БН-1200 Опции

[Татарин]

Ну и есть ещё термояд, который пока в стратегию не встроен, но готов встроиться как наработчик топлива.

Кстати, запросто может получиться (и при адекватной научно-технической политике России получится) так, что вся возня с быстрыми была зря: в ближайшие 30-50 лет МОКС востребован не будет с любым возможным парком ядерных реакторов. А на горизонте 50-100 лет функцию наработки топлива возьмёт термояд.

Даже у тритиевого можно "прокрутить" термоядерный нейтрон через бланкет с торием или ураном-238 и получить полнейтрона-нейтрон на халяву (а изначальный, одолженный нейтрон, конечно, должен уйти на самоснабжение тритием).
А тритиевый термояд уже заведомо в кармане, сейчас уточняется его экономика, скорее.

[eninav]

Кстати, запросто может получиться (и при адекватной научно-технической политике России получится) так, что вся возня с быстрыми была зря: в ближайшие 30-50 лет МОКС востребован не будет с любым возможным парком ядерных реакторов. А на горизонте 50-100 лет функцию наработки топлива возьмёт термояд.

Даже у тритиевого можно "прокрутить" термоядерный нейтрон через бланкет с торием или ураном-238 и получить полнейтрона-нейтрон на халяву (а изначальный, одолженный нейтрон, конечно, должен уйти на самоснабжение тритием).
А тритиевый термояд уже заведомо в кармане, сейчас уточняется его экономика, скорее.

Я очень скептически отношусь к термояду. Итер обошелся уже в ~20 млрд евро, и не факт что цена окончательная. И это вообще экспериментальный реактор, энергии он давать не будет. Во сколько тогда обойдется энегетичсеский DEMO, миллиардов в 40? Это за 500 МВт с неизвестным КИУМ. И, кстати, при дешевое и доступное топливо для термояда забудтье — для того что бы жечь чистый дейтерий, надо поднять температуру плазмы в разы. А пока — только тритий, только хардкор.

[eninav]

А вообще, перспективы ЗЯТЦ сильно зависят от того, будет ли развиваться атомная энергетика вообще.
При современной мощности, разведанных запасов урана в России хватит лет на 100. Это не считая того, что могут могут быть найдены новые месторождения, и не считая импорта (Казахстан, например, не имеет своих АЭС, а запасов урана у него вдвое больше чем у России, и он его с удовольствием продаст). Так что, вроде бы, можно забить на ЗЯТЦ, и просто складировать отходы, благо их немного.
Но что будет, если атомная генерация возрастет раз в пять? Напомню, что сейчас во всем мире борятся с глобальным потеплением, призывают полностью отказаться от ископаемого углерода к 50 году. Сейчас это кажется утопией, ну а вдруг серьезно возьмутся? Если в России автомобили на электромобили, а ТЭС на АЭС, да еще и отопление перевести на электричество — то атомная генерация как раз и возрастет раз в 5, а то и больше, и столетний запас превратится в 20-лений, что уже совсем не много. Конечно, есть импорт, но ведь при таком раскладе и во всем мире будут массово строится АЭС, а значит неизбежно повышение цен на уран. Тогда экономика ЗЯТЦ будет выглядеть уже совсем по-другому.
И вот к этому моменту нужно быть готовым. Освоить технологию ЗЯТЦ, что бы в нужный момент просто начать строить по блоку БН в год. И это очень хорошо, что развивают паралельно две ветки, БН и БР — можно всесторонне изучить, и решить, что лучше.

Сообщение отредактировал eninav - 14.4.2021, 23:11

[AtomInfo.Ru]

Итер обошелся уже в ~20 млрд евро, и не факт что цена окончательная. И это вообще экспериментальный реактор,

ITER - особая статья. Его сразу спозиционировали как политпроект ведущих держав. Это гарантировало, что денег на него давать будут. Но это же наложило кучу организационных обременений.
Например, сколько лет им потребовалось, чтобы понять - строительством во Франции должен руководить француз, а не японец.

Не исключаю, что если бы ITER строился как проект национальный, он бы уже работал.
Но увы, в этом случае наши специалисты были бы не причём. В 90-ые годы на экспериментальный термоядерный реактор в России денег точно не нашлось бы.

Что до перспектив... Российский путь с ТИНами представляется реализуемым. Действительно, не надо решать проблему преобразования термоядерного тепла. Да и постоянство работы необязательно, лежащим в бланкетах урану-238 и/или торию важен интеграл потока, а не постоянство потока во времени.
Но пока ТИНы выглядят как чистые потребители, у них есть только расходы и нет прибыли, т.к. они производят только ядерное топливо. Поэтому встаёт вопрос экономический, что выгоднее (нарабатывать топливо в ТИНах, или в быстрых реакторах, или просто добывать уран в Африке и обогащать его дома?).
С другой стороны, ТИН как промежуточная ступень к гипотетической термоядерной ЭС тоже имеет право на существование.

Так что вопрос о термояде многогранный.

P.S. А также теоретически именно термояд может в отдалённом в той или степени будущем дать движок для сверхдальних космических полётов.
Так что потенциал у термояда есть. А вот удастся ли его реализовать?

[Татарин]

Но что будет, если атомная генерация возрастет раз в пять?

То реакторы на быстрых нейтронах будет просто нечем заправлять. В смысле, делящегося материала под начальную загрузку тупо не хватит.

А КВ в имеющихся реакторах таков, что потребуется 100+ лет, чтобы упятерить нынешние 400 (или сколько там?) ГВт, даже если начать массово строить и вводить БР со всей возможной скоростью. Атомная энергетика как система имеет огромную инерцию, и она в значительной степени определяется физикой.

То есть, получается несколько парадоксально: массовый ввод БР потребует топлива, которое может быть наработано только на термояде. Но если есть термояд, нет нужды в БР как наработчиках топлива. Более того, нет нужды и в БР вообще - можно продолжать спокойно строить "медленные" реакторы, главное, изначально предусматривая возможность использования в них плутония и урана-233.

[Татарин]

ITER - особая статья. Его сразу спозиционировали как политпроект ведущих держав. Это гарантировало, что денег на него давать будут. Но это же наложило кучу организационных обременений.

И одно из них - то, что уже имея на руках заведомо лучшие решения как по физике плазмы (более сферические токамаки, сферомаки, открытые ловышки, наконец), так и по техническим компонентам (сильноточные и сильнопольные ВТСП второго поколения против используемого в ИТЭР ниобий-олова), приходится строить то, что запланировано уже 35 лет назад.

Хотя даже "простая" (не простая, да, но всё же) замена сверхпроводников и увеличение поля могло бы уменьшить машину и её стоимость в разы, при тех же самых параметрах (что сейчас и готовятся демонстрировать некоторые частники).

Что до перспектив... Российский путь с ТИНами представляется реализуемым. Действительно, не надо решать проблему преобразования термоядерного тепла. Да и постоянство работы необязательно, лежащим в бланкетах урану-238 и/или торию важен интеграл потока, а не постоянство потока во времени.

Термоядерное тепло - преобразуется так же, как и ядерное тепло в бланкете (да, пар, да с параметрами скорее всего ниже, чем у первых ВВЭР).
Просто на вырабатываемый киловатт приходится меньше дорогого термоядерного железа - меньше вакуума, меньше сверхпроводников, меньше криогеники и т.п.

Но пока ТИНы выглядят как чистые потребители, у них есть только расходы и нет прибыли, т.к. они производят только ядерное топливо.

ТЯР-наработчики с ядерным бланкетом так или иначе будут производить огромное количество энергии деления (иначе они просто не смогут работать, цикл по нейтронам и тритию не замкнуть). Даже если с одного термоядерного нейтрона производится одно деление (без каскада вообще, коэффициент размножения в бланкете ровный ноль), на каждый 1кВт ТЯ-мощности приходится 10кВт ядерной. Это самый минимум.

Если же предположить, что ТЯР используется как посветка для подкритичных масс деления, то при К=0.9 на 1кВт ТЯ мощности приходится под сотню уже ядерной. На 3ГВт(т) реактор нужно 30МВт(т) ТЯ мощности.

Не факт, что установка будет выгоднее обычного БР (потому что ТЯ-часть очень дорогая), но она будет производить не только топливо, но и энергию в очень даже товарных количествах.

[barvi7]

Если же предположить, что ТЯР используется как посветка для подкритичных масс деления, то при К=0.9 на 1кВт ТЯ мощности приходится под сотню уже ядерной. На 3ГВт(т) реактор нужно 30МВт(т) ТЯ мощности.

По "теории" - закон обратного умножения: при К=0.9 умножение будет в 10 раз = 1/(1-К), но не в 100,
для 100 необходимо К= 0,99

[Татарин]

По "теории" - закон обратного умножения: при К=0.9 умножение будет в 10 раз = 1/(1-К), но не в 100,
для 100 необходимо К= 0,99

Это если считать нейтроны. А по энергии?

Термоядерная реакция, дающая свободный нейтрон, даёт на порядок меньше энергии: ~17МэВ Д+Т или ~7МэВ Д+Д (с дожиганием трития на месте). Против ~200МэВ на ~1..1.5 свободных нейтрона у реакции деления тяжёлого ядра.

То есть, если даже К=0 (строго), отношение энергии синтеза к энергии деления в бланкете будет уже 1:10. Сразу.
Если же мы поставляем снаружи в подкритичную сборку 10% требуемых свободных нейтронов (К~0.9), то соотношение выделяемой энергии уже 1:100 (да, по нейтронам 1:10).

[eninav]

То реакторы на быстрых нейтронах будет просто нечем заправлять. В смысле, делящегося материала под начальную загрузку тупо не хватит.

Разведанные запасы урана в России — 500 тыс. тонн, это 3500 тонн в пересчете на U-235, при 20% обогащении 17500 т топлива, на ~200 блоков хватит.

Причем, эти 200 блоков же не с неба свалятся, они будут вводится постепенно. И по мере того, как их количество будет расти, все больше и больше будет первоначально загружаться плутонием, а не ураном.

Мировые запасы 6 млн тонн, по той же пропорции ~ 1200 блоков. На 5-кратный рост не хватит, только на 4. Но опять же, если воодить постепенно, лет за 60, то последние уже не будут потреблять U-235, т.к. хватит и плутония от уже существующих реакторов.

А КВ в имеющихся реакторах таков, что потребуется 100+ лет, чтобы упятерить нынешние 400 (или сколько там?) ГВт, даже если начать массово строить и вводить БР со всей возможной скоростью. Атомная энергетика как система имеет огромную инерцию, и она в значительной степени определяется физикой.

Американцы в 70-е запустили 50 блоков. Даже в 80-е, уже после Тримайла, запустили 40 блоков (это только у себя, а еще импорт). Французы за 80-е ввели ~40 блоков (тоже не считая импорта). Так что, 200 блоков в десятилетие — это для человечества вообще не напряг, если начать реально бороться с потеплением, а не только вид делать. А если напрячься, то и больше.

Далее считаем. Пусть КВ=1,1 и кампания 1,5 года, тогда за 15 лет один блок даст плутония для первоначальной загрузки еще одного блока. Т.е. период удвоения 15 лет.
Так что, если построить за первые 15 лет хотя бы 100 блоков (а на них урана точно хватит), то за следующие 15 лет можно построить еще 100 вообще не используя U-235. За следующие 15 лет еще 200, потом 400, потом 800. Итого за 60 лет можно как раз построить в 4 раза больше, чем есть сейчас.
Если КВ не 1.1, а хотя бы 1.15 то период удвоения будет уже 10 лет.

Конечно, такие темпы строительства вряд ли реальны, но во всяком случае не из-за того что урана-235 не хватит.

Сообщение отредактировал eninav - 15.4.2021, 22:57

[Дед Мороз]

Прямо атомные Нью-Васюки какие-то

[barvi7]

Это если считать нейтроны. А по энергии?

Это я "маху" дал . . . по энергии - согласен . .

[barvi7]

Прямо атомные Нью-Васюки какие-то

B это еще "волновые" в виде Сигар-свечей - (CANDLE) не запускаем . . .

[Татарин]

Разведанные запасы урана в России — 500 тыс. тонн, это 3500 тонн в пересчете на U-235, при 20% обогащении 17500 т топлива, на ~200 блоков хватит.

Это если все их выкопать за эти 30-50 лет. И если имеющийся парк тепловых не будет жрать уран (а он жрёт, и довольно много; по крайней меру - уж всю нынешнюю добычу он выжирает). И вовсе не весь уран-235 идёт в дело: если мы считаем, что в хвосты идёт уран с обогащением 0.2, то всё равно почти треть выкидываем. А на запуск БР идёт только то, что СВЕРХУ этого (сейчас ноль, и даже при удвоении нынешней добычи) получим ввод первых десятков блоков в год.

Тут опять возникает фактор времени: до появления эффективного термояда мы просто не успеем выгрести достаточное количество урана для запуска большого количества БР. Та же история, что с размножением топлива.

Конечно, такие темпы строительства вряд ли реальны, но во всяком случае не из-за того что урана-235 не хватит.

Что возвращает нас к вопросу: а может, до термояда можно и спокойно пересидеть вообще на тепловых?

[MVS]

Что возвращает нас к вопросу: а может, до термояда можно и спокойно пересидеть вообще на тепловых?

Что возвращает нас к старой шутке "термояд был, есть и будет будущим энергетики". А что если "тепловая пауза" затянется, у нас есть план Б, мистер Фикс?

Сообщение отредактировал MVS - 17.4.2021, 17:37

[eninav]

Есть направление, альтернативное БН - торий. Со своей ложкой дегтя (в виде U-232), зато его дофига. Но тут опять все упирается в экономику: пока уран дешев, никто не будет вкладывать огромные деньги в разработку ториевого цикла.

[MVS]

А вот интересно, какую долю в стоимости ЭЭ от АЭС составляет сейчас хранения ОЯТ?

[Ultranauth]

А вот интересно, какую долю в стоимости ЭЭ от АЭС составляет сейчас хранения ОЯТ?

Очень небольшую. Хранение годового комплекта ОЯТ в сухом хранилище с гигаватта PWR в течении 50 лет - 4-6 млн долларов.

[Дед Мороз]

Очень небольшую. Хранение годового комплекта ОЯТ в сухом хранилище с гигаватта PWR в течении 50 лет - 4-6 млн долларов.

Извините, конечно, но это нифига не "небольшая". Это же годовой комплект. То есть, если станция проработала 50 лет - надо умножить на 50.

[Татарин]

Извините, конечно, но это нифига не "небольшая". Это же годовой комплект. То есть, если станция проработала 50 лет - надо умножить на 50.

КМК, тут ошибка - это должна быть стоимость хранения топлива за всё время, иначе порядки чисел не бьются...

Стоимость "укладки на хранение" - от 100 до 300$/кг, и там почти все капзатраты - контейнер, перевозка, площадь под размещение.
А 6М - это, получается, сравнимая сумма, по 100+к каждый год просто за охрану и содержание контейнера выплачивается. КМК, перебор.

[Татарин]

Что возвращает нас к старой шутке "термояд был, есть и будет будущим энергетики". А что если "тепловая пауза" затянется, у нас есть план Б, мистер Фикс?

Есть. Никто ж не предлагает направление быстрых закрыть, архивы сжечь, разработчиков расстрелять.
Просто строить их можно совсем понемногу, ровно столько, чтобы иметь план "Б" (ну или строить массово, но если они действительно дадут лучшую экономику, чем ВВЭР).

А деньги направлять на инженерию систем термояда и строительство ДЕМО-установок.

Так, чтобы когда в час "Ч", когда плазмисты скажут "у нас всё готово", за инженерами и техникой дело бы не встало.