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
0,005% U-234
0,720% U-235
99,275% U-238
Это природное соотношение. В конкретных месторождениях может немного (или много) отличаться.
Вот именно это и было нужно! Спасибо.
Как я понимаю, в процессе переработки руды уран-238 отделяется от урана-235, который обогощается до реакторной чистоты (4-5%). Или U-238 так и остается вместе с U-235?
Остаётся, но его становится меньше в % соотношении.
Т.е. можно говорить, что в "таблетках" урана-238 не более 5%. Это понятно, и можно дальше двигатся в прикидках.
235-го ;)
4-5% урана-235. По вашим словам, урана-238 в таблетках не больше 235-го. Отсюда вывод.
Я имел виду становится меньше чем было, но не настолько, было 99.ххх% стало 95.ххх% от общей суммы, как-то так.
Извиняюсь за дотошность (я понимаю, что "достал" вас, но мне нужно полное понимание), но получается, что таблетки состоят из урана-238 на 95%, и из урана-235 на 5% (приблизительно)?
Да. Причём, скорее всего, уран в виде двуокиси. Вообще, конкретный состав топлива зависит от реактора. Например, есть такой замечательный реактор - CANDU, вообще работает на природном уране.
Содержание делящегося 235U в массе топливных таблеток составляет 4,4 % в начале кампании и 0,8—1 % при выгрузке из реактора.
Да, по металлу, и, как правильно заметил AriesGoth, НДС из кислорода. Для MOX топлива другой состав. Дополню, что для подлодок степень обогащения значительно выше.
На этом этапе уран содержит 0,72% U-235. Далее U3O8 служит сырьём для изотопного обогащения, получения реакторного урана.
У Бекмана есть хорошие лекции:
ДОРЕАКТОРНАЯ ЧАСТЬ УРАНОВОГО ТОПЛИВНОГО ЦИКЛА ,
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЯДЕРНОЙ ИНДУСТРИИ , см. раздел 3. Урановый рынок.
К сожалению времени нет осилить курс лекций.
1. Добыть руду.
2. Получить уран, обычно в виде U3O8.
3. Повысить содержание U-235 до 3..5%.
4. Сделать таблетки, из таблеток твэл-ы, из твэлов твс-ы.
5. ТВС можно загружать в реактор.
Да, конечно. Я просто не верный термин привенил. Дилетант, что скажеш.
Ну совершенно очевидно-же, что речь идет об обогощенном уране до требуемой в реактор. А не об оружейном.
Очевидно, что речь идет как раз о природном уране. Добыча - это природный уран. На рудниках может обощатся руда, но это лишь увеличивает концентрацию природного урана в породе, и ни как не влияет на изотопный состав.
Не согласен. Ибо на разных рудниках добывается порода, содержащая уран. И сваливать все в одну кучу, это как мешать кислое с пресным.
Рассчет должен вестиь либо в единицах разделения, либо в чистом веществе, либо в общепринятом эквиваленте.
Собственно спор ни о чем, одни догадки. Будет конкретная информация - продолжим.
Содержание урана в породе известно. Площадь рудника и толщина слоя тоже. Вот и оценивают запасы. Ничего кислого и пресного.
1 г сгоревшего урана соответствует 1 МВт*сутки тепловой энергии.
Общая электрическая мощность = 372 751 МВт. Пусть КИУМ = 0,85, КПД = 0,4. Тогда средняя тепловая мощность равна 372751*0,85/0,4 = 792096 МВт. За год для этого нужно сжечь 792096*365 = 289*10^6 г урана = 289 тонн. Т.е. 289 тонн урана поделилось. Это составляет 0,43% от потребляемых 67 тыс. тонн урана. А из природного урана как раз добывается где-то 0,45% урана-235. Но тут две проблемы для расчёта:
1. Горит не только U-235, но и U-238, и в случае замкнутого цикла на 1 г U-235 дополнительно сгорает 1 г U-238 или больше.
2. U-235 выгорает не до конца. Идёт ли невыгоревший уран в дальнейшую работу или теряется в хранилищах ОЯТ?
Делаю вывод, что 67000 тонн урана - это в пересчёте на природный уран.
Природный, это обоих изотопов? Похоже ,что так. НО на результат не влияет, на самом деле.
Но есть одна мелочь, " в природном уране изотопа 235 всего 0,7%", а извлекается до 0,5% (в России), а это уже даёт 1100 лет.
Можно по-другому посчитать. 488 ГВт(э) => 1205 ГВт(т) => 1205 ГВт * 365 суток/год * 1 кг/(ГВт*сутки) = 439 825 кг/год = 440 тонн/год. 487 200 / 440 = 1100 лет. Хватит надолго.
При условии сохранения удельной плотности энергопотока и демографии на существующем уровне.
Если посмотреть ретроспективно на рост энергопотока, то можно осторожно прогнозировать удвоение этой величины в ближайшие сто лет. Это уже снизит временнУю планку в два раза. А если за эти сто лет количество населения в нашей стране удвоится (что совсем не чудо), то на выходе, через сто лет, мы получим ситуацию, аналогичную современной: пик ресурсов урана, прогноз конечности этого сырья в течении 100-200 лет, и вопрос, что делать дальше?)))
Тогда торий, но это всё тупики. Надо менять образовательные стандарты и нравственность приводить к праведности - тогда смогут открыть новые принципы электрогенерации.
За все Россию не скажу, но вот в Томской области есть около 330 тысяч тонн
Здесь я про это писал: http://aftershock.news/?q=comment/272873#comment-272873
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D1%80%D0%B0%D0%BD_%D0%BF%D0%BE_%D1%81%D1%82%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BC
487 200 - это природный уран.
Да, считают видимо только конечный уран-235.
Того же урана-238 вроде и так уже под пол миллиона тонн в России лежит.
нет считают всё вместе. Иначе при добыче 3000 тонн этого урана, хватило бы на 85714 тонн топлива.
http://www.rg.ru/2011/02/11/reg-ural/uran-anons.html
Так это не противоречие. Речь опять идет о 1,5-2,5 млн тонн урана с содержанием U235 в 0,71% по массе.
Миллиарды в статье:
1. Это прогнозируемые запасы. Сто раз ещё переоценят.
2. В статье и в обсуждении речь идет о уране по цене 130 долларов.
3. В мировом океане урана ещё больше.
4. Технологий по извлечению нет.
В статье чётко указано: "Между тем Россия не может удовлетворить свои потребности добычей ценного сырья на отечественных рудниках. При наращивании производства атомной энергии проблема усугубится."
Даже если они ошиблись и реальные запасы в десять раз меньше,то это существенно ничего не менят.Т.к всё равно в 100 раз больше ,чем нынешние 2,5 млн т. Однако, СО РАН и такая дельта(в 10 раз) - просто несовместимы с названием СО РАН.
Ещё раз- Однако!, Великие Укры,практически голыми руками и ,при том,хрен знает скока лет назад,выкопали котлован под Blac sea, а Вы - 130$, технологии......
Что-то я не понял, что на что поделили и получили 800 лет?
Почему отсечка 130 долларов, а не допутим 230?
800 лет - исходя из прамой пропорции, с учетом того, что U-235 в природе всего 0,7%.
130 долларов - с учетом современных технологий по обогащению урана. Естественно, если реальная стоимость энергии будет расти, то и эта точка будет расти. Но это, кмк, маловероятно, исходя из гиганского количества урана-238 в природе.
Тогда вопрос уже был озвучен. По природному урана или по изотопу 235 оцениваются запасы.
Выше ответил, как смог.
"И если учитывать, что при использовании технологии БН "горит" и его брат уран-238" - понимаете, его там мало "горит". Большей частью он не делится а захватывая нейтрон превращается в плутоний-239. И его непоследственно использовать не получается - топливо загрязняется продуктами распада, и становится не годным. Нужно переработать топливо очистив от продуктов распада. Для этого нужно отвести его на завод и т.д. Заводы по переработке нужных объемов надо еще построить (а объемы для перевозки будут не слабыми).
Сколько всё это будет стоить - и сколько ресурсов потребует никто пока не знает. Ибо пока никто полностью замкнутый топливный цикл не продемонстрировал. Как продемонстрирует - так и можно будет всё это считать. И ещё : я очень-очень-очень... надеюсь, что с этим самым замкнутым циклом всё получится (а тем есть где словить заподлянку).
И ещё, откуда следует: "Т.е. для выработки 5,56 ГВт нужно затратить одну тонну урана"???
Разделив мощность на количество блоков получим среднюю мощность одного блока, равную 0,855 ГВт. Т.е. для выработки 5,56 ГВт нужно затратить одну тонну урана: 372 751/67 000 = 5,56 ГВт/тн.
А цифра 67000 - это что?
Ну это не вежливо - читайте статью внимательно)))
>>>Согласно данным ОЭСР, в мире функционирует 440 реакторов коммерческого назначения, которые потребляют в год 67 тыс. тонн урана.
Простите. Но тогдла я всё равно не понимаю. Если у нас на тонну урана должно приходится 5,56ГВт установленной мощности, то на 488 ГВт установленной мощности надо 488/5,56=87,77 тонн?
>>>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.
487200 - это природный уран в котором как раз 0,7 235.
На чем основана ваша уверенность? )) Ссылка на данные где?
Статья АY. Ссылка в исходном материале статьи.
Концы не сходятся, 45 т.тонн по общемировым запасам ,и 67 т.тонн сгорает в год. Это разной концентрации уран.
Горит 4-5%. В природе 0,72%.
Вопрос не в том, сколько в пересчете на чистый уран-235 в природе, а в каких единицах его учитывают.
Кстати полностью цитата звучит так: Согласно «Красной книге по урану»[1], выпущенной ОЭСР, в 2005 добыто 41 250 тонн урана (в 2003 — 35 492 тонны). Согласно данным ОЭСР, в мире функционирует 440 реакторов коммерческого назначения, которые потребляют в год 67 тыс. тонн урана. Это означает, что его производство обеспечивает лишь 60 % объёма его потребления (остальное извлекается из старых ядерных боеголовок).
И что вы этим хотели сказать?
Что урана на всех не хватает при текущем колличестве реакторов..
Страницы