Всем здравствуйте!

Только зарегистрировался, новую тему открыть не могу -- надеюсь на ретрансляцию этого сообщения в соответствующий раздел форума.
Первоначально я написал Александру Уварову, но ответа не получил, возможно мое письмо попало в спам. Собственно, я не уверен, что мне нужен именно Александр (или один лишь Александр), буду благодарен всем ответившим.

Меня зовут Владислав Бирюков, я бывший главред еженедельника "Компьютерра", сейчас работаю для "Частного корреспондента" (chaskor.ru).
Я бы хотел сделать статью о прогрессе в ядерной энергетике -- что реально изменилось в отрасли за последний... ну скажем десяток лет (цифра условная). В частности вот ториевые реакторы, которые вроде бы у всех на слуху. Насколько это реально осуществимая и перспективная штука? Или может быть есть какие-то другие интересные технологии, которые не так известны? Насколько вероятен "ядерный ренессанс"? Почему в развитых странах почти не строят новых реакторов? Много ли блоков и каких строят в Азии? Ну и так далее... мне кажется существует очень широкий список вопросов, которые интересны не только спецам, но и всем любознательным людям.
Поможете? Варианты сотрудничества могут быть самые разные: я могу приехать взять интервью, можно пообщаться по телефону/скайпу, или может кому-то будет интересно написать статью(и).
Заранее спасибо.

AtomInfo.Ru, спасибо за перемещение темы. А сами не хотите поучаствовать?

Давайте попробуем несколько иначе.
Владислав, Вы попробуете упорядочить свои вопросы,"обитатели форума" попробуют дать на них ответы, а администрация форума/сайта будет проводить модерацию.
А вообще спектр тем в преамбуле нехилый, не на одну статью потянет ...

Видимо, наоборот - мой ответ у Вас попал в спам потому как ответил я Вам в тот же день с адреса auvarov@obninsk.ru.



Владислав, собственно, Вам уже предложили форумчане один вариант - пожалуйста, задавайте свои вопросы в этой теме. Feel free

Он не может, он памятник общий ник, которым пользуется редакция для модерации форума.

Александр, Вы правы, я сам виноват -- спаморез Google почему-то отправил Ваше письмо в спам.
Насчет памятника понял. Чувствую себя глупо :)

Да, конечно, давайте попробуем.

Я прекрасно понимаю, что для одной статьи это overkill. Постараюсь объясниться более внятно. Среднему человеку с улицы (пусть даже с высшим образованием и широкими интересами) об атомной энергетике не так много и известно: некий набор штампов -- мирный атом, Чернобыль, проблемы утилизации радиоактивных отходов... ну может самые продвинутые слышали о реакторах на быстрых нейтронах.
Мне бы хотелось сделать некий достаточно полный срез нынешнего состояния индустрии. Чтобы прочитав 3-4 статьи, этот самый средний человек уяснил основные вещи, что происходит сейчас и чего ждать в будущем. Естественно, при этом придется пожертвовать уровнем детализации. И нужно удовлетворить два взаимно противоречивых требования: человеку с улицы должно быть интересно читать, а профессионал при чтении не должен морщиться.

Первая проблема в том, чтобы задать правильные вопросы. Если мы условно попробуем всю тему разбить на 3-4 статьи, то какие темы для них было бы разумно выбрать на взгляд уважаемых завсегдатаев форума и как их лучше детализировать?

Я для себя наметил вот такое разбиение:

1. Проблемы перехода к ядерной энергетике на быстрых нейтронах
2. Ядерная энергетика в мире: что где происходит? Азия против первого мира.
3. Новые типы реакторов (малые и подвижные, ториевые на ускорителях, ...)

Но я в теме совершенный профан (тот самый человек с улицы). Может быть посоветуете что-то другое?

Говоря о новых реакторах, имело бы смысл упомянуть статью адмирала Риковера - отца американских атомных подводных лодок.

Будучи написанной в 1953 (!) году, она до сих пор вызывает немало споров, и отношение к ней неоднозначное. Кто-то считает, что идеология Риковера погубит инновации, а кто-то отвечает - прогресс прогрессом, но совесть надо иметь

Русский перевод статьи есть у нас на сайте.
http://atominfo.ru/news/air4199.htm

Тема убийственная, и с ней не справилась целая комиссия ГК "Росатом" Сколько человек, столько по этой теме и мнений.

Могу предложить на свой вкус подборку наших ссылок. Материалами из них, пожалуйста, можете пользоваться. Любые конкретные вопросы, которые могут возникнуть, пожалуйста, задавайте.

http://atominfo.ru/news/air5222.htm - как переход видят во Франции и Японии

http://atominfo.ru/news/air288.htm - почему у нас был перерыв в быстрой программе (интервью 2006 года)

http://atominfo.ru/news/air9433.htm - на всякий случай, интервью с тем же человеком, но уже 2010 года

http://atominfo.ru/news/air5041.htm - мнение сторонников свинцовой энергетики (реактор БРЕСТ, старые добрые времена министра Адамова)

http://atominfo.ru/archive_kagramanian.htm - серия интервью со сторонником натриевого направления, причём самое свежее http://atominfo.ru/news/air9396.htm - наиболее программное

http://atominfo.ru/news/air1917.htm - неплохая статья, написанная для нас одним из конструкторов свинцового реактора БРЕСТ

http://atominfo.ru/news/air8944.htm - отчёт с семинара в январе 2010 года, где рассматривались разные виды быстрых реакторов

http://atominfo.ru/news/air4533.htm - свинцово-висмутовые реакторы, интервью с научным руководителем программы

http://atominfo.ru/archive_fastsodiumreactor.htm - подшивка наших публикаций по быстрым натриевым реакторам

Спасибо большое за ссылки, изучил. Честно говоря, полностью проблему они не решают, поскольку все эти тексты предполагают хорошее понимание читателем неких базовых основ. В то время как я (равно как и читатели Часкора), с этими основами не знакомы. Для Вас это могут быть детские вопросы, но без них не складывается целостной общей картины.

1. Ну, например. Почему не строят новых тепловых реакторов в развитых странах? Невыгодно по стоимости получаемой энергии? Боятся аварий? Предполагают, что кончится уран?

2. Почему Каграманян говорит "Япония и Франция, сталкиваются сейчас с тем, что у них "площадка занята", и потребности в новых мощностях отсутствуют. Говорить им, что сегодня нужны быстрые реакторы - смешно." Им разве новые энергомощности не нужны?

3. Где-то прочитал, что изначально выбранное направление развития ядерной энергетики (обусловленное запросами военных) оказалось неоптимальным. Насколько это похоже на правду? Что можно было бы сделать по другому?

4. Политика нераспространения: что можно давать другим странам, что нельзя?

5. Есть ли какая-то мировая статистика, где что работает? Кто из "новых ядерных стран" сколько купил реакторов, каких типов и у кого?

6. Насколько я понял, в тепловых реакторах с помощью дополнительных модулей можно получать плутоний, то есть производить ядерное топливо из бедного урана? А чем это хуже схемы работы быстрого реактора?

7. Полная неразбериха в голове с топливами. Сейчас ведь используется обогащенный уран и потихоньку сжигают оружейный плутоний, верно? А чем отличаются разные химические формы (оксиды, нитриды, карбиды и металл)? Непонятно с тем что делается с отработанным топливом, как например выделяют плутоний и прочее полезное. Будут ли реакторы на быстрых нейтронах давать какие-то отходы и какие? Где-то об этом систематизированно написано?

8. Тоже из общеобразовательного: как взаимосвязаны теплоносители и топлива, что с чем сочетается и чем, в случае чего, чревато?

уф... пока все

Строят, но очень мало. Раскладка строящихся по странам из базы данных (PRIS) МАГАТЭ такова:
http://www.iaea.org/cgi-bin/db.page.pl/pris.reaucct.htm

Одна из причин колебаний - нереально дорогие цены на новые атомные мощности в западных странах, требующие обязательной поддержки государства. И здесь придётся пробежаться по странам по отдельности, так как ситуация у всех разная. Например, переводная статейка полегче по США: http://atominfo.ru/news/air9199.htm

У Японии были и есть большие планы по новым тепловым реакторам. Прямо сейчас они приостановлены после землетрясения в Касивазаки 2007 года. У японцев есть обязательное требование - новые блоки должны быть одобрены как центром, так и местными властями. Последние после землетрясений нервничают и требуют ещё и ещё раз проверить проекты на сейсмостойкость. Как только компании убедят мэров, строительство начнётся.

Во Франции строится один блок, готовится к строительству ещё один.

В Великобритании есть программа полной замены своих старых АЭС на новые.

В Канаде собирались строить 2, 4, 6 и более блоков. Застряли из-за кризиса и непонятной ситуации с тамошним атомным ведомством - его собираются реформировать, разделить на две части и половину приватизировать.

В Финляндии строится один блок, на подходе строительство ещё трёх. И так далее.

Так что, сказать, что развитые страны АЭС не строят, будет неверно. Но и масштабы нового строительства невелики. Дорого, долго и сложно.



Самое простое - погуглить их энергетические стратегии на предмет конкретных цифр. У нас их нет, поэтому не могу ответить.



Такая точка зрения среди специалистов есть, хотя разделяют её далеко не все. По состоянию на сегодня, её можно назвать "оппозиционной" - не в смысле оппозиционной правительству, а в смысле оппозиционной к принятой в России стратегии.

Статья на тему - по ссылке http://www.proatom.ru/modules.php?name=New...le&sid=2111

Есть Договор о нераспространении ядерного оружия. Он запрещает "передавать кому бы то ни было ядерное оружие или другие ядерные взрывные устройства, а также контроль над таким оружием или взрывными устройствами ни прямо, ни косвенно; равно как и никоим образом не помогать, не поощрять и не побуждать какое-либо государство, не обладающее ядерным оружием, к производству или к приобретению каким-либо иным способом ядерного оружия или других ядерных взрывных устройств, а также контроля над таким оружием или взрывными устройствами".

Других юридически обязывающих и всеобще принятых международных документов в мире нет.

Есть неформальный клуб по интересам, созданный основными поставщиками ядерных материалов и технологий. Он так и называется - Группа ядерных поставщиков (ГЯП). Группа принимает руководящие положения, в которых так или иначе расшифровывается, какие материалы могут быть связаны с производством ядерного оружия. Потом члены группы вносят в свои национальные законы поправки, ставят экспорт некоторых товаров на особый контроль.

Всё.

Договор ДНЯО писался в 60-ые годы, когда требовалось срочно остановить появление новых стран с ядерным оружием. Поэтому договор этот слабый и расплывчатый. Так было проще затягивать государства в его орбиту. Развитые страны, в первую очередь, США, пытаются сейчас дополнить ДНЯО ограничениями, развивающиеся страны эти попытки успешно саботируют.

В теории можно описать дело так. Развитые страны хотели бы в идеале, чтобы никто кроме них не мог самостоятельно осваивать атомную энергетику и покупал бы всё у небольшой группы поставщиков под ключ при строжайшем контроле. Развивающиеся страны в идеале хотели бы научиться делать всё - от реакторов до топлива - сами. Реальность лежит где-то посередине.



График по количеству реакторов по странам есть в базе МАГАТЭ http://www.iaea.org/cgi-bin/db.page.pl/pris.oprconst.htm

График строящихся реакторов по странам http://www.iaea.org/cgi-bin/db.page.pl/pris.opercap.htm
Почти половина приходится на Китай, и большая часть из ныне строящихся в КНР реакторов - клоны старых французских технологий.



Производительностью, что ли.

Есть термин "КВ - коэффициент воспроизводства". Сколько нового топлива (плутония) будет получено на единицу сожжённого топлива (урана-235). В тепловых реакторах он равен 0,4 (грубо). В тепловых тяжёловодных реакторах равен 0,7 (грубо). В быстрых реакторах он может быть легко сделан больше 1 и доведён до 1,5.

То есть, на тепловых реакторах невозможно расширенное воспроизводство ядерного топлива. В них всегда будет сгорать больше топлива, чем образовываться. В быстрых реакторах нового топлива может получаться больше, чем сгорает старого.

Первое верно, второе пока нет. Оружейный плутоний будут сжигать в реакторах, но пока этот процесс не начат.



Самое смешное, что отличаются они всего-навсего плотностью.

Нет, конечно, у них есть масса других отличий. Но: для быстрых реакторов, чтобы обеспечить тот самый высокий КВ, о котором я сказал в предыдущем посте, требуется иметь топливо с как можно более высокой плотностью.

Из всех перечисленных форм самой низкой плотностью отличается оксид. Но он же и самый проработанный технологически. Точнее говоря, он единственный из всех, кто может сейчас использоваться в реакторах. Все остальные формы пробовались только в экспериментальном порядке и для использования в промышленных масштабах пока не пригодны. Требуются длительные и дорогостоящие НИР и НИОКР.

Проблема с топливом состоит в том, что оно должно надёжно отработать в реакторе длительное время (допустим, 3-4 года) без дефектов - не распухнуть, не провзаимодействовать с конструкционными материалами и т.п. Условия для топлива в реакторе - это высокие температуры (1000 и более градусов), потоки нейтронов, гамма-квантов и прочих частиц, и некоторые другие "прелести" до кучи, например, постоянная механическая тряска от проходящего рядом с топливом потока теплоносителя.

Конструирование топлива - задача хайтековская. Требует людей, средств и натурных испытаний. Новыми (неоксидными) топливами в последние годы или десятилетия занимались мало. В России фактически к ней повернулись в этом году с принятием ФЦП по инновационным ядерным технологиям. Кстати, о том, что все ФЦП в России будут резаться из-за нехватки средств, много писалось в mainstream-media.



Радиохимией. То есть, химическими реакциями. Технологию отладили ещё военные на заре атомной эры.



Где-то, наверное, написано, но я ссылку с лёту дать не могу.

Отходы давать они, естественно, будут. Из топливного цикла на каждой операции переработки отработавшего топлива (читай - каждый год) будут изыматься осколки деления, то есть, те изотопы из середины таблицы Менделеева, в которые превращаются разделившиеся атомы урана и плутония.

К ним же потребуется добавить конструкционные материалы, так как при переработке отработавшего топлива оно разделывается механически, и все конструкции топливного элемента идут на выброс.

К ним же нужно добавить "расходные" материалы для переработки. Например, кислоты, в которых растворяют отработавшее топливо, и т.п. Всё это побывало в контакте с радиоактивным материалом (топливом) и тоже стало радиоактивным отходом.

Увы - идеального реактора с полностью безотходным производством не существует и, по всей видимости, в обозримом будущем не появится. Это надо чётко понимать. Задача технологов - уменьшить до максимума количество отходов переработки ("отходов быстрых реакторов") и принять меры к их надёжному захоронению.

К счастью, в этих отходах почти не будет урана и плутония, а это уже кое-что. То есть, если по-простому, такие отходы станут менее опасными, и из них нельзя сделать ядерного оружия.



Однозначной связи нет, и возможны любые комбинации в зависимости от того, систему с какими параметрами Вы хотите получить.

Пробегусь по графику вкратце и по памяти.

1) Китай. 4 блока с новейшими американскими тепловыми реакторами, 2 блока с новейшими французскими тепловыми реакторами, остальное - китайские клоны старых французских реакторов.

2) Россия - всё понятно, всё своё.

3) Южная Корея - местные разработки, сделанные на основе "брошенного" американского теплового проекта. Его подобрали, довели до ума, развили, облагородили.

4) Индия - 2 российских реактора, 2 своих тяжёловодника с малой мощностью, 1 быстрый реактор.

5) Болгария - 2 российских реактора.

6) Словакия - достраиваются 2 советских реактора.

7) Украина - достраиваются (???) 2 советских реактора. Вопрос к Януковичу, а не к нам, будут ли достроены на самом деле.

8) Аргентина - достраивается что-то брошенное в 80-ые годы. По-моему, тяжёловодник.

9) Финляндия - 1 новейший французский реактор.

10) Франция - 1 новейший французский реактор.

11) Иран - 1 российский реактор.

12) Япония - не помню, но что-то своё.

13) Пакистан - 1 китайский реактор, скопированный с французов (?) во времена оны и устаревший даже для Китая.

14) США - достраивается один брошенный в 80-ые годы реактор, естественно, американский.

Но в этом графике учтены только те реакторы, чьё строительство уже начато. Реально начато, а не находится на этапе согласований и одобрений. Вскоре там появятся ОАЭ (4 корейских реактора), ещё до чёрта Китая, немножко Франции, США и других стран.

И это ещё уточню. По-другому - значит, сразу строить быстрые реакторы, не используя тепловые.

Тепловые реакторы, действительно, появились от военных. Их проще было создавать и эксплуатировать, чем быстрые. Потом, действительно, эту технологию адаптировали для гражданских под тем флагом, что "временно, пока нет быстрых", поработаем на тепловых.

Возможно, следовало от этого промежуточного шага отказаться и стартовать гражданскую атомную энергетику сразу на быстрых реакторах. Эту точку зрения разделяют далеко не все, но среди её сторонников есть очень уважаемые в отрасли люди, как автор статьи по ссылке выше В.В.Орлов.

Противники такой точки зрения отвечают просто - пупок бы надорвали, и никакой мирной атомной энергетики не было бы вообще. Быстрые реакторы сложнее тепловых в техническом плане при освоении.

Надеюсь, хоть чем-то помог

Александр, спасибо огромное! Каша в голове понемножку устаканивается

Добавлю и я свои 5 копеек, не все Саше отдуваться.

Можно сказать, что не нужны. По крайней мере, они не готовы начинать все с уровня НИР-НИОКР, имея на руках "тепловые" реакторные технологии и уран по доступной цене.
Иная ситуация у Индии - запасы урана на ее территории малы и дороги, а доступ на урановый рынок ограничен. Поэтому Индия всерьез намечает быструю программу с ориентацией на ториевый цикл (на территории Индии есть доказанные запасы тория, а быстрые технологии обеспечат увеличенное воспроизводство делящегося урана-233, получаемого из тория).
Иная ситуация и у России. Быстрые реакторы самой России пока не нужны, однако есть задел по отработанным технологиям (БН-600, лодочные реакторы) и есть внешний потребитель (пока - Китай, Индия). Так что отрабатывая у нас технологии мы готовим высокотехнологичный продукт в основном на экспорт. Причем есть шанс занять эту нишу на рынке первыми. Рано или поздно в мире останется только дорогой уран, тогда быстрая энергетика станет точно рентабельной, а установку зачастую проще купить, а не пройти весь путь от НИР (потери времени и ресурсов). Так что у нас просто лучшая стартовая позиция по сравнению с другими странами и грех этим не воспользоваться.


Нет, вы поняли не правильно. Плутоний получается "попутно" в любом ядерном реакторе из урана-238 (его в топливе большинство) за счет захвата избыточных нейтронов с последующим ядерным превращением. Вопрос только в количестве получаемого плутония. Дополнительные модули из обедненного урана (практически на 99% состоящего из урана-238), называемые бланкетами, могут быть установлены как раз в быстром реакторе. Цель такой установки как раз в дополнительной наработке плутония. Вы никогда не задумывались, почему костер всегда стараются разжечь из щепок, сложенных "шалашиком", а одинокое полено зажигать бесполезно? Причина в том, что для поддержания реакции горения необходимо начальное тепло, которое в случае полена попросту уходит в окружающую среду, а в "шалашике" - в основном на соседние щепки. Так же и в реакторе. Большая часть нейтронов участвует в реакциях внутри активной зоны, однако какая-то часть всегда "улетает" за его пределы. Если там поставить бланкет, можно получить дополнительную наработку ядерного "горючего".


Существующие типы тепловых реакторов не предназначены для "сжигания" плутония. Попросту, если плутония будет слишком много, таким реактором станет невозможно управлять. Пример той же Франции, дальше всех продвинувшейся в создании уран-плутониевого топлива, весьма показателен. В активную зону может быть загружено не более 1/3 уран-плутониевого топлива, 2/3 и более всегда чисто урановое. Хотя и уран-235, и плутоний-239 являются делящимися материалами и могут быть использованы для создания самоподдерживающейся цепной реакции деления, но они имеют существенно различные ядерные свойства. Для реакторов, у которых преимущественные деления будут проходить на плутонии-239 (или на уране-233, как планируют индийцы) нужны совсем другие системы и способы управления цепной реакцией.
Чистый уран (не в виде диоксида или другого соединения) можно найти только в критических сборках, он слишком легко плавится. Пока применяется в основном диоксид (это керамика), остальные химические соединения (нитриды) или интерметаллиды обещают некий выигрыш по ядерным свойствам, если делать из них топливо, но технологии их изготовления пока не отработаны.
Отходы будут у любых реакторов, поскольку при делении любого ядра образуются осколки (более легкие ядра), большая часть которых будет излучать, переходя в стабильную форму.

ух ты, как у вас тут все интересно!

готов поучаствовать в меру свой компетенции!

спрашивайте, в общем!

Ну, в общем-то спрашивать уже начали выше. Если есть, что добавить или поправить, милости просим

Но с другой стороны, есть, конечно, и сверхкороткие циклы от группы AREVA. Согласен, конечно, что в дебри вдаваться не стоит, и ответ по Бушеру в целом корректный.

Я бы всё-таки развил тему, исходя из предпосылки - лучше быть честными до конца или почти до конца, и тогда меньше будет шансов услышать обвинения "Они (атомщики) нам всё врут".

Государство, имеющее злые намерения, теоретически может, купив на законных основаниях реактор ВВЭР или аналогичный ему по физике PWR - естественно, вместе с топливом - использовать их для производства оружейного плутония. На бумаге это выглядело бы так - злонамеры загрузили бы активную зону реактора свежим топливом, стартовали бы реактор и остановились бы через пару-тройку недель, а не через год-полтора.

В этом случае, они действительно получили бы некоторое количество оружейного плутония, достаточное для изготовления нескольких боеприпасов.

Но, во-1, плутоний бы ещё требовалось достать из отработавших топливных кассет, то есть, иметь наготове радиохимическое производство. Кроме того, сборки всё равно пришлось некоторое время охлаждать.

Во-2, факт досрочного останова реактора злонамеров был бы немедленно обнаружен. Если даже Google Earth обновляет свои спутниковые фотографии раз в квартал для Хушаба то что говорить о реальных разведывательных спутниках ведущих держав? Напомню историю о том, как советский спутник вовремя обнаружил приготовления к ядерному взрыву в ЮАР.

Поэтому злые намерения злонамеров будут обнаружены почти сразу. Реакцию мирового сообщества, в особенности, стран(ы)-поставщиков(а) топлива и реактора, можно себе представить. Злонамеры за считанные месяцы, если не недели, окажутся в положении Северной Кореи, и это им весьма не понравится.

Как-то так выходит...

Кстати, да. Если время позволяет, статью или цикл статей можно предварительно выложить у нас для рецензирования. Или, если могут возникнуть сложности с редакцией Часкора (не всем может нравиться, что статья, написанная для них, сначала появилась на форуме, индексируемом поисковиками), разослать предварительную версию статью в личку всем отметившимся в ветке.

Один общий момент по дискуссии. Сначала вступление.

Есть у нас в звуковых файлах с интервью записанный характерный текст с советским пускачом. Когда он и его коллега выполняли энергопуск исследовательского реактора в Ливии, было их на площадке всего двое, кто в прошлой жизни сидел за пультом управления реактора.

Времена были позднесоветские, Москве было не до Ливии, и помощи им не прислали. Ребята сколотили сами пусковую бригаду, нашли венгра, чтобы сидел у вычислительной машины, в дозиметристы записали человека из Димитровграда и т.д. Им нужен был третий человек за пульт. И тут им подвернулся к.ф.-м.н., командированный в Ливию из Риги по каким-то там своим делам.

"Ты кандидат наук?" - сказали наши герои. - "Отлично! Значит, цифры знаешь. Сядешь за пульт ночью, когда полегче".

Жалко, но в итоговую редакцию интервью текст вошёл в сглаженном виде. Человек решил, что эпизод выглядит слишком легкомысленно, и переписал его по-своему. А желание собеседника для нас закон.

Кстати, вот оно, то интервью в опубликованном виде: http://atominfo.ru/news/air7130.htm

К чему я клоню? Владислав, я думаю, Вы не обидитесь, если я предложу почтенному сообществу ссылку на статью про Вас в Википедии (я надеюсь, что правильно её нашёл). Из неё будет понятно, что разговариваем мы сейчас не с каким-нибудь свежим выпускником гуманитарного вуза, а с кандидатом наук и своим братом-технарём

Владислав, теперь представьте, что я обращусь к Вам с просьбой рассказать о прогрессе в геологии и предупрежу, что знаю о сей почтенной науке только то, что "а ещё они уран добывают" Короче говоря, "в цифрах я разбираюсь, и не более того".

У каждой отрасли есть моменты, по которым она (отрасль) информирует внешний мир предельно упрощённо. Есть это и у вас, и у нас.

Например, по сказанному в ветке. Конечно же, у быстрых реакторов и замкнутого топливного цикла будут оставаться отходы. Полностью безотходного производства не бывает, и любой утверждающий обратное есть авантюрист. Безотходным не станет даже аннигиляция, буде когда она окажется привлечённой к процессу получения киловатт-часов - всё равно, что-то где-то будет образовываться или недоиспользоваться.

Поэтому вопрос при обсуждении быстрых реакторов ставится по-другому. Замкнутый цикл с быстрыми реакторами позволяет, по сравнению с открытым циклом с тепловыми реакторами, убрать из отходов абсолютно большую часть урана, плутония, нептуния, америция, кюрия и других тяжёлых металлов - то есть, изотопов, имеющих гигантские периоды полураспада и остающихся опасными на протяжении десятков и сотен тысяч лет. Одновременно с этим решается вопрос об обеспечении атомной энергетики ресурсной базой - за счёт замыкания топливного цикла сроки её работы на Земле могут быть продлены до 1000 и более лет, и это не считая возможного использования тория!

Но отходы у быстрых реакторов всё равно будут оставаться, хотя и намного менее опасные. Значит, требуется делать следующие шаги, чтобы минимизировать их количества и обеспечивать безопасность их хранения.

Обойтись без переработки отработавшего топлива (ОЯТ) и без сопряжёнными с нею отходами могли бы реакторы с бегущей волной (TWR), про которых столь много говорит Билли Гейтс. Но и на Солнце есть пятна и у них есть свои проблемы. Реакторы эти не осуществимы при сегодняшнем и даже завтрашнем уровне материаловедческих технологий. Более того, и у них будут оставаться свои отходы. Например, отработают эти реакторы свои положенные 100 лет, и что нам делать с ними и с их опаснейшим содержимым после этого? Гейтс&Co предлагают всё это просто закопать. "А если я пойду и раскопаю?" - ответит, упёрши руки в боки, какой-нибудь эколог. Вот и конец всей "безотходной" философии.

Вот ежели когда-нибудь на Земле будет построен космический лифт и появится у нас безопасный способ транспортировки людей и грузов в космическое пространство, то мы сможем отправлять отходы атомной энергетики (и всех других отраслей промышленности!) куда-нибудь там подальше. Например, на Солнце. И это нас временно спасёт от проблемы отходов - по крайней мере, до тех пор, пока Солнце не распухнет от накиданного.

Это, конечно, дело. Но, если подходить формально, при чём здесь прогресс в атомной энергетике? Это надо космонавтов трясти и стоять у них над душой: " Где лифт? Где ваш лифт? Почему ещё не построен хотя бы один лифт, хотя бы от Земли до Луны?"

Теперь как это объяснить массовому читателю, чтобы он получил реальную картину и сам смог бы для себя сделать верные выводы? И чтобы не получилось так, как часто бывает: "А-а-а!!! Сенсация!!!!!!! Нам всё врали! У быстрых реакторов есть отходы!!!"

Это я к чему? Владислав, главное - определитесь, насколько глубоко собираетесь копать. Если глубоко, то это займёт много времени, и формулировки в статье(ях) придётся оттачивать. Зато результат будет очень хороший, особенно если учесть, что в России наперечёт журналисты, грамотно разбирающиеся в тонкостях атомной энергетики.

По ведению дискуссии у меня всё. Дальше, пожалуйста, спрашивайте.

Прежде всего -- еще раз спасибо всем ответившим. Честно говоря, не ожидал столь детальных и развернутых постов (все мы люди занятые и времени всегда не хватает). Раз уж пошла такая пьянка, продолжаю отнимать ваше время

Попробую кумулятивно ответить по нескольким постам и задать уточняющие вопросы.

А. "Дополнительные модули из обедненного урана (практически на 99% состоящего из урана-238), называемые бланкетами, могут быть установлены как раз в быстром реакторе" -- т.е. в тепловых реакторах бланкеты ставить бессмысленно?

Б. "Чистый уран (не в виде диоксида или другого соединения) можно найти только в критических сборках" -- что есть критическая сборка?

В. "При этом нет возможности разделить изотопы Pu в центрифугах, как поступают с ураном." -- почему?

Г. Я правильно понимаю, что если делать бомбу на уране, то отношение 235/238 там должно быть намного больше, чем в топливе для реактора?

Д. "Реакторы с бегущей волной" -- а где о них можно почитать так чтобы не очень в глубины уходить, но все же побольше чем в англ. википедии? Извините, что злоупотребляю, наверняка можно нагуглить эту информацию. Но время...

Е. "Можно провести предварительный просмотр статьи на предмет ляпов силами здешних обитателей". -- да, буду благодарен, но только если в закрытом режиме, без опубликования на всеобщее обозрение. Хоть тексты Часкора и публикуются под свободной лицензией Creative Commons, у журналистов свои тараканы в голове


Александр, с кандидатом наук и геологией шутку оценил
За всю геологию я конечно не отвечу Хотя полагаю, что смогу найти на геологическом факультете 3-4 профессоров, которые сообща изложат эту тему (пусть с легкой долей субъективизма). Может и в атомной индустрии это тоже реально сделать? Или слишком много проблем с секретностью и ведомственными ограничениями?

Не бессмысленно, но гораздо менее эффективно, чем в быстрых реакторах - другой спектр нейтронов утечки, значит, гораздо меньше будет происходить интересующих нас реакций. У тепловых реакторов есть еще одна особенность - они уже спроектированы и пущены в серию, т.е. бланкеты там ставить уже некуда (навскидку приходит только мысль заменить ими кассеты-экраны на ВВЭР-440). Т.е. для установки бланкета в тепловом реакторе нужно разрабатывать абсолютно новый проект (сейчас все новые проекты тепловых реакторов - эволюционные наследники существующих). Быстрые реакторы сразу же проектировались с зоной воспроизводства, т.е. с теми самыми бланкетами.


Критическая сборка или критический стенд - выражение, обычно применяемое для обозначения исследовательских реакторов, основная цель которых - не выработка электроэнергии, а проведение экспериментов (в том числе - для уточнения параметров деления ядер, изменения характеристик материалов под облучением и т.п.). Ключевое здесь слово "критический", означает оно, что в сборке при определенных, создаваемых оператором условиях, может осуществлються самоподдерживающаяся цепная реакция деления. Есть подкритические сборки, в которых реакция деления является цепной, но не самоподдерживающейся (т.е. не может существовать без "внешнего" по отношению к сборке источника нейтронов). Были (не знаю, м.б. и сейчас есть) и надкритические сборки, фактически, "бомба на столе", когда оператор мог создать на короткий промежуток времени условия для лавинообразного нарастания числа делений.


Владислав, конечно, такая возможность есть, разделения изотопов плутония можно добиться теми же методами, что и изотопов урана (например, центрифужным методом), но возможность эта сугубо теоретическая. Поясню почему. Эффективность разделения изотопов напрямую зависит от разницы атомных масс изотопов. Для пары уран-235/238 эта разница = 3, для цепочки плутониев = 1. Как разделяют изотопы можно почитать в сети, важно только понимать, что всегда на выходе из разделительной установки будет две фракции с концентрацией интересующего изотопа x+dx и x-dx, где x - концентрация на входе, а dx очень мало по сравнению с x. Именно поэтому для увеличения концентрации интересующего изотопа используют каскады разделительных установок, каждая из которых повышает концентрацию изотопа на небольшую величину (именно поэтому мир загибал пальцы, считая количество центрифуг (отдельная разделительная установка) в иранском Натанзе, и спорил до хрипоты о правильности подсчетов). При разнице 3 dx мало, при разнице 1 dx меньше на порядки. Да и уран - сравнительно "приятный" для разделения элемент, а вот рециклированный (возвращенный из реактора после переработки) уран никому в разделительный каскад запустить мысли не придет, дело ведь не только в том, что при выгорании образуются близкие по атомной массе изотопы, но и в том, что их активность на порядки выше природных изотопов. С плутонием, не существующим в природе в добываемых количествах, та же история - он слишком активен, а значит, нужны другие меры защиты, охлаждения установок и т.п.


Да, Владислав, Вы понимаете абсолютно правильно. Как правило, обогащение оружейного урана - выше 90% по урану-235. Теоретически, можно ядерное взрывное устройство сделать и на меньшем обогащении, но его размеры не позволят назвать это бомбой/боеголовкой.


Как уже писал Саша Уваров, на форуме есть система личных сообщений, не индексируемая поисковиками.

Да, и еще вопрос по гипотетическим ториевым реакторам, которые работают от ускорителей, с самозатухающей реакцией. Про адмирала Риковера мысль я понял, и все же, есть ли здесь какие-то шансы на развитие в ближайшие годы? Или это скорее пиар-тема для успокоения публики?

И остается еще группа вопросов по малым, мобильным АЭС.
Интересно, насколько можно сократить размеры реактора в пределе, используя современные технологии.
Как отличаются технологии больших и малых реакторов?
Какие специфические проблемы приходится там решать?
Какова их стоимость?
Ну и конечно кто что делал/делает по этому направлению. Соответствующий раздел публикаций Atominfo изучил, но сведения получаются фрагментарные. Какие-то таинственные "неназываемые" объекты...

Александр, спасибо за свежие ответы, понятно и вполне исчерпывающе.

Подкритические реакторы на источнике нейтронов от ускорителя - идея носится давно. Например, ускорять протоны на бериллиевую мишень, получая на выходе пучок нейтронов, который направлять в реактор. Так устроены некоторые подкритические стенды. Но есть пока главное но, никто еще не только не прорабатывал эту идею как инженерный (а не представляющий сугубо исследовательский интерес) проект и, главное, не доказал, что затраты энергии на ускоритель будут покрыты положительным выходом энергии из реактора. Реактор такого типа может работать не только на тории, по и на уране.
На самом деле идей такого типа довольно много. В начале 90-х, когда я заканчивал институт, у нас г-н Мурогов читал отдельный курс "Перспективные ядерные установки и топливные циклы". Большинство из них пока так и остались идеями "на бумаге".

Добавлю, что критсборка - это подвид исследовательских реакторов, как правило, имеющая нулевую мощность.

Ну а сам исследовательский реактор - это реактор, делающий всё что угодно, кроме промышленного производства электроэнергии. Таких реакторов, кстати, в мире эксплуатируется сейчас порядка сотни, а всего было построено почти столько же, сколько энергетических реакторов (блоков АЭС).

Это совершенно отдельная тема в атомной отрасли. Лучше пока на ней не концентрироваться, чтобы не забивать голову. Стоит только запомнить - есть реакторы АЭС (энергетические реакторы), а есть исследовательские реакторы.

Есть понятие критмассы, от которой не уйти.

То есть, имеется некий минимальный размер, зависящий от материального состава и геометрии, меньше которого активную зону реактора не сделать.

Какой именно размер? Пардон, это надо лезть в справочники. Дам одну цифру по каноническому для отрасли "зелёному" справочнику Дубовского. Голая сфера из чистого урана-235 имеет критмассу примерно 45 кг для плотности урана порядка 18,8 г/см3. Это теоретическая (и реально не достижимая!) плотность металлического урана. С падением плотности критмасса резко возрастает и выходит за пределы графика (80 кг) уже при 16 г/см3. И это всё сказано для чистого урана-235, то есть, материала, по качеству своему превосходящего оружейный уран!

Диаметр сферы можете рассчитать сами, все данные есть.

Всё улучшается (?), если окружить урановую сферу второй сферой - отражателем, который может состоять из воды, графита, алюминия, тяжёлой воды, стали, природного урана и т.п., то есть, из чего угодно. В этом случае критмасса урана-235 при теоретической плотности 18,8 г/см3 падает до 25, 20 и даже 15 кг, что соотственно сказывается на её размере. Но при этом размер всей системы (активная зона плюс отражатель) может даже увеличиться, так как теперь к диаметру первой (урановой) сферы нужно добавить толщину отражателя, а она должна составлять десятки сантиметров.

И это только критмасса. Для работы реактору нужно иметь массу урана-235, превышающую критмассу - дополнительно заложить запас топлива на выгорание делящегося материала и на всякие прочие физические эффекты.

Поэтому, говоря о компактных реакторах, требуется помнить - законы природы не дадут миниатюризовывать их до нуля. Минимальные системы по размерам - это всё-таки шарики радиусом десятки сантиметров. Да, и в активной зоне нужно выделить место для прохода теплоносителя - рабочего тела, снимающего с урана выделяемое тепло. С учётом этого, мы должны говорить о минимальных радиусах, близких к метру.

Военным, кстати, проще, чем энергетикам. Им нужно выделить тепло из бомбы только один раз, а не постоянно, как энергетикам. И они могут увеличивать плотность урана за пределы теоретических значений - например, обжать урановый шарик ударной волной от взрыва обычных взрывчатых веществ и увеличить плотность урана в разы. Поэтому у военных возможны "миниатюрные" атомные бомбы весом (по урану) в несколько килограмм (говорят, американцы даже про 1 кг заявляли). Но для энергетиков это фантастика.

Дело меняется, если в качестве топлива использовать не уран, а трансурановые элементы. Например, изотоп америций-242m или частый гость боевиков калифорний. Из калифорния реально сделать "атомную пулю". А из америция-242m можно получать реально компактные реакторы для, скажем, космических кораблей размером с нынешний "Союз".

Но у дьявола в запасе есть детали. В случае с калифорнием деталей даже две. Калифорний нарабатывается во всём мире в граммовых количествах в год и стоит бешеных денег. Кроме этого, он настолько активен (и нагревается при радиоактивном распаде), что охлаждать его нужно в холодильниках размером с приличную фуру.

Расхожая шутка про диверсанта с калифорниевой пулей. Впереди на дело идёт диверсант с ружьем, а сзади, отчаянно делая вид, что они просто гуляют, за ним едут пара рефрижераторов, везущих собственно пулю.

История с калифорнием напоминает, что одной только активной зоной с отражателем реактор как устройство получения энергии не ограничивается. К нему должны прилагаться контур охлаждения вместе с оборудованием, преобразующим тепло в электроэнергию, а также биологическая защита. Последнее особенно важно с точки зрения размеров. Защита хорошо работает тогда, когда она толстая. Просто и тупо - чтобы защитить тестикулы от потока гамма-квантов, нужно надеть не просто свинцовые трусы, а очень толстые свинцовые трусы И защита-то поставит последнюю точку в деле миниатюризации АЭС. Как бы мал не был реактор, в реальности размеры всей установки будут составлять метры, а точнее, десятки метров.

С мобильными транспортными установками много экспериментировали в прошлом, в том числе, в нашем городе (Обнинске). Делали малую АЭС на четырёх тягачах (ТЭС-3), делали атомный реактор для самолёта. От всего этого хозяйства в итоге отказались. Как сказал (после своего выхода на пенсию) директор предприятия, где пытались создать самолётный реактор: "Ну его на хрен! Ни в карман, ни на грудь мы за него ничего не получим, зато однозначно получим по ж...".

И он, кстати, прав.

Под словами "большие и малые" у нас понимают "большие и малые" по мощности, а не по размерам.

Первое, что приходит в голову конструктору, когда его просят сделать малый реактор - слушайте, давайте возьмём существующий реактор и будем на нём работать не на его "стандартной" мощности, а на мощности меньшей. Например, возьмём ВВЭР-1000 и заставим его работать на 100 МВт. Вот вам и малый реактор ВВЭР-100. И никаких специфических проблем с технологиями.

Ну, типа, машина едет не на 100 км/ч, а на 10. Та же машина, тот же водитель, ничего нового делать не надо.

Теперь, простите, ой. Такое гениальное и простое решение не пройдёт по экономике. Себестоимость электроэнергии по понятным причинам станет дороже. Хотя бы потому, что за строительство заплатили столько же, а объём производства упал в 10 раз.

Поэтому конструкторам малых реакторов приходится думать над тем, как снизить стоимость. Это могут быть эволюционные решения (большой набор проектов тепловых реакторов малой мощности, основанных на реакторах с лёгкой водой под давлением), или революционные (реактор Hyperion в США или свинцово-висмутовый реактор СВБР в России). В примере с автомобилем революционный подход можно описать так - послушайте, если вы не собираетесь ездить быстрее 10 км/ч, так зачем вам автомобиль? Купите лошадь!

Из специфических проблем малых реакторов отмечу одну, самую важную. Чем меньше мощность реактора, тем больший относительный вклад в тарифы на его электроэнергию будет вносить составляющая на персонал. Реакторам с мощностью несколько МВт потребуется из-за экономики быть необслуживаемыми и неохраняемыми, то есть, вообще отказаться от людей. А это малореально сейчас и по соображениям надёжности оборудования и систем управления, и по соображениям терроризма.

Хотя, справедливости ради, стоит заметить, что авторы таких проектов - реакторов на несколько мегаватт - с этим утверждением не согласятся. Но крыть им нечем, все их цифры по экономике написаны только на бумаге и ничем в реалии не подтверждены.

Последний вопрос по цене. Цены у малых реакторов сейчас нет, потому что их пока не построили. Построят - узнаем, сколько они на самом деле стоят. Ну а на бумаге менеджеры и рекламщики соревнуются в том, кто напишет цену меньше - ещё чуть-чуть, и они согласятся на отрицательную цену - возьми малый реактор бесплатно и получи за это деньги

Вот-вот, кстати, увы Воскресенье кончается, и в празднике жизни смогу дальше принимать только ограниченное участие. Передаю эстафету ответов всем желающим

Хм. Убедите "Часкор" поставить такой эксперимент Есть ненулевое подозрение, что Вы получите 3-4 полностью противоречащих друг другу ответов. И при попытке взять в статье нейтральный тон, Вы станете личным врагом для всех 3-4 профессоров. Ну а взяв чью-то сторону - для оставшихся 2-3

У нас, по крайней мере, дело обстоит именно так. Сколько специалистов - столько и мнений по всем вопросам. Почему в отрасли так не любят варягов? Потому что разобраться им (варягам) в давних и запутанных спорах между специалистами практически невозможно.

А если глубину выгорания снизить с 40-50 до 1 ГВт*сут?

Так читайте выше про сверхкраткий цикл от AREVA. Там не 1, конечно, а чуть поболее, но всё-таки...



Не-не-не, сами беритесь. У нас тут корова не доена, баба не ё... новый движок форума не куплен, интервью расшифрованных лежит вагон и маленькая тележка, к интервью с человеком, который разные виды топлив для БН испытывал, готовиться. Так что, это вопрос не к нам.

Ответ по сути дан в сообщении №23.

Часкор был бы только "за"

Сегодня (пардон, уже вчера) был на выступлении академика РАН Сергея Алдошина по поводу иннограда в Сколково. И вот расписывая какие у РАН есть перспективные проекты, Алдошин упомянул "комбинации термоядерных и ядерных процессов, в предкритических условиях, когда мы имеем возможность и утилизировать ОЯТ и получать из обычного урана ядерное топливо". Это он про быстрые реакторы, интересно?
А захват нейтронов разве можно считать за термоядерный процесс?

это, скорее, ADR/ADT

электроядерные установки

Это там где из ускорителя бомбардируют? А при чем здесь термояд?

К сожалению, не в курсе интервью - сейчас в командировке.
Возможно имелась ввиду комбинация термоядерной установки (не обязательно окупающей себя с точки зрения энергозатрат), которая является источником нейтронов для подкритичного реактора. Это теоретически возможно и даже весьма неплохо с той точки зрения, что термояд дает высокоэнергетические (т.е., наиболее ценные для выжигания актинидов и реакций на уране-8) нейтроны. Вопрос только в проработанности концепции, грубо говоря, насколько серьезность нерешенных в проекте проблем превышает серьезность уже решенных. Я, кстати, считаю, что РАН могла бы выступать координатором в высокотехнологичных (не эволюционных) проектах в ядерной энергетике, замыкая на проект профильные силы ядерщиков/материаловедов/гидравликов и т.д. - за ГК "Росатом" как-то такой роли не наблюдается, хотя должно бы...

Большое спасибо всем завсегдатаям форума и особенно Александру Уварову. Я поговорил с Владимиром Каграманяном -- получилось большое интервью о трех частях.
http://www.chaskor.ru/article/vladimir_kag...ya_shtuka_17098
http://www.chaskor.ru/article/vladimir_kag...a_shtuka__17101
http://www.chaskor.ru/article/vladimir_kag...a_shtuka__17103

Спасибо, интересно получилось. Особенно впечатлило краткое введение в предмет, по-моему, очень удачно.

Владимир, скажите админам или разработчикам сайта, что статьи очень специфически открываются в опере - пусть поэкспериментируют и поймут, в чем дело (есть рисунки и обсуждение, но нет текста статьи и правой колонки), пришлось открывать в IE.

И еще один момент. Вы не публиковали статей о тяжбе Грызлова и Петрика с РАН (комиссией по борьбе с лженаукой)? А то может получиться вот так: http://anonim-from-rus.livejournal.com/185812.html

отличный материал. Интервью с Каграманяном всегда радуют информативностью и четкостью изложения :-)

А какой принцип преобразования тепловой энергии в электрическую используется в Hyperion?

Вопрос интересны, поскольку, говорят, что блок должен бит необслуживаемым.