только нейтроны учавствуют? Там же толстые осколки, их и замедлять по идее не нужно, они же и так за счет размеров своих должны качественно соседей раздеталировать?)

С разложением воды кстати тоже ведь идея - этот самый неполезный для здоровья водород - а если его получать специально и сделать полезным для здоровья, тогда ведь наши _запредельные аварии_ становятся нормальным режимом работы, все что нужно это сразу разделить водород и кислород, и дальше хочешь закачивай куда то хочешь разнести подальше две трубы и выпускай в атмосферу хочешь сжигай в виде факела (факел заодно и кучу энергии унесет, не будет проблемы как охлаждать...). А уж водички заливать всегда можно найти неподалеку, главное - эффект _водичка становится гремучим газом_ мы из побочного и вредного сделаем главным и полезным...

Сообщение отредактировал aprudnev - 15.7.2017, 6:04

[Syndroma]

кстати, а эти быстрые осколки деления сами не способны что нибудь полезно поделить? Почему собственно в делении только нейтроны учавствуют? Там же толстые осколки, их и замедлять по идее не нужно, они же и так за счет размеров своих должны качественно соседей раздеталировать?)

В осколках есть протоны, они не дают близко приближаться к другим ядрам с протонами. Собственно, энергия в ядерном делении получается за счёт того, что когда ядерные силы перестают связывать два осколка, протоны со страшной силой растаскивают их в противоположные стороны. А ядерные силы ослабевают из-за того, что прибытие ещё одного нейтрона делает ядро слишком большим и неспособным бороться со взаимной антипатией протонов.

[Обнинский]

Что может быть характерно для реакторов V поколения?

Торий. Ториевый цикл. Бланкеты БН могут нарабатывать уран-3 для тепловых. Не новая идея, но назовем тепловые на уране-третьем поколением V.

[Обнинский]

9) Наконец, тривиальный вариант - пятое поколение есть улучшенное четвёртое (например, условный БН-1200+). Преимущество такого подхода - пятое поколение при этом может появиться намного раньше, потому что к нему не будут выдвигаться повышенные требования по инновациям. Например, БН с металлом можно попробовать назвать пятым поколением, так как металл способен дать выигрыш в экономике замкнутого цикла.

Если мы пойдем также как сейчас, с блоками большой мощности (мегапроектами), то будет пункт 9. Слишком большая инерционность, нет интереса или желания экспериментировать с новыми концепциями. Научимся стабильно сдавать по блоку-два в год, считая с зарубежными, поменяем один какой-то элемент системы. Топливо поменяем с МОКСа на нитрид, вот и следующее поколение готово. Тогда увидим и шестое поколение, и седьмое.

Если у нас появится воля к новому, то начинать надо с малых реакторов. В их экономику слабо верится, много их не нужно, но как опытные реакторы они могут поработать в закрытых территорий и где-нибудь на севере. Можно что-то делать на паях с китайцами. Главное, испытать несколько концепций и лучшие из них включить в список перспективных для пятого поколения.

[Обнинский]

Еще один пункт. Малые реакторы теплоснабжения. Водные бассейновые. Такие как РУТА. Нет давления, не нужна температура выше кипения, строить можно в городской черте. Заодно сохраним водную технологию от полного вымирания. В СКД верится слабо, а воду лучше бы оставить на всякий случай как запасной вариант.

[AtomInfo.Ru]

Торий. Ториевый цикл. Бланкеты БН могут нарабатывать уран-3 для тепловых. Не новая идея, но назовем тепловые на уране-третьем поколением V.

Да, это вполне возможно. В смысле, что для следующего поколения могут предложить ториевый цикл.

[AtomInfo.Ru]

Что может быть характерно для реакторов V поколения?

Текущую версию списка прозвучавших в ветке идей добавил в головной пост темы.

[AtomInfo.Ru]

Еще один пункт. Малые реакторы теплоснабжения. Водные бассейновые. Такие как РУТА. Нет давления, не нужна температура выше кипения, строить можно в городской черте.

Хороший вариант.

[AtomInfo.Ru]

Заодно сохраним водную технологию от полного вымирания. В СКД верится слабо, а воду лучше бы оставить на всякий случай как запасной вариант.

А вот согласен. Как минимум, в качестве запасного варианта вода должна оставаться на тот случай, если у-нас-не-получится.

Только, думаю, что она и так сохранится. Как минимум, всевозможные судовые/лодочные реакторы ещё очень долго останутся водяными. Не свинец же туда тащить!

[AtomInfo.Ru]

Если у нас появится воля к новому, то начинать надо с малых реакторов. В их экономику слабо верится, много их не нужно, но как опытные реакторы они могут поработать в закрытых территорий и где-нибудь на севере. Можно что-то делать на паях с китайцами. Главное, испытать несколько концепций и лучшие из них включить в список перспективных для пятого поколения.

Правильно ли я понял, что предлагается ещё до определения целей пятого поколения провести масштабную программу обкатки различных представляющихся перспективными концепций в железе?

Собственно, когда-то в старые добрые времена так и поступали, вспомните, какой зоопарк достался некоторым центрам от XX века.

Проблемы вижу, собственно, две.

1. Банальная - деньги. Мало кто сейчас способен повторять подвиги романтического периода отрасли, слишком дорого встанет.

2. Ещё до начала такой программы нужны освободиться от атавизмов нулевых годов в мышлении. То есть, нужно перенастроиться на результат, а не на процесс достижения результата. Иначе подобная программа может вылиться в гигантскую кормушку без практического выхлопа (будут "изучать", "исследовать", "оптимизировать" и т.д. без железа).

На самом деле, в международном варианте такая программа, может, и имела бы смысл.
Страны берут по 1-2-3 концепции, строят для них исследовательские реакторы и обеспечивают условно полный (в разумных пределах, конечно) доступ к этим проектам со стороны прочих участников совместной программы. Соответственно, и сами тоже имеют доступ на аналогичных условиях к проектам партнёров.
Однако список кандидатов на участие в такой программе невелик, а условия в мире для неё не совсем подходящие сегодня.

[Обнинский]

Да, это вполне возможно. В смысле, что для следующего поколения могут предложить ториевый цикл.

Угу. Именно цикл, а не отдельные реакторы.

[LAV48]

А не стоит ли пятому поколению приписать в обязанности замкнутый топливный цикл? Может даже внутренне-замкнутый, т.е. эти реакторы должны быть на топливном самообеспечении.