Торий в ядерной энергетике: плюсы, минусы, подводные камни

    В мире людей, далеких от атомной энергетики существует почти конспирологическая идея о том, что ТОРИЙ — это то, что злобные атомные буратины скрывают от пушистых потребителей электричества. Дешевый, безопасный и не оставляющий радиоактивных отходов — он мог бы привести атомную энергетику на вершины могущества, но по каким-то причинам не привел.

    image
    Загрузка ториевой ТВС в норвежский исследовательский реактор Halden.


    Сегодняшний парк промышленных ядерных реакторов, целиком и полностью использует урановое топливо, а конкретно изотоп U235. Произошло это по простой причине — это единственный природный изотоп, который способен поддерживать цепную реакцию распада. Остальные природные тяжелые элементы, например U238 и Th232 (тот самый торий) цепную ядерную реакцию не поддерживают. Есть еще несколько искусственно получаемых которые способны работать в реакторе — например всем известный Pu239 или U233 — получаемые путем трансмутации тех самых U238, Th232.

    image
    Тяжеловодные реакторы — один из трех главных дизайнов (наряду с газоохлаждаемыми и жидкосолевыми), в которых может быть применен ториевый цикл.

    Таким образом, первый момент, почему мы не видим сотни реакторов на тории, весело снабжающих мир электричеством — торий не является ядерным топливом. Он имеет смысл только в составе замкнутого ядерного топливного цикла(ЗЯТЦ), который полноценно так нигде и не был воплощен. Так же как и ЗЯТЦ на уране, торию будут нужны быстрые реакторы с коэффициентом воспроизводства больше 1, радиохимические перерабатывающие заводы и прочие фишки ЗЯТЦ.
    Фактически Th232 — это конкурент U238 — вещество, которое можно превратить в ядерное топливо. Если говорить в общем у каждого из кандидатов в ядерное топливо есть свои плюсы и минусы:
    • 1. В земной коре тория в несколько раз больше, чем урана. Это плюс торию.
    • 2. У тория нет проблем с минорными актиноидами, топливо на основе ториевого цикла становится не радиоактивным уже через несколько сот лет против сотен тысяч у уранового цикла. Это его главный плюс, об этом ниже.
    • 3. Однако торий надо добыть, в то время как 3,5 млн тонн урана уже лежат на складах
    • 4. При трансмутации Th232->U233 образуется промежуточный Pa233, который довольно долго распадается и является нейтронным ядом. Это огромный минус, о нем мы поговорим ниже.
    • 5. Побочный изотоп U232, который будет нарабатываться в топливе с торием дает при распаде цепочку жестких гамма-излучателей, которые резко осложняют переработку ОЯТ.


    Понятно, что с таким гандикапом (пункт 3) и отсутствием ЗЯТЦ у тория не очень-то много шансов на реализацию, как минимум на сегодня. Да и в остальном у тория нет каких-то недостатков или преимуществ. Часто ему приписывают, например, что он не имеет проблем распространения ядерно-оружейных технологий. Это не так. Да, тут нет плутония, но есть U233, из которого отлично получаются ядерные бомбы.

    image
    Превращение материалов в топливе современного реактора: 3,5% U235 распадается в продукты деления, паралельно из U238 нарабатывается 3% Pu, 2% из которых тоже распадается, давая тепло и нейтроны.

    Теперь давайте поговорим о пунктах 2 и 4 поподробнее, т.к. они являются определяющими для будущего тория.

    Итак, что за проблема минорных актиноидов? При работе ядерного реактора на обычном, человеческом топливе из 3-5% U235 и 95-97% U238 при поглощении нейтронами образуются разнообразные неприятные вещества — минорные актиноиды. К ним относят нептуний Np-237, изотопы америция Am-241, -243, кюрия Cm-242, -244, -245. Все они радиоактивны, и довольно неприятно — мощные гамма излучатели. Однако в свежем ОЯТ их будет совсем немного — несколько килограмм на тонну, против десятков килограмм продуктов деления (типа знаменитого Cs-137), которые еще более активны. В чем же проблема?

    image
    Превращения изотопов в урановом топливе в реакторе.

    Проблема в периоде полураспада. Самый длинный период полураспада продуктов деления как раз у Cs-137 — и он составляет ~30 лет. За 300 лет его активность уменьшится в 1000 раз, а за 900 — в миллиард. Это значит, что за исторически обозримое время можно перестать беспокоиться о коррозии ОЯТ и охранять его от нехороших любителей радиоактивности.

    image
    Оценки для ядерной энергетики: мощности в ГВт Pel, исторической выработки энергии в ГВт*годах Qel, массы ОЯТ в тоннах, массы плутония в этом ОЯТ MPu в тонных, и остальных изотопах в килограммах

    А вот для минорных актиноидов периоды полураспада составляют тысячи лет. Это значит, что сроки хранения удлиняются с сотен лет до десятков тысяч. Такое время уже довольно сложно представить, зато можно представить, что при интенсивной работе атомной энергетики через несколько тысяч лет ОЯТом будет заставлена довольно большая территория, а самой популярной профессией будет “охранник хранилища ОЯТ”.

    image
    А шведы уже захоранивают ядерное топливо навсегда по такой схеме в хранилище Forsmark.

    Ситуация меняется, если вместо цикла с однократным использованием топлива (который существует сейчас) мы переходим к замкнутому циклу — нарабатывая из U238 или Th232 ядерное топливо и сжигая его в реакторе. С одной стороны объем ОЯТ по понятным причинам резко уменьшается, а вот с другой — количество минорных актиноидов будет расти и расти. Проблема уничтожения (путем трансмутации и расщепления) минорных актиноидов в ядерных реакторов с 70х является одной из существенных на пути к разворачиванию ЗЯТЦ.

    И вот тут Th232 на коне. В его ЯТЦ не будут образовываться МА, а значит нет и проблем с хранением ОЯТ “вечно”, и проблем с обращением с этими очень сложными и неприятными субстанциями в ходе переработки уранового ОЯТ. Таким образом торий получает важное преимущество — ЗЯТЦ на нем чем-то может быть проще.

    image
    Жидкосолевой реактор — вечный спутник идеи ториевой энергетики.

    И тут же компенсирует его своими неприятными ядерно-физическими особенностями. Наработка ядерного топлива из U238->Pu239 и Th232->U233 происходит через генерацию промежуточных изотопов Np239 и Pa233 соответственно. Оба они являются “нейтронными ядами”, т. е. паразитно поглощают нейтроны, только вот период полураспада Протоактиния в 10 раз больше, т.е. содержание в топливе его в 1000 (2^10) раз больше. Это вызывает заметные проблемы при попытке сделать “классический” быстрый реактор на U233 и Th232. Из этой проблемы под руку с ториевым циклом ходит идея жидкосолевого реактора — емкости с расплавом “ядерной” соли FLiBe= LiF + BeF2 и добавленными туда фторидами Th232 и U233.


    image
    FLiBe с примесью фторида U233 в твердом и жидком виде имеет правильный для ядерного реактора цвет.

    Такой реактор управляется с помощью контроля утечки нейтронов из активной зоны, и фактически не имеет никаких исполнительных механизмов внутри АЗ, а главное — постоянно очищается радиохимическим способом от Pa233 и продуктов распада U233. Идея ЖСР — святой грааль ядерной инженерии, но одновременно кошмар материаловедов — в этом расплаве быстро образуется вся таблица менделеева в буквальном смысле, и сделать материал, который будет удерживать такую смесь без коррозии в условиях высокой температуры и радиации пока не получается.

    image
    Разрез индийского AHWR — единственного в мире промышленного реактора, планируемого к работе на Th/U233 и Th/Pu239 MOX.

    Таким образом можно резюмировать: пока у атомной индустрии нет ни особых потребностей, ни возможностей по строительству ториевой энергетики. Экономически это выглядит так — торий не интересен, пока стоимость килограмма урана не превысит 300$, как это сформулировано в выводах отчета МАГАТЭ по ториевому циклу. Даже индусы, в условиях ограничения поставок урана (и отсутствия его ресурсов внутри страны) сделавшие в 80х ставку на ториевый ЗЯТЦ сегодня постепенно сворачивают усилия по его запуску. Ну а у нашей страны есть только интересно наследие из эпохи, когда плюсы и минусы тория были непонятны — склады с 80 тысячами тонн монацитового песка (ториевой руды) в Красноуфимске, но нет больших экономически оправданных месторождений тория и планов по его освоению для ядерной энергетики.

    Средняя зарплата в IT

    113 000 ₽/мес.
    Средняя зарплата по всем IT-специализациям на основании 5 314 анкет, за 2-ое пол. 2020 года Узнать свою зарплату
    AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут

    Подробнее
    Реклама

    Комментарии 36

      +1
      Я вот не пойму, почему отходы не хранить в местах вырабаток урановой руды?
      Как по мне, там все плюсы в наличии. Порода — монолит, глубокое залегание, шурфы заливают бетоном после выборки. А главное уже ведь яма есть, не нужно копать.

      Что мещает в бетон контейнеры с ОЯТ залить на километровой глубине в скальной породе?
        +6
        >Я вот не пойму, почему отходы не хранить в местах вырабаток урановой руды?

        Есть такая концепция. Правда она предполагает, что мы внесем в бывшее урановое месторождение столько же радиоактивности, сколько изьяли.

        >Что мещает в бетон контейнеры с ОЯТ залить на километровой глубине в скальной породе?

        Шведы так и делают. Остальным мешает две мысли: нет 100% уверенности, что за 100-200 тысяч лет это топливо не попадет каким-то образом на поверхность, когда никто уже и не будет знать, что оно там было, и то, что ОЯТ в общем-то имеет какую-то ценность, если у нас ЗЯТЦ,
        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
        –1
        Мне лично кажется проблема объемов радиоактивных отходов дутой. Во первых большинство ядерного топлива после извлечения и выдержки (от года до трех — чтоб всякие горячие коротко живущие изотопы распались) подвергается переработке, извлекается не «выгоревший» уран, а захоронению подвергаются радиоактивные отходы — «осколки деления», обьем коих относительно мал.
        Во вторых — объемы даже выгоревшего топлива пренебрежимо малы по сравнению с отходами уранорудной промышленности, ведь урана в руде проценты, а то и доли процента, но почему-то никого не беспокоят отвалы остающиеся после производства уранового концентрата.
        В третьих, а к чему все хоронить то? Может чего из изотопов понадобится промышленности.
          +6
          Во первых большинство ядерного топлива после извлечения и выдержки (от года до трех — чтоб всякие горячие коротко живущие изотопы распались) подвергается переработке, извлекается не «выгоревший» уран

          Эээ, вы к нам из какого года пожаловали? Наверно, из 2115-го? Сейчас перерабатывается только малая часть отработанного топлива. И выдерживается оно не «от года до трех», а от трех и больше.

          Больше всего энергетических реакторов в США — США вообще не перерабатывает ОЯТ, и не пытается.

          Перерабатывает активнее всех Франция. Россия до недавнего времени перерабатывала малую часть ОЯТ. На будущее у нас планов громадье, как пойдет с реализацией — другой вопрос.

          захоронению подвергаются радиоактивные отходы — «осколки деления», обьем коих относительно мал

          Да, но они при этом
          — греются
          — вступают в интересные химические реакции под действием радиации
          Результат бывает, например, такой: www.vesti.ru/doc.html?id=2351433

          Во вторых — объемы даже выгоревшего топлива пренебрежимо малы по сравнению с отходами уранорудной промышленности, ведь урана в руде проценты, а то и доли процента, но почему-то никого не беспокоят отвалы остающиеся после производства уранового концентрата.

          Отвалы — это тот же грунт, который лежал под землей с момента ее образования. А вот радиоактивные вещества из ОЯТ — это что-то такое, чего на Земле последний миллиард-другой лет совсем не было. Не хочется, чтобы потомки выбирали место жительства по принципу «здесь к берегу подходит течение с низкой концентрацией плутония в воде».
            0
            Как показала проверка, составитель инструкции вместо слова «неорганические» написал «органические». В итоге, вместо специального вещества в контейнеры с нитратными солями насыпали наполнитель для кошачьих лотков на растительной основе.

            Ох жесть.
          0
          Для тех, кто интересуется темой, рекомендую также статью на википедии, в которой подробно описаны преимущества и недостатки одно из перспективных типов ториевых реакторов.
            0
            То что реакторы на жидких солях и прочие перспективные технологии ядерной энергетики, не получили пока распространения, так это, вероятно, связанно с экономико-политическими причинами, а не физико-техническими. Например, Китай ускоряет разработки в данном направлении, уже через 10 лет мы можем увидеть серьезные изменения ситуации.
            Любые новые технологии требуют инвестиций. Ныне действующие ядерные реакторы (т.н. 2е поколение) по сути разработаны в конце 40х — начале 50х. И разработаны, в первую очередь, не для энергетики, а, для ядерного оружия. С тех пор возможности для действительно серьезных инвестиций в развитие технологий АЭС не было в мире. Может теперь что-то изменится. Когда разрабатывались реакторы 2го поколения — тоже были проблемы и некоторым казалось что их нельзя будет разрешить приемлемым образом, но ничего, была политическая воля, были инвестиции и инженеры-ядерщики справились.
              0
              Ну деление на поколения достаточно условное, но конкретно сейчас вовсю строятся и готовятся к запуску реакторы 3-го поколения(такие как EPR, AP-1000, ВВЭР-1200, APR-1400, это все разработки примерно 90-х годов )
                0
                Да, но на данный момент порядка 80% — реакторы (очень) старых типов. Да и 3е поколение, вроде как нельзя назвать революционно новым по сравнению со 2м. Да и вводится их в эксплуатацию мало, по сравнению, по сравнению с ростом потребности в электроэнергии и выводом из эксплуатации старых реакторов.
                +1
                >То что реакторы на жидких солях и прочие перспективные технологии ядерной энергетики, не получили пока распространения, так это, вероятно, связанно с экономико-политическими причинами, а не физико-техническими.

                В реальной технике физика и техника прямо и непосредственно влияет на экономику. А вот какие политические причины не делать ЖСР я придумать не могу? Противоречит коммунистической идеологии? Отвратителен свободному миру? Пал жертвой закулисных договоренностей?

                >Ныне действующие ядерные реакторы (т.н. 2е поколение) по сути разработаны в конце 40х — начале 50х.

                Такое чувство, что вы нам пишите из 1975 года. Сейчас уже полно реакторов III поколения и активно строятся III+ поколения (AP-1000. EPR, ESWBR, ВВЭР-1200 и т.д.)

                >Когда разрабатывались реакторы 2го поколения — тоже были проблемы и некоторым казалось что их нельзя будет разрешить приемлемым образом, но ничего, была политическая воля, были инвестиции и инженеры-ядерщики справились.

                Опять у меня не хватает фантазий понять, про что речь. Ядерные реактор как-то сразу получились, и последовательно развивались, и в 60х перешли из чисто политической стези (первая АЭС, ядерный самолет, ядерный спутник) в экономическую.
                  +2
                  А вот какие политические причины не делать ЖСР я придумать не могу?

                  Отсутствие инвестиций и рост стоимости эксплуатации АЭС вызванное запретительными законодательными мерами и репутационными потерями, продвигаемыми «зеленым» движением. Лобби «альтернативной энергетики» по сути за счёт гос-инвестиций демпингует энергорынок и отбирает ресурсы, которые могли бы быть направленны развитие ядерной энергетики и решение её проблем. Это и есть политика. Прикрываясь псевдо-экологическими соображениями «зеленые» душат ядерку.
                    0
                    >Отсутствие инвестиций и рост стоимости эксплуатации АЭС вызванное запретительными законодательными мерами и репутационными потерями, продвигаемыми «зеленым» движением.

                    С ростом стоимости эксплуатации я согласен, но считать это совсем неоправданным после стоимости ликвидации ТМИ, Чернобыля и Фукусимы… Тут надо признать, что стоимость эксплуатации выросла бы, даже если бы все были рациональными и просто считали бы что дешевле — страховаться от таких аварий или наворачивать дополнительные системы безопасности (которые стоят 10% от капитальной стоимости строительства АЭС, на самом деле). Есть еще соображения второго порядка — например снижение серийности строительства АЭС довольно больно ударило по их себестоимости, но тут тоже было бы уже совсем фанатизмом требовать от людей любить АЭС в любом виде.

                    >Лобби «альтернативной энергетики» по сути за счёт гос-инвестиций демпингует энергорынок и отбирает ресурсы, которые могли бы быть направленны развитие ядерной энергетики и решение её проблем.

                    Каких проблем? ЖСР не выдерживают конкуренции тупо с тепловыми реакторами на незамкнутом ЯТЦ, как и быстрые бридеры, впрочем.
                      0
                      снижение серийности строительства АЭС довольно больно ударило по их себестоимости, но тут тоже было бы уже совсем фанатизмом требовать от людей любить АЭС в любом виде.

                      Опять же, никто не говорит о фанатизме. Но тратить бюджетные деньги на демпинг энергорынка в пользу альтернативной энергетики — на мой взгляд перебор. В результате во-первых АЭС теряют доход, а во вторых снижается их серийность, еще более снижая доход. Получается, что операторы не видят перспектив для АЭС и не заинтересованны вкладывать деньги в действительно новые технологии как ЖСР.
                      ЖСР не выдерживают конкуренции тупо с тепловыми реакторами на незамкнутом ЯТЦ, как и быстрые бридеры, впрочем.

                      Некоторые опытные ЖСР не выдерживают. При том что объемы инвестиций в «традиционные» реакторы и ЖСР просто несравнимы. Может быть при должных инвестициях в разработку ЖСР выиграют. Не даром Китайцы же в них инвестируют и строят ЖСР.
                        0
                        >В результате во-первых АЭС теряют доход, а во вторых снижается их серийность, еще более снижая доход. Получается, что операторы не видят перспектив для АЭС и не заинтересованны вкладывать деньги в действительно новые технологии как ЖСР.

                        Подождите… а какие вообще проблемы по вашему решают ЖСР?

                        >Некоторые опытные ЖСР не выдерживают.

                        Да их всего было две штуки, обе в 60х, один проработал 2 года, второй — четыре, мощностью 2,5 и 7,5 мегаватт тепловых. Очень сложно что-то говорить про технологию вообще. Вот в МБИР будет жидкосолевая петля — там можно будет посмотреть на трансмутацию раствора солей, на коррозию, нейтронно-физические характеристики расплава и т.д. Тогда может быть это даст какие-то козыри для любителей ЖСР.

                        >При том что объемы инвестиций в «традиционные» реакторы и ЖСР просто несравнимы.

                        Вы как-то странно подходите. В начале 60х ситуации были сравнимы, потом реакторы с водой под давлением победили и все.

                        >Не даром Китайцы же в них инвестируют и строят ЖСР.

                        Можно название стройки узнать?

                          0
                          Да их всего было две штуки, обе в 60х, один проработал 2 года, второй — четыре, мощностью 2,5 и 7,5 мегаватт тепловых. Очень сложно что-то говорить про технологию вообще. Вот в МБИР будет жидкосолевая петля — там можно будет посмотреть на трансмутацию раствора солей, на коррозию, нейтронно-физические характеристики расплава и т.д. Тогда может быть это даст какие-то козыри для любителей ЖСР.

                          Их было действительно мало — никто денег не давал на разработку технологии, об этом я и говорил. Но реакторов было больше, и первый был построено в 50х:
                          The ARE used molten fluoride salt NaF-ZrF4-UF4 (53-41-6 mol%) as fuel, was moderated by beryllium oxide (BeO), used liquid sodium as a secondary coolant and had a peak temperature of 860 °C. It operated for 100 MW-hours over nine days in 1954.
                          After the ARE, another reactor was made critical at the Critical Experiments Facility of the Oak Ridge National Laboratory in 1957 as part of the circulating-fuel reactor program of the Pratt and Whitney Aircraft Company (PWAC)

                          en.wikipedia.org/wiki/Molten_salt_reactor

                          Можно название стройки узнать?

                          Chinese thorium MSR project
                            0
                            >Но реакторов было больше, и первый был построено в 50х:

                            Угу, назовете еще хотя бы два работавших на критике жидкосолевых?

                            >>Chinese thorium MSR project
                            >Under the direction of Jiang Mianheng, The People’s Republic of China has initiated a research project in thorium molten-salt reactor technology. It was formally announced at the Chinese Academy of Sciences (CAS) annual conference in January 2011. The plan was «to build a tiny 2 MW plant using liquid fluoride fuel by the end of the decade, before scaling up to commercially viable size over the 2020s. It is also working on a pebble-bed reactor.»[22][26] The proposed completion date for a test 2 MW pebble-bed solid thorium and molten salt cooled reactor has been delayed from 2015 to 2017. The proposed «test thorium molten-salt reactor» has also been delayed.[27]

                            Это не стройка, это бумажные планы. Таких полно у каждой страны с ядерной энергетикой — у нас вот «ЖАСМИН», в штатах есть пара стартапов, во франции есть два или три проекта, в японии…
                              0
                              2017 — это значит, что они уже начали строительство. Проскакивали также новости (я уже давал ссылки), что они наращивают обороты в направлении новейших ядерных технологий.
                              Угу, назовете еще хотя бы два работавших на критике жидкосолевых?

                              про критику я не говорил. Но критических было за всё время три.
                            0
                            Подождите… а какие вообще проблемы по вашему решают ЖСР?

                            Многие особенно в сочетании с торием. Подробный список из 29 пунктов доступен на википедии. Мне кажется интересной, например, возможность, в сочетании с торием избежать ксенонового отравления, а как следствие — возможность динамически изменять генерируемую мощность в зависимости от потребности.
                              0
                              Нет, не технических проблем, а общечеловеческих, по сравнению со текущей парадигмой — атомная энергетика и в перспективе бридеры с урановым ЗЯТЦ?
                                0
                                возможность менять генерируемую мощность — это если не общечеловеческая (что это такое?) то общеэнергетическая проблема. На мой взгляд эта проблема является одной из причин, почему вообще есть смысл строить электростанции на сжигаемом топливе и, соответственно, этот недостаток (невозможно быстро менять мощность АЭС), среди прочих, сужает область применения АЭС и накладывает отпечаток на конструирование электросетей.
                                  0
                                  Кроме того, возможно (тут я не знаю, нужно мнение специалиста), через ЖСР+торий проще/экономичнее организовать ЗЯТЦ. Ну и потенциал к качественному снижению количества ядерных отходов. В частности, дизайн предполагает, что основная часть переработки происходит прямо на АЭС, что уже плюс — снижение необходимости в перевозке радиоактивных материалов.
                        +1
                        Было бы интересно почитать об отличиях между 2м и 3м поколениями реакторов.
                      0
                      Такое чувство, что вы нам пишите из 1975 года. Сейчас уже полно реакторов III поколения и активно строятся III+ поколения (AP-1000. EPR, ESWBR, ВВЭР-1200 и т.д.)

                      в 2015 году порядка 80% действующих реакторов — 2го поколения.
                      Опять у меня не хватает фантазий понять, про что речь. Ядерные реактор как-то сразу получились, и последовательно развивались, и в 60х перешли из чисто политической стези (первая АЭС, ядерный самолет, ядерный спутник) в экономическую.

                      Ничего сразу не получились, громадные средства вкладывались в отрасль, цель ставилась — атомное оружие, а затем на втором плане энергетика. После того как в 50х цели выполнили, просто строили по накатанной уже, инвестиции резко сократились.
                        0
                        >в 2015 году порядка 80% действующих реакторов — 2го поколения.

                        Это вы где цифру взяли? Особенно интересно, как делили на поколения.

                        >Ничего сразу не получились, громадные средства вкладывались в отрасль, цель ставилась — атомное оружие, а затем на втором плане энергетика.

                        Реакторы получились сразу. Почитайте про «чикагскую поленницу» и «Ф-1».
                          0
                          image
                          Реакторы получились сразу. Почитайте про «чикагскую поленницу» и «Ф-1».

                          То были исследовательские реакторы и не смогли бы конкурировать с современными ЖСР, даже опытными. Сразу ничего не бывает. Разработка промышленно-пригодных АЭС заняла время (была завершена в 50х — то самое 2е поколение) и потребовала громадных инвестиций. А если вы имеете ввиду, что оно сразу «как-то» заработало, то первые опытные ЖСР тоже с первого раза заработали, в 1950х.
                          То, что сейчас называется 2е поколение — это 1е поколение промышленных реакторов. Т.н. реакторы 1го поколения — это прототипы, на них отрабатывали технологии и искали/решали проблемы. В этом смысле ЖСР еще на стадии «первого» поколения.
                          Реакторы II поколения строят до сих пор (см. таблицу 1) и даже больше, чем реакторов поколений III и III+!

                          Далее, III поколение — это лишь эволюционное развитие, II го поколения, основанное на собранном опыте эксплуатации за прошедшие десятилетия и использовании новых материалов, разработанных за время прошедшее с 50х годов.
                          Gen III nuclear reactors are essentially Gen II reactors with evolutionary,
                          state-of-the-art design improvements.
                        0
                        > Однако торий надо добыть, в то время как 3,5 млн тонн урана уже лежат на складах

                        А откуда взялся уран на складах?
                        Его что, впрок добывали?
                          0
                          Из природного урана извлекают U235, а оставшиеся 99,5% U238 складируют (на самом деле не так, остается примерно 90% от природного урана в виде композиции 99,7-8% 238 и 0,2-0,3% U235).
                            0
                            Ну если уж подробно, то гексафторид урана…
                            Но не зависимо от того, есть ли в нем U235, в него можно добавить Pu239 и загрузить в БН реактор, получить еще плутония, очистить от продуктов распада, добавить еще U238…
                            А когда урана станет маловато, в те же реакторы можно загрузить и Th232…
                            А пока идет процесс наработки опыта.
                            0
                            Ну вообще-то да.
                              0
                              Отходы обогатительного производства.
                              0
                              Так что, радиоактивные отходы греются?
                              Ну значит их можно использовать для получения энергии.
                              Дело за тем, чтобы создавать очень, очень большие реакторы глубоко под землей.
                              Топливом для таких реакторов могут служить отходы от нормальных реакторов.
                              Все проблемы ядерной энергетики вполне решаемы…
                                0
                                Они то греются, но реакцией распада в отличии от реакции деления нельзя управлять, это как автомобиль с заклинившей педалью газа который не прибавить и не убавить. Для промышленных установок такое не приемлемо, к тому-же разброс температур будет такой что вполне окажется не в состоянии запустить условную турбину, а все используемые сейчас в промышленности тепловые машины сильно зависимы в своей эффективности от разницы температур.
                                  0
                                  Так и не надо управлять, создавать установки с постоянной выделяемой мощностью.
                                  Отсутствие управления позволяет существенно упростить конструкцию.
                                  К примеру так;
                                  Сухое хранилище в котором устанавливаются различные контейнеры с отходами и постепенно разогревают это хранилище до достаточно высокой температуры, где то 300 — 400 °C. Заполнить это хранилище инертными газами.
                                  Отбирать это тепло в парогенераторах.
                                  Парогенераторы устанавливать рядом, а тепло отводит циркуляцией газа.
                                  Высокая температура и сухость гарантируют сохранность контейнеров.
                                  То что в контейнерах не топливо а отходы гарантирует отсутствие цепной реакции и исключает скачки мощности.
                                    0
                                    Так и не надо управлять, создавать установки с постоянной выделяемой мощностью.

                                    А потребитель с постоянным потреблением где найдется?
                                    где то 300 — 400 °C

                                    Для паровых турбин сейчас все начинается от 500 и более градусов, да и потом как обеспечить любую требуюмую температуру если реакция неуправляема?
                                      0
                                      Сейчас 250°C считается вполне себе хорошей температурой для электрогенерации. Вы внимательнее ознакомитесь какие температуры в современных ядерных реакторах. А геотермальные станции вполне неплохо работают на паре 200°C и даже ниже…

                                      В отличии от ядерного реактора сухое хранилище имеет весьма большую массу, а следовательно теплоемкость. А поскольку в нем ни чего не кипит и нет высокого давления, то температура может меняться в широких пределах… то есть у такого накопителя есть довольно большой запас по маневру мощностью.
                                      Энергия в нем выделяется равномерно и постоянно, но черпать мы можем больше и меньше… а если образуется избыток, то просто сбрасывать его в охладитель минуя турбину.

                                      Я так думаю, что имеет смысл рядом с атомным реактором делать огромный тепловой аккумулятор и его теплоемкостью маневрировать мощностью.

                                      Кстати: Вообще то есть не мало энергоемких производств с постоянным потреблением, ну, к примеру, алюминиевые электролизеры.
                                      Но я могу предложить еще одну технологию: Сжигание мусора в чистом кислороде, чтобы из полученного углекислого газа синтезировать метанол.
                                      Кислород для сжигания и водород для синтеза получать в электролизерах.
                                      Сразу и от мусора избавляться,
                                      и топливо получать,
                                      и энергосистему балансировать…
                                      и зола вместо руды.
                                      и… комплексное решение сразу большого куста проблем.

                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                              Самое читаемое