Добрый день.
Данная статья скорее просьба о помощи, что бы разьяснили-пояснили более сведующие.
Мысль вот какая.
В современном ядерном реакторе примерно 2/3 тепла утилизируется через градирни. Да, его пытаются использовать для отопления зданий или теплиц, но это редко, чаще тупо сбрасывают в окружающую среду. Не рационально, не находите? Вот, и, как выяснилось, не у одного меня такая мысль возникла. И люди придумали производить водород, используя тепло ядерного реактора.
Тут следует пояснить, что водород имеется только в составе чего-то и нужна энергрия, что бы из этого чего-то извлечь. Сейчас его извлекают из природного газа, попутно сжигая газ-же. Тоже не очень рационально. Можно из воды. Электролизом, всем знакомым со школьной скамьи. Электролзом воды при комнатной температре, электролизом нагретого пара - меньше затрат электроэнергии т.к. часть необходимой энергии сообщена посредством нагрева. Наконец, термолизом, когда под действием высокой температуры вода распадается на водород и кислород.
А есть еще термохимические реакции. их придумали разных более 300. В них получение водорода из воды идет с участием других химических соединенийи под действием тепла. Есть замкнутые, где на входе тепло и вода, на выходе газы и остаточное тепло, а все прочие туда-сюда превращается в процессе. Есть, те, что требуют пополнения химических веществ. Есть те, что исполльзуют электролиз, но не воды, а химических соединений. Т.е. требуют помиом тепла еще и электроэнергию.
Те, что авторы работ оценивают как наиболее перспективные реакции идут при температурах 800-1500 Цельсия, без затрат электроэнергии. В 70-е 20-го века строили опытные установки для получения водорода от тепла реактора термохимическим способом. Но потом цены на углеводороды упали и о них забыли. Действующие работали с КПД в 50%, т.е. половину подведенного тепла пускали в дело. Запроектированные обещали 75%, но их так и не построили.
Итак. Нам нужен ядерный реактор, с рабочей температурой порядка 1000 Цельсия. Такие есть. Далее часть тепла, мы через паровую турбину, также используем для производства электроэнергии. Остается, как обычно, 2/3 от него. И мы уже эти 2/3 используем для производства водорода в термохимических реакциях. Если по технологиям 70-х годов, то половина от него будет пущена в дело. Остается утилизировать треть от изначального.
С точки зрения экономиста очень выгодно. Ведь те же градирни и пруды охладители теперь требуются меньшего масштаба, а следовательно затрат. Так еще и доп.товар получаем с того, что раньше утилизровали - избыточного тепла.
Вот ссылка на один из материалов на просторах всемирного разума. В ней мало говорится о самих технологиях, больше обзор того кто и что в этом направлении делает. Идеально, как по мне, подходит для доказательства того, что это не я один такой дюже "умный" https://www.youtube.com/watch?v=C1KxT7w8xO8&t=3383s
Но идея вообще возникла из другой мысли.
Проект Зевс. Он же ядерный буксир. Говоря "автомобильным" языком это концепт-кар или прототип. Зевс призван даже не то, что отработать, а доказать саму принципиальную возможность использования двух вещей - ядерного реактора в Космосе и плазменных движков. На самом Зевсе останавилваится не буду. Скажу лишь, что это революционная вещь. Особенно если удасться.
Так вот. Одна из проблем с ядерными реакторами в КОсмосе - это их охлаждение, а точнее утилизация тех самых 2/3. На Зевсе используются излучатели - попросту металлоконструкции, призванные излучать избыточное тепло в Космос.
И вот тут может прийти на помощь термохимический способ производства водорода - ведь часть избыточного тепла мы просто пустим в дело и утилизировать нужно уже меньеше. А КПД тепловой машины в виде турбины для производства электроэнергии остается прежним - ведь сначала мы используем тепло для вращения электротурбины, а уже потом в термохимических реакциях. И пресловутый цикл Карно тут для турбины не изменен. Сам же водород моно использовать в тех же плазменных двигателях. ПРи его использовании они становятся мощнее, точнее там скорость истечения плазмы растет значительно.
Но кому я не изложу эту идею, либо игнорят - не отвечают, либо отправляют учить матчасть - физику. Да, я далеко не технарь и физику хоть и любил, но это школьная любвь и во многом забытая :) Чем больше пытаюсь найти информации по теме, тем больше убеждаюсь, что идея рабочая. Однако же, те же инженеры Зевса решили сделать по другому.
Так вот. Может кто подробно, для тупого, обьяснить мне почему она сне срабоатет? Пусть не в Космосе, так на Земле для производства водорода.
Комментарии
Реактор здесь не при чём. В градирни сбрасывается низкопотенциальное тепло от турбин и не 2/3, а примерно 1/3.
Обусловлено это не глупостью конструкторов, а термодинамическим циклом турбины.
Ещё 1/3 - это уже потери преобразования при теплосьеме с Активной зоны.
Если вы в Активной зоне начнёте напрямую получать водород, то вы все равно при сжигании его в турбине (или в котле) треть потеряете на выхлопе, на отходящих газах, на тех же градирнях и так далее.
Потому что любая тепловая машина даже в теории не может иметь КПД близкий к 100%. Ей эти потери нужны для того чтобы она работала. Чтобы удалить из тепловой машины отработавшее цикл рабочее тело, нужна энергия.
Но реактор ведь не тепловаямашина. Турбина -да, котллы для сжиганя водорода - да. Хотя есть такие интересные "котлы" как топливные элементы. А тут мы как раз, и водород, и кислород получаем.
Т.е. при совмещении турбины и термохимии можно же более полнее использовать тепло реактора? Или нет?
Но он и не машина по производству водорода. А машина по производству водорода неизбежно будет тепловой машиной )
можно подумать о том чтоб вообще турбину убрать, а тепло преобразовывать в водород.
При этом КПД, наверняка, намного меньше получится, чем с классической турбиной.
Наверное, действительно, только для отопления. Не обязательно жилых помещений. Ферм, например, животноводческих/растительных.
Можно ) И КПД действительно будет намного меньше )
И для отопления чего угодно низкопотенциальное тепло не очень годится, нормально только для подогрева рыборазводных прудов, так из них не дают продукцию продавать ) Температура воды на входе в градирню до 50 градусов, это никуда не годится.
Да, реактор это обычная кипящая кастрюля, в который сунули раскалённый кирпич (АЗ).
А для того чтобы преобразовать кинетическую энергию нейтронов деления в электрическую вам нужна какая-нибудь тепловая машина.
Турбины используют по тем соображениям, что они имеют наибольший КПД.
При этом не сильно важно паровую турбину вы будете использовать или газовую (сжигая водород с кислородом) в выхлоп у вас все равно пойдет низкопотенциальное тепло.
Это обусловлено самим принципом работы таких машин, - их выхлоп должен быть выше температуры окружающей среды.
Вполне допускаю, что на газовой турбине за счёт более высокой температуры рабочего тела, вы получите более высокий КПД, но подозреваю что эти выгоды будут сведены на нет потерями и сложностью , и опасностью реактора, который воду температурой разлагает....
Из курса химии помню что температура диссоциации воды при атмосферном давлении начинается примерно от двух тысяч градусов, а эффективно идёт при вдвое более высокой...
Должен сказать откровенно Моих знаний и навыков совершенно недостаточно чтобы даже сфероконически рассуждать как поведет себя АЗ при таких нагрузках, и вообще есть ли на земле такие материалы для таких конструкций...
Кстати, нахрена вы уперлись именно в воду в качестве рабочего тела?
Всё равно у вас цикл по топливу для вашей газовой турбины замкнут, - ну так и диссоциируйте на топливо и окислитель какое-то вещество более податливое чем вода, вам всё равно никакой разницы нет, - трубу то можно тупо засунуть в кольцо.
Берите какое-то вещество с менее прочными связями. Хрен с ним, что энергия диссоциации будет ниже, - компенсируете это объемами рабочего тела....
В общем нужно брать разные рабочие тела, разные схемы, и для каждой считать общий КПД, и общую отдачу ватт на тонну энергоустановки...
Может быть что то дельное и получится...
Ещё 1/3 - это уже потери преобразования при теплосьеме с Активной зоны
откуда такие глубокие познания? тепловые потери ввэр 1000 составляют примерно 20МВт при тепловой мощности 3000МВт те менее 1% (данные испытаний, сам делал). Тепловая мощность снятая с аз равна тепловрй мощности переданной пару в парогенераторах с учетом этих потерь - называется тепловой баланс
без него был бы разогрев или остывание
Ну, если вы сами тепловые испытания делали, то не задавайте вопросы ответы на которые совершенно очевидны любому тепловику, а распишите человеку уравнение теплового баланса АЭС, подробно по всем системам, желательно членов на двадцать, и желательно в двух режимах, - в режиме номинальной мощности, и в режиме холостого хода (ну или как это у реакторщиков называется, - неважно).
Кстати я лично, вам тоже буду крайне признателен за такую информацию из первых рук.
реально тепловой баланс сводится по первому и второму контуру как расход умноженный на изменение температуры, по второму контуру берут расход пит воды (точнее) или пара.
погрешность по первому контуру более 4%, по второму около 2% по пит воде.
тепловые потери определяются на этапе пусконаладки и не зависят от мощности - важна только температура первого контура а она меняется от 0 до 100% мощности на 15С (средняя) при среднем значении около 300С, температура воздуха в помещениях примерно одинакова около30-40С, те температурный напор поменяется около 5% что при 20мвт даст изменение в пределах погрешности теста.
потери по остальным системам кроме подпитки продувки не связаны с реактором. гцн вносят около 20мвт в первый контур что покрывает потери.
при погрешности расчета как минимум 2 % "ловить блох" нет смысла - это не бухгалтерский баланс
Я почему-то так и думал. Вместо ясного ответа - пыль в глаза.. Вас же никто не спрашивал про температуру.
Вы заявили себя как охрененный специалист, и на основании этого критиковали мой комментарий. Поэтому я очень прошу написать правильное уравнение теплового баланса (или потерь) - это уж как вам нравится, той установки по которой вы специалист.
второй и последний раз с тобой общаюсь - надо верить комментариям админисчтрации! *** Средний россиянин нищ не только энергетически, но и мозгами (c) ***
Ты свалил с хохляндии в жидоканадщину, - вот и сиди там, не суйся на русские ресурсы, "теплотехник" фигов, который мощность от температуры не отличает.
Идею изложите яснее, а то начали с градирен, закончили ядерным буксиром, всё в куче, ничего не понятно.
Ну, суть в том, куда девать избыточное тепло от реактора. Просто сбрасывать его в окружающую среду, тот же КОсмос считаю не рациональным. А так, и больше произведенного тепла в дело пойдет, и проблема с охлаждением снизится.
Для получения водорода из воды нужна вода, откуда она на космическом буксире в достаточном количестве? Так что такой вариант отпадает однозначно.
Как идея - норм. Но от идеи до реальной АЭС - огромный путь.
Проблем тут накидали. В первую очередь - высокие температуры: лопатки турбин тупо не выдерживают, ТВЭЛы разваливаются. Плюс газ хуже охлаждает чем вода, т.е. проблемы с ТВЭЛами усиливаются. Да и опасен водород.
В общем, НИОКР огромен, сопоставим с нашим ЗЯТЦ. Но ЗЯТЦ решает гораздо больше проблем. Так что РосАтом особо много в эту тему ВИГР не вкладывает. Но наработки по ядерному буксиру - да, могут частично пригодиться, если тема вдруг станет очень актуальной.
Спасибо за ответ
куда девать избыточное тепло от реактора
тепло низкопотенциальное 30-40С по проекту, даже на обогрев берут пар с последних ступеней турбины а не с ее выхлопа, некуда его девать такое кроме как в атмосферу / воду, когда жарко и тепло плохо сбрасывается то температура и давление пара после выше и ее мощность падает
зимой растет
Понял. А я грешным делом думал, что просто сбрасывают то, что осталось после турбины. А осталось еще, думал так, дофига. А там уже почти ничего и не осталось.
сбрасывается не избыточное тепло, то тепло, которое уже не получается эффективно использовать. а значит и вы его не сможете скорей всего использовать. не считайте конструкторов аэс дурней себя.
Идея у него обычная, пролетарская, он хочет коммерчески выгодно утилизировать низкопотенциальное тепло на выходе из тепловой машины.
Ну, в общем, да. Только грешным делом думал, что после турбины там еще высокие температуры и много тепла осталось.
Если там температуры ниже 100 Цельсия, то, действительно, целесообразней какие-нить круглогодичные зимние сады с аквапарками делать как реакреционные зоны для населения.
ИМХО, Прежде чем что то предлагать, целесообразно изучить нормы и правила уже написанные и принятые для таких сооружений.
Вам нужно изучить опыт Капанадзэ
Росатом имеет целое направление по производству водорода. Для этого планируется использовать специализированные реакторы именно с высокой штатной температурой.
Слышал об этом в передаче на радио, куда приходил их представитель и обзорно давал все направления росатомовские.
У них кста еще много в r&d электробатарей вкладывается.
Росатом имеет целое направление по производству водорода
концентрационные пределы воспламенения водорода от 4 до 80%, представляете что будет если полыхнет в реакторе? на фукушиме взорвадся водород но не в реакторе а в помещениях куда его сдували из реактора (радиолиз) и то мало не показалось
тут безопасность реактора обеспечить дорого а вдобавок с водородом да при таких температурах ....
Ну да. Росатомовские инженеры же идиоты.
Обязательно запустят водород с кислородом.
А чо, на выходе турбины более 1000С для запуска термохимической реакции? Не многовато? Ибо сильно расточительно для турбин
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
Афтырь, у тебя хорошо получается про жыдомасонское иго, а вот это не твоё. Поздно тебе инженером становиться, как и подавляющему числу присутствующих тут. Вкратце скажу - идея эта полная херня при сегодняшнем уровне цен на энергоносители, да и будущее её, мягко говоря, весьма туманно. Ибо природу не налюбишь.
И мы уже эти 2/3 используем в еще одной турбине. А потом чуточку остывший выхлоп используем в следующем каскаде. И так до тех пор, пока температура выхлопа не упадет до температуры, сравнимой с окружающей средой. Примерно так оно всё сейчас и работает, водород здесь - лишнее звено.
И мы уже эти 2/3 используем в еще одной турбине
ну не пишите если не знаете, у лучших тепловых на закритических параметрах пара кпд по моему 45% у аэс на насыщенном паре не более 33-35% а остальное "наш вклад в глобадьное потепление"
Нет! Если на установке по производству водорода надо сделать паузу, то что? Реактор придётся аварийно глушить, чтобы он не перегрелся? Охлаждающие установки всё равно придётся делать на полную мощность реактора.
А зачем нужен то водород? Кто то посчитал экономический эффект от использования водорода, и последствия эксплуатации с взрывами и пожарами водородных автомобилей?
Водород понадобится, чтобы чистую воду производить, когда она на планете закончится, благодаря таким проектам.
Когда воды не будет на планете, то водорода и подавно не будет.
А зачем нужен то водород?
из соображений безопасности крупный ядерный реактор \распада или синтеза\ возле потребителя не построить, а далеко транспортировать электрическую энергию сложно.
скорее всего будущие станции находящиеся в отдалённых местах будут заняты производством \синтезом\ традиционных видов топлива \включая и водород\.
Экономически нецелесообразно, как и почти везде с низкопотенциальным теплом. Мне тоже теплицы видятся оптимально.
По хорошему для этого нужен третий контур. Но с другой стороны - у нас и так все у АЭС возле городов излишнее тепло используется для их отопления.
В Северске при Советском Союзе так и было . Кузовлевский тепличный комбинат . На него от СХК шла труба с кипятком в метр диаметром . И еще половина Томска отапливалась .
а зачем ваще нужно столько водорода?
Да низачем, это обычная западная пропагандисткая херня.
Можно дирижибли водородные снова начать строить :)
Теплица лучше всего... Выращивать сахарный тростник(навскидку) - гнать спирт ректификат. Отходы на свиноферму. Свиную тушенку и спирт - на склад.
Гнать прямо в градирне. Лить туда брагу и выпар в огромный змеевик.
Стартап вижу я по сбытию мечт сокровенных с выхлопом недеццким и братание с мордобоем в одном квесте дружбы.
Действительно, пару сотен лет никто об этом не задумывался? Наверное глупцы все. Или задача не имеет решения?
Лучше химию, для поиска этой самой термохимической реакции. Хотя-бы примерно можете её назвать.
Всё методы вам описанные используют высоко потенциально тепло, которое и так идёт в дело.
Полина потерянное энергии, это так называемой низко потенциально тепло: температура водяного пара ниже 200 градусов и тепло фазового перехода пар-вода. И эта проблема не только атомных станций. Это вообще глобальная проблема практически всей энергетики нашей цивилизации. Исключение составляют тэг, да всякая "зкленка".
У нас нет технологий квалифицированно го использования этого низко потенциального тепла, и в ближайшее время просвета не предвидится, к сожалению. Если только не изобретён хуяс (не подумайте плохого: холодный управляемый Ядерный синтез). 😉
Кстати, сегодня была статья про то, что бьются над повышением кпд эффекта Зеебека. Типа до 20% кпд подняли в экспериментальный образцах. Но этого мало, надо выше 30, в идеале 40%.
По термодинамике КПД тем выше чем выше температура рабочего цикла.
Низкая температура в реакторах это вопрос безопасности.
Высокотемпературные парогазовые реакторы будут иметь больший КПД - но тогда и водород не нужен будет.
Вы путаете причину и следствие - ставите телегу перед лошадью начитавших фейк статей.
Сразу должны быть отработаны безопасные высокотемпературные реакторы и пущены в коммерческую серию и только потом на их основе можно мудрить электрогенерацию.
Цена самого топлива АЭС в цене электричества до 5% (зависит от цен на сырье) поэтому сегодня никто не парится что АЭС отапливают атмосферу(или теплицы).
***
Водородная энергетика нужна там где есть пила электрогенерации (как аккумулятор энергии и способ логистики энергии с высоким КПД). При генерации электричества на АЭС никакой пилы нет. Современные АЭС могут частично маневрировать(но хуже чем парогазовые ТЭС). Т.о. выплавка алюминия на АЭС - самый лучший потребитель.
***
Вы вообще в курсе что расчетно получать электричество солнечными панелями в солнечный полдень при большой инсоляции (и охлаждении панелей) (ночью и в дургие периоды будет простой естественно) дешевле чем производить его на АЭС? И что 5 гигават солнечную станцию построить дешевле чем АЭС (но панели служат меньше).
[ wiki/СЭС_Сарань
(цены в странах с дешевой стоимостью труда)
1 млрд у.е. за 1 Гигаватт. 5 млрд за 5 Гигаватт за ~30 лет. Т.е. 10 млрд или меньше за 60 лет (переводя на циклы АЭС). Здесь не учтен вопрос сглаживания пилы(и стоимости рабочей силы в странах золотого миллиарда). Если учесть еще и генерацию водорода, то получится цена как у АЭС (для дешевых по рабочей силе стран (или СЭС должны строить обслуживать и охранять ИИ роботы))]
(цена на энергию низкая)Еще и потому что электричество в пик генерации девать некуда(нет потребителя - цена спекулятивно падает фактически в отрицательную область и чтоб не светить голым задом инвесторам, власти (лоббисты) принуждают энергетиков покупать электричество по фикс прайсу (а что они с ней будут делать поставщиков солнечной энергии не волнует) обувая плательщиков по тарифам за энергию(их рост) на ровном месте (а реальность с ценой генерацией немного другая)).
бу панели по дешману?
https://realt.onliner.by/2024/03/01/prodayut-solnechnuyu-elektrostanciyu
Страницы