На сколько хватит урана в РФ с учетом возможностей технологии БН

Аватар пользователя Tuktarov

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 YetЯдерная 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.

Данные для БН 1200:

  • 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

Аватар пользователя Производственник

то цифра получается совсем другой: 800 лет.

Благодарю за статью.

Аватар пользователя cr4zyr0m
cr4zyr0m(8 лет 5 месяцев)

статья хорошая, а вот что за новую единицу автор изобрёл, "тн"?

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(8 лет 9 месяцев)

Это я на шнобелевскую премию претендую. А как жеж - изобретатель)))

Аватар пользователя Производственник

Тонньютоны наверное:)

Аватар пользователя jaff_13
jaff_13(8 лет 7 месяцев)

статья-то хорошая, только автор где-то потерял буковку "ч."

" Т.е. для выработки 5,56 ГВт нужно затратить одну тонну урана: 372 751/67 000 = 5,56 ГВт/тн."

Мощность где-то перепуталась с энергией.

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(8 лет 9 месяцев)

Нет, там описка: должно быть 5,56 МВт. Морщьность. Но на конечный результат это не влияет ни как.

Аватар пользователя jaff_13
jaff_13(8 лет 7 месяцев)

честно говоря, в цифры не вчитывался. Но сразу могу сказать: тонна вещества может преобразовываться только в энергию. Вт - это единица мощности.

Там должна быть единица энергии, системная - Дж, эрг, - или внесистемная - Вт*ч.

Аватар пользователя jaff_13
jaff_13(8 лет 7 месяцев)

ладно, готов согласиться на "5,56 Мвт*год/тн"

МВт*год - это количество энергии, получаемое при мощности 1 МВт, выделяемой в течение 1 года.

Аватар пользователя kokunov
kokunov(9 лет 2 месяца)
тонны нетто
Аватар пользователя rayidaho
rayidaho(7 лет 7 месяцев)

авось успеем разработать таки термояд за это время :)

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(8 лет 9 месяцев)

Если "партнеры" не помешают с демографической составляющей.)))

Ведь увеличение количества населения в РФ в два раза прямо пропорционально снизит и количество лет. А процесс улучшения демографии всем нравится))

Аватар пользователя невежда
невежда(8 лет 11 месяцев)

Или получение свободной энергии

Комментарий администрации:  
*** Отключен (бесконечная политота, оскорбления сообщества) ***
Аватар пользователя cr4zyr0m
cr4zyr0m(8 лет 5 месяцев)

уже всё разработано, БН-800 уже пыхтит. Осталось их over 9000 настроить по всей стране хехе

Аватар пользователя Радионеслушатель

опять темные века отменились! Да что ж это а..

Аватар пользователя alexsword
alexsword(9 лет 7 месяцев)

Не отменились.  Помимо всего прочего требуется внедрение мощностей.  Россия, возможно, с задачей в масштабах страны успеет справиться до исчерпания углеводородов, хотя бы частично.

Насчет планеты в целом - большие сомнения. 

Аватар пользователя невежда
невежда(8 лет 11 месяцев)

Мир подождет.

Комментарий администрации:  
*** Отключен (бесконечная политота, оскорбления сообщества) ***
Аватар пользователя brotherflame
brotherflame(9 лет 3 недели)

Лол :) как в рекламе: "И пусть весь мир подождет"

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(8 лет 9 месяцев)

Ни кто уже не успеет, к сожалению. Предпосылок к этому, мягко говоря, маловато.

Аватар пользователя Sibirsky Partizan
Sibirsky Partizan(7 лет 2 месяца)

Главное, чтобы в школах хорошую историю преподавали, а по телевизору учили детей не убивать себе подобных, а созидать. Иначе будут молодые уроды вокруг АЗС с битами и в балаклавах бегать и никакой запас на 800 лет не поможет. А вот с вышеперечисленным у нас пока не совсем хорошо...

Аватар пользователя alterlex
alterlex(7 лет 1 неделя)

1. РФ - 487 200 - это запасы именно урана-235?

Комментарий администрации:  
*** Отчислен (словоблудие, оранжизм) ***
Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(8 лет 9 месяцев)

Очень правильный вопрос. В источниках нигде напрямую не написано, но я думаю, что это именно так.

Если кто может, то этот вопрос требуется в обязательном порядке осветить.

Аватар пользователя alterlex
alterlex(7 лет 1 неделя)

Да-да. Непонятно из текста, какой именно изотоп имеется в виду под запасами. А это, как уже подметили, очень важно. :)

Комментарий администрации:  
*** Отчислен (словоблудие, оранжизм) ***
Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(8 лет 9 месяцев)

Простая логика говорит, что если в мире существовала только одна технология, использующая уран-235, то учитывать уран-238 смысла нет абсолютно никакого.

Пиндосы вон из него пули делали.

Аватар пользователя Huch
Huch(8 лет 7 месяцев)

Вы думаете не очень правильно.

Всего в реактор ВВЭР-1000 загружается около 100 тонн топлива.

Если принять, что в мире работают только эти реакторы и мы во все загрузим свежее топливо, то на 440 реакторов надо 44 тыс тонн (и это топливо кстати служит больше одного года)...

Вспоминая, что реакторы у нас бывают разные, в принципе можно выйти на потребление урана в озвученные вами 67 тыс тонн в год...

Но степень обогащения готового топлива очень и очень далека от 100%. Т.е. либо в запасы 467 тыс тонн входит и уран-238 тоже, либо потребление 67 тыс тонн урана-235 совершенно не реально.

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(8 лет 9 месяцев)

Это официальные данные, и оспаривать их я не берусь. Взяты из одного источника. На сколько я понимаю, 67 т.тн - это не чистый уран-235, это эквивалент урана, реактоной концентрации.

Если есть сомнения, то давайте разбиратся.

Аватар пользователя AriesGoth
AriesGoth(6 лет 11 месяцев)

Если верить Вики:

"для реактора мощностью 1000 МВт, работающего с нагрузкой в 80 %, и вырабатывающего 7000 ГВт·ч в год. Работа одного такого реактора в течение года требует 20 тонн уранового топлива с содержанием 3,5 % U-235, который получают после обогащения примерно 153 тонн природного урана."

Нам надо 153 тонны для обогащения, плюс 20(1-0,035)=19,3 тонный итого 172,3 тонны в год. Реакторов 488, следовательно 84082 тонн природного необогащенного урана в год. Это не учитывая наработку плутониевого топлива и переработку отработанного топлива.

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(8 лет 9 месяцев)

Вы берете данны по одному реактору, а я взал данные по всей отрасли. И эти данные для реактора 1000, и выработка энергии в нем меньше.

Аватар пользователя Huch
Huch(8 лет 7 месяцев)

Давайте разбираться.

Можно еще с другой стороны зайти: можно допустить, что 67 килотонн в год это именно потребление урана-235. Какое количество этого урана будет выжжено в реакторах за этот год (я что-то затрудняюсь быстро найти это число)? Зная энергитический выход реакции деления одного атома можно получить общее количество (тепловой?) энергии, которую мы получим на всех АЭС за год. И сравнить с реальными числами из статистики.

Аватар пользователя AriesGoth
AriesGoth(6 лет 11 месяцев)

Нет 67 000 урана 235 это запредельно. По программе ВОУ НОУ, 500 тонн высокообогащенного урана переработали в 14446 тонн ядерного топлива.

Аватар пользователя Huch
Huch(8 лет 7 месяцев)

Ну тогда 487 тыс тонн это природный уран

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(8 лет 9 месяцев)

Скажите, вы ведете статистику по пустой породе, при добыче железа? Нет? А почему с ураном должно быть наоборот?

Аватар пользователя Huch
Huch(8 лет 7 месяцев)

Потому что в вашей статистике в одном предложении и в одной размерности сообщаются размеры запасов и потребления. При этом потребление, как мы выяснили, учитывается вместе с "пустой породой".

Потому что в соседней колонке вашего источника кроме запасов еще указно и годовое производство. Для России 3 тыс тонн. И это чуть больше 5% мировой добычи. Если принять, что это 3 тыс тонн урана-235, то это будет означать, что только РФ поставляет на мировой рынок 21 тыс тонн реакторного топлива из своей руды, а значит общее мировое производство топлива превышает 400 тыс тонн. Вы в это верите?

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(8 лет 9 месяцев)

Почему нет?

Я опренделенно вижу, что все, кто обсуждает тему - "плавает" в ней. Давайте подождем, и кто-нить понимающий нам это разложит по полочкам.

Аватар пользователя AriesGoth
AriesGoth(6 лет 11 месяцев)

Вообщето АY уже всё разложил. Ссылку на статью привели.

Так вот:

"Много ли это?
Если учесть, что как я писал ранее, что содержание урана в породе для большинства месторождений составляет 0,72% (есть интересные исключения, но мы их отдельно коснёмся в части рассказа о радиофобии), а большинство реакторов (легководные) работают на обогащении урана по изотопу 235U до 4-5% (хотя есть варианты реакторов на тяжёлой воде, которым достаточно 2% содержания 235U в делящемся материале), то общий энергетический потенциал природного урана, посчитанный исключительно по содержанию 235U, составляет 45 406 тонн."

То есть приведенная Вами в статье цифра запасов - это природный уран.

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(8 лет 9 месяцев)

45 т.тонн. Ага. А по оффициальной статистике сжигается в год 67 т.тонн. Вот именно, что сгорает реакторный 4-5%, и учет ведется, скорее всего в тех же единицах.

Короче - разбиратся надо.

Аватар пользователя Huch
Huch(8 лет 7 месяцев)

67 тыс тонн загружается в реакторы, и соответственно выгружается из них, и все - дальнейшая переработка выгруженных отходов почти не производится. на следующий год это уже новые 67 тыс тонн.

Аватар пользователя Maximus
Maximus(8 лет 6 месяцев)
На рынке котируется природный уран. Упомянутые 130$ за кг - это для природного урана.
Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(8 лет 9 месяцев)

Т.е., учитывается уран-235, с концентрацией около 0,72%. Остальное в породе - что? Уран-238?

Аватар пользователя Maximus
Maximus(8 лет 6 месяцев)
Насколько я знаю, торгуется U3O8, цена указана в пересчёте на металлический уран, его изотопный состав такой, как в природе: 0,72% U-235, остальное U-238 и немного U-234. Это уже не порода, а сырьевой товар.
Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(8 лет 9 месяцев)

Т.е., когда какая либо страна покупает уран-235 (в пересчете на чистое вещество), то она, фактически, получает бонусом еще и уран-238. Чудненько.

Теперь становится понятна одна из причин, почему австралийцы заблокировали продажу урана нам.

Аватар пользователя Maximus
Maximus(8 лет 6 месяцев)
Нет, уран обогащенный по U-235, - это уже продукция более высокого передела, и цена другая.
Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(8 лет 9 месяцев)

Мне кто-нить ясно может сказать состав того, что продается и стоит 80-130 баксов?

Аватар пользователя Omni
Omni(8 лет 8 месяцев)

Это природная смесь с ГОКа с 0.72% 235-го.

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(8 лет 9 месяцев)

Это то понятно, а остальное что там?

Аватар пользователя Maximus
Maximus(8 лет 6 месяцев)
Природный уран: "The uranium bubble of 2007 was a period of nearly exponential growth in the price of natural uranium, starting in 2005[2] and peaking at roughly $300/kg (or ~$135/lb) in mid-2007." ( https://en.wikipedia.org/wiki/Uranium_bubble_of_2007 ).
Кстати, у Вас в статье так и написано: "1. это запасы обоих изотопов.".
Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(8 лет 9 месяцев)

Да, я написал это. Но потом понял, что недопонимаю этот вопрос. Именно поэтому с пристрастием пристаю к вам.

Мне нужно точное знание, что содержится в этой руде.

Аватар пользователя Maximus
Maximus(8 лет 6 месяцев)
В этой руде уран, как он есть, т.е природный. И запасы указаны для природного урана. Руду добыли, получили концентрат U3O8, его и продают. Природную смесь изотопов, как в концентрате, и считают.
Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(8 лет 9 месяцев)

Хорошо, подойду с другой стороны.

Добыли тонну руды. Там урана-235 в среднем 0,72%. Сколько там урана-238?

Аватар пользователя Omni
Omni(8 лет 8 месяцев)

0.72% от суммы с 238-м

Аватар пользователя Tuktarov
Tuktarov(8 лет 9 месяцев)

Наконец-то))). Спасибо.

Страницы