Четвертое поколение

Apr 09, 2016 21:11


Атомная энергетика заслуженно считается одной из самых консервативных отраслей, достигшей вершины пути на своей S-кривой. Последние 25 лет внешний наблюдатель не заметил бы изменения в ключевых технология - все те же сборки из тепловыделяющих элементов, греющие или кипятящие воду, с преобразованием тепловой энергии в электрическую. Тем удивительнее ( Read more... )

Исследовательские реакторы, БРЕСТ, история, БН-800, Ядерная энергетика

Leave a comment

ardelfi April 9 2016, 19:24:06 UTC
1. По газовым, по-моему видно сразу несколько путей решения проблемы охлаждения при разрыве, в том числе на показанных вами картинках. :)
2. По сверхкритическим, с водой неплохо бы завязать -- мало того что она в обычных кипит и этим всё усложняет, в сверхкритичном у неё три состояния, через которые нужно пройти к рабочему режиму. Там может повылазить столько гадостей, что лучше забить сразу, и поздравить себя с доведением близко к совершенству обычного ВВЭР.
3. По солевым, недостаток с долговечностью является субъективным, и я понимаю почему столько стартапов -- заделать такую машину ради чистого плутония, с расчётным ресурсом в несколько лет, и потом менять корпус, стоит возни. Чистый плутоний, кроме прямого применения в оружии, наверно может заменить чистый U235 в морских реакторах, и страшно подумать какова его цена при обогащении 98%. Так что рынок сбыта гарантирован -- продукт гораздо ценнее того электричества, что получится при работе реактора. В общем, это вещь. Ну и тут стоит напомнить что далеко не все страны подписали амовские кабальные договоры, поэтому желающие разместить у себя "стартап" найдутся всегда. В крайнем случае его могут запихнуть в трюм большого корабля -- цена этой части вопроса лимонов 50 от силы.

Непонятно почему свинец-висмут проигнорирован в планах (кроме СВБР). Неужели лишь из-за полония? Тоже кстати продукт ценный, в прошлом были планы его производства килотоннами.

Reply

tnenergy April 9 2016, 19:42:46 UTC
1. Они мешают делать из него хороший реактор. Обсуждали уже.
2. Переходные процессы там сложные, да. По совокупности минусов и не строят.
3. Весьма несложно получать чистый плутоний в потоковых реакторах с графитом, как это делали в СССР. Чистота плутония там зависит от выгорания и оптимизации по использованию U235. 98% получится при выгорании, грубо говоря 0,15 ГВт*дней/тонну, топливо потом можно регенерировать.

Свинец-висмут не проигнорирован, он идет в комплекте с свинцом у GIF IV. Полоний конечно здорово, но у него LD50 по радиотоксичности меньше микрограмма, что несколько напрягает.

Reply

ardelfi April 9 2016, 19:59:13 UTC
1. Вы правильно заметили что приоритетом новых проектов является экономика. Если кому-то что-то мешает, но КПД машины порядка 50%, значит кому-то придётся решить эту проблему, а не ныть. Этого нытья было полно лет 10~15 назад во время грызни двух команд (БН и БРЕСТ) -- начальство решило проблему мудро: всем дали финансирование, и вот обе команды показывают результаты. А ещё сколько нытья было про нитридное топливо, и вот уже строится модуль (ре)фабрикации для БРЕСТа. Поэтому всё подобное нытьё о трудностях и лишениях нужно умножать на 0.1 максимум, а лучше просто игнорировать и смотреть только на физические возможности.

3. 98% -- это у амов. Выкопал в документах двадцатилетней давности, "доинтернетных", когда авторы ещё не знали что всё будет выложено в открытый доступ. :) Представитель особо секретной конторы неохотно и понемногу выбалтывал на допросе некоторые детали по топливу амовских морских реакторов. Сделал вывод что эти 98% они готовы получать любой ценой (в разумных пределах), остальное их не волнует.

Непонятно что напрягает в полонии. Есть много веществ с LD50 несравнимо меньшей -- никто не предлагает их есть или нюхать. Полоний стоит очень дорого, кстати, и для ближнего космоса полезнее даже чем Pu238 -- чистая альфа, максимальная энергоплотность, производство и выделение несложное в отличие от Pu238. Не зря он луноходы отапливал, не зря и амы собирались его целенаправленно делать тоннами.

Reply

tnenergy April 9 2016, 20:27:02 UTC
>Если кому-то что-то мешает, но КПД машины порядка 50%, значит кому-то придётся решить эту проблему, а не ныть.

КПД не особо важен, пока топливная составляющая в цене электроэнергии составляет 5% Нужна оптимизация по LCOE, которая упирается в капексы, которые в свою очередь зависит (не только, конечно) от отработанности технологии.

>Сделал вывод что эти 98% они готовы получать любой ценой (в разумных пределах), остальное их не волнует.

Не очень понятно, зачем. Лодочные реакторы у них на ВОУ, но пускай даже плутоний... Им так важно 40+ лет без перегрузки плавать? Активная зона из плутония с гадолинием - просто великолепно...

Reply

ardelfi April 9 2016, 22:40:54 UTC
1. Ну вот взгляните на вашу картинку со сферическим контейнментом. Я сразу понял что люди решали и решили упомянутую вами проблему с разрывом трубопровода -- заключили всё в сферу и назвали её "Сферическая Защитная Ёмкость". На левой части той же картинки упомянуты "decay heat loops" -- вот они и охлаждают когда реактор не работает, думаю давление в них небольшое. Также можно придумать ещё ряд решений для исключения из конструкции трубопроводов первого контура под давлением, хотя думаю их уже придумали. В целом не вижу где в этом столь великое препятствие для постройки или эксплуатации, чтобы отказаться от самой схемы. Капексы для любого нового реактора неизбежно велики -- эти тонкости конструкции на них существенно не повлияют. Для сравнения можно объективно считать проблемой (отсутствие) материала для корпуса солевого реактора с расчётом на полвека работы -- с этим действительно принципиальные проблемы, и непонятно как узнать или доказать что некий материал выдержит.

2. Им очень важно без перезагрузки. Даже сейчас у них одна перезагрузка -- это при металлическом топливе из 98% U235. Если корабль не требует перезагрузки, для него не нужно строить и поддерживать всю топливную инфраструктуру на полвека вперёд. Кроме того, разобранный реактор -- это небоеспособный корабль, а для авианосца год в ремонте (с перезагрузкой) -- это 2% всего расчётного срока службы, и каждый из них составляет 8% всего авианосного флота штатов. Так что разница между перезагрузкой раз в жизни и никогда -- это немалые гигабаксы. Может и ещё какие-то аргументы есть, я лишь выбрал очевидный.

Reply

ardelfi April 10 2016, 04:16:38 UTC
Думаю вы недооцениваете значение КПД. Например:
1. КПД 30%, 3ГВт(т) энергоблок стоимостью 5 гигабаксов, ресурс 60 лет.
2. КПД 50%, 3ГВт(т) энергоблок стоимостью 5 гигабаксов, ресурс 60 лет.
Всё одинаковое, кроме количества произведённой энергии -- пусть топливо вообще бесплатное. Электроэнергии второй блок даст на 67% больше при прочих равных -- а это сэкономленные 5 гигабаксов на каждом третьем блоке, который не нужно строить при равной мощи. Если ещё учесть инфраструктуру по переработке ОЯТ, то приоритет КПД будет несомненным. А это другими словами "экономика".

Reply

tnenergy April 10 2016, 07:26:12 UTC
>Всё одинаковое, кроме количества произведённой энергии

Неплохо бы подставить реальные значения стоимости блоков и все встанет на свои места. Например реальные блоки HTR-PM или БН-800 стоят примерно пропорционально дороже к своему кпд.

Reply

ardelfi April 10 2016, 11:52:53 UTC
А что сравнивать? Есть один БН800 и экспериментальные HTR -- независимо от конструкции некорректно сравнивать это с многосерийным ВВЭР. Когда посчитают смету БН1200, тогда можно будет сравнить с ВВЭР1200.

Reply

tnenergy April 10 2016, 12:10:09 UTC
Ну, а когда и там окажется дороже, то будет "неправильно ты, дядя Федор, колбасу ешь". Уж если бы можно было поднять кпд забесплатно - то подняли бы. У ВВЭРов, фактически уперлись в точку температуры воды на выходе, где ради кпд надо резко поднимать давление и получать сверхкритический флюид. А остальные, более высокотемпературные варианты вон все выше, и все они непросты и не обещают выигрыша в цене киловатта. Не проглядывается пока решений, ну кроме БН-1200 строить, с его LCOE, как обещают (был у меня пост...) 2,2 рубля за квт*ч...

Reply

ardelfi April 10 2016, 12:56:15 UTC
Рано подводить итоги: ВВЭР доведены до совершенства, а БН до сих пор экспериментальные или бумажные, а газовые вообще ближе к исследовательским. Думаю это результат потерянных десятилетий, за которые сегодня придётся расплачиваться такими разрывами между уровнем развития технологий. Пока не будет сметы серийного БН, сравнивать ВВЭР просто не с чем.

Интересно что думают люди, считающие стоимость энергии в рублях. :) Реактору работать более полувека, его даже не спроектировали ещё, рубль совершенно резиновый и никто не знает что с ним будет даже через один год.

Reply

Тоже не понятно зачем. nucon April 9 2016, 21:41:39 UTC
Концепция один корабль - один - реактор - одна зона, довольно странная. Все равно корабль за срок службы проходит 1-2 модернизации, стоит по долгу на заводе. Можно и перегрузится. Другое дело вскрытие прочного корпуса, после этого предельная глубина погружения уменьшается, а это может быть критично для противолодочного оружия. Но это вопрос скорее к "Лаперузам", они точнее скажут.
Второй аспект, упрощение реактора за счет приварной, а не съемной крышки. В этом может быть смысл. Но снова вопрос, это действительно нужно?
Что касается топлива американских лодочных реакторов, то непонятно, зачем иметь 98% если проблему можно решить и на более низком обогащении? Если не чистить воду совсем и плюнуть на распухание и нарушение плотности оболочек?

Reply

Re: Тоже не понятно зачем. ardelfi April 9 2016, 22:45:10 UTC
Действительно нужно, если есть возможность избавиться от перезарядок, а не просто уменьшить их количество. Относительно оболочек -- вам виднее: циркаллой-4 в оболочке и топливо в уран-алюминиевом ("в основном") сплаве. По дате высказывания это должно относиться к классу "Лос Анжелес".

Reply

Re: Тоже не понятно зачем. nucon April 9 2016, 22:53:22 UTC
Если перенести на советские/российские реакторы особенно последнего поколения, то с учетом того, что это реакторы с подкипанием и режимы работы довольно напряженные, оболочки стальные. По крайней мере на реакторах с полной ЕЦ. "Открытый" цирконий в корабельном контуре, это вряд-ли. Интерметаллид в силумине, это так...
Я регулярно слушаю эти выступления про "один корабль - одна зона...", занятно, но остаюсь при своем мнении. Не требуется. Проблема может быть решена иначе.

Reply

Re: Тоже не понятно зачем. ardelfi April 9 2016, 23:13:36 UTC
На эту тему у меня есть два тезиса:
1. Одним из параметров реакторов для пятого поколения (следующего) должно быть отсутствие перезарядок. Врядли военные поменяли свои требования.
2. По опыту обсуждения с инсайдерами, разговор всегда заканчивался сразу перед переходом к планам по пятому поколению. Очень жаль, а там столько возможностей и подробностей, вплоть до ЖМТ. Поэтому остаётся лишь дождаться очередного слива.

Reply

Re: Тоже не понятно зачем. nucon April 9 2016, 23:18:55 UTC
Пятое поколение (если говорить о проекте "Каньон"), это ваще весчь в себе...

Reply

Re: Тоже не понятно зачем. ardelfi April 9 2016, 23:53:36 UTC
Пятое поколение -- это следующее за проектом 855. Пишут слово "Хаски", но пока без подробностей.
https://lenta.ru/news/2016/03/17/husky/

Reply


Leave a comment

Up