Когда мы рассматривали "Перспективы замены генерирующих мощностей на атомные в РФ в период с 2020 по 2050 годы.", то с совершенной очевидностью встал вопрос: а на сколько времени хватит запасов общего количества урана (обоих его добываемых изотопов), при условии сохранения плотности энергопотока и существующих демографических моделей?
Попробуем разобратся в этом вопросе.
Рекомендую перечитать, известную большинству присутствующих статью автора Already Yet: Ядерная спичка (NUC2).
I. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ.
Мировые запасы урана, по состоянию на 2011 год, составляют 5 327 200 тн. Обращаю ваше внимание на два факта:
1. это запасы обоих изотопов.
2. это извлекаемые запасы урана с издержками производства на уровне $130.
Доля запасов урана на гарантированно доступной нашей стране территории составляет 31%, и в натуральном выражении - 1 666 800 тн:
1. РФ - 487 200.
2. Казахстан - 629 000.
3. ЮАР - 279 100.
4. Украина - 119 600.
5. Узбекистан - 96 200.
6. Монголия - 55 700.
Можно рассматривать развитие этого конгломерата в целом, но для начала оценим только нашу страну, ведь мир во всем мире мы отказались строить четверть века назад, не так-ли?
Итак, на территории РФ извлекаемые запасы составляют 487 200 тонн. Много? Мало? А вот давайте совместно разберемся.
Из статьи "Перспекивы замены ..." берем следующую цифру: в период с 2020 по 2050 годы нам требуется построить 360 блоков типа БН-1200.
В настоящее время в России на 10 действующих АЭС эксплуатируется 33 энергоблока общей чистой мощностью 23,643 ГВт.
Для упрощения представим, что уже в настоящее время построены все 360 блоков, старые выведены из эксплуатации и заменены новыми В итоге общее количество блоков, работающих одновременно составляло бы около 400. Вот от этой цифры и будем отталкиватся.
- Номинальная тепловая мощность реактора - 2800 МВт
- электрическая мощность - 1220 МВт
- КПД брутто - 43.6% (КПД по электричеству)
- КПД нетто - 40.5% (полагаю КПД по электричеству минус затраты электроэнергии на собственные нужды станции-сколько энергии отдаем в сеть).
Перемножив количество блоков и их мощность получим 488 ГВт.
Согласно данным ОЭСР, в мире функционирует 440 реакторов коммерческого назначения, которые потребляют в год 67 тыс. тонн урана.
В 30 странах мира эксплуатируется 193 атомные электростанции с 435 энергоблоками общей электрической мощностью 372 751 МВт.
Цифры немного отличаются, но это не критично. Разделив мощность на количество блоков получим среднюю мощность одного блока, равную 0,855 ГВт. Т.е. для выработки мощности в год 5,56 МВт нужно затратить одну тонну урана: 372 751/67 000 = 5,56 МВт/тн.
Я понимаю, что прямая пропорция не даст точный результат, но я к нему и не стремлюсь, а хочу получить порядок цифр.
Итак, для выработки 488 ГВт нам потребуется около 87 000 тн урана в год. Если вспомнить цифру 487 200, то можно прийти в ужас: урана хватит всего на 5,6 лет! Но мы забыли, что в природном уране изотопа 235 всего 0,7%. И если учитывать, что при использовании технологии БН "горит" и его брат уран-238, которого в природе остальные 99,3% (и который в официальную статистику по добыче урана не входит), то цифра получается совсем другой: 800 лет.
Прошу читателей проверить на ошибки, перед тем, как перейти к оценке демографической составляющей и ее влиянию на сроки обеспеченности энергией.
Комментарии
Согласен. Но с учетом технлогии БН и ЗЯЦ ситуация меняется.
Не так принципиально, всё равно нужен уран 235, которого дефицит.
235-ый нужет только для старта реакции. А это абсолютно другие количества.
Это всё пустопорожние разговоры. Атомные станции нам нужны в первую очередь для отопления населённых пунктов. Даже если не брать во внимание сёла, городов в РФ более 1000. Для надёжности надо иметь в каждом минимум 2 реактора. Итого надо более 2000 реакторов. Столько мы не успеем построить до того момента, когда закончатся нефть и газ.
И ещё. Ну-ка прикиньте, сколько будет радиоактивных отходов от всего этого урана. Чернобыльская зона покажется благополучным местом по сравнению с РФ, которая будет завалена отработанными сборками ядерного топлива.
Так что не АЭС надо строить, а бросить клич: "Комсомолец - в Южную Америку".
Пэ.эС. Неужели для вас 800 лет - это много? Я лично меньше чем на миллиард лет не согласен.
Альтернативно адекватный
Галилей тоже был альтернативно адекватный.
Но ты не галилей.
На чем основана ваша уверенность? (с)
Если у Слоны не замечать определенные заскоки, то вполне вменяемый чел.
>>>Итого надо более 2000 реакторов.
Логику "не вкурил". С какого перепуга нужно около каждого нп ставить по 2 реактора?
>>>Ну-ка прикиньте, сколько будет радиоактивных отходов от всего этого урана.
Рекомендую разобратся с значением термина "замкнутый цикл". Тогда этот вопрос снимется сам собой.
Про миграцию в омериги и прочее - тут не спамните, не стОит. Тема не для этого предназначена.
По-настоящему замкнутого цикла никогда не бывает, ни в одном производстве.
Почему два реактора? Ну так резерв всегда нужен. Мало ли какая поломка. Сутки постоит город без отопления - и все трубы с водой лопнут.
Вы путаете резервирование и замкнутый цикл. В процессе отработки топлива в реакторе типа БН ядерных отходов не будет, все "выгорит" напрочь.
Я вот скопировал кое-что из википедии, так тут всё-таки пугают радиоактивными отходами:
Виды ЯТЦ[править | править вики-текст]Открытый (разомкнутый) топливный цикл[править | править вики-текст]В разомкнутом (открытом) ЯТЦ отработанное ядерное топливо считается высокоактивными радиоактивными отходами и вместе с остаточными делящимися изотопами исключается из дальнейшего использования — поступает на хранение или захоронение. Поэтому разомкнутый ЯТЦхарактеризуется низкой эффективностью использования природного урана (до 1 %). Широкое применение открытого типа ЯТЦ обусловлено достаточно невысокими ценами на уран.[1]
Преимущества:[править | править вики-текст]- Отсутствует основной источник загрязнения окружающей среды радионуклидами — радиохимический завод, то есть отсутствует наиболее радиационно опасное производство.
- Радиоактивные вещества постоянно находятся в твёрдом состоянии в герметичной упаковке (в ОТВС), не происходит их «размазывание» по огромным площадям в виде растворов, газов при «штатных» и нештатных выбросах и т. д.
- Исчезают все проблемы, связанные со строительством и будущим выводом из эксплуатации радиохимического завода: финансовые и материальные затраты на строительство и эксплуатацию завода, в том числе на зарплату, электро-, тепло-, водоснабжение, на огромное количество защитного оборудования и техники, химических реагентов, агрессивных, ядовитых, горючих и взрывоопасных веществ.
Недостатки:[править | править вики-текст]- Большая стоимость долговременных хранилищ и полигонов для захоронения.
- Возникают трудности обеспечения долговременной изоляции ТВС от биосферы (существует реальная опасность освобождения радионуклидов в случае разрушения твэлов при их длительном хранении).
- Необходимость постоянной вооруженной охраны захоронений (возможность хищения делящихся нуклидов из захоронений террористами также представляется реальной).
- Неэкономичность по сравнению с ЗЯТЦ и неполное использование потенциала ЯТ.
Закрытый (замкнутый) топливный цикл[править | править вики-текст]В замкнутом ЯТЦ на радиохимических предприятиях осуществляется переработка отработанного ядерного топлива (ОЯТ) с целью возврата в цикл невыгоревшего урана-235, почти всей массы урана-238, а также изотоповэнергетического плутония, образовавшихся при работе ядерного реактора. Из ядерного топлива выделяют ценные компоненты, которые используют для изготовления нового ядерного горючего. При этом активность отходов, подлежащих окончательному захоронению, минимизируется.
Замкнутый ЯТЦ второго типа предполагает утилизацию энергетического и оружейного плутония посредством развития производства смешанного уран-плутониевого топлива (МОКС-топлива) из диоксидов урана и плутония (UO2, PuO2) для реакторов на быстрых и тепловых нейтронах. Повышение эффективности использования ядерного топлива и возможность вовлечения в ЯТЦ плутония как ценного энергоносителя являются основными аргументами в пользу замкнутого цикла. В замкнутом топливном цикле ядерное топливо урановых реакторов рассматривается как важнейший элемент сырьевой базы отрасли. Обосновывается это тем, что ОЯТ содержит значительное количество делящихся изотопов, возвращение которых в ЯТЦ после переработки расширит сырьевую базу ядерной энергетики. После удаления топлива из реактора, топливные стержни проходят обработку на перерабатывающих заводах, где они дробятся и растворяются в кислоте. После специальной химической обработки из отработанного топлива выделяют два ценных продукта: плутоний и неиспользованный уран. Примерно 3 % топлива при этом остается в качестве высокоактивных отходов. После битумирования (или остекловывания) эти высокорадиоактивные материалы подлежат длительному захоронению. 96 % урана, который используется в реакторе, остается в исчерпанном топливе (в реакторе расходуется не более 1 % U-235). Оставшаяся часть топлива преобразуется в теплоту и радиоактивные продукты распада, а некоторая часть в плутоний и другие актиноиды.
Преимущества:[править | править вики-текст]- Переработка отработанного ядерного топлива может иметь некоторые экономические выгоды при восстановлении неиспользованного урана и плутония, который был произведен в реакторе.
- Переработка топлива уменьшает объем высокорадиоактивных и опасных отходов, которые необходимо надлежащим образом хранить, что также имеет определенную экономическую целесообразность.
- В отработанном ядерном топливе содержится примерно 1 % плутония. Это очень хорошее ядерное топливо, которое не нуждается ни в каком процессе обогащения, оно может быть смешано с обедненным ураном (так называемое смешанное оксидное топливо или MOX-топливо) и поставляться в виде свежих топливных сборок для загрузки в реакторы. Его можно использовать для загрузки в будущие реакторы-размножители.
- Восстановленный уран может возвращаться на дополнительное обогащение, или поставляться в виде свежего топлива для действующих реакторов.
- Закрытый топливный цикл является эффективной системой максимального использования урана без его дополнительной добычи на рудниках (в энергетических единицах экономия составляет, примерно,30 %) и именно поэтому промышленность сразу одобрила такой подход.
Недостатки:[править | править вики-текст]- Происходит загрязнение окружающей среды радионуклидами
- Требует гораздо больших финансовых затрат, в отличие от открытого ЯТЦ
Критика технологии закрытого топливного цикла[править | править вики-текст]Согласно докладу «Об экономике российской ядерной электроэнергетики»[2], представленному Беллона от 04.03.2011:
В докладе со ссылкой на отчет Госатомконтроля за 1999 год говорится, что приреакторные хранилища станций на реакторах РБМК заполнены на 80-90 %.
Ну скопировал, а выводы кто делать будет?)
Так я уже сделал вывод, что строительство АЭС - такой хитрый способ геноцида.
А ты, значить, предлагаешь простой способ геноцида?
Хорош тут "альтернативу" толкать в массы))
Строить около каждого нп не надо, можно ведь топить электричеством)))
Которое будет дешевле "жечь", чем выключать.)))
Не надо таких шуток. Я вё-таки инженер-электрик с 1980 года, и понимаю, что отапливать всю страну электричеством совершенно нереально.
Зачем всю-то? Около городов АЭСы, маленькие посёлки топятся э/э с рекуперацией.
Сейчас даже ремонтировать существующие сети и внутреннюю проводку не успевают. А уж переделать всё - ненаучная фантастика.
Я работаю в организации, одной из функций которой прокладка эл. сетей. На этой стезе трудится 25 человек. За год прокинуто (СИП и кабель) около 50 км. Это 2 км в год на человека. Сколько сетей надо построить? 100 000 000 км? Ну, пусть так. И получается, что эту работу может сделать за 50 лет 1 миллион работников. В чем проблема-то?
А кабель изготовить? Металл для него добыть? Трансформаторные подстанции где взять? Тут одну КТП у начальства выпросить невозможно.
В моем миропонимании "выпросить у начальства" никак не связано с физической возможностью произвести.
Лет пять назад километр линии 0,4 кВ и 10 кВ стоили под 1 милион рублей. Посчитайте под призмой этой цены во сколько нам обходится содержание деревень .
Сети 110кВ и выше -там цены другие. Подстанции-двухтрансформаторная подстанция 110кВ на два трансформатора по 25МВт стоила миллионов 200,на данный момент полагаю потянет миллионов на 300.
На данный момент цена примерно такая-же. Разницу делает сечение ВЛ или КЛ, и класс напряжения, соответственно.
По деревням я давно думаю, и не понимаю, почему мини ГЭС не строят, ведь практически все деревни стоят на реках.
По 110 кВ не скажу, дело не имел. А вот блочка на два транса по 1000 стоит от 5 миллионов, в зависимости от типа ячеек (если с вакумниками, то одна ячейка до 400 т.р. доходит).
Это все - лирика. Понятно, что электрофикация - дело не дешовое. Но я могу из личного опыта сказать, что на моей только памяти наши деревни прошли путь от печек до вполне себе так комфортного жилья, со светом, газом. Воду и канализацию только не тянут, ибо бессмысленно)))
Ну дык к Вам и вопрос, почему километр в котором 10 или 20 деревянных бревен и 1000 метров провода *3 стоит миллион. Техника для установки? Нет. Рабочие? Тоже нет. И откуда?
На "деревянных бревнах" уже давно не тянут ЛЭП. Применяются бетонные стойки типа СВ-95 или СВ-110.
Количество опор зависит от трассы. Бывает, что на 100 метрах требуется установить до 15 стоек (с учетом того, что на анкерных опорах стоит по три стойки).
Вам смету скинуть? Там все расписано.
Данными подтверждай. Иначе твои слова на бзежь смахивают. У нас в Удмуртии например, много где видал новые сети прокинуты, да старые деревянные столбы на бетонные заменены, трансформаторы понаставлены... Своими глазами видел. Много. В моей родной деревне трансформатор, как минимум один, добавлен, за проводку трех фаз до участка заплатил пятьсот рублей. Не тысяч, а рублей. Им пришлось новую линию тянуть. Еще и перезванивали, сроки согласовывали, если вдруг у них задержка происходила. С извинениями и прочим.
А почему нереально-то? Сети не позволят, подстанции?
Ну так я напомню, что 100 лет назад вообще про электричество 99% населения страны и не слыхивало. Ничего так, за 40-50 лет отстроились.
По моим прикидкам, надо будет в 20 раз увеличить пропускную способность сетей. Умножайте 40-50 лет на 20.
Что за фигня? То есть чтобы тупо увеличить пропускную способность в 20 раз надо возвести в 20 раз больше ЛЭП и проложить в 20 раз больше проводов? А провод сечением потолще и ЛЭП прочностью повыше? А поднять напряжение? Никакой линейной зависимости тут нет.
А еще если вспомнить недостроенный энергомост. А еще перевести всех сельских потребителей с 6 кВ на десятку. Много можно сделать просто оптимизирую систему.
Главное, чтоб энергия была, а как ее пользовать - вопрос десятый.
Давайте я очень просто отвечу на Ваш вопрос: "Если замкнутый топливный цикл будет создан, то урана хватит НАВЕЧНО" !!! Ибо при таком коэффициенте использования урана его энергетически выгодно будет добывать хоть из морской воды - хоть из гранита ! А прикиньте, сколько в земной коре гранита... ;-) И никакого термояда не надо... И это я про торий еще ничего не говорил...
Если же этот ЗЯТЦ не будет создан, то атомная энергетика умрет быстро.
Я бы с терминами "навечно" был бы поаккуратнее. Думаю, что когда начали копать уголь тоже думали, что хватит на тысячи лет, и с нефтью та же история была.
Но удельная плотность энергопотока растет по квадратичной зависимости. И мы можем только предполагать, сколько энергии будет требоватся на одного человека через 100 лет.
>>>Если же этот ЗЯТЦ не будет создан, то атомная энергетика умрет быстро.
Эти цифры есть, и емпин, что-то около 20 лет.
Как говорили у нас на лекциях : "мы разумеется имеем в виду не дурную математическую бесконечность, а нашу, нормальную, физическую бесконечность..." ;-)
Скажем так - при сегодняшнем уровне потребления энергии - на десятки (а, возможно, и сотни) тысяч лет.
По поводу роста потребления энергии. Эта энергия будет дорогая. Просто БН дороже обычного реактора на тепловых нейтронах. Но дело не в этом - цена переработки топлива маленькой быть не может. А большие объёмы топлива придётся перерабатывать постоянно. Так что увы - рост придётся ограничить. Тот рост потребления энергии в 20-м веке войдёт в школьные учебники. И читать их будут с недоверием и удивоением... ;-)
Ну, перерабатывающие мощности тоже можно масштабировать - при наличии энергии. Так что, при вменяемом EROI и неограниченном (в физическом смысле)объёме сырья - отчего бы не расширять производство энергии?
"можно масштабировать" - атомная энергетика вообще гораздо хуже масштабируется, чем, например, газовая. Очень много ограничений по ресурсам. Например - выпуск спецсталей. Реакторы на быстрых нейтронах очень чувствительны в этом плане... Тут обычными сталями не обойтись вот в принципе. И срок их службы - ограничен (поток быстрых нейтронов не только наводит радиацию, но еще и разрушает сталь). Выпуск всего этого (легирующие добавки и т.д.) - не может расти бесконечно. И ограничения на перевозку отработанного топлива по ЖД тоже должны быть...
Если коротко - взрывной рост энергопотребления в 20-м веке связан только с нефтью и газом. Даже на угле его не удастся воспроизвести... Лозунг будущего - умеренность. Увы, вынужденный... ;-)
>>>Очень много ограничений по ресурсам. Например - выпуск спецсталей.
Как правило, возникающие ограничения и поставленные задачи приводят к прорывам в нужных областях знаний. И никак не наоборот. Так что, будет проблема - ее решат.
По сроку службы вы ошибаетесь. Срок службы реактора БН-1200: 2020-2080.
На сколько я понимаю, при серьезном снижении газо и нефтедобычи высвободятся серьезные ресурсы. В том числе и производственные, которые были "заточены" на добычу углеводородов.
По отработке при БН вообще не понимаю: не будет ее.
Лозунг будущего: быстрее-выше-сильнее. Иначе это не будещее, а прошлое.
У человечества нет другого варианта, как наращивать плотность энергопотока. По крайней мере до тех пор, пока оно не вырвется в межзвездное пространство. Иначе нам в любом случае каюк.
Насколько я понимаю, при серьёзном снижении газо и нефтедобычи вся промышленность и транспорт остановятся.
ЕМНИП, в БН натрий не под давлением. Или, по крайней мере, на порядок-два меньшим, чем в ВВЭР. А котелок с водой не испытывает таких нейтронных нагрузок, как у ВВЭР. Так что, вполне возможно - я не спец и только предполагаю - что в БН режим работы для материалов более щадящий.
"в БН режим работы для материалов более щадящий" - нет. Нейтронные нагрузки - одна из самых больших проблем для реакторов на быстрых нейтронах. Как аккуратно выражаются - "пока не все материаловедческие проблемы решены"... ;-)
Это реактор на тепловых нейтронах можно было строить и на графите (РБМК, например).
Я не говорю, что нагрузок нет. Но натрий в БН не находится под давлением - его насосами качают. Так что нейтронный износ не приводит к таким последствиям, как в случае с ВВЭР, где нужно из радиоактивностойкой стали делать здоровенный котёл, выдерживающий давление дохрена атмосфер.
У РеяОйдахо был график потребления энергии и населения, так это потребление практически стагнирует весь 20 век.
Достоверно известно, что стагнации нет только в первый период после открытия новых источникой энергии. Именно это подстегивает прогресс на том этапе - избыточность энергии. И все совершенно нормально укладывается в теорию S-кривых.
Смены энергетических технологий там именно как S-кривые видны, но их отклонения менее 5%, отсюда я делаю вывод, что не будет больше энергии потребляться на человека - скорее вырастет количество самого населения.
Ограничителем роста населения выступает пик фосфора.
Теоретически мы можем выделять фосфор из морской воды. По цене, в два раза превышающей текущую стоимость золота))).
Так что с ростом населения проблем в будущем не будет.
>>>А большие объёмы топлива придётся перерабатывать постоянно.
Не верно. Вы исходите из информации, по существующим реакторам. В технологии БН горит все "досуха". Т.е., как я понимаю, время работы одной закладки сборок должно увеличится многократно. Значит и проблем с знАчимым увеличением потока сырья не предвидится.
"Вы исходите из информации, по существующим реакторам. В технологии БН горит все "досуха"." - реакторы БН существуют давно. Они существующие ;-)
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%9D-600
Топливо надо перерабатывать не потому, что оно "кончилось". А потому, что продукты деления имеют большой коэффициент поглощения нейтронов. Т.е. ваши нейтроны уже не пойдут на превращение урана в плутоний. Они даже не смогут вызвать деление в уране 235. Они просто поглотятся "дерьмом" впустую.
В современных реакторах сгорает далеко не весь уран 235. А только до тех пор, пока реакция возможна. Там остаётся больше, чем "сгорело" ;-)
Я не специалист в этой области, и с удовольствием бы политал статью по этой теме, написанную нормальным человеческим языком)). Возьметесь?
Страницы