Ученые Томского политехнического университета разрабатывают по заказу Министерства промышленности и торговли концепцию ядерно-водородной энергетики с использованием реакторных установок на ториевом топливе. По их мнению, ториевые реакторы смогут работать значительно дольше нынешних, в которых используется уран.
В настоящее время основой атомной энергетики является уран-238, обогащенный ураном-235. Торий же в качестве сырья для производства ядерного топлива пока не применяется, сообщил ТАСС проректор ТПУ по научной работе и инновациям Александр Дьяченко. «У урановой энергетики есть серьезные недостатки. Первый – короткий цикл использования топлива: через три-пять лет нужна перегрузка топлива, остановка ядерного реактора, большие расходы на утилизацию отработавшего топлива (ОЯТ). Ториевые реакторы могут работать дольше – можно довести кампанию до 10-15 лет», – рассказал он.
По его словам, также не является рентабельным строительство малых энергоустановок на уране в труднодоступных местах, поскольку урановая атомная энергетика конкурентоспособна только при создании крупных АЭС. В то же время необходимость передавать электроэнергию на большие расстояния в стране делает ее слишком дорогой. «Именно по причине бескрайних расстояний и расположения многих добывающих предприятий в труднодоступных местах ториевая энергетика ориентирована на РФ», – подчеркнул ученый.
Торий является более выгодным сырьем, потому что его прогнозные запасы в несколько раз превышают запасы урана и при его использовании отпадает необходимость в значительных затратах на строительство заводов по изотопному обогащению. Небольшие ториевые реакторы можно использовать в труднодоступных районах, в том числе на рудниках и карьерах, где после выработки они могут быть захоронены. Высокотемпературный ториевый реактор может служить как источником электроэнергии, так и для производства водорода.
«Работающая в карьерах дизельная техника приводит к большой загазованности, необходимы частые остановки работ и проветривание котлованов и рудников. При использовании ториевого реактора на борту карьера технику можно заправлять экологически чистым водородом», – отметил Александр Дьяченко.
Сейчас ТПУ по заказу Минпромторга РФ изучает источники ториевого сырья и разрабатывает технологию комплексного выделения тория и редкоземельных металлов из отечественных месторождений. В 2016 году планируется сделать опытный ториевый брикет для проведения экспериментов и рассчитать параметры будущей ториевой реакторной установки.
В качестве перспективных месторождений редкоземельных элементов для добычи тория рассматриваются Туганское в Томской области, Томторское в Якутии, Тарское в Омской области и некоторые другие.
http://minpromtorg.gov.ru/press-centre/all/#!tomskie_uchenye_issleduyut_vozmozhnost_zameny_urana_v_yadernyh_reaktorah_na_toriy
Комментарии
Ториевый цикл
"в качестве первого приоритета следует рассматривать замыкание топливного цикла (без чего невозможны ни бридинг, ни трансмутация, ни ториевый топливный цикл),
а в качестве второго приоритета – привлечение тория в ЯЭ, на первых порах, хотя бы, в качестве топлива для реакторов типа CANDU."
Ну наконец то, сдвинулось с мёртвой точки, не прошло и пары десятилетий.
Почему наконец-то ? Может работы велись давно, а сейчас просто есть положительные сдвиги в ранее нерешаемой задаче ?
2012год:
ТОРИЕВАЯ БОМБА РОССИЙСКОГО ЭДИСОНАhttp://aftershock.news/?q=node/18511
Искусство Возможного и Неуловимый Джо (NUC11)
http://aftershock.news/?q=node/15326
Было-бы интереснее делать УЯР(возбуждение ядер тория с помощью гамма излучения, например Co60 и получение на выходе мощного потока альфа-излучения высокой энергии) с внешней инициацией, но это дело далёкого будущего.
Быстрота нужна тогда, мы знаем когда...
Если делать ТВЭЛ из смеси Th232 и U235, то получится интересная штука - по мере "выгорания" U235 в ТВЭЛ будет накапливаться U233(тоже неплохая "спичка", сильно альфа-радиоактивная), который будет появляться по мере захвата ядрами Th232 нейтронов. Вот и весь секрет долгоиграющих ТВЭЛ.
А если в ТВЭЛ изначально заложить U233 и торий с небольшим инициирующим содержанием U235 -получим очень интересные стержни, срок жизни которых в 2.5 раза выше, чем, у обычных.
Единственная проблема - утилизация отработанных ТВЭЛ. Там будет накапливаться U234 , изотопы таллия и полония - гадость ещё-та, остальное легко перерабатывается. А уж "отравление" топлива U232(это еще бабка надвое сказала, что он будет, т.к. для этого торий должен не слабо хватануть бетта-излучения и нехреновых энергий) и U236(эта зараза будет появлятья, хоть плач!) будет снижать его эффективность.
>Если делать ТВЭЛ из смеси Th232 и U235, то получится интересная штука - по мере "выгорания" U235 в ТВЭЛ будет накапливаться U233(тоже неплохая "спичка", сильно альфа-радиоактивная), который будет появляться по мере захвата ядрами Th232 нейтронов. Вот и весь секрет долгоиграющих ТВЭЛ.
А если не парится, и оставить U238 - то там будет накапливаться Pu239. И не будет проблемы нейтронного яда Протоактиния 233 с периодом полураспада 30 суток (против 1 суток у Нептуния 239 ЕМПНИ).
>А если в ТВЭЛ изначально заложить U233 и торий с небольшим инициирующим содержанием U235 -получим очень интересные стержни, срок жизни которых в 2.5 раза выше, чем, у обычных.
Осталось сделать конструктивные материалы ТВС, расчитанные на в 2,5 раза большее выгорание.
Звучит, простите, как удар лопатой. Плюсую.
Да, с последним соглашусь на все 100 - это сложно.
А со старым вариантом будет хуже, плутоний 239 может "закинутся" нейтронами до 240, это не есть хорошо, точечные перегревы стержней, термическая деформация и износ увеличиваются. Потому-то лучше торий, он спокойнее, что-ли...))) Но дурной в плане отходов, они фонят, собаки, дюже жёстко, да и токсичность их слишком высокая.
А как взрывается экологически чистый водород товарищ в курсе? Тогда уж пусть ездят на электричестве.
Водород - штука безусловно опасная. Пущай уж на месте используют Теслу, чтобы энергию передавать без проводов...))))
Я не уверен, что использование трупа Теслы - это разумно, тем более на все карьеры его не хватит. Может надо использовать его изобретения?
Это я и имел в виду.:)))
Мировые религиозные практики показывают, что скрипач не нужен не обязательно использовать весь труп целиком. Достаточно лишь частички мощей святого Теслы, для того, чтобы электропроводимость атмосферного воздуха увеличилась в среднем на несколько порядков.
ПАЦТАЛОМ!
Совершенно точно, что товарищ не вкурсе, что водород это zhopa.
Совершенно точно, что товарищ не вкурсе, что не дизельная техника приводит к загазованности, а неисправная дизельная техника. Менять ТНВД надо вовремя.
Может тогда и по торию, товарищ, совершенно точно...
С начала 90-х годов наши учёные пытаются продавить это направление, но чиновники высшего управленческого звена (депутаты, министры, Академия наук РФ и др.) - "не видят необходимости" в том, чтобы более чем в 2 раза повысить эффективность ядерной энергетики. Наши приоритеты тают. Ториевые АЭС с 2007 года уже строят Осло и Бхабха, в 2017 планируют их ввести в строй. А наши же учёные продолжают колотиться светлыми головами об чиновничьи стены, обивают высокие пороги и всё - вхолостую. Брюссель-Вашингтон-либероидное Правительство РФ -ПРОТИВ, и делают всё, чтобы нашу ядерную энергетику "попридержать". Брюссель-Вашингтон понять можно - они глобальные конкуренты России, а вот наше правительство тогда - КТО? идиоты или враги страны?
Наше правительство - злостные саботажники. Расстрелять однозначно! По совокупности преступлений - несколько раз!
>С начала 90-х годов наши учёные пытаются продавить это направление, но чиновники высшего управленческого звена (депутаты, министры, Академия наук РФ и др.) - "не видят необходимости" в том, чтобы более чем в 2 раза повысить эффективность ядерной энергетики.
А в чем повышение в 2 раза эффективности? В чем дестикратное увеличение гемморойности - сразу понятно, а вот где спряталась эффективность в использовании тория?
Может есть ещё-какие перспективные направления? Урана-то не так много, а РБН-ы медленно приращивают топливо в цикле.
Нет, перспективных всего 3 - урановый ЗЯТЦ, ториевый ЗЯТЦ, термоядерная энергетика. И мы отлично знаем, что все три - это либо сложно и дорого, либо очень сложно и дорого, либо запредельно сложно и дорого.
С другой стороны урановыя ЗЯТЦ - это сотни лет на текущем потреблении, ториевый ЗЯТЦ - это еще сотни лет, а ТЯЭС - это тысячи лет. За это время можно перестроиться и воспользоваться техническим прогрессом для улучшения ситуации.
Давненько, еще в конце 90-х слышал про попытку использования Pb208, который захватывал нейтроны и сильно грелся(солевые реакторы), хотя там вроде была закавыка только в отходах, среди которых была фонящий гаммой изотоп ртути.
в 2-х словах, как я понимаю своим дилетантским, но любознательным умом: основа новой технологии - микрокапсулирование ядерного топлива в металлических защитных оболочках; создание ТВЭЛ с микрокапсулированием и с его сотовой структурой распределения в ТВЭЛах нового типа (МКС ТВЭЛ) даёт предельно сверхвысокое выгорание ядерного торплива, превышающего 90%, против 5-7% в современных ТВЭЛах; в качестве материалов для оболочек ТВЭЛ предлагается использовать специальные интерметаллические сплавы (циркония с бериллием и др.)... + др.техничские тонкости. Конгресс США, видимо, в силу "большой дороговизны" утвердил аж в 2003 году закон о государственной программе ториевой энергетической технологии. Норвегия и Индия, видимо, тоже "плюют" на сверхзатраты и переходят от слов к делу - СТРОЯТ ториевые АЭС.
Не, оно понятно: зачем нашему правительству суетиться и рисковать тёплым креслом, если есть нефть- газ-уголь, традиционная ядергная энергетика, устойчивое распределение доходов-расходов по отраслям?! к чему им "лишние" хлопоты и заботы.
В 90-е их извиняло то, что страна выживала, но сейчас, когда денег - куры не клюют, можно бы и вернуться к перспективным технологиям, пока нас не обошли окончательно и бесповоротно.
>в 2-х словах, как я понимаю своим дилетантским, но любознательным умом: основа новой технологии - микрокапсулирование ядерного топлива в металлических защитных оболочках; создание ТВЭЛ с микрокапсулированием и с его сотовой структурой распределения в ТВЭЛах нового типа (МКС ТВЭЛ) даёт предельно сверхвысокое выгорание ядерного торплива, превышающего 90%, против 5-7% в современных ТВЭЛах
Вау. 90% выгорания т.а. - это в 5,5 раз превышает рекордные достигнутые в реакторах показатели, и как минимум в 2,5 - перспективные показатели ДУО-сталей. Штаны-то не порвутся? Может сразу с такой технологией в Terra Power обратится, которую финансирует Билл Гейтс, и которая уперлась именно в конструкционные материалы, пытаясь реализовать идею "реактора-свечи"?
>в качестве материалов для оболочек ТВЭЛ предлагается использовать специальные интерметаллические сплавы (циркония с бериллием и др.)
Можно подумать, что сейчас используется кровельное железо. Если бы вы прочитали бы хоть одну статью по материалам оболочек ТВЭЛ, и увидели бы там фразы типа "планируется модернизация сплава ххх путем увеличения содержания кислорода с 0,08% до 0,09%, при снижении содержания олова с 0,27% до 0,22% что дает ..." - то поняли бы, насколько это специальные сплавы.
>Норвегия и Индия, видимо, тоже "плюют" на сверхзатраты и переходят от слов к делу - СТРОЯТ ториевые АЭС.
Индия, допустим, в уникальной ситуации - уран ей никто не продает (не продавал), а своего нет. Зато есть торий. Поэтому придуман такой финт ушами. Сейчас уран начали продавать, и ториевая программа практически заморожена. Читайте Анпилогова. А в Норвегии будет делаться вроде как исследовательский реактор на тории, а не АЭС - так и не первый в мире же.
>Не, оно понятно: зачем нашему правительству суетиться и рисковать тёплым креслом, если есть нефть- газ-уголь, традиционная ядергная энергетика, устойчивое распределение доходов-расходов по отраслям?! к чему им "лишние" хлопоты и заботы.
А вот вы скажите - зачем нам этот гемморой? У нас и так - тепловые АЭС, перспективные АЭС со спектральным регулированием, 2 перспективных натриевых БН, 1 свинцовый, 1 свинцово-висмутовый, ЗЯТЦ, ОДЦ БРЕСТ, ну КУДА, КУДА нам еще торием заниматься? Для полного счастья не хватает еще жидкосолевого реактора, газового и ADS.
интересно. А про дворковичей то кажется уже известно, кто они
"КТО? идиоты или враги страны?" - не надо так сильно нервничать... Ториевая энергетика будет дико дорогой. Обычная пользуется технологиями, наработанными при создании ЯО. Здесь - много придётся разрабатывать с нуля... Она фактически требует бридеров - ибо природные изотопы тория "не делятся". И при этом она куда поганее даже плутониевой (и по деньгам, и по экологии)...
Всё это настолько дорого, что даже "зелёная энергетика" на её фоне может показаться очень дешёвой... Хотя, светлые головы наших учёных это не очень волнует...
Вот у Анатолия Анпилогова сейчас выходит достаточно хорошая серия статей про ториевую энергетику в Индии. Если же резюмировать про и контра по сравнению с урановой, то результат получается совсем не такой, как хотелось бы ректору ТПУ:
1. Торий 232 - это неделящийся изотоп. Он очень похож на U238 по нейтронно-физическим свойствам, и при поглощении нейтрона, немножко подумав даст вам делящийся изотоп U233 (не запутайтесь!), точно так же, как из U238 можно получить Pu239.
2. При этом практически весь торий лежит в земле, а U238 стоит в готовом к применению виде на обогатительных заводах миллионами тонн - они не знаю куда его девать.
3. Как и в цикле U238-Pu239 для Th232-U233 нам нужна мощнейшая ядерно-химическая индустрия, а так же реакторы-бридеры, т.е. полноценный ЗЯТЦ. Если он будет создан под урановую линию, то вовлечь торий будет гораздо-гораздо проще.
4. При этом сам ториевый цикл обладает парочкой очень неприятных особенностей, в виде промежуточного нейтронного яда Pa233, который будет накапливаться в трансмутируемом тории, и портить всю малину. Для решения этой проблемы ученые обычно предлагают к горе ниокров по собственно ториевому топливу добавить гору ниокров по жидкосолевым реактором, что бы можно было в реальном времени откачивать топливо из реактора, чистить его от протоактиния и возвращать обратно в АЗ. Такие реаторы существовали и вот уже 50 лет остаются дико перспективными.
5. Кроме того, в ОЯТ ториевого топлива есть очень неприятные изотопы, которые светят жесткой гаммой - т.е. переработка этого топлива и рефабрикация новых твэлов из отработки еще более сложна чем в случае уранового ОЯТ.
Именно по этому никто особо не рыпается в плане тория, кроме Индии, у которой тупо нет урана.
Это - понятно.
Я всего лишь за то, чтобы ценные технологии не лежали под сукном, чтобы продолжалась их доработка: включили нужные темы в гос.программы, как-то оплачивали НИОКР, привлекли конкретных заказчиков-потенциальных потребителей конечного изделия, кооперировались с теми же индусами в целях экономии.
Но если ториевое топливо "выгорает" на 90%, то какой вообще смысл его "мощно" перерабатывать? Если конечно не пытаться делать бомбу из U233. Для тория нужен то только "запал", чуть чуть U235-U233 (или чего другого "нейтронноактивного"), дальше он сам "горит".
Тория в Земной коре втрое больше чем урана и весь тот торий годен к употребелению, а не 0.7% как для урана. При таких количествах можно обойтись пока и без широкомасштабного "размножения" тория в уран с полным "замкнутым циклом" - если не стоит цель делать из него бомбу. А для производства "запалов" можно перерабатывать хорошо "вылежавшееся" отработанное ториевое топливо, когда "гамма" существенно снизится, ведь нужно то небольшое количество любых "нейтронно-" или "альфа-" "-активных" материалов, не обязательно что бы непременно уран или плутоний. Можно просто из гранита радий добывать. Вон у "атомного бойскаута" на радии и америции из пожарных извещателей начал "разгоняться" даже глубоко подкритический ториевый "пакет".
>Но если ториевое топливо "выгорает" на 90%
Если за раз, то конечно. Но пока рекорд - 17%. Куда вы будете девать газообразные продукты реакции? Что будете делать с нейтроннопоглощающими продуктами деления? Где возьмете конструкционные материалы, которые выдержат такие запредельные дозовые нагрузки? Думаете, над ответами на эти вопросы никто не бился и не тратил тысячи человеколет? Что стоит копнуть в сторону свежей идеи и энергетические проблемы человечества решены?
"Газообразные"? А на уране разве газообразных не бывает? Или это в том смысле, что если "90%", то их будет так много, что и деформация сборки тоже будет порядка 90%?
Понятно, что профессионалы предпочитают сводить все к уже отработанным готовым решениям, пока есть такая возможность, это нормально и целесообразно. Кардинально менять конструкцию - это всегда "еще та забава!". Но что то делать ("насыпное", например - что бы без "конструкционных материалов") когда то все равно же придется, уран скоро закончится.
>Газообразные"? А на уране разве газообразных не бывает?
Бывает. А 90% выгорания - не бывает.
>Или это в том смысле, что если "90%", то их будет так много, что и деформация сборки тоже будет порядка 90%?
ТВС просто разрушится, и гораздо раньше, скажем на 20% выгорания.
>Понятно, что профессионалы предпочитают сводить все к уже отработанным готовым решениям
Профессионалы просто приемлят отрицательные ответы эксперементальных проверок "радиационное распухаение мартенситно-ферритных сталей не позволяет их эксплуатировать при дозовых нагрузках выше 100 с.н.а".
>Но что то делать ("насыпное", например - что бы без "конструкционных материалов") когда то все равно же придется, уран скоро закончится.
Насыпное топливо (микротвэлы) - это прекрасно. Но вот одна проблема - охлаждать их можно только газом под давлением, для жидкости слишком велико гидросопротивление. А теперь - что вы будете делать, если у вас лопнет трубопровод, и весь газ выйдет наружу? Как вы будете охлаждать свой реактор?
Не пойму, почему газ герметично запирают в твэлах, а не выпускают в какой-нибудь резервуар снаружи реактора. Чем это обосновано?
Наверное, потому что подключить каждый из 50856 твэлов (в реакторе ВВЭР-1000 из столько) к трубке которая будет отводить газообразные продукты деления, сделать это герметично, и повторять эту операцию раз в год показалась разработчиком ВВЭР слишком безумной затеей.
А если одна трубка на сборку? Или резервуар на сборку? Много ли там газа? Он накапливается или распадается?
Да вы никогда эти газопроводы не обоснуете.
Газа (в основном это гелий из альфа-распадов) там столько, что к концу работы твэла в нем давление несколько десятков атмосфер.
Гелий можно сбрасывать в атмосферу.
А обоснование - более тонкие трубки твэлов - лучше нейтронная экономика и некоторое уменьшение отходов.
>Гелий можно сбрасывать в атмосферу.
После очистки от ПД, например йода. При этом изначально это весьма активные и неприятные ядерные отходы, с которыми надо работать.
>А обоснование - более тонкие трубки твэлов - лучше нейтронная экономика и некоторое уменьшение отходов.
Обоснование в плане безопасности. Что частота разрыва трубок (которые стоят в мощном потоке воды при температуре 300 градусов и давлении 160 атм, еще и под поздействием радиации) будет не больше такой-то и прочее.
Я не думаю, что здесь мы с вами понимаем ситуацию лучше, чем разработчики топлива и реакторов.
С моего балкона были видны Сосны (7 км по прямой) - пока обзор не перекрыла новая девятиэтажка. И в 80-х я иногда видел за лесом, над трубой реактора, "рыжий дым". Потом, уже в 00-х, я по работе столкнулся с тем, кто там тогда работал - с тех пор он сменил место работы и специализацию. Он то мне и рассказал, как у них прорывало трубопровод с четырехокисью азота, охлаждавшей активную зону ПАЭС "Памир", как у них человек погиб, надышавшийся ею. А потом нашел все это и в интернете. Но проблему они решили, два реактора работали, один прошел все испытания - и это в "мобильной" версии..
Шабаны, не? :)
..Ангарская.
Алексея
Спасибо.
В помощь изучающим источники сырья - склад Красноуфимске
http://health.russiaregionpress.ru/files/2009/10/6f39a91dc374c32ecaea5bdb239da658.jpg
Там можно "добыть" 82 тыс.т монацитоваго концентрата.
Анпилогов уже писал про это в своих циклах про ядерную энергетику.
ИМХО, тут справедливо указали - что для плутониевой, что для ториевой энергетики требуется несколько более защищённое радиохимическое производство. Потому что гамма. А коли так - проще использовать то топливо, для которого не требуется строить новые реакторы, если на новую радиохимию всё равно придётся тратиться. Насколько я понял, получившийся из 238-го урана продукт можно будет пихать в ТВЭЛы для обычных ВВЭРов, а вот с торием всё не так однозначно.
Видел такие интересные циферьки. В России ГЭС на крупных реках вырабатывают где-то в районе 24% ЭЭ. И - потенциал использования у нас примерно такой-же ;)
Т.е. мы могли бы всю сегодняшнюю выработку покрыть с крупных ГЭС. Единственная проблема - переброска ЭЭ на большие расстояния. Но она решаема при помощи ЛЭП на постоянном токе.
Согласен, проблему переброски придётся решать. Но - после этого мы получаем практически вечный источник энергии. Нет ни выбрасов, ни радиоакт. отходов, ни проблемы окончания урана... Для плотины сотня лет - не срок. Сейчас ГЭС дают самую дешёвую ЭЭ, а вот ЗЯТЦ - ещё не факт, что промышленность вообще переварит его цены...
Плюс ещё треть от этого - потенциал наших малых рек, на малые ГЭС. Так вот, может таки для начала сделать то, что само в руки идёт ?
Я видел цифру в РусГидро потенциальных объемов выработки на ГЭС дальнего востока и восточной сибири, которые можно построить в 200 млрд кВт*ч - т.е. примерно +120% к тому что есть. При этом, эта цифра, например, не включала в себя богучанскую ГЭС.
Тут, видимо и экономика играет роль, строить ГЭС на севере Якутии крайне сложно, даже если можно электричество притащить в европейскую часть России.
>Но она решаема при помощи ЛЭП на постоянном токе.
Вообще говоря, они снижают потери, но это не значит, что можно теперь этой ЛЭП обмотать землю по экватору. Потери все равно есть. Хотя есть и проекты на 4-5 тысяч км длинны - как раз от якутии до европейской ЕЭС.
"При этом, эта цифра, например, не включала в себя богучанскую ГЭС." - да думаю и не только её...
И всё же решить проблему создания мощных сверхдальних ЛЭП - легче, чем ЗЯТЦ. От ЗЯТЦ последовательно отказались Франция, Англия, США, Япония... Ибо получалось дико дорого и ненадёжно...
А тут - решим проблему ЛЭП - и "живи без боли" !
Если решить проблему сверхдальней ЛЭП, то ПАЭС можно строить.
Хотя ИМХО, ее и так нужно строить. А к ней, рядом, энергоемкие производства: алюминий, переработка газа в жидкое топливо, да даже выработка водорода.
Страницы