Вход на сайт

МЕДИАМЕТРИКА

Облако тегов

Гибридные реакторы как ядерный ренессанс

Аватар пользователя bom100
Реактор ДЕМО-С

Что можно сделать с нейтроном? В традиционном реакторе деления относительно медленные тепловые нейтроны делят тяжелые ядра обогащенного урана для получения больших количеств энергии порядка 200 МэВ на одну реакцию. В реакторе синтеза слияние ядер дейтерия и трития порождает быстрые и энергичные нейтроны, которые нагревают первую стенку реактора при поглощении. Будущее - за гибридной технологией?

Гибридная технология, объединяющая ядерные реакции деления и синтеза, позволит использовать быстрые термоядерные нейтроны для деления не пригодных в традиционном реакторе деления материалов, таких как торий, природный (не обогащенный по 235 изотопу) уран, отработанное ядерное топливо. Идея подобного гибридного реактора на слуху уже порядка 50 лет, но до сих пор не нашла широкого отклика, в том числе в виду отсутствия - до недавнего времени - стационарных или квазистационарных термоядерных установок с длительным временем разряда.

Один из ярых защитников гибридных “синтез-деление” реакторов - академик Евгений Павлович Велихов. На недавней конференции ITER Велихов был представлен ее генеральным директором Осаму Мотодзимой как “крестный отец ITER”.

Напомним, что именно Евгений Павлович первым заявил о необходимости создания крупной ITER-подобной термоядерной установки в связи с растущими энергетическими потребностями современного общества. По мнению Велихова, ядерная энергетика в настоящее время небеспричинно находится в заложниках плохого общественного мнения. Следующая ядерная авария может полностью перечеркнуть всю индустрию в масштабах планеты!

Гибридный реактор - установка с термоядерным реактором в качестве “ядра”, производящего интенсивный поток нейтронов, вызывающий высокоэнергичные ядерные реакции деления

Чистый термоядерный синтез - безусловно, прекрасная альтернатива, которая, совершенно очевидно, будет реализована. Но от получения первых коммерческих киловатт нас отделяет достаточно неопределенный временной промежуток. Вполне вероятно, этого времени может не оказаться для удовлетворения растущего спроса.

Итак, человек, без которого проекта ITER не было бы, говорит о необходимости “ядерного ренессанса”. Велихов считает, что ключевую роль в подобном ренессансе сыграют абсолютно безопасные гибридные реакторы синтеза-деления, производящие, по его словам, “Зеленую ядерную энергию” (Green Nuclear Power).

Гибридный реактор - установка с термоядерным реактором в качестве “ядра”, производящего интенсивный поток нейтронов, вызывающий высокоэнергичные ядерные реакции деления (43 МэВ в случае природного урана и 25 МэВ в случае тория), вместо простого нагрева воды в бланкете реактора.

Представленная Велиховым установка представляет собой так называемый жидко-солевой гибридный токамак, в котором в качестве делящегося материала используется расплавленная соль урана или тория с температурой около 500° С.

Использование такой технологии имеет множество преимуществ: значительно снижаются требования к эффективности термоядерной части установки (одно из ключевых затруднений для чистого термояда), быстрые термоядерные нейтроны могут быть использованы для частичной трансмутации долгоживущих изотопов из отработанного ядерного топлива в менее вредные, легко утилизируемые короткоживущие изотопы, последний немаловажный фактор - в гибридном реакторе реакция деления поддерживается только засчет внешнего (термоядерного) источника нейтронов, что делает его безопасным.

В ходе презентации были подмечены и недостатки, например, использование солевого расплава может привести к достаточно сложным и не отработанным к настоящему времени инженерным решениям, однако чистый термоядерный синтез, по словам Евгения Павловича, является едва ли не самым большим вызовом к мировому сообществу с точки зрения нерешенных инженерных задач.

Публикация подготовлена по материалам презентации Е.П. Велихова “FUTURE DEVELOPMENT OF NUCLEAR POWER AND ROLE OF FUSION NEUTRON SOURCE”

Интересная статья -  http://www.polit.ru/article/2012/12/18/ps_hybrid_tokamak/

Фонд поддержки авторов AfterShock

Комментарии

Аватар пользователя Руслан
Руслан(4 года 12 месяцев)(07:50:21 / 19-12-2012)

Самое главное непонятно. А как термоядерная реакция запускается, поддерживается и управляется?

Аватар пользователя baa1964
baa1964(5 лет 10 месяцев)(08:30:59 / 19-12-2012)

Так же как в обычном ТОКОМАКе. Правда сейчас её могут удерживать только 28,6 сек. отсюда http://science.compulenta.ru/268602/

Вот и предлагается в эти 28,6 сек. запускать ядерную реакцию используя образовавшиеся в результате термоядерной реакции быстрые нейтроны. Потом еще 28,6 сек. и еще. Реактор периодического действия.

Аватар пользователя nictrace
nictrace(5 лет 9 месяцев)(08:48:58 / 19-12-2012)

там пишут, что до 400 собираются догнать.

Вот интересно только, реактор с такой температурой может считаться безопасным, особенно в случае ошибки персонала?

Аватар пользователя Imyarek
Imyarek(5 лет 4 месяца)(09:38:20 / 19-12-2012)

Гм, могу предположить, что поскольку там реакция не самоподдерживающаяся, при аварии ну максимум там чего-нить поплавится и разольётся в довольно ограниченном пространстве. То есть последствия на уровне аварии на какой-нить ТЭС.

Аватар пользователя baa1964
baa1964(5 лет 10 месяцев)(09:19:15 / 20-12-2012)

До 400 сек. будет еще очень не скоро, вот и предлогается использовать то, что уже есть.

Аватар пользователя Vneroznikov
Vneroznikov(5 лет 11 месяцев)(11:10:42 / 20-12-2012)

http://www.atomic-energy.ru/news/2010/12/07/16597

На токамаке EAST 400 секунд уже достигнуто: удержание плазмы с температурой до 10 миллионов градусов в течение 400 секунд, а нагретой до 100 миллионов - на протяжении 60 секунд. Причем получен положительный энерговыход.

Это, конечно, совсем еще не экспериментальный термоядерный реактор а чисто исследовательская установка, не предназначенная для получения промышленной энергии, но тем не менее.

Аватар пользователя jamaze
jamaze(5 лет 10 месяцев)(09:47:21 / 19-12-2012)

Опять не понял. В обычном реакторе в активной зоне твердое вещество и жидкий теплоноситель. А токамаке - плазма в вакууме. Как тут можно гибрид получить?

Или это просто обычный ядерный реактор поставили рядом с токамаком? Фигня какая-то...

Аватар пользователя Ермек
Ермек(5 лет 3 месяца)(10:23:27 / 19-12-2012)

"Плутонивую стенку" поставили рядом.

Аватар пользователя Савва
Савва(5 лет 11 месяцев)(10:25:24 / 19-12-2012)

Не поставить рядом, а вставить внутрь.

Аватар пользователя jamaze
jamaze(5 лет 10 месяцев)(12:13:36 / 19-12-2012)

Типа стенки тора сделали из плутония/тория/урана-238? Это ж заведомо более сложная конструкция, чем токамак - как там поведет себя, по сути, ТВЭЛ, рядом с плазмой в вакууме и сильном магнитном поле. Как-то обновлять эту оболочку тоже надо...

Аватар пользователя tokomak
tokomak(5 лет 11 месяцев)(12:22:34 / 19-12-2012)

Нет, уран будет находиться ЗА стенками (тора) плазменной камеры, а нейтроны - они же имеют офигительную проникающую способность (они, как известно - электрически нейтральны) поэтому преодолев стенку тора - они уже попадут в другую часть реактора, где сделают своё дело...

Ведь, например - циркониевую трубку в ТВЭЛле обычного ядерного реактора - они (нейтроны) пролетают, даже не задев...

Аватар пользователя bom100
bom100(5 лет 10 месяцев)(11:51:56 / 19-12-2012)

Это водородная бомба наоборот. Там запал - обычный заряд - на делении, а затем запускается реакция синтеза, а здесь наоборот - с помощью реакции синтеза запускают реакцию деления - причем материалов обычно к этому не способных - то  есть гораздо более дешевых.

Аватар пользователя tokomak
tokomak(5 лет 11 месяцев)(12:17:21 / 19-12-2012)

Кстати в обычном токамаке предполагалось поток нейтронов направлять на специальные кассеты с литием, что б из них делать тритий...

нейтрон + литий = гелий + тритий

А, как многим известно - топливо для токамака - это смесь дейтерия и трития. Дейтерий есть на планете, его достаточно (в воде), а вот тритий - слишком дорог... его взять особо негде. И при массовом вводе в строй токамаков - трития не хватит, вот для этого и будут использовать лишние нейтроны и литий...

Аватар пользователя Muller
Muller(5 лет 10 месяцев)(13:06:54 / 19-12-2012)

Тритий получают облучением лития.

Аватар пользователя maxvlad
maxvlad(5 лет 10 месяцев)(12:21:05 / 19-12-2012)

А из расплавленных солей как тепло снимать? Через воду? Если так - то красиво получается. Ведь даже в наших БН-ах используют натрий, а прочие разработчики прицениваются к солевым расплавам. А тут - даже ТВЭЛы не нужны. Солевой расплав - сам себе ТВЭЛ. И даже 235-й уран не требуется в качестве "ядерной спички". Толково придумано. Придумать механизм, как свежий торий в расплав на ходу подсыпать, а отработанный - сливать, так вообще можно без остановки гонять девайс.

Гммммм.... а вот интересно... Если всё так красиво, отчего не сделать то же самое - но без термоядерной спички. Как раз на запале из 235-го урана.

Аватар пользователя tokomak
tokomak(5 лет 11 месяцев)(12:28:28 / 19-12-2012)

Натрий быстрые нейтроны не тормозит, в отличии от воды. А что бы развалить U238 - нейтроны нужны быстрые...

Аватар пользователя maxvlad
maxvlad(5 лет 10 месяцев)(12:51:31 / 19-12-2012)

А уран 235 - он при делении быстрые нейтроны выдает? Потому что тогда можно было бы вместо расплавленного натрия аккурат расплавленый торий по контуру гонять.

Если я правильно понял, то в БН-ах ТВЭЛы с 235-м ураном чередуются с ТВЭЛами из 238-го - или даже ториевыми. И более того, 238-й после бомбёжки становится кем-то ещё(плутонием?), и ТВЭЛы с ним можно переставить на место поиздержавшихся с 235-м ураном. Т.е., через какое-то время 235-й становится не нужен - всем и так хорошо. Типа, замкнутый цикл.

Так и здесь - начали с запала на 235-м, рядом поставили пачку с 238- м - на разведение, так сказать, а потом погрузили всё это в расплав тория вместо натрия. Тот же БН и получится, только расход урана меньше будет, и торий при деле.

Аватар пользователя tokomak
tokomak(5 лет 11 месяцев)(13:00:56 / 19-12-2012)

Естественно там всё сложнее.

А вот сделать из топлива - расплав и его гонять по трубам как теплоноситель - это плохая идея как по мне. Во-первых, топливо после начала работы - станет крайне радиоактивно. А во-вторых - вы это топливо как теплоноситель будете временно (цикл за циклом) выносить из активной зоны в теплообменник, и потом назад. Значит время нахождения топлива под облучением (работа реактора) - будет уже меньше, чем в обычном реакторе.

И ещё - жидкий натрий имеет крайне низкую вязкость - его прокачивать легче... А вот про жидкую соль урана - это надо бы уточнить, боюсь, её прокачка станет в копеечку...

Аватар пользователя maxvlad
maxvlad(5 лет 10 месяцев)(13:10:31 / 19-12-2012)

Так ведь Велихов же и предлагает расплав топлива по контуру гонять. Только облучать его не ТВЭЛами, как в БН-ах, а термоядерным излучателем нейтронов. А так - всё тоже самое. Именно расплав солей тория или низкообогащенного урана. С какого перепугу решили, что этот расплав будет безопасным и нерадиоактивным, мне, если честно, непонятно. Разве что, концентрация низкая... Но один хрен, если там предполагаются соли  урана 238, то должен будет получаться плутоний, неважно, ТВЭЛами облучать, или ядерным излучателем.

Аватар пользователя tokomak
tokomak(5 лет 11 месяцев)(13:24:17 / 19-12-2012)

Облучать да... а вот гонять - по контуру - этого я не понимаю. Опасно это.

Ткните меня в текст, где сказано, что Велихов предлагает из топлива сделать теплоноситель и его гонять по контуру до теплообменника и обратно в реактор... видимо урановыми насосами?

Может соли урана там просто сами "плавать" будет... а внутри расплава - трубки с жидким теплоносителем?

Аватар пользователя maxvlad
maxvlad(5 лет 10 месяцев)(13:44:04 / 19-12-2012)

"Представленная Велиховым установка представляет собой так называемый жидко-солевой гибридный токамак, в котором в качестве делящегося материала используется расплавленная соль урана или тория с температурой около 500° С."

Но доказательств, что расплав будут по контуру гонять, у меня нет. Единственное, что в Европе наши БН-ы критикуют за натрий, и вроде как свои варианты как раз на расплаве соли в контуре проектируют. Я и предположил, что Велихов с учётом этого идею и двигает - типа, нафига обычную соль гонять, давайте сразу ториевую. Да и вообще - логично же, что если есть уже жидкий источник тепла, то проще его через контур теплообмена гонять, нежели этот самый контур хитро встраивать внутрь ванны с расплавом. А расплав вполне логично помешивать, чтобы прореагировал весь объем. Но, повторю, доказательств у меня нет.

Аватар пользователя tokomak
tokomak(5 лет 11 месяцев)(13:53:35 / 19-12-2012)

Критикуют натрий из-за того, что он взрывопожароопасен!!! А расплав соли - типа инертная и не опасная штука, типа - протечка будет и ни кто не пострадает...

А теперь представьте что соль наивысшим образом - радиоактивна!!! ... уж, лучше химически активный натрий, чем вся радиоактивная часть таблицы Менделеева...

Аватар пользователя maxvlad
maxvlad(5 лет 10 месяцев)(14:35:53 / 19-12-2012)

На рисунке, кстати, нифига не ДЕМО-С. Тот чисто термоядерный. Но, в общем-то, похоже, что здесь нарисовано что-то вроде МЕГА-ТВЭЛа. А вот как с него тепло снимать - вопрос вопросов. Потому как водичкой поливать нагретую до 500 градусов трубу с расплавом - это тоже несколько.... неразумно. В ВВЭРах до 300 градусов водичку греют - и то воют от проблем возникающих.

Аватар пользователя tokomak
tokomak(5 лет 11 месяцев)(15:08:15 / 19-12-2012)

Да, там, в первом контуре, приход в активную зону - это 289 °C, а уход из неё - это уже 322 °C.

И проблем реально куча... ТВЭЛы больше 350 °C - уже не любят, у них прочностные характеристики с такой температуры уже начинают падать...

Вот, видимо весь цимус расплавленного топлива в том и есть что его не обязательно в ТВЭЛе содержать, а можно в крепкую сталь упрятать, ибо на неоднородности нейтронного поля и прочие прелести - там уже пофиг, ведь в топливе будет только 232Th, или 238U - они цепную реакцию поддержать не могут... и на всякие перепады потока нейтронов и их энергии можно срать с высокой колокольни, лишь бы ядра разваливали урановые или ториевые. Значит можно в расплавленном топливе или теплоносителе легко допустить всякие разные теплофизические эффекты и не боятся за коэффициент реактивности...

А уж как тепло снимать - что чем омывать солью теплообменник или теплообменником соль :)))) - я думаю росатый без нас придумает.

Аватар пользователя maxvlad
maxvlad(5 лет 10 месяцев)(15:21:18 / 19-12-2012)

Но равномерно помешивать всё равно надо. А так - да, мечта атомщика выходит. Они, бедные, и на разбухание таблеток в ТВЭЛах жалуются, и на неравномерность выгорания урана в этих таблетках жалуются, и на дорогие конструкционные материалы для оболочек ТВЭЛов жалуются. А здесь - расплав даже под давлением держать не надо. Придумать только, как отделять отработанный расплав на ходу - так вообще непрерывная работа получится. Сверху соль тория лопатой подкидывай, снизу в освинцованную кастрюлю отработанный расплав сливай. А кастрюлю потом в бетон и на хранение.

Аватар пользователя tokomak
tokomak(5 лет 11 месяцев)(16:49:14 / 19-12-2012)

И ещё придётся организовать институт атомных качегаров ;)))))

 

Аватар пользователя Андрей Гаврилов
Аватар пользователя tokomak
tokomak(5 лет 11 месяцев)(04:54:28 / 17-02-2013)

Да, почитал, спасибо...

Аватар пользователя Андрей Гаврилов

>А из расплавленных солей как тепло снимать? Через воду?

- классическое решение для MSR (http://en.wikipedia.org/wiki/Molten_salt_reactor)/ LFTR (http://en.wikipedia.org/wiki/Liquid_fluoride_thorium_reactor)  (и вообще для высокотемпературных реакторов) - это замкнутый гелиевый цикл Брайтона.

Аватар пользователя ivs1958
ivs1958(5 лет 1 месяц)(15:20:18 / 19-12-2012)

По-моему, г-н Велихов пытается очень красиво срулить с идеи токамака как ТЯ.

Хотя объединение сверхпроводящих обмоток и 500 градусного расплава в одной конструкции - как-то весьма прикольно.

Аватар пользователя Vneroznikov
Vneroznikov(5 лет 11 месяцев)(16:14:55 / 19-12-2012)

Куда же срулить - там в центре самый натуральный токамак. Просто предлагается идея куда бы еще утилизировать нейтронный поток.

А объединение сверхпроводящих обмоток и 500-градусного расплава - куда ж от него деваться. И в классическом токамаке полученная энергия - тепловая, ее и там по-другому не снимешь. Бланкет придется греть - хоть литиевый, хоть из солей. "Кому сейчас легко"(с)

Лидеры обсуждений

за 4 часаза суткиза неделю

Лидеры просмотров

за неделюза месяцза год

СМИ

Загрузка...