html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Ториевая революция: как проапгрейдить ядерную энергетику

Автор: Андрей Васильков 21 февраля 2013

Сколько бы мы ни радовались успехам альтернативной энергетики, её доля в мире пока ничтожна, а крупномасштабные перспективы довольно сомнительны. Обеспечить большую мощность ценой адекватных затрат пока могут только традиционные направления, среди которых важная роль отводится ядерной энергетике. В последние годы интерес к ней возрос в связи с разговорами о скором исчерпании запасов урана-235 и необходимости освоения нового типа реакторов. Как наиболее оригинальную указывают модель, в которой активная зона заполнена расплавом фторидов и соединениями тория. Подобная концепция предлагалась ещё полвека назад. Почему мы пошли другим путём, и есть ли смысл сейчас вспоминать хорошо забытое старое?

Зал управления АЭС в штате Северная Каролина (фото: The Herald Weekly)

Зал управления АЭС в штате Северная Каролина (фото: The Herald Weekly)

Во время экскурсий даже по старым АЭС у посетителей обычно захватывает дух от грандиозности сооружений и невероятного технического уровня. Впечатление довольно обманчивое, так как сложность в основном касается систем управления, контроля и безопасности. Сам же основополагающий принцип работы атомной электростанции – чистой воды стимпанк.

Источником энергии на АЭС служат тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы). Они объединяются в сборки, которые при помещении в реактор активируются – начинается деление ядер урана или плутония.

Новые ТВЭЛ в топливной сборке (фото: Руслан Кривобок/РИА

Новые ТВЭЛ в топливной сборке (фото: Руслан Кривобок/РИА «Новости»)

Энергия ядерного распада вызывает нагрев теплоносителя (сейчас это в основном расплавы металлов). Он циркулирует по первому замкнутому контуру, отдавая тепло воде. Образующийся водяной пар своим давлением приводит в движение лопасти турбины, и генератор вырабатывает электрический ток.

Радиоактивная вода циркулирует только по второму контуру и никак не сообщается с внешней средой. Совершивший работу пар охлаждается и превращается обратно в воду. Для этого требуется постоянный теплообмен с водой из внешнего источника (озера, реки). В контуре охлаждения вода не контактирует с радиоактивными материалами и лишь немного подогревает водоём, на берегу которого расположена станция.

АЭС "Секвойя" в штате Теннесси (фото: enformable.com)

АЭС «Секвойя» в штате Теннесси (фото: enformable.com)

При всей концептуальной простоте сегодня такая схема гораздо эффективнее любых других вариантов выработки электроэнергии в промышленных масштабах. ТВЭЛы работают по несколько лет. Всего один стержень диаметром около сантиметра и длиной три метра даёт в итоге примерно такое же количество энергии, как две сотни тонн угля. Представьте, для сравнения, сопутствующие объёмы сажи и общее влияние на атмосферу угольной КЭС. Между тем только в одной тепловыделяющей сборке количество стержней может измеряться сотнями, а общее число активированных на одной АЭС – тысячами.

Если принять во внимание все стадии различных способов получения электроэнергии, то по влиянию на окружающую среду атомные станции окажутся самыми дружелюбными. При штатной работе и грамотной утилизации отходов они скорее облагораживают близлежащие районы, давая им возможность развиваться. Вокруг атомных станций растут современные города, в которых уровень жизни высок, а радиации – настолько низок, что не превышает фоновый. Подогретая вода из контура охлаждения используется для разведения рыбы, а незамерзающие озёра становятся местом отдыха жителей и туристов.

Ровенская АЭС у реки Стыр, Украина (фото: В.Л. Дьяков)

Ровенская АЭС у реки Стыр, Украина (фото: В.Л. Дьяков)

По совокупности параметров лидером атомной энергетики в мире сегодня можно считать Францию. На территории этой маленькой страны работают девятнадцать АЭС, обеспечивающих три четверти потребности государства в электроэнергии. В абсолютных значениях США производят почти вдвое больше, но доля атомной энергии в Америке составляет всего одну пятую. Россия пока ещё входит в пятёрку лидеров по абсолютной шкале, но низкий процент вклада АЭС отбрасывает нас на двадцатое место.

Ториевый период

Как можно изменить ситуацию? Один из вариантов – развивать другие направления ядерной энергетики. Ещё в начале пятидесятых годов XX века предлагались различные конструкции более безопасных ядерных реакторов на тории. Однако уран был выбран потому, что лучше сочетался с программами разработки ядерного оружия.

Сейчас ядерная гонка потеряла актуальность. Запасы урана-235 и объёмы его производства падают, а Чернобыль и Фукусима превратились в главные страшилки. Параллельно за прошедшие полвека были опробованы маломощные реакторы на тории. Сегодня это уже довольно зрелое ответвление и начинать с нуля не придётся — смотрите краткую презентацию.

В качестве ядерного топлива торий потенциально обладает рядом преимуществ. Во-первых, его запасы в земной коре в разы больше, чем урана (не считая изотопа урана-238, неспособного к самоподдерживающейся цепной реакции). В малых количествах этот тяжёлый и слаборадиоактивный металл обнаруживается в большинстве горных пород. Для промышленной добычи представляют интерес месторождения двенадцати минералов, главными из которых являются монацит и торит.

Во-вторых, после добычи торий можно практически сразу (без обогащения) загружать в реактор. В-третьих, торий утилизируется более полно, а после ряда промежуточных реакций из него получается уран-233, также являющийся отличным ядерным топливом.

Трансмутация тория-232 в торий-233 с дальнейшим образованием урана-233 через протактиний-233 (схема: ThoriCorp.com)

Трансмутация тория-232 в торий-233 с дальнейшим образованием урана-233 через протактиний-233 (схема: ThoriCorp.com)

За весь многостадийный цикл из одной тонны тория можно получить примерно в двести раз больше энергии, чем из тонны урана. Дополнительно в ториевых реакторах возможна переработка оружейного плутония.

Сейчас Индия, Норвегия и Китай стремятся дать вторую жизнь идее американского физика-ядерщика Элвина Мартина Вайнберга (Alvin Martin Weinberg). Ещё в шестидесятых годах он предложил вариант ториевого реактора LFTR (произносится «lifter — Liquid Fluoride Thorium Reactor). Оксид тория вводится в расплав солей фторидов. Поддержание реакции в активной зоне требует источника нейтронов — это открывает широкие возможности для управления и позволяет остановить основную реакцию в любое время.

Преимуществом реактора типа LFTR является обратная масштабируемость. Впервые станет выгодно создавать малые атомные электростанции с мощностью в единицы мегаватт. Расчётный срок работы ториевых АЭС составляет от сорока лет до века. Среди плюсов реактора типа LTFR указывают и тот факт, что его активная зона работает при нормальном или даже пониженном давлении, а проблема безопасности решается за счёт отрицательной обратной связи. При повышении давления увеличивается объём смеси и понижается её плотность, что ведёт к замедлению ядерной реакции и прекращению нарастания давления. Взрыв такого реактора исключается самими физическими законами. Более подробно плюсы и минусы ториевых АЭС обсуждаются в этом видео.

Поскольку оксид тория более тугоплавкий, чем оксид урана, системы охлаждения можно сделать проще и надёжнее. Одним из оригинальных вариантов пассивной защиты является идея размещения под активной зоной реактора бака с охлаждаемой пробкой из тех же фторидов. При отказе системы охлаждения пробка расплавляется и перегретая смесь удаляется из активной зоны, стекая в бак. Различные ториевые реакторы строятся и испытываются сейчас во многих странах. Проекты разрабатываются компаниями Thor Energy, Thorium Power, Transatomic Power и другими.

Запуск первой ториевой АЭС в Норвегии планируется в 2017 году. Экспериментальный маломощный реактор в Индии уже сейчас вырабатывает порядка тринадцати мегаватт на АЭС «Калпаккам» (также известной под названием Madras Atomic Power Station). Строительство ряда LFTR включено правительством Индии в план пятилетки 2011 – 2016 гг.

На это же время намечено строительство первых ториевых электростанций в Китае, где инициатива ещё более масштабная и долгосрочная. Поднебесная также начала активную программу модернизации ядерной энергетики в 2011 году и распланировала её до 2050 года. Вероятно, Индии всё-таки удастся выиграть первый этап ториевой гонки – сейчас почти готов к запуску опытный реактор AHWR-300-LEU.

Практически одновременный запуск десятков ториевых АЭС по всему миру приведёт к снижению себестоимости электроэнергии. У России сейчас есть неплохие шансы занять выгодные позиции в новой области ториевой атомной энергетики. Наша страна входит в первую десятку по мировым запасам тория. Их хватит ещё на сотни лет. Главное, чтобы инициатива в его отношении не ограничивалась банальной добычей и экспортом.

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с computerra.ru

4

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • computerra.ru
          • домен computerra.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции