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...

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.

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 . . . ?

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

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.

...однако, вышесказанное не означает невозможность.

и тут плавно подходим к вопросу зачем при такой счастье уран

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

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

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.

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

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

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

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

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.

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).

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.

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.

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".