Другого нет у нас пути

Каким будет мир в конце этого века, когда население Земли вырастит раз эдак в десять? 

Где мы будем брать ресурсы, прежде всего энергетические и водные?

Разумеется, к этому времени и при таком населении, в необходимости ядерной энергетики уже не будет сомнений. 

Сколько же ее будет использоватья? Какой она будет? Какова будет  ее структура и  внешний вид?

Ученые уверены, что если темпы развития человечества будут столь же быстрыми, то уже в ближайшие лет десять придется развивать "квазивозобновляемую" энергетику – быстрые реакторы, а топливо производить из урана 238 и из тория.

Потому что добывать необходимое количество урана для нужд станций на водо-водяных реакторах  уже не получится, а всерьез рассчитывать на добычу урана из морской воды вряд ли стоит.

«Никуда от этого не деться – хочется, не хочется, страшно это, не страшно, а делать это придется, - считает советник директора РНЦ «Курчатовский институт», доктор физико-математических наук Андрей Гагаринский. - И, несмотря на то, что плутоний – это палка о двух концах, и если его производство в десятки раз увеличится, да еще во многих странах, то с точки зрения нераспространения, это будет довольно серьезная проблема и надо будет повсюду в мире закладывать такие "краеугольные камни", как культура ядерной и физической безопасности, обращение с высокоактивными отходами. Безусловно, для этого необходимо широкое международное сотрудничество между странами, имеющими передовые ядерные программы, и новыми участниками "ядерного ренессанса", фактически новая международная политика. Другого пути у человечества нет».

- Как скоро будут внедряться эти инновации? - рассказывает Гагаринский. - Наши братья родные,индусы, заявляют, что у них серия быстрых реакторов уже пошла. Французы, другие европейцы осторожнее, они выберут к 20-му году проект и сначала построят прототип. А в 30-40-е пойдет у них серия. При этом они не собираются отказываться от своего европейского реактора 1600 МГВт, которые сейчас строятся.

То есть, когда мы говорим о быстрых реакторах, это не значит, что будут нужны только быстрые, а тепловые не нужны. Мы считаем, что их совместно хорошо эксплуатировать. Одни производят топливо, другие его потребляют. И сейчас наш институт активно занимается разработкой супер ВВЭР, но это уже не 2006, а дальше, гораздо дальше - на 20 лет вперед. Совсем другой реактор, совсем другие ТВЭЛы. Придумываем ему светлое будущее. Так что эта линия будет развиваться, малые реакторы, быстрые для производства топлива, высокотемпературные для энерготехнологического использования.
Будут и ВВЭРы средней мощности, а есть энтузиасты, которые говорят, что большие ВВЭРы – это «дредноуты» наших дней, и время их уходит, нужно вообще переходить на средней мощности, тем более, их можно не на площадке строить, а производить индустриально и готовые на площадке собирать. Как реакторы для лодки – не на лодке собирают, а на стапеле.

Сейчас подавляющее число станций работает на легководной технологии и так будет долгое время. Поскольку это огромный задел, огромный технологический опыт, и все кто собирается строить, они будут,  конечно, строить реакторы либо с водой под давлением, либо кипящие реакторы. Любая нормальная страна будет делать то, что отработано, и понятно, что мы и французы надолго обеспечены заказами реакторами с водой под давлением. Американцы – кипящими реакторами. 

Некоторые страны, которые только собираются использовать ядерные технологии, возьмут канадские реакторы на тяжелой воде CANDU, но я не думаю, что слишком многие. Эта линия является довольно тупиковой. Дело в том, что CANDU был замечательный реактор, когда он работал на природном уране, а сейчас он невинность несколько потерял, изменились его характеристики из-за опасности температурных коэффициентов,  и он стал работать на чуточку  обогащенном топливе, как и наш РБМК, а раз так, то – это все! Даже если чуть-чуть, все равно надо обогащать, а это уже другая конструкция. Так что в основном и новые члены клуба будут строить реакторы с водой под давлением типа ВВЭР. Но, если появятся хорошие реакторы средней мощности, многие страны сразу бросятся их строить, потому что не нужно им сразу тысячников. Куда приятнее начать с небольшой мощности. Недаром ЮАР пыталась купить ядерное общество маленькими модульными реакторами на 100 МВт. Надо один – поставят один, надо два – два, три – три, и так набирается необходимая мощность.

И тем не менее, потихонечку быстрые реакторы будут внедряться. И сейчас они строятся не только у нас, отнюдь, но и в Индии и в Китае.

Будут, безусловно, развиваться и станции малой и средней мощности, поскольку потребности в мире очень велики. Во-первых, много островных государств, у которых бесконечные проблемы с энергоисточниками, и потом еще много стран, которым нужно много пресной воды. Ситуация с пресной водой тяжелая. Уже сейчас нехватка в мире, а будет огромная нехватка. Значит, обессоливать надо. И главное, если страна небольшая, то за чем ей огромный блок лепить – у нее и сетей таких нет. Есть страны, в которых сети не больше 1 ГВт пропускают. Значит, хорошо бы реактор поменьше, а никто их фактически в мире не производит на сегодняшний день. А мы можем. У нас колоссальный опыт реакторов малой мощности для атомного флота ; ведь реакторов было сделано больше, чем критических и так во всем мире. И надеюсь, в 2010-2012 году все-таки будет построена плавучая АЭС, а там, если хоть один будет реализован проект, начнется цепная реакция. Как только появится прототип, и он будет работать – сразу все пойдет. Потому что потребность в небольших мощностях огромная.

Ну и еще есть одна область, про которую стоило бы упомянуть, потому что это и прошлое, и будущее, - не электрическое применение атомной энергии. Прежде всего это производство водорода, потому что автомобили чем-то надо питать, а нефть кончится рано или поздно. На электромобили все не пересядут, а водород – прекрасное топливо и никаких вредных выхлопов. Мечта! Так что у неэлектрического использования атомной энергии очень большое будущее.

Кстати, за рубежом уже девять лет ведется международный проект под название «Поколение IV». Сейчас второе действует, третье начинается, а потом будет четвертое, и там отобрали из сотни вариантов шесть типов реакторов. Это газовый, тяжелометаллический и натриевый. Затем – высокотемпературный, для энерготехнологии, и один с водяной технологией при сверхкритическом давлении, то есть когда уже не вода, но еще не пар – у этой среды очень хорошие получаются термодинамические характеристики. Шестой тип – солевой реактор для выжигания актинидов и так далее.  Вот шесть направлений. Которые общепризнанны. Но это для далекого будущего.

Что касается современной технологической платформы атомной энергетики, то при достаточно разнообразном наборе типов реакторов, сложившемся за пятидесятилетнюю историю, около 90% мирового реакторного парка составляют водоохлаждаемые реакторы LWR (PWR, VVER, BWR). Если к этому добавить несколько сот ядерно-энергетических установок для флота, где сегодня в мире используются исключительно реакторы с водой под давлением, получается что ядерный парк на 95% состоит из реакторов LWR. Этот технологический опыт человечества, конечно, во многом определяет структуру ядерной энергетики - по крайней мере, на ближайшие десятилетия.


Рецензии
Ну, а запасы урана каковы?

Не получится, что как только все переключатся на атомные реакторы, так он и кончится.

Это ведь каменный уголь разрабатывали 300 лет – так ведь и потребности были скромные, численность населения маленькая. А как стали подрастать, так горы угольные срыли и котлованы оставили.

Я не верю, что запасы урана превышают угольные. Значит, они кончатся очень быстро, как только эта технология станет доминирующей.

Гораздо больше надежд, на мой взгляд, можно питать по поводу разгадки процесса фотосинтеза. И, создав промышленный реактор, разлагать воду на водород и кислород.

КПД, правда, не обещает быть высоким, так он и у природных образцов низкий (например, у хлореллы не выше 22%) от 10% до 15% у обычных растений. Но природа мудра! Листочки в лесу располагаются на разных уровнях. Вверху солнечную энергию потребляют самые энергоёмкие представители флоры, а внизу полумрак, сырость – тут растут грибы, мхи, папоротники. Им много не надо. А в совокупности эта система обладает КПД около 80% – это уже уровень, практически недостижимый для современных тепловых машин.

Природная стоимость одного листочка зелени – ничтожна мала. И его отказ точно так же ничего не будет стоить. И тогда не страшны ни град, ни ветер. Потому и КПД выше не имеет смысла. Надо у природы поучиться!

Я понимаю для космоса атомные установки производить – там да, там масса ограничена, система сосредоточенная на корабле или станции-поселении, никаких внешних источников энергии не наблюдается, атмосферы нет, солнце может быть, а может и не быть – на орбите за Сатурном использовать солнечные батареи с той же эффективностью, как возле Земли уже проблематично.

А мы давайте сожжём весь уран 235 за очередные 100 лет, чтобы вскипятить воду для миллиардов чайников, а потом «зубы на полку», потому что для дальних планет у нас просто не останется урана.

Рационально это?

Мудman   31.08.2010 21:00     Заявить о нарушении
Допустим, половину Земли покроют солнечные батареи нового поколения - искусственные деревья и кусты. Реально это сделать лет за сорок-пятьдесят? Не очень верится. Даже, если реально - хватит ли этого на 10-15 млрд. человек? Тепло, электричество, водород для двигателей...

Так или иначе придется обогощать уран-238 и торий, в бридерах ли, или ускорителях ли, не суть важно.

Сергей Журавлев   31.08.2010 21:53   Заявить о нарушении
Если рассмотреть энергетическую ёмкость запасов урана (я имею в виду весь уран и 235, и 238, и тот плутоний, который получится и снова будет израсходован в атомных реакторах), то его едва будет 10% по отношению к мировым запасам угля. Это значит, что при увеличении численности землян в 10 раз, уран, как предлагаемая основа атомной энергетики, кончится в СТО! раз быстрее, чем уголь. То есть максимум за 25-30 лет!

Если учесть при этом, что сам процесс добычи урановой руды, её обогащения, утилизации отходов, вся технология – на порядок сложнее и вреднее, чем угольная, а значит, и энергоёмкость её существенно выше. Вспомните хотя бы про затраты на создание могильников, отстойников твэлов, мероприятий МАГАТЭ по нераспространению грязных компонент для атомных бомб у террористов, усилия по радиационной защите и т.д. и т.п. … Все эти центрифуги для обогащения до приемлемого уровня... – это же всё энергии требует на собственные нужды! Да эта технология сама на себя будет тратить 20% вырабатываемой энергии! И как только получит всеобщее распространение, так разработки месторождений урана станут не рентабельны – это, как золотые рудники, из которых сначала выбрали золотые жилы, потом отдельные самородки, затем собрали песок покрупнее, а теперь охотятся за золотыми искорками, перелопачивая тонны грунта. Скоро добывать золото из морской воды станет рентабельнее, чем из земли...

Точно так же будет и с ураном! ЭТО НЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЙ ИСТОЧНИК. Как бы ни рекламировали реакторы-размножители иные деятели. Всё равно, что выдавать таблетки от преждевременной старости за эликсир бессмертия.

В этом отношении любая попытка использования ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ предпочтительнее! Она хотя бы служит развитию технологии, которая имеет перспективы, которая не ведёт в тупик... оставшись ненужной дорогой игрушкой со всеми толпами высоко квалифицированных занятых людей и сложнейшего оборудования.

Иногда люди напоминают мне сумасшедших, которые упрямо бегут по коридору в поисках выхода. И хотя знают, что в конце их ждёт тупик (все стены оклеены планами здания, везде предупреждающие надписи – там тупик! , каждый встречный им об этом же твердит – нет), пока сами головой в стену не упрутся, так и будут бежать до упора. Аргумент один – ведь мы уже бежим в эту сторону! А «отсюда до туда», куда нам надо, куда мы хотим – ближе… Пусть это только кажется, и в конце тупик. Но тупик ещё впереди. А объективно мы пока движемся в нужном направлении – наращиваем энергоёмкость. А там видно будет…

А видно будет очень и очень скоро. Для этого даже не нужно быть гением. Нужно быть всего лишь честным человеком. И не обманывать ни себя, ни обывателя несбыточными надеждами.

P.S. И опять Россия в первых рядах бежит в сторону тупика! Что ж за напасть такая? Видно привыкли думать на один хапок. Хвать и в кусты. А после нас,оть потоп.

Мудman   05.09.2010 07:36   Заявить о нарушении
Ах, ну да! Мы ещё в Антарктиде уран не искали. На морском дне не копали. На Луне не рыли. А там, глядишь, и до Марса очередь дойдёт. Согласен. Как фактор, стимулирующий развитие цивилизации, уран хорош. И естественным образом заменяет гонку вооружений, вытекая из той же среды – оборонного ведомства, являющегося на сегодня сосредоточием мозгов человеческого общества. Только вот от чего такой простой, дешёвый и такой естественный способ, как зелёный листик – наши учёные в упор не хотят замечать? Наоборот, делают всё возможное, чтобы извести зелень под корень – оставив одни бетонные конструкции. Да потому что сама физика изначально получила развитие на основе постулатов Термодинамики. А по ним – жизни быть не должно. Она противоречит всем законам теплового обмена и постоянного возрастанию энтропии. От этого же учёные до сих пор не разгадали тайну зарождения жизни ни на планете, ни во Вселенной. Они просто всё время имели дело с чайниками и кипятильниками. И наука у них такая же «кипятильниковая» получилась. А изображение в зеркале так привычно, что побуждает лишь к ковырянию в зубах, но не как ни к постановке вопроса: как устроена жизнь? Если урановые реакторы так хороши, так экономичны, так надёжны и так перспективны, как вы утверждаете, то я просто в недоумении – отчего природа обошла их вниманием, и отчего эти «шикарные» процессы не протекают внутри вулканов или в тех же звёздах! Но нет. Даже в Солнышке происходит синтез гелия из водорода! А отнюдь не расщепление урана.

Логический тупик – самый надёжный тупик в мире. Единственный способ борьбы с ним – не попадать в него вовсе. Но для этого надо думать, и видеть развитие ситуации намного ходов вперёд.

Мудman   05.09.2010 08:38   Заявить о нарушении
Прочёл ещё раз и понял, что ваше и моё представление об идеальном «энергетическом реакторе» отличаются в принципе. У вас это – массивная конструкция из бетона и стали не хуже «пирамиды египетского фараона средней руки». С машинным залом, напичканным автоматикой и защитой. Вырабатывающая крутую мощность, которая затем распределяется по городам и весям через многочисленные ЛЭП и трансформаторные подстанции.

То есть у вас «централизованный метод»: в одном месте крупное промышленное производство, а потом всё фасуется и доставляется множеству потребителей. При этом, конечно, производитель является монополистом, диктует цену рынку, ломит цену, а многочисленные передаточные звенья и посредники приводят лишь к увеличению цены и потерь. Государство постоянно заискивает перед монополистом, мол, «имейте совесть», а потребители постоянно жалуются на «безбожные цены» – и все при деле. Сильное государство нужно, чтобы монополия не слопала население. Монополия нужна, чтобы обеспечивать работой государство и давать ему доход в виде налога со своего жирного куска. А население нужно, чтобы кормить и жирную монополию, и сильное государство. Остаётся только один вопрос: зачем всё это нужно населению?!


А мне рисуются многочисленные автономные аквариумы, которые устанавливаются внутри каждого здания, наполняются прозрачной морской водой, в которой плавают модифицированные методом генной инженерии одноклеточные водоросли, пронизываются насквозь солнечными лучами и вырабатывают практически из воздуха топливо.

(Это для примера. Схемы могут быть самые различные. Вплоть до использования обычных солнечных батарей из мнокремния, хотя их стоимость отчаянно высокая. Не дай бог градом побъёт, или ураганом снесёт, или соседский мальчишка из рогатки пальнёт – вторую такую площадь покрыть – без штанов останешься.)

Суть не в этом. А в том, что в этом случае дом превращается в самодостаточную экологически замкнутую систему и сам себя обеспечивает только за счёт внешних возобновляемых источников энергии. И никаких монополий, посредников, участия больших государственных людей. Всё автономно. Разве что страховая компания пришлёт разок своего агента, чтобы застраховать имущество от пожара или землетрясения.

Фантастика?

Для примера процитирую один из источников на эту тему:

<<
Микроводоросли для энергетики
http://www.ecolog-alfa.kalg.ru/page1.html

Существуют и совсем необычные пути. Солнечный свет сам по себе может расщепить молекулу воды, если будет присутствовать подходящий катализатор. Еще экзотичнее уже существующие проекты крупномасштабного производства водорода с помощью бактерий. Процесс идет по схеме фотосинтеза: солнечный свет поглощается синезелеными водорослями, которые довольно быстро растут. Эти водоросли могут служить пищей для некоторых бактерий, в процессе жизнедеятельности выделяющих из воды водород. Особенно привлекает внимание процесс разложения водорослей в закрытых резервуарах без доступа воздуха под действием анаэробных (не нуждающихся в кислороде) бактерий. Полученный в результате газ называют обычно биогазом. Он состоит примерно на 60% из метана CH4, который можно транспортировать в сжатом и сжиженном состоянии, в баллонах или газгольдерах или использовать непосредственно на месте получения. Преимущество получения биогаза состоит в том, что водоросли не надо сушить или перерабатывать, подвергать какой-либо очистке. Исследования, которые провели с разными видами бактерий советские и японские ученые, показали, что в принципе всю энергетику города с миллионным населением может обеспечить водород, выделяемый бактериями, питающимися синезелеными водорослями на плантации пл. всего 17,5 кв. км. При благоприятных условиях растения могут накапливать до 10 % энергии падающей на них солнечной радиации. Растительный материал можно сжигать как топливо или перерабатывать в спирт, метан или другие горючие химические продукты.

По расчетам специалистов Московского государственного университета, водоем размером с Аральское море может обеспечить энергией почти всю нашу страну. Аквакультура требует значительно меньших затрат свободных площадей земли и позволяет производить продукцию в автоматическом режиме.
>>

Интернет буквально весь пестрит сообщениями на эту тему.

<<…исследователи из Массачусетского технологического института нашли дешевый катализатор, который позволяет разлагать воду на кислород и водород, очень мало энергозатратен, работает в нейтральной среде (а не щелочной, которая разъедает материалы) и при комнатной температуре. По утверждению ученых, благодаря найденному катализатору можно будет за 2,5 часа, используя энергию от обычной домашней солнечной батареи, получить столько водорода, чтобы обогреть дом и заправить автомобиль.
>>

Не берусь утверждать, что последнее сообщение – это правда. Одно несомненно – развитые государства по всему миру тратят огромные средства на создание альтернативной энергетики – основанной на возобновляемых источниках. А ваше представление, вынесенное в заголовок: «Другого нет у нас пути» – вызывает большие сомнения. Может быть, их и нет оттого, что они противоречат очень влиятельной группе людей в России?

Только ведь создание «умных» высоко технологичных и автономных домов на земле – это первая ступенька для шага человечества в космос. Обидно будет, если Россия, которая первой вышла в него, окажется последней по его освоению. Или всё будет, как всегда засекречено, и существовать в одном экземпляре для оборонного ведомства. А люди будут жить в полуразвалившихся домах с центральным паровым отоплением и с потерями до 70%, и вечными порывами теплотрасс, и ржавыми трубами и чугунными радиаторами середины прошлого века.

Мудman   10.09.2010 03:47   Заявить о нарушении
На это произведение написаны 3 рецензии, здесь отображается последняя, остальные - в полном списке.