Pull to refresh
328
0
Валентин @tnenergy

Пользователь

ИТЭР в 2020 году, часть вторая

Reading time 10 min
Views 16K
Продолжение. начало в первой части.

image
Российские шинопроводы и корейские преобразователи (слева) в здании магнитных конверторов.

Производство


2020 год отметился передачей с производства на монтаж сразу нескольких важнейших компонентов международного токамака. Речь идет про первый сектор вакуумной камеры, сразу несколько магнитов тороидального поля, первую катушку полоидального поля, основание криостата и множество более мелких, но от этого не менее важных элементов.
Total votes 127: ↑127 and ↓0 +127
Comments 40

ИТЭР в 2020 году, часть первая

Reading time 10 min
Views 22K
Прошедший год, безусловно, сильно выделяется силе слома привычного течения вещей и по количеству внезапно возникших проблем. Особенно сильно эти проблемы могли бы проявиться для большого индустриального проекта, раскинутого на 35 стран и зависящего от государственного финансирования. Тем не менее, можно сказать, что ИТЭР прошел пандемические ограничения и трудности с честью.

image

Строительство, монтаж, производство, координация и связь участников из разных стран — все это быстро перестраивалось по мере изменения обстановки, и в итоге прогресс проекта в 2020 году вышел весьма впечатляющим. Везло проекту и с финансированием, так, главные отстающие — США, в 2020 финансовом нарастили вливания в проект даже выше своих прямых обязательств, покрывая накопленные за предыдущие годы долги. Все это привело к впечатляющему техническому прогрессу, в который мы и окунемся.
Total votes 108: ↑107 and ↓1 +106
Comments 206

Проект ИТЭР в 2019 году

Reading time 14 min
Views 27K
Добро пожаловать на брифинг по готовности ИТЭР к первой плазме! Напомню, что у нас есть справочная информация по проекту. Могу отметить, что у нас сегодня хорошие новости — конгресс США принял бюджет на 2020 финансовый год с резко увеличенным финансированием американской части ИТЭР — 257 млн долларов. После нескольких лет недофинансирования это отличная новость! В целом, к концу 2019 мы можем констатировать выполнение уже более 65% плана работ до первой плазмы. Но впереди — самая сложная треть.

image
Площадка ИТЭР в октябре 2019 года. Обратите внимание на белое колечко на заднем плане возле серого здания. Это 30 метровая (в диаметре) секция криостата — вакуумного сосуда, в котором будет находится реактор ИТЭР.

  • Итак, для запуска ИТЭР нам понадобится:
  • Специализированные здания комплекса ИТЭР
  • Электроэнергия, вода, воздух и прочие инфраструктурные штуки
  • Система отвода тепла
  • Система снабжения криогенными жидкостями
  • Подсистема электропитания сверхпроводящих магнитов, коммутирующая матрица и аварийные резисторы для сброса магнитной энергии
  • Вакуумная и топливная система токамака
  • Криостат и тепловые криоэкраны
  • Готовые сверхпроводящие магниты — всего 43 штуки
  • Вакуумная камера, в которой будет гореть плазма
  • Система измерения параметров плазмы, рабочих параметров оборудования, управления и визуализации — тысячи датчиков и исполнительных устройств и сотни стоек по всему комплексу
  • И самое главное — собрать это все вместе, смонтировать, наладить и запустить. На это у нас есть ровно 6 лет.

Теперь посмотрим на эти пункты в деталях
Total votes 119: ↑119 and ↓0 +119
Comments 57

Битва гиперсозвездий

Reading time 13 min
Views 20K
Последние года 3 на давно сложившемся рынке спутниковой связи можно наблюдать приличный хайп вокруг проектов низкоорбитальных (НОО) спутниковых гиперсозвездий — телекоммуникационных систем, состоящих из многих тысяч спутников, дорогих и амбициозных проектов. Мне кажется интересно углубится в технические и экономические подробности этих проектов и поговорить об их перспективах.

image

Спутниковая связь сегодня и последние лет 30 — это прежде всего геостационарные спутники-ретрансляторы, расположенные, соответственно, на геостационарной орбите, где спутник примерно неподвижен относительно наземного наблюдателя и является эквивалентом обычного радиоретранслятора, расположенного на вышке высотой 35000 километров. При этом один единственный спутник виден сразу с ~35% площади Земли, а трех хватает чтобы охватить всю поверхность кроме приполярных районов.
Total votes 61: ↑61 and ↓0 +61
Comments 80

Проект ИТЭР в 2018 году

Reading time 11 min
Views 41K

Проект


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

image

Три года назад у проекта официально сменился директор — им стал энергичный француз Бернар Биго. Осознавая сложное положение, в котором ИТЭР находился в момент начала его правления (нарастающее колоссальное отставание графика и перерасходы ставили вопрос о закрытии), Биго предпринял несколько важных управленческих решений, в том числе — создание “всеобъемлющего плана сооружения”. Как известно, графики такого масштаба точно соблюдаются только в момент создания/обновления, и за 2 прошедших года можно констатировать, что 100% следования даже новому графику нет. Однако, ситуация явно лучше, чем было в период 2009-2015 годов, и отставание на сегодня составляет 6-9 месяцев, тем более, что появляются варианты “уплотнения” планов сборки реактора. Величина в пределах года не слишком критична для такого проекта, вопрос в основном — что будет с динамикой отставания дальше?
Читать дальше →
Total votes 139: ↑138 and ↓1 +137
Comments 148

Мировая ядерная энергетика в 2018 году

Reading time 7 min
Views 31K
Обзор основных изменений, произошедших с ядерной энергетикой за прошедший год.

В 2018 году атомная энергетика отыгрывалась за провалы вводов 2017 года — было подключено к сети 10400 мегаватт новых мощностей (против 3305 мегаватт в 2017), и при этом закрыто 2827 мегаватт старых, таким образом общая мощность АЭС выросла на 7,57 ГВт с 392.6 ГВт до 400,2 (400 гигаватт номинальной мощности ядерной энергетики достигнуто впервые, 400 get так сказать). За 4 последних года, в итоге, изменения мощности выглядят так: 2015 год +7,9 ГВт, 2016 год +9,2 ГВт, 2017 год +1,075, 2018 +7,6 — в среднем ~6,4 ГВт прироста в год. Ядерный ренессанс второй половины 2000х уже закончился, а его плоды мы пожинаем сегодня.

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

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

Новые блоки


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

image
Читать дальше →
Total votes 69: ↑66 and ↓3 +63
Comments 128

Солнце 24х7: Расчет EROEI

Reading time 6 min
Views 20K
За последние 10 лет солнечная энергетика стремительно перешла от “игрушек” к серьезнейшим проектам, и продолжение кривой этого взлета обещает в будущем тотальное доминирование этого типа генерации. Или нет? В попытках прогнозирования тут сломано немало копий и основных претензий две: солнце через облака и ночью не светит (т.е. переменчивость источника) и высокая энергоемкость производства солнечных батарей, и эта энергия не возвращается за время работы последних. (EROEI <1)

Технически первая проблема с переменчивостью решаемая — необходимо просто построить побольше солнечных батарей и аккумулятор достаточной емкости. Однако, такой подход явно усугубляет проблему с EROEI и со стоимостью электроэнергии. Стоимость можно посмотреть в обзорах Lazard, а вот попыток просчитать EROEI для солнечной электростанции с аккумулятором я не видел. Поэтому решил посчитать сам, и получил довольно неожиданный результат, о котором в конце.

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

image
В Юме, кстати, расположена довольно крупная СЭС Agua Caliente Solar Project мощностью 250 мегаватт, только не 24х7. Солнечные батареи этой станции выполнены по тонкопленочной технологии из полупроводника CdTe, который отличается от кремния гораздо лучшими затратами энергии на киловатт мощности батарей, однако проигрывает по стоимости.
Читать дальше →
Total votes 37: ↑35 and ↓2 +33
Comments 348

Вопросы и ответы по возобновляемым источникам энергии, часть 2

Reading time 11 min
Views 19K
Рассмотрев в первой части те вопросы к возобновляемым источникам энергии (ВИЭ), которые еще недавно считались серьезным барьером их развития, но в дальнейшем были сняты или ослаблены, мы подобрались к проблемам ВИЭ, актуальным и сегодня.

image
Плавучая китайская солнечная электростанция

У: Принципиальная переменчивость и неуправляемость генерации ВИЭ ограничивает их долю в энергосистеме 10-20%, после чего начинаются аварии и блэкауты.

О: Изначально все масштабные электрические сети обладают возможностью подстройки производства и спроса — в масштабе 5-10% в течении минут и в масштабе 30-70% в течении суток. Автоматизированность этого процесса позволяет безболезненно встраивать небольшие доли ВИЭ-генерации в сети, например 10% от годовой выработки в сосредоточенных источниках, или 20% распределено по всей сети.

С дальнейшим увеличением проникновения переменчивых ВИЭ проблемы начинают нарастать, т. к. компенсирующие возможности управляемых генераторов истощаются.
Читать дальше →
Total votes 36: ↑35 and ↓1 +34
Comments 227

Вопросы и ответы по возобновляемым источникам энергии, часть 1

Reading time 8 min
Views 22K
Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) сегодня не только «хорошая бизнес-идея» и источник непрекращающегося хайпа, пропаганды и контрпропаганды. Попробую высказать свою позицию по некоторым повторяющимся мифам в области возобновляемых источников энергии.

image

Утверждение(У): «Площади Земли не хватит для того, что бы обеспечить потребности цивилизации с помощью ВИЭ»

Ответ(О): Земля получает от Солнца ~190 петаватт тепловой энергии (это то, что долетает до поверхности), а цивилизация потребляет 500 экзаджоулей первичной энергии за год, т.е. «мощность» человечества — 0,015 петаватт, порядка одной десятитысячной от приходящей энергии. Есть другая элементарная оценка исходя из выработки имеющихся крупных солнечных электростанций — для обеспечения первичной энергией цивилизации довольно в аккурат хватает площади крупных пустынь. Основное «но» в этом железобетонном опровержении мифа — неравномерность распределения удобной площади для ВИЭ-генерации по странам. В целом «неравномерность распределения» — это основное, что упускают люди, обобщающие любым образом картинку вокруг ВИЭ, и сегодня эта тема будет звучать рефреном. Скажем, Япония испытывает значительные сложности с поиском места под солнечные электростанции, посмотрите вот эту фотоподборку японских солнечных электростанций и сравните с американскими из ссылки чуть выше.
Читать дальше →
Total votes 45: ↑40 and ↓5 +35
Comments 82

Токамак JET начинает новую дейтерий-тритиевую кампанию

Reading time 4 min
Views 21K
Крупнейший в мире токамак JET после 18 месяцев подготовки и ремонта восстанавливает работу с целью начать в следующем году запуски с дейтерий-тритиевой плазмой, т.е. реальные термоядерные запуски. Подобные эксперименты не проводились на токамаках с середины 90х годов и пришло время накопившиеся новые идеи проверить экспериментально.

image
Композиционное изображение вакуумной камеры токамака JET (диаметром около 8 метров) и плазмы во время экспериментов.

Именно здесь, на JET в 1997 году был поставлен рекорд мощности термоядерной реакции для магнитных ловушек — 16 мегаватт в течении примерно 100 миллисекунд. Длительность тогда, впрочем, ограничивалась длительностью работы системы инжекции нейтралов, отвечающей за внешний нагрев плазмы. Сегодня эти ограничения гораздо мягче, поэтому есть планы продержать 16-мегаваттное горение в течении ~5 секунд. Опять же, дольше нельзя, т.к. есть определенный лимит на общее облучение конструкции вакуумной камеры термоядерными нейтронами.
Total votes 56: ↑53 and ↓3 +50
Comments 18

Космический реактор Kilopower прошел наземные тесты

Reading time 6 min
Views 18K
NASA провело для общественности пресс-конференцию о прогрессе в разработке реактора для космического применения Kilopower. Год назад я описывал этот проект подробно и тогда разработка была доведена до испытаний системы преобразования тепла в электроэнергию. Что ж, можно констатировать, что великолепный прогресс проекта стал еще лучше.

image
Реактор Kilopower на Луне (рендер).

В 2017 году в центре им. Гленна НАСА были проведены полномасштабные тепловакуумные испытания прототипа реактора с использованием электрического имитатора тепла распада внутри имитатора активной зоны из обедненного урана. В целом надо отметить, что отработка механизма передачи тепла от активной зоны в генераторы на базе двигателей Стирлинга (далее — ГДС) с помощью тепловых труб являлась чуть ли не самой сложной и важной частью проекта, поэтому затянулась на 3 года. В частности, сложной задачей является запуск натриевых тепловых труб, в которых надо расплавить и испарить часть натрия, чтобы образовался достаточный тепловой поток, но при этом не перегреть их. Учитывая «самоуправляемый» характер реактора это не так-то и просто с точки зрения инженерии. Финальный цикл испытаний с болванкой обедненного уран-молибденового сплава был нацелен на испытания тепловых переходов между активной зоной (АЗ) и тепловыми трубами.
Читать дальше →
Total votes 47: ↑47 and ↓0 +47
Comments 37

Интересное наблюдение по запуску Falcon Heavy

Reading time 4 min
Views 47K
Я смотрю, в рамках холиваров вокруг FH, который взял и не взорвался на пусковом столе, а вполне даже что-то отправил на гелиоцентрическую орбиту, одна из козырных карт у одной из сторон «а почему при заявленной массе полезной нагрузки в 60+ тонн FH пульнул всего одну Теслу весом в тонну?»

При попытке разобраться в ответе на этот вопрос выяснилась парочка интересных деталей.

Начнем с грузоподъемности FH в целом. На сайте SpaceX она указана в 63.8 тонны на низкую орбиту(НОО), 26,700 килограмм на геопереходную и 16,800 килограмм — на гомановскую отлетную к Марсу.

image

Однако на слайде из презентации BRF Маска осенью прошлого года мы видим 30 тонн на НОО

image
Total votes 83: ↑82 and ↓1 +81
Comments 363

Вся польза отработавшего ядерного топлива

Reading time 9 min
Views 40K
Мне кажется довольно интересным разобраться с экономикой отработанного ядерного топлива (ОЯТ). На Земле мало вещей с такой сложной экономической двойственностью: ОЯТ это и весьма опасный отход с крайне недешевой утилизацией, и одновременно источник многих уникальных элементов и изотопов, стоящих весьма немалые деньги.

image

Эта двойственность порождает сложный выбор о дальнейшей судьбе ОЯТ — вот уже много десятилетий подавляющее большинство стран, обладающих атомной энергетикой не могут определится, необходимо ли захоранивать ОЯТ или перерабатывать.

В этом тексте я по возможности аккуратно попытаюсь посчитать расходную и доходную часть экономики ОЯТ.
Total votes 46: ↑46 and ↓0 +46
Comments 125

Обзор термоядерных стартапов мира

Reading time 12 min
Views 34K
Думаю, очень полезным будет сделать обзор стартапов работающих в области термоядерной энергии. Почему стартапов, а не университетских научных команд, скажем? Стартап — это форма организации проекта с четко поставленной практической целью, и такая форма позволяет максимально жестко и четко тестировать разнообразные идеи практикой. В то время, как задача науки в целом — это добыча знаний без какой-то особой сортировки на “полезные” и “бесполезные” (бесполезные когда-то знания о том, что ток в проводе вызывает появление магнитного поля определяют нашу жизнь сегодня).

image

Спасибо за помощь в создании статьи Андрею Гаврилову.

Я попробую не только перечислить стартапы, но и оценить их “продвинутость” на этой магистральной дороге — от идеи о работающих термоядерных электростанций, построенных на базе этой идеи. Кроме того, я дам краткую характеристику по отношению экспертного сообщества к той или иной концепции термоядерного реактора. Для того, чтобы оценивать технологическую зрелость, предлагаю ставить баллы от 1 до 7 в соответствии с такой табличкой
Читать дальше →
Total votes 65: ↑64 and ↓1 +63
Comments 129

Проект ИТЭР в 2017 году

Reading time 8 min
Views 28K
image

Проект


Правила драматургии долгоиграющих сериалов подразумевают, что исток будущих драматических событий должен закладываться в момент триумфальной победы над проблемой предыдущей. Похоже, история проекта международного экспериментального термоядерного реактора (ИТЭР) пишется сценаристами, знакомыми с этим правилом — на фоне триумфального преодоления сложностей, чуть не погубивших самую дорогую научную стройку мира в 2015 появляются тени новых, будущих, проблем, которые еще могут сыграть свою роковую роль.

В частности, новый виток изоляционизма США в 2016 году сложился с отрицанием новым президентом США пользы от длинных вложений в науку, и в итоге США запланировали расходы в 2018 на ИТЭР в размере ~65 млн долларов против необходимых 175. Если такая ситуация продлится еще пару лет, то неизбежен новый перенос даты пуска международного токамака, а за ним — и новый виток охлаждения интереса к проекту.

Для контраста, Европейский Парламент, наоборот, решил выделить ИТЭР все запрошенные деньги (порядка 6 млрд евро до 2025 года).

Тем не менее, все эти сложности если и выльются в реальное сползание сроков — то только через несколько лет. Пока менеджмент ИТЭР открывает шампанское, отмечая пройденные в ноябре 2017 50% затрат человеко-часов от запланированных до первой плазмы (в 2025).

Строительство зданий на площадке постепенно подходит к концу — в 2018 году будет готово под монтаж оборудования 85% сооружений, необходимых для первой плазмы. Собственно, следующий год станет годом широкого развертывания монтажа оборудования проекта — в том числе первые трубопроводы и опоры будут смонтированы в здании токамака. Однако, обо всем по порядку, и самым первым я хотел бы напомнить о том, что у меня есть статья с ответами на самые часто задаваемые вопросы по ИТЭР.

Строительство и монтаж оборудования


Читать дальше →
Total votes 80: ↑80 and ↓0 +80
Comments 194

LIGO: линейка точностью в 1/10000 диаметра протона

Reading time 13 min
Views 40K
Нобелевская премия по физике за 2017 год ожидаемо досталась Кипу Торну, Райнеру Вайссу и Берри Беришу за экспериментальное обнаружение гравитационных волн на лазерно-интерферометрических приборах LIGO. Этот успех (а обнаружение гравитационных волн (ГВ) от двух сливающихся черных дыр первый раз произошло 14 сентября 2015 года) стал плодом примерно 50-летнего развития техники для детектирования ГВ. В результате этого развития инструмент LIGO обладает леденящими характеристиками, впрочем, никакие человеческие эпитеты не передают уровня прецизионности этой машины.

image
Лазерно-интерферометрическая гравитационная обсерватория LIGO в Ливингстоне, Луизиана, США.

Сегодня поговорим об инженерном устройстве LIGO. Но прежде — о гравитационных волнах вообще.
Total votes 91: ↑91 and ↓0 +91
Comments 179

Водные преграды TEPCO

Reading time 9 min
Views 30K
Наверное, будет не слишком большим упрощением сказать, что вода является основой современной атомной энергетики. Это универсальный теплоноситель подавляющего большинства атомных реакторов, практически настолько же универсальный хладагент и противопожарная жидкость, ну и наконец вода имеет весьма важные нейтронно-физические характеристики, служа замедлителем и отражателем нейтронов.


В частности, ввод в строй реакторов ВВЭР начинается с «пролива воды на открытый реактор», на фото эту процедуру проходит реактор 4 блока Ростовской АЭС

В случае радиационных аварий вода еще служит универсальным транспортировщиком радионуклидов, позволяя проводить дезактивацию объектов.

Сегодня мы проследим за проблемами, возникающими с водой в процессе ликвидации аварии на Фукусимской АЭС, так как эта тема плотно окружена мифологией в стиле “загрязнили весь океан”.
Читать дальше →
Total votes 77: ↑77 and ↓0 +77
Comments 188

Кобальт 60 в быту и на работе

Reading time 9 min
Views 43K
Среди всех искусственных радиоактивных изотопов, используемых человечеством наиболее широкое применение нашел кобальт 60. Этот изотоп имеет сочетание высокой удельной активности, высокой энергии гамма-излучения, удобного периода полураспада и наличия всего одного природного стабильного изотопа (что упрощает трансмутацию). Фактически, источники гамма-излучения на базе кобальта 60 являются неким стандартным вариантом везде, где нужны фотоны с энергией больше 1 МэВ. Сегодня я расскажу, как получают и применяют этот изотоп.

image
Панорамный облучатель из кобальта 60 опущен в бассейн для обслуживания. Подобный облучатель способен создать мощность дозы до 2 млн рентген в час на расстоянии 20 см от поверхности.
Total votes 33: ↑33 and ↓0 +33
Comments 41

Магнитные рекорды

Reading time 10 min
Views 53K
Сегодня поговорим о рекордных магнитах и немного о том, зачем они нужны.

image
Магниты такой конструкции (резистивные биттеровские магниты) остаются рабочими лошадками лабораторий сильных магнитных полей.

Основным потребителем самых сильных магнитов весь 20 век была наука. Термоядерные установки, ускорители, исследования на базе ядерного магнитного резонанса, нейтронная физика, охлаждение до температур ниже 1 кельвина и много еще чего требует как можно большего значения магнитной напряженности/индукции (при рассмотрении «силы» поля, можно считать эти величины синонимами).
Total votes 73: ↑73 and ↓0 +73
Comments 61

Захоронение ядерного топлива

Reading time 6 min
Views 48K
Отработанное ядерное топливо (ОЯТ) является одной из неприятных проблем и в какой-то степени болевой точкой ядерной энергетики. Свежее ОЯТ предельно смертоносно — стоя в метре от извлеченной из реактора ТВС ОЯТ вы рискуете за 10-20 секунд получить смертельную дозу. Полежавшее лет 30 ОЯТ становится менее губительно с точки зрения излучения, но вот его радиотоксичность (т.е. токсичность при облучении тканей тела изнутри) остается вполне на уровне — смертоносным является кусочек в 20-30 мг ОЯТ.

image
Тема сегодняшнего поста — геологическое захоронение ОЯТ. Наиболее продвинутый проект — финский, предполагает хранение в таких колодцах глубоко под землей
Total votes 58: ↑58 and ↓0 +58
Comments 195

Information

Rating
Does not participate
Registered
Activity