Драгон, воинствующий дилетант (i_ddragon) wrote in i_future,
Драгон, воинствующий дилетант
i_ddragon
i_future

  • Location:
  • Mood:
  • Music:

Частный атом

Промышленная революция ознаменовалась индустирализацией и ростом городов. Для централизованной инфраструктуры городов понадобились мощные источники энергии — тепловые и гидроэлектростанции, а позже — и атомные. Информационная революция связанна с субурбанизацией — для высокотехнологичных пригородов и распределённой инфраструктуры требуются свои источники энергии. Энергия должна по возможности добываться и контролироваться на месте. Одним из перспективных направлений в частной энергетики является домашний атом.
В последние годы ряд компаний занялись разработкой миниатюрных ядерных реакторов.
Недавно американский консорциум федеральных лабораторий для передачи технологий (FLC) вручил премию Notable Technology Development Award компании Hyperion Power Generation из Санта-Фе. Одно из выдающихся достижений компании — проект ядерного реактора Hyperion. Его конструкция была предложена группой физиков из Лос-Аламосской Национальной лаборатории, возглавляемой Отисом Питерсоном. Мощность ядерного реактора составляет 25-27 мегаватт, чего хватит на 20 тысяч средних домохозяйств или на небольшое частное предприятие. Размер самого реактора, не считая железобетонной оболочки, составляет полтора метра. Реактор работает на низкообогащённом уране. При этом цена электричества будет составлять 10 центов за киловатт-час. Цена реактора будет составлять примерно 25 миллионов долларов — включая доставку и установку. Для сообщества в 10000 домохозяйств (или квартала в 10000 квартир) это будет не таким уж дорогим приобретением — 2500 долларов на один дом или одну квартиру. Не говоря уже о прогрессивно мыслящих богачей, которые смогут купить реактор в своё личное распоряжение.

От прежних массивных реакторов крупных АЭС этот реактор прежде всего отличается малой мощностью, малой стоимостью и малой сложностью. Если обычные АЭС рассчитаны на мощность порядка нескольких гигаватт и более, то маломощные атомные реакторы имеют мощность порядка десятков мегаватт. Однако, меньшие размеры позволяют ускорить процесс изготовления реактора. Обычную АЭС монтируют в течении многих лет, в то время как маломощная может быть собрана менее чем за год. Большим достоинством, делающим новинку доступной и привлекательной для конечного потребителя является низкая цена и простота в использовании.
В качестве топлива в реакторе будет использоваться уран-238, обогащённый ураном-235. Необходимая степень обогащения составляет 10% - что вдвое больше, чем в топливе для большинства станций. Используется не чистый металлический уран, а его соединение с водородом — гидрид урана — UH3. Водород предполагается использовать как замедлитель нейтронов — благодаря чему уран сможет быстрее поглощать нейтроны. Интересно отметить, что ещё в 40-е годы водород предполагалось использовать как замедлитель нейтронов в ядерных бомбах. Однако, для бомб он оказался неэффективным. По расчётам же Отиса Питерсона, в случае, если уран будет использоваться как топливо, а не как начинка для бомбы, то в этом случае добавка водорода будет весьма полезной.

Схема реактора проста. Это герметизированный стальной корпус, в котором находится гидрид урана. Тепло отводится по системе труб, по которым циркулирует жидкий металл с температурой около 500 градусов по Цельсию. Далее, металл через промежуточный теплообменник — в проекте выбран теплообменник из сплава свинца и висмута - передаёт тепло парогенератору, а тот вырабатывает электричество. Реактор генерирует 70 Мегаватт тепловой энергии, итого его КПД составляет 36%. Низкий КПД объясняется тем, что в целях безопасности разработчики отказались от прохождения воды непосредственно через активную зону. Также есть возможность использовать атомный реактор не только для генерации электричества, но и для обогрева.

Наверняка, конечных покупателей озаботит безопасность этого реактора. Реактор предполагается хоронить под землю на глубину не менее полтора метра и охранять, при этом он будет не только запаян в стальной корпус, но и залит бетоном, а наружу выходят только несколько труб. В случае перегрева топлива выше 432 градусов по Цельсию гидрид урана распадётся на чистый уран и водород — а чистый уран не так быстро захватывает нейтроны, и реакция пойдёт на спад. Охладившись, уран вновь соединится с водородом, и реакция возобновится. А если несмотря на защиту оболочка реактора будет повреждена, то крошечное количество топлива выйдя наружу, быстро остынет. При этом — уверяет компания — из реактора нельзя получить оружейный уран.
Впрочем, такая защищённая конструкция имеет и свой недостаток — реактор придётся заправлять по новой каждые 7-10 лет путём его извлечения и разбирания. Реактор будет извлечён из земли, доставлен на завод и охлаждён в воде в течении 2-х лет. Затем, после вскрытия, реактор перезагрузят и соберут обратно. Разумеется, это всё не бесплатно. Также на время отсутствия реактора придётся прибегать к другим источникам энергии.
Товар является востребованным, и чешско-румынская компания TES уже оплатила шесть реакторов. Как говорится в обращении TES, при удачном опыте внедрения TES собирается купить до 50 реакторов. Всего же у разработчиков компактной АЭС уже более сотни заказов от различных промышленных компаний. Также в последнее время компания заинтересовалась военными как потенциальными клиентами. Компания планирует к 2012-2013 году построить три завода по выпуску ядерных миниреакторов. Цель компании — продать не менее 400 модулей за 10 лет, начиная с 2013 года.
Компания Hyperion — не единственная, которая занимается проэктированием миниатюрных ядерных реакторов.
Другой перспективной разработкой является атомные реакторы японской компании Toshiba. И первым их клиентом должна стать индейская деревня Галена возле реки Yukon в Аляске, насчитывающая мене 700 жителей. В настоящий момент деревня получает тепло от дизельного генератора, топливо для которого доставляют в короткое лето.
Интересно, что компания Toshiba собирается предоставить реактор совершенно бесплатно, а деньги будет брать лишь за использования электричества - цена будет составлять от 5 до 13 центов за киловатт-час, что гораздо ниже нынешних расходов, кода один киловатт-час обходится деревне в 28 центов. Такой ход компании неудивителен. Если проект удастся, то это послужит отличной рекламой дальнейшего бизнеса компании.
Реактор S4 — расшифровывается как super-safe, small and simple, то есть — сверх-безопасный, маленький и простой - должен работать целых 30 лет без перезарядки. Мощность реактора составляет 10 Мегаватт. S4 является реактором на быстрых нейтронах с низким давлением в контуре и охлаждением посредством жидкого натрия.
К сожалению, проект встретил на пути массу бюрократических препятствий. В лучшем случае реактор заработает не раньше 2012 года.
Российские компании также взялись за разработку миниатюрных атомных электростанций. Проект ПАТЭС — плавучая атомная электростанция — в разработке участвуют компании Севмаш, ОАО «Малая энергетика» и другие. Согласно проекту, плавучая атомная станция малой мощности (АСММ) состоит из гладкопалубного несамоходного судна с двумя реакторными установками КЛТ-40С ледокольного типа, разработанными ОАО «ОКБМ Африкантов». Длина судна — 144 метра, ширина — 30 метров. Водоизмещение — 21,5 тысячи тонн. Цена всей установки – более 9 миллиарда рублей.
Мощность ПАТЭС должна составлять 35 мегаватт, а тепловая мощность — 140 гигакалорий в час. Срок эксплуатации станции составит минимум 36 лет: три цикла по 12 лет, между которыми необходимо осуществлять перегрузку активных зон реакторных установок. ПАТЭС можно использовать для получения электричества и для обогрева, а также для опреснения морской воды. В сутки установка способна давать от 100 до 400 тонн пресной воды.
Опытный образец ПАТЭС строится в Северодвинске. Предполагается также разместить аналогичный устройства в Пелевке и Вилючинске, также рассматривается вариант постройки ПАТЭС в республике Кабо-Верде на островах зелёного мыса.

К несчастью, недавно проект ПАТЭС наткнулся на серьёзные экономические проблемы.
ПАТЭС - не первая разработка малой АЭС в России. Ученые в Курчатовском институте уже лет 30 назад разработали атомную электростанцию малых размеров. Прототип ее работает на территории Курчатовского института. Это установка «Гамма», а сама станция называется «Елена».
«Елена» представляет собою цилиндр диаметром 4,5 и высотой 15 метров, масса всей конструкции - 168 тонн. Поэтому для удобства установки она разбирается на блоки около 20 тонн, которые можно доставить в любую точку страны и собрать на месте за 3—4 месяца. Теплофикационная мощность «Елены» — около трех мегаватт, а электрическая – порядка 100 киловатт. Станция монтируется в шахте глубиной 15—25 метров и наглухо закрывается мощными бетонными перекрытиями. И ей не страшны ни землетрясение силой до 8 баллов, ни падение самолёта со взрывом его горючего и пожаром.

Если разработки и внедрение мини-АЭС будет успешным, то тогда мы получим не только новый источник энергии. Распределённая энергетика является более стабильной - меньше зависит от выхода из строя «центров». Также вместе с этим следует ожидать соответствующих социальных изменений, как например, меньшую зависимость, и как следствие, меньшую подчинённость интересов человека интересам государства или крупных корпораций.
Tags: атомная энергия, ядерная энергетика
Subscribe
Buy for 100 tokens
Buy promo for minimal price.
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 12 comments