Нынешний мировой энергетический кризис пришелся на октябрь 2021 года.
Цены на природный газ в Европе стремительно выросли за последние месяцы на фоне перехода на возобновляемые источники энергии и сокращения поставок из Норвегии, России и СПГ (сжиженного природного газа) из США, а также более высокого спроса на электроэнергию. В начале августа фьючерсы на газ в Европе торговались в районе 515 долларов за тысячу кубометров, к концу сентября они выросли более чем вдвое, в начале октября превысив рекордные 1900 долл. за тысячу кубометров (в пике, 6 октября, — до 1937 долл. за тыс. кубов), при средней цене в прошлые годы в 200 долларов.
Великобритания находится в лидерах по использованию ветряной генерации (однако, страна не может обходиться без газа: по-прежнему 80 % домов в стране отапливаются газом, а 40 % газа идёт на выработку электроэнергии) и именно останов ветряков (две недели в сентябре в Северном море был штиль) многие эксперты называют главным фактором, который сделал энергетический кризис в стране ещё более острым, чем во многих странах материковой Европы. В итоге в сентябре и октябре электроэнергия подорожала на 200 %.
Великобритания добилась большего прогресса, чем другие страны с развитой экономикой в поэтапном отказе от сжигания угля для производства электроэнергии, но стала сильно зависеть от газа как крупнейшего и единственного гибкого источника генерации. Один из главных факторов уязвимости энергетической системы страны заключается в том, что Великобритания полагалась на импорт почти 60% всего газа в 2019–2020 гг. В результате почти вся энергосистема страны (в том числе на уровне бытовых потребителей) зависит от импортируемого газа, который, в свою очередь, зависит от мировых цен на СПГ.
Энергетический кризис требует чётких политических решений. И остро стоит вопрос: как в таких условиях продвигать переход к низкоуглеродной энергетике по программе «Чистый ноль»?
Энергия Солнца на Земле
Одним из способов декарбонизации и тем самым борьбой с глобальным потеплением является использование термоядерного синтеза в качестве источника электроэнергии. Самый простой способ получить энергию синтеза — использовать ядра с низким электрическим зарядом, в частности, изотопы водорода, которые имеют наименьший ядерный заряд — заряд отдельного протона. Изотопы водорода — это дейтерий (содержащий один протон и один нейтрон) и тритий (содержащий один протон и два нейтрона).
Тритий — это радиоактивный изотоп водорода с периодом полураспада 12,3 лет, распадающийся на безвредный изотоп гелия. Он испускает бета-частицы, которые могут вызывать повреждение кожи или внутренних органов и клеток человека при вдыхании или проглатывании. Тритий с большей вероятностью будет иметь выброс в окружающую среду в форме тритиевой воды (вода, в которой один или оба атома водорода заменены тритием), а не в виде чистого газообразного трития, который легко рассеивается в атмосфере.
Выхлопные газы термоядерной установки проходят через детритирующие установки, и поэтому выбросы трития минимальны. Расчетные годовые дозировки для общих остаточных сбросов находятся на уровне микрозиверта, который сопоставим с дозой, полученной от одного стоматологического рентгеновского снимка.
Тритий используется в качестве одного из компонентов DT-топлива (дейтерий-тритиевое топливо) в термоядерном устройстве. Тритий в природе встречается редко. Подавляющее большинство трития, обнаруженного на Земле, производится высоко в атмосфере в результате взаимодействия космических лучей с азотом и кислородом. Большая часть доступных мировых поставок трития в настоящее время производятся реакторами деления, такими как «CANDU» в Канаде. Годовое мировое производство варьируется, но оценивается не более чем в несколько килограммов в год.
Термоядерный синтез — это процесс, который происходит в ядрах звёзд. Это источник света и тепла, испускаемые Солнцем. На протяжении десятилетий учёные и инженеры всего мира вели
разработку технологий, которые могли бы использовать этот процесс для производства энергии на Земле. Если оно будет успешно продемонстрировано и коммерциализировано, технология термоядерного синтеза обеспечит низкоуглеродную, непрерывную и неограниченную выработку электроэнергии.
Хотя экспериментальные установки по термоядерному синтезу работают во всем мире уже много десятилетий, ни одна из них ещё не продемонстрировала эффективный результат.
Реакция без аварий
Основным преимуществом использования термоядерного синтеза в качестве источника энергии является то, что лежащая в его основе физика исключает, как расплавление топлива — например, то, что произошло на Три-Майл-Айленде и Фукусиме, — так и неконтролируемую реакцию как в Чернобыле. Кроме того, количество радиоактивного материала, которое может быть выброшено в результате аварии в системе термоядерной электростанции, намного меньше, чем в реакторе деления. Следовательно, у термоядерной системы гораздо меньше возможностей повредить себя, и любое повреждение будет иметь гораздо менее опасные последствия. В результате современные концепции термоядерных систем могут не требовать плана эвакуации за пределы площадки.
Еще одно преимущество термоядерного синтеза состоит в том, что ни топливо, ни его продукты не создают долгоживущие радиоактивные отходы, как при радиоактивном делении, а это означает, что термоядерный синтез не требует длительного геологического хранения отходов.
Термоядерный синтез также представляет низкие риски распространения по сравнению с радиоактивным делением, поскольку нет необходимости в уране или плутонии в системе термоядерного синтеза.
Хотя существуют разные технологии синтеза, процесс синтеза остается неизменным. Экстремальные условия, необходимые для создания реакции синтеза, означают, что любое отклонение от этих условий вызывает прекращение реакции. Поэтому МАГАТЭ отмечает, что процесс термоядерного синтеза сам по себе не может вызвать ядерную аварию. Хотя нет точного различия между ядерной и радиологической аварийной ситуациями, МАГАТЭ отмечает, что ядерной аварией является «аварийная ситуация, при которой существует опасность из-за энергии, возникающей в результате ядерной цепной реакции или распада продуктов цепной реакции».
Получение энергии с помощью термоядерного синтеза имеет шесть явных преимуществ:
- Изобилие топлива: топливо, используемое в реакциях термоядерного синтеза, практически неисчерпаемо. Дейтерий легко получать из морской воды, а тритий производится с использованием лития.
- Мощность базовой нагрузки: энергия термоядерного синтеза не зависит от внешних факторов, таких как ветер или Солнце, что делает его непрерывно развертываемым в случае необходимости.
- Высокая топливная эффективность: термоядерный синтез производит больше энергии на грамм топлива, чем любой другой процесс, который может быть достигнут на Земле.
- Безуглеродное производство: продуктом процесса термоядерного синтеза является гелий.
- Отсутствие цепной реакции: синтез не основан на цепной реакции; особые условия тепла и давление необходимо поддерживать непрерывно, чтобы произошел синтез. Следовательно, если будут технические проблемы, установка для термоядерного синтеза будет немедленно отключена, а процесс остановится в течение нескольких секунд или меньше.
- • Маложивущие отходы: ожидается, что термоядерные электростанции не будут производить долгоживущие отходы.
Магнит для инвестиций
Теория о том, что термоядерный синтез — это процесс, приводящий в действие Солнце, была впервые предложена в 1920-х годах, а первая лабораторная демонстрация термоядерного синтеза была предоставлена десятью годами позже. В ходе эксперимента гелий был получен из синтеза дейтерия. Десятилетия попыток использовать энергию, которая выделяется при слиянии ядер легких элементов, объясняются двумя преимуществами этого источника: легкодоступным и дешёвым топливом — водородом — и значительным выходом энергии. Но создать необходимые для начала синтеза условия очень трудно. Чтобы два атомных ядра слились в одно более тяжелое, они должны сблизиться на достаточное расстояние. Этому препятствует электрическое отталкивание, ведь ядра имеют одинаковый (положительный) электрический заряд. В результате синтез наступает в очень сильно разогретом веществе, где тепловая энергия частиц достаточно велика, чтобы преодолеть это отталкивание. Поэтому специалистам по термоядерному синтезу приходится иметь дело с разогретой плазмой, которая постоянно стремится расшириться и остыть. Облако плазмы удерживают мощными магнитами.
Название самого известного типа термоядерных реакторов означает «ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками».
В 1970-х годах стало очевидно, что международное сотрудничество будет ключом к решению
сложных технических задач. Это сотрудничество привело к таким проектам как JET, крупнейший экспериментальный термоядерный реактор, работающий с 1983 года.
После занявшей семь лет реконструкции в Великобритании снова начал действовать реактор термоядерного синтеза MAST (Mega Ampere Spherical Tokamak), расположенный в Центре термоядерной энергии в Калеме (Culham Centre for Fusion Energy). Теперь он носит название MAST-Upgrade.
Строительство реактора MAST в Калеме началось в 1997 году, в декабре 1999 года реактор заработал. MAST представляет собой сферический токамак. В отличие от обычных токамаков, где удерживаемая магнитными катушками плазма имеет форму тора, и стеллараторов, где этот тор выглядит смятым, в сферических токамаках внутренний радиус тора значительно уменьшен, поэтому облако плазмы в нем по форме близко к шару. Его обычно сравнивают с яблоком, из которого вырезана сердцевина. По замыслу конструкторов, это делает плазму стабильнее и позволяет снизить необходимую для удержания плазмы величину индукции магнитного поля. В MAST восемь кубических метров плазмы удерживались магнитным полем в 0,55 тесла. Хотя это очень сильное поле, оно слабее, чем у обычных токамаков. Например, российский токамак Т-15 в Курчатовском институте использует магнитное поле индукцией 3,6 тесла. В России имеется и свой сферический токамак — Глобус-15 в Физико-техническом институте имени А. Ф. Иоффе в Санкт-Петербурге (0,4 тесла).
Британские физики рассчитывают, что реконструкция MAST, начавшаяся в сентябре 2013 года и стоившая 55 миллионов фунтов, сделает его самым современным испытательным стендом технологий, критически важных для создания будущих термоядерных реакторов, вырабатывающих энергию.
Одна из самых заметных особенностей MAST Upgrade — дивертор Super-X. Дивертор — это часть токамака, которая предназначена для отвода избыточного тепла и примесей из плазмы. Когда существующие конструкции диверторов масштабируют на будущие электростанции, получается, что эти устройства будут испытывать очень высокие тепловые нагрузки и их необходимо будет заменять каждые несколько лет. Дивертор Super-X должен снизить тепловые нагрузки примерно в десять раз, что поможет решить одну из основных проблем коммерчески рентабельной термоядерной энергии. Внутри токамака плазма достигает температуры 100 миллионов градусов. Без системы охлаждения, способной справиться с такими температурами, материалы в конструкции пришлось бы регулярно заменять, что сказалось бы на времени работы электростанции.
Стратегия Великобритании заключается в сотрудничестве с UKAEA (United Kingdom Atomic Energy Authority), исследовательской организацией Великобритании, ответственной за разработку термоядерной энергии для обеспечения лидерства Великобритании в международном, научном и коммерческом плане.
UKAEA реализует программу Joint European Torus (JET) в Центре термоядерной энергии в Калэме (CCFE) в Оксфордшире. JET — крупнейший и наиболее успешный термоядерный эксперимент в мире. Он коллективно используется для исследований в области термоядерного синтеза под руководством EUROfusion, куда входят 40 европейских лабораторий. Более 350 ученых и инженеров со всей Европы внесли свой вклад в программу JET. Размещая у себя JET, Великобритания имеет уникальный опыт эксплуатации лучшей в мире термоядерной станции.
Дейтерий-тритиевые эксперименты проводились на JET с 1990-х годах путем обработки нескольких десятков граммов трития. Вторая кампания экспериментов запланирована на 2021 год на JET. Успех JET проложил путь для ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), гораздо более крупному и продвинутому токамаку. ITER — это многонациональный совместный проект, который в настоящее время строится в Кадараше (Франция) и должен быть введён в эксплуатацию к 2025 году. Опыт, полученный в ITER и других экспериментальных объектов в течение следующего десятилетия будут использоваться для разработки термоядерных электростанций. ITER будет использовать количество трития намного больше, чем использовалось в ранее построенных токамаках.
ITER
Задачи и промежуточные результаты
Физики изучают два класса систем для удержания горячей плазмы: системы, которые работают почти непрерывно и используют магнитные поля (синтез с магнитным удержанием); и те, которые работают с короткими импульсами, используя инерцию горячего топлива для кратковременного удержания его на месте (термоядерный синтез с инерционным удержанием).
Термоядерный синтез с инерционным удержанием возник сразу после изобретения лазеров. Идея состоит в том, чтобы сжать и нагреть небольшую таблетку замороженного DT-топлива до точки, при которой получаемое в результате сгорание топлива намного превышает потребляемую энергию.
Существует промежуточная концепция, называемая «магнито-инерционным» термоядерным синтезом, при котором ограниченная магнитным полем плазма быстро сжимается до более высокой плотности и температуры. Компания General Fusion объявила о планах строительства демонстрационной электростанции в Соединенном Королевстве.
Исследования в области термоядерной энергии — это глобальная задача. 35 стран, включая Великобританию, сотрудничают с ITER, крупнейшим в мире проекте, целью которого является демонстрация термоядерного синтеза для производства энергии в промышленных масштабах. Страны-партнеры ITER представляют 50% мирового населения и 90% мировой экономики. Наряду с ITER существует значительное количество правительств с национальными инициативами в области термоядерной энергетики. Также есть более 40 частных компаний по синтезу по всему миру.
Великобритания признана мировым лидером в области технологий термоядерного синтеза. Это означает, что Великобритания имеет потенциальные возможности для того, чтобы возглавить будущую коммерциализацию этой технологии.
Ряд государственных и частных организаций в настоящее время рассматривают проекты термоядерной энергии с целью создания опытных образцов станций в течение следующих 20 лет. Один из таких планов — STEP (Spherical Tokamak for Energy Production) от Управления по атомной энергии Великобритании (UKAEA). STEP и будущие электростанции будут производить собственный тритий во время эксплуатации.
Модель будущего STEP
В Соглашении о торговле и сотрудничестве (TCA) с ЕС, согласованном в конце 2020 года, Великобритания заявила о своем намерении присоединиться к Европейской Программе исследований атома (Евратом).
Помимо поддержки JET и подготовки ITER, Консорциум EUROfusion проектирует демонстрационную термоядерную электростанцию под названием DEMO (DEMOnstration Power Plant) на базе ITER. Великобритания обеспечивает множество руководящих ролей и является одной из крупнейших участников программы DEMO.
Программа STEP дополняет работу частных компаний в Великобритании, действуя
как магнит для глобальных инвестиций. STEP не будет располагаться в Калэме, где расположен JET. Окончательное место размещения STEP официально ещё не озвучено.
Управление по атомной энергии Великобритании (UKAEA) проводит Программу повышения квалификации в Оксфордшире (OAS). С 2019 года OAS обучает до 350 технических стажеров в год, специализирующихся в таких областях, как энергетика, искусственный интеллект, робототехника и ядерное проектирование.
Программа Fusion Foundations также расширит стажировки в UKAEA. К 2025 году 1000 учеников пройдут обучение в области термоядерного синтеза и смежных областях в Оксфордшире и не только.
Задача правительства Великобритании — создать подходящие условия для UKAEA. Несмотря на технические проблемы, связанные с получением энергии термоядерного синтеза,
правительство признает необходимость действовать быстро, если Великобритания хочет коммерциализировать термоядерную энергию, темпами, также необходимыми для декарбонизации глобального производства энергии перед лицом роста потребности в энергетике.
Комментарии (116)
TedBronson
04.12.2021 13:44+8Термоядерная энергетика очень перспективная, но удивляют фразы относительно малого количества высокорадиоактивных отходов. При D-T реакции ведь идёт огромное нейтронное облучение самого реактора, и по завершению работы его нужно будет захоранивать или другим образом дезактивировать. Хотя, возможно, это не такие большие объёмы.
Goupil
04.12.2021 14:42+5Зависит от конструкции. В целом пишут что эти отходы быстрее теряют радиоактивность, чем традиционные, и это метал, а не ядренная смесь изотопов разного агрегатного состояния, которые приходится закатывать в бочки и закапывать куда подальше на десятки тысяч лет.
Am0ralist
04.12.2021 16:13-5А можно не закапывать, а сортировать, дожигать и в топку кидать, тогда опять таки в основном элементы конструкций фонить будут.
Goupil
04.12.2021 16:48+2Эти отходы и есть элементы конструкции - стенки вакуумной камеры. Нейтронное излучение может попортить механические свойства стенки и тогда получится большой хлоп - безобидный экологически, но очень дорогой технологически. Во многих проектах есть еще жидкая рубашка, например Li2BeF4, которая выполняет одновременно функцию теплообменника и экранирования магнитов, но там легкие элементы, из радиоактивного в ней получается в основном только тритий, который можно после очистки обратно в реактор.
Sadler
04.12.2021 14:21+4Самый важный фактор, а именно конечная стоимость электроэнергии от таких реакторов, пока не определён, а без приемлемого ценника, увы, можно долго рассуждать о плюсах, но так и не увидеть массового внедрения до конца своих дней. Хотелось бы верить.
Angeld
04.12.2021 14:46+2ну так разговоры какой термояд замечательный уже полвека идут
но до промышленного реактора все также далекотам в плюс по генерации единичные эксперименты выходят
Goupil
04.12.2021 14:53+22Я всегда воспоминаю паровые двигатели - принцип был известен человечеству столетиями, но применялся лишь забавы ради, и даже после появления первых паровых насосов они почти повлека применилясь лишь ограниченно в выкачке воды из шахт. А вот потом случилась революция, когда накопилась сумма знаний о термодинамике и материаловеденье, и появилась нужда в машинах. Не стоит смеяться над темой, если она долго не дается.
mortadella372
04.12.2021 18:53+1Так не то, чтобы у нас нет нужды в энергии. Есть, и какая. Над термоядом не смеяться, а плакать впору.
Скажем так — я бы своих денег на него не поставил.
UPD
Интересно, есть ли здесь такие, кто рискнул бы вложиться в акции компании, занимающейся теромядом?Goupil
04.12.2021 19:51+17Я вложился бы, было бы что, но мы ученые народ не богатый. Билл Гейтс и Безос вложились.
Тут надо понимать еще какой нюанс - исследования термояда как и ядерные выросли изначально из военной нужды. Если б не желание сделать ядерную бомбу то никто бы и не стал вкладывать баснословные деньги в изучение каких-то засвечивающих фотопленку тяжелых металлов. Ядерные реакторы должны были прежде всего нарабатывать оружейный плутоний, ну еще и очень хорошо подошли для подлодок с ядерными-же боеголовками. Без этого это все таки и осталось бы фантастикой Герберта Уэллса.
Абсолютно то же самое с термоядерной энергией, она была интересна, так как позволяла изучать процессы термоядерного взрыва без необходимости самого термоядерного взрыва. Массово строить термоядерные установки стали в 60х, когда наступил мораторий на ядерные испытания и в воздухе витала атмсофера ядерной войны, но хотелось быть увереным что твои боеголовки взорвуться как должны. Отсюда и токамаки и National Ignition Facility, который даже в теории не может быть источником энергии. Рассказы про мирный термоядерный атом нужны были для позитивного общественного пиара. Когда военные получили все необходимые им сведенья то финансирование исследований резко упало, ученых разогнали, плюс очень удобно совпал скандал с холодным термоядом чтобы заклеймить всю концепцию как идиотскую. Огромные проекты типа ITER, где бюрократов больше чем инженеров, где за все хорошее, против всего плохого, но когда-нибудь потом, делу не помогли.
Что-то стало меняться буквально 10 лет назад на фоне притока частных инвесторов, резких скачков цен на энергоносители и наступления понимания, что только панельки и ветряки сделают недовольными довольно большой процент населения, живущего за пределами тропиков и субтропиков. Плюс совпало расширение технических возможностей - то, что 40 лет назад было доступно лишь в исследовательских лабораториях теперь можно купить по интернету. Helion Energy для какой-то из своих установко покупали компоненты ветряков.
Это напоминает историю применения машинного обучения (с его зимой на 30 лет, а потом стремительным расцветом) и частную космонавтику - истинная цель космической техники для военных - МКБР как средства доставки возмездия и спутники-шпионы, а не освоение солнечной системы, и быстро достигнув определенного совершенства в этих делах ракетная техника прекратила интенсивно развиваться. В годы, предшествующие SpaceX, наступили застой и апатия с безудорожным ростом цен на пуски, коррупцией и потерей компетенции. Но тут пришел Маск и все забурлило, хотя старые игроки заслуженно пострадали. Теперь это происходит с термоядерной энергетикой. Там где были трусоватые академические ученые, мечтающие спокойно на военных и государственных грантах досидеть до пенсии, теперь активная молодежь, у которой от успеха мероприятий зависит судьба. Посмотрим во что это выльется. Но кто первый просечет ценность гелия-3, трития и дейтерия станет новым Рокфеллером.
mortadella372
05.12.2021 05:02Окей, к делу: когда, по вашему прогнозу, будет промышленная термоядерная энергетическая установка?
Goupil
05.12.2021 11:33По моему прогнозу в начале 30х годов, возможно чуть раньше. Если у Helion Energy получится их Polaris как они планируют то раньше.
tnenergy
05.12.2021 21:18На данный момент термоядерные стартапы по миру собрали примерно 4 миллиарда баксов, как раз с 2014 года начался новый цикл веры в это направление. Правда 3 миллиарда из этих 4 собрали всего 3 американские конторы - Commonwealth Fusion Systems, TAE Technology да Helion Energy.
Tarakanator
06.12.2021 09:36Сформулирую так:
Если бы мне предложили инвестировать и предложили натыкать из списка рекомендованных компаний, и там бы была компания по термояду, то я бы не отказывался только потому, что это термояд. Да возникает много вопросов. Но в случае какой-то прорыва открываются уж слишком лакомые перспективы, вплоть до освоения слнечной системы.
Angeld
04.12.2021 20:56+1ну я тут не увидел никаких достижений и прорывов в исследованиях
обычный рекламный буклет, такой же как остальные
технология перспективная, но ожидать каких-то существенных изменений в виде практического использования не стоит. в том числе и от этого проекта.
Goupil
04.12.2021 21:03+3Это не проект. Это декларация о том, "какие мы замечательные и у нас все будет хорошо". Из того что действительно перспективно и даже строится в настоящий оммент ничего не указано.
Matshishkapeu
04.12.2021 16:44+1Солнечная панель появилась почти сто сорок лет назад и как источник энергии по прежнему сильно зависит от субсидий. Так что термоядерные 60 лет разработки это ничего особенного.
mortadella372
04.12.2021 19:36+1Панель сразу давала положительный баланс по энергии. 60 лет разработки… ну не знаю, много ли аналогов? Старинные соборы, бывало, строили несколько столетий, но то просто здание. А чтобы пытались довести до ума технологию, да такую которая просто не работает (бомба не в счет), и как ни крутись так и не… философский камень только на ум приходит.
Еще, нельзя не отметить прямо-таки античную простоту солнечной панели, против запредельной сложности термоядерной установки. Есть конечно надежда, что если оно таки заработает, то пойдет обратный процесс упрощения до минимально-работающего образца.
Goupil
04.12.2021 20:08+4Я уже приводил пример паровых двигателей. Так же есть электричество - от опытов Вольты до первой электростанции прошел почти век. В природе тоже не бывает электрической лампочки, где электрический ток за счет сопротивления нагревает крошечный проводок до яркого свечения, однако ж сделали и внедрили.
mortadella372
05.12.2021 04:53От опытов Вольты до демонстрации работающей дуги прошло лет примерно пять, раз уж мы об освещении. А тут у нас больше на теорему Ферма или тесловскую передачу энергии по воздуху похоже: сумасшедшие гениальные предки набросали чертеж на салфетке, а старательные но туговатые потомки 60 лет пытаются заставить это работать. Безуспешно стабилизируя принципиально неустойчивый процесс.
Это очень может быть, что мы чего-то не знаем и поэтому бьемся как муха о стекло. Вполне возможно, что какие-то несовершённые еще открытия помогли бы (помогут) решить все проблемы термояда. Но совершенно безответственно говорить "будет готово через N лет", вот я о чем.
Goupil
05.12.2021 11:40+1Была дуга, лейденовские банки и забава публики, а до массового практического применения почти век. Термоядерный синтез точно так же существует в природе и в виде взрыва делался человеком , физика вполне известна, я бы не назвал это безумием типа передачи энергии на расстоянии. Все упирается в технологии, например 20 лет назад не могли хрупкие высокотемпературные сверхпроводники закручивать в провода.
tnenergy
05.12.2021 21:26+1>Вполне возможно, что какие-то несовершённые еще открытия помогли бы (помогут) решить все проблемы термояда.
Открытия в стиле "новое физическое явление" - вряд ли. Тут задачка поинтереснее - в пространстве кошмарной размерности (что-то вроде 10^10^60) пытаться найти точки, где можно создать устойчивую плазменную конфигурацию с крутыми градиентами параметров (=ака дешевый термоядерный реактор). Даже в нащупанных околорабочих конфигурациях в силу высокой размерности пространства приходится наощупь искать более оптимальные решения (например есть проблема масштабирования - то что работает в маленьких установках - перестает работать в больших).mortadella372
05.12.2021 23:26ну новый мат. аппарат, не знаю… что-то, позволяющее выродить эту размерность в каких-то случаях, например.
При таких вводных что-то обещать это чистый авантюризм, не находите?
Dolios
05.12.2021 00:48Промышленный термояд будет через 30 лет (с)
ihouser
05.12.2021 05:13+1Раньше рассказывали про 50 лет.
Прогресс, однако.
Dolios
05.12.2021 12:11+1Как раз про 20-30 говорили же всю дорогу.
Goupil
05.12.2021 15:14Частники обещают break-even через 1-1.5 года, коммерческие реакторы через 10 лет. У ITER break-even планируется в лучшем случае в 2035 году, а до DEMO я не доживу.
tnenergy
05.12.2021 21:30>Частники обещают break-even через 1-1.5 года
Ну даже пересчетный на водороде или дейтерии пока не видно у кого может получится. Helion не показывает достаточно подробностей, что бы быть уверенным, General Fusion дальше от успеха, чем были 5 лет назад, TAE резко замедлились и на Norman 10 кЭв не получили. CFS через 1,5 года даже запустить SPARK не обещают. Tokamak Energy - ну может быть, но не думаю.
Про коммерциализацию все еще печальнее - это ж и материалы нужны и с тритием все проблемы решать.Goupil
05.12.2021 23:31+2Helion молчат, потому что у них уже был неприятный опыт излишнего общения с прессой (и кстати они не планируют работать с D-T синтезом). CFS тоже зашевелились очень активно, особенно когда у них вышел их чудо магнит. General Fusion и TAE да, сомнительно, у них и концепции спорные и руководство похоже тоже своеобразное. Тем не менее деньги вложены немалые буквально вот сейчас, первыми тремя компаниями развернуто строительство и Helion и CFS уже льют бетон, и тут одно из двух - или тут надувательство уровня Theranos или Juicero или у них уже есть что-то, что они могут показать инвесторам, что вселяет в них веру в успех - а кому-то еще они показывать ничего не обязаны, чай не академические институты. Конечно часть старапов - надувательство на модной теме, и они прогорят. А часть - надеюсь что нет. Пусть расцветают все цветы.
Я понимаю ваш скептицизм как специалиста, но альтернатива - душераздирающее зрелище обещания запуска DEMO когда он уже никому не будет нужен. Если б микроэлектроннику делали точно так-же, то мы так бы и сидели на лампах.
tnenergy
07.12.2021 10:03>Helion молчат
Ну их право, конечно. Но метод адиабатического сжатия FRC требует на порядок-два улучшить удельные характеристики электромагнитных систем по сравнению с тем что есть сегодня в термоядерных установках (уменьшить индуктивность, повысить электропрочность, теплоотвод и т.п.). Ну и кроме того, сколько люди не работают со сжатием плазмоидов, никто так со времен Z-pinch нормально эту тему победить и не смог, ну не считая разве что NIF, в котором брутфорс в виде 500 тераваттного 2 мегаджоулева лазера сочетается с невероятными усилиями по диагностике и файнтюнингу непрямого обжатия.
>и кстати они не планируют работать с D-T синтезом.
Я знаю, что они планируют работать с D-D что вообще дикость, если честно. Объемная мощность Pfus на порядок меньше при почти тех же нейтронах.
>Если б микроэлектроннику делали точно так-же, то мы так бы и сидели на лампах.
Ну, я думаю, вы понимаете, что ИТЭР - он не только от большой любви к 50-летним проектам и спокойной жизни. А от непонимания, как с этой чертовой плазмой и ее поведением сделать УТС проще, чем ИТЭР.
В целом пока наиболее перспективной установкой я считаю ARC от CFS. Там, конечно, с дивертором будут боооольшие проблемы, и с эксплуатацией FLiBe бланкетов могут возникнуть те еще сложности, но всяко проще, чем неизведанные плазменные проблемы.
alamat42
05.12.2021 08:15Ну, первые промышленные реакторы, скорей всего будут жутко дорогими, как и любые новые технологии. Но рано или поздно технологию отладят изучат и удешевят. Лет через сто термоядерная энергетика наверняка уже будет иметь серьезную долю в мировой выработке энергии.
Конечно, термоядерную энергию пытаются освоить уже не первый десяток лет, но когда появятся первые промышленные образцы, в эту область наверняка хлынут инвестиции и прогресс пойдет быстрей.
tommy_lee
04.12.2021 14:31Чего только не придумают, чтобы не развивать геотермальную энергетику и системы хранения энергии
BugM
04.12.2021 17:35+3Люди обоснованно считают что это путь в никуда. Применимость есть, но не массово.
Геотермальная в странах вроде Исландии - конечно. Массово по миру - нет.
Хранение энергии на 5 минут, для балансировки энергосети - скорее да. Хранение запасов даже на месяц - конечно же нет.
tommy_lee
04.12.2021 18:06-1Люди обоснованно считают что это путь в никуда
Поэтому в Британии строят накопитель на 250 МВт*ч ???? в Австралии - на 100, в США - на 400 и тд
геотермальная в странах вроде Исландии
А когда нужно до нефти добраться - бурят и горизонтально, и на 9 км в глубину, где температура за 200 градусов
BugM
04.12.2021 18:16+5Поэтому в Британии строят накопитель на 250 МВт*ч ???? в Австралии - на 100, в США - на 400 и тд
Так это и есть на секунды или минуты для балансировки. Объемы смешные.
А когда нужно до нефти добраться - бурят и горизонтально, и на 9 км в глубину, где температура за 200 градусов
И что? Как вы предлагаете добывать электричество или тепло из таких шахт? В промышленных маштабах и по адекватной цене естесвенно.
tommy_lee
04.12.2021 19:11
redsh0927
04.12.2021 20:00+1Этого хватает на часы повышенного потребления.
Вроде, один энергоблок — около 1000 МВт. 250 МВт*ч — смешно…tommy_lee
04.12.2021 20:13Это только одна из установок, в общей сложности в ближайшее время мощности достигнут 20 ГВт*ч
BugM
05.12.2021 14:35Этого хватает на часы повышенного потребления.
Вы видели потребление любого города? Вот, например, Москва.
Потребление электроэнергии в Москве (с учётом потребления на собственные нужды электростанций и потерь в сетях) в 2019 году составило 52 598 млн кВт·ч, максимум нагрузки — 8531 МВт. Таким образом, Москва является сбалансированным регионом по электроэнергии и энергоизбыточным по мощности https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0_%D0%9C%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%B2%D1%8B#%D0%9F%D0%BE%D1%82%D1%80%D0%B5%D0%B1%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D1%8D%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B8%D0%B8
Ваши 250мвт*ч это даже близко не часы.
Австралия построившая такую штуку делает все правильно. Использует батарейку пока запустятся угольные станции. Это практическое применение.
Например, как-то так
Выглядит как какие-то непонятные стартапы. Которые, вероятно, соберут деньги и разбегутся. В лучшем случае построят что-то одно работающее и выяснится что экономически оно не сходится.
Работающие примеры у вас есть?
tommy_lee
05.12.2021 18:04Работающие примеры у вас есть
Больше, чем у термоядерщиков
Ваши 250мвт*ч это даже близко не часы
Выше писал, что в общей сложности накопительные мощности в Великобритании доведут до 20 ГВт*ч. В год их вводят больше, чем можно построить атомной генерации за 10 лет
BugM
05.12.2021 18:23+1Больше, чем у термоядерщиков
Термояд это как обычно через 20 лет. Все понятно. Но зачем заменять одну неработающую технологию на другую непонятно.
Термояд это хотя бы перспективно. Есть смысл деньги в исследования вкладывать. Даже если еще лет 50-100 вкладывать без отдачи придется.
Выше писал, что в общей сложности накопительные мощности в Великобритании доведут до 20 ГВт*ч. В год их вводят больше, чем можно построить атомной генерации за 10 лет
Один блок АЭС это 1 Гигаватт в час. 24/7/350. Две недели на обслуживание.
Ваши 20 Гигаватт часов это меньше дня работы одного блока. А снабжение даже одного города, вроде Москвы, это минимум пяток таких блоков. И ваших 20 гигаватт часов хватит на пару часов снабжения.
Атомной генерации можно построить примерно сколько угодно. Это отлаженный процесс. Дорого и долго, но принципиальных проблем вообще нет. Заносите деньги в кассу и через 10 лет будет построено все за что заплатии.
tommy_lee
05.12.2021 19:32неработающую технологию
А это тогда что?
Термояд это хотя бы перспективно
В чем перспективы? В лучшем случае получится ещё один тип АЭС с радиоактивными отходами.
Дорого и долго
А накопители - быстро и за разумные деньги.
принципиальных проблем вообще нет
Принципиальных проблем выше крыши: начиная от безопасного размещения в условиях высокой плотности населения вблизи воды и заканчивая нехваткой специалистов и производственных мощностей
BugM
05.12.2021 19:44+1А это тогда что?
Это геотермальные станции стоящие в местах где есть горячая вода прям под поверхностью. Я сразу написал про Исландию и подобные места. Там можно, нужно и делается вовсю. На места где такого нет это не распространяется.
В чем перспективы? В лучшем случае получится ещё один тип АЭС с радиоактивными отходами.
АЭС с бесконечными запасами топлива на Земле и не требующие постояных перегрузок и заправок сложным и объемным топливом. Звучит неплохо. Переносится на тот же космос идеально.
А накопители - быстро и за разумные деньги.
Я чуть выше расписал на сколько хватит вашего планирующегося накопителя. И смысл? Балансировать ими удобно и выгодно, другого применения не видно.
Принципиальных проблем выше крыши: начиная от безопасного размещения в условиях высокой плотности населения вблизи воды и заканчивая нехваткой специалистов и производственных мощностей
Градирни без открытой воды рядом отлично работают.
Население работе не мешает. Ну точнее если оно будет нормально относится к АЭС рядом, то никаких проблем. Тут речь скорее о пиаре, а не о реальной помехе.
Специалисты обучаются, производственные мощности расширяются. Заносите деньги в кассу. Маштабирование производств человечество давно освоило. 10 лет на все про все хватит. Пока потребностей как-то не видно. Очереди желающих с деньгами купить себе АЭС под ключ не видно.
tommy_lee
05.12.2021 21:59+1местах где есть горячая вода прям под поверхностью
Принципиальной разницы нет - только в глубине бурения. Геотермальное отопление доступно практически в любой точке Земли, например.
бесконечными запасами топлива на Земле
Это уже есть: солнце, ветер, геотермальная энергия. И без радиоактивных отходов.
на сколько хватит вашего планирующегося накопителя
В чем конкретно ваш аргумент против накопителей?
если оно будет нормально относится к АЭС рядом
Риск выброса радиации никто не исключал.
Специалисты обучаются, производственные мощности расширяются
Для 100% перехода на атомную энергию потребуется 15000 реакторов, реактор нужно списывать каждые 50 лет, то есть примерно каждый день потребуется вводить в строй по одному новому реактору. Насколько реалистично уменьшить сроки постройки с 5-10 лет до одного дня? Хватит ли редкоземельных металлов, с учётом того, что из отработавших реакторов их извлечь не удастся? Ну и зачем 10 лет стоить реактор на 2-3 ГВт, если за год можно построить накопитель на 5-10 ГВт?
BugM
05.12.2021 22:25+1Принципиальной разницы нет - только в глубине бурения. Геотермальное отопление доступно практически в любой точке Земли, например.
Начиная с определенной глубины разница становится принципиальной. Вам надо поднимать огромные объемы воды так чтобы она не остывала по пути. И тут упс. Остывание прямо связано с длиной трубы.
Да и просто трубу такую для таких объемов прокачки сделать и кормить электричеством очень нетривиально. 10 километров это очень высоко.
Это уже есть: солнце, ветер, геотермальная энергия. И без радиоактивных отходов.
Только вот они не работают. Средняя полоса, зима, облачность, штиль. Месяц ничего не меняется. Упс. У вас электричество кончилось. А вместе с ним и вся цивилизация.
В чем конкретно ваш аргумент против накопителей?
Невозможно сделать батарейку для долговременного (ну пусть неделю или месяц) снабжения хотя бы одного города миллионника. Объемы которые только планируются по вашим словам отстают от требуемых объемов на пару десятичных порядков.
Риск выброса радиации никто не исключал.
Современные реакторы ни разу не взрывались. Никогда. Можно проявить умеренный оптимизм в вопросе возможности радиационных выбросов.
Для 100% перехода на атомную энергию потребуется 15000 реакторов, реактор нужно списывать каждые 50 лет, то есть примерно каждый день потребуется вводить в строй по одному новому реактору. Насколько реалистично уменьшить сроки постройки с 5-10 лет до одного дня? Хватит ли редкоземельных металлов, с учётом того, что из отработавших реакторов их извлечь не удастся?
Вы специально передергиваете? Сейчас никто не хочет нести денег даже на расширение производства. Покупают, но столько что и текущее производство справляется. Вот как в кассу будет очередь стоять приходите, поговорим.
Возьмем, например, ЕС. У них АЭС генерируют 26% электричества. Надо всего х4 от текущего построить чтобы 100% было. При этом 100% конечно же не надо. Всегда удобнее совмещать разные способы генерации, но не суть.
Не выглядит нерешаемой задачей. Франция давно уже справилась и хорошо живет.
Подвижки тут уже пошли. АЭС в ЕС местами признали, а местами обещают признать зеленой энергетикой. Вот добьют признание и можно строить оптом. Наконец-то даже самые непробиваемые поняли что АЭС заметно лучше угля.
tommy_lee
06.12.2021 12:04Остывание прямо связано с длиной трубы
В Рейкьявик вода пониженной температуры идёт от геотермальной электростанции на отопление за 30 км, при этом успевает остыть всего на 2 градуса
просто трубу такую для таких объемов прокачки сделать и кормить электричеством очень нетривиально
Нефтяники справляются, поинтересуйтесь глубиной некоторых скважин.
Средняя полоса, зима, облачность, штиль
Германия, Швеция получают более 50% энергии от солнца и ветра. Также энергию можно доставлять за тысячу км.
Невозможно сделать батарейку для долговременного (ну пусть неделю или месяц) снабжения
При среднем потреблении домохозяйства в 30 кВт*ч в день на миллионник хватит 15 ГВт*ч на день. При 100% переходе нужно хранить 3 недели. При нынешних ценах на хранение в масштабах США такие хранилища обойдутся в 2 трлн - много, но не неподъёмно.
АЭС генерируют 26% электричества
В общемировой генерации АЭС менее 10% + нужна энергия для отопления. Я так и не понял, что делать с нехваткой материалов для реакторов и нереалистичными временными рамками постройки.
Подвижки тут уже пошли. АЭС в ЕС местами признали, а местами обещают признать зеленой энергетикой
Пока в очередной раз «самая безопасная» АЭС не *бнет. А *бнет она рано или поздно, поскольку даже французское атомное агентство признало, что нельзя АЭС сделать полностью надёжными. Впрочем даже в Китае солнечных и ветровых электростанций вводится в год на порядок больше по генерирующей мощности, чем АЭС, так что пока какую-нибудь АЭС будут строить, мир уже перейдёт на возобновляемую энергетику
BugM
06.12.2021 23:24В Рейкьявик вода пониженной температуры идёт от геотермальной электростанции на отопление за 30 км, при этом успевает остыть всего на 2 градуса
Не путайте 30км горизонтали по трубе которую можно теплоизолировать и 10км по вертикали по трубе где изоляция не влезет.
Нефтяники справляются, поинтересуйтесь глубиной некоторых скважин
Вы стоимость нефти и стоимость горячей воды не путайте тоже. Вот если горячая вода будет стоить 60 долларов за 160 литров тогда ее будут добывать с 10 километров без проблем.
Себестоимость такой добычи если что тоже довольно высока. В России очень дешевая добыча, и то себестоимость нефти оценивают долларов по 10 минимум. Это будет 6 центов за литр, или 4.5 рубля примерно. Это себестоимость на выходе из скважины.
Германия, Швеция получают более 50% энергии от солнца и ветра. Также энергию можно доставлять за тысячу км.
Вы тоже купились на отчеты зеленой энергетики? Всегда проверяйте как посчитана любая комплексная цифра. Если это проверить невозможно, то вам 100% врут.
Эти проценты получили очень просто. Зеленой энергетикой назвали АЭС и ГЭС. Не то чтобы я был против, это на самом деле так. Но упомянуть о такой мелочи точно стоило бы.
https://en.wikipedia.org/wiki/Energy_in_Germany
https://energimyndigheten.a-w2m.se/Home.mvc?ResourceId=198022
При среднем потреблении домохозяйства в 30 кВтч в день на миллионник хватит 15 ГВтч на день. При 100% переходе нужно хранить 3 недели. При нынешних ценах на хранение в масштабах США такие хранилища обойдутся в 2 трлн - много, но не неподъёмно.
Вы вот это серьезно? Это на минуточку 10% ВВП Америки. Или половина годового бюджета примерно. И это батарейки, у которых срок службы хорошо если лет 20. Вероятно 10. Еще стоит подумать и производствах всяких. Они очень прилично потребляют, и останавливаться совсем не жают из-за того что погода не та.
И даже такие вложения провалятся если 3 недели ветра не будет. Как думаете избиратели на 15 или на 16 день вас из белого дома на вилах вынесут? После таких трат, которые не помогли избежать всеобщего блекаута из-за плохой погоды.
Соседние страны при этом просто подкинут уголька в топку или увеличат газ в горелке и будут жить и радоваться дальше. Те кто вовремя вложились в АЭС вообще ничего делать у себя не будут. Вам конечно же предложат гуманитарную помощь и постройку АЭС в долг.
В общемировой генерации АЭС менее 10% + нужна энергия для отопления. Я так и не понял, что делать с нехваткой материалов для реакторов и нереалистичными временными рамками постройки.
А спрос есть? Ну чтобы строить заводы по производству реакторов и оптимизировать сроки нужны клиенты. Очередь из клиентов. Ее не видно. Ну и ладно. Если кто хочет купить и имеет деньги - без проблем.
Впрочем даже в Китае солнечных и ветровых электростанций вводится в год на порядок больше по генерирующей мощности, чем АЭС, так что пока какую-нибудь АЭС будут строить, мир уже перейдёт на возобновляемую энергетику
В этом то и проблема всех цифр по ветрякам. У них есть КИУМ. И не как у обычных станций порядка 98-99%, а маленький. Порядка 20-30%. Не забывайте домножать на него.
И посмотрите сколько АЭС Китай строит. С учетом КИУМ в ветряки сами пересчитаете.
Заодно прикиньте коэфициент удобства. АЭС дает электричество когда вам надо, и даже маневрировать уже умеет. А ветряк дает электричество только когда бог ветра захочет.
Решение как это обойти тоже придумали, но дорого. Кто будет платить непонятно. Сейчас немцы платят огромными тарифами. Это их выбор и их право. Больше желающих столько платить как-то не видно.
Goupil
04.12.2021 18:25+2"на 9 км в глубину, где температура за 200 градусов" Не так просто эту температуру с такой глубины достать.
Matshishkapeu
04.12.2021 19:27+8> Поэтому в Британии строят накопитель на 250 МВт*ч ???? в Австралии - на 100, в США - на 400
Мощность Ленинградской АЭС 4.4 ГВт (английский проект Хинкли Поинт Си - 3.2 ГВт), английский накопитель сможет запасти три с половиной минуты ее выработки. Для суточного хранения его надо увеличить в 500 раз. Для запаса на две недели штиля как недавно примерно в 10 000 раз, и это всего одна электростанция, средняя мощность английской сети примерно в 10 раз выше. Годовая выработка в Англии 360 Террават часов. Указанный выше накопитель в 250 МВт часов способен аккумулировать менее одной миллионной доли выработки, это даже не смешно рассматривать в масштабах длительного хранения. Как-то немного бесперспективно.
dfgwer
05.12.2021 07:42+1Геотермальная энергия принципиально ограничена теплопроводностью камня.
То что вы забуритесь на 9км не поможет. Камень остынет и всё. Новая тепло будет по каплям идти через теплопроводность камня.
В Исландии и других вулканических местах, геотермалка дешева потому что бурить надо неглубоко, это дешево. Но макс энергия всё равно ограничена сверху, просто взять эту энергию просто, равномерно засеяв местность маленькими дешевыми станциями.tommy_lee
05.12.2021 10:02Подумаем над этой проблемой через пару миллионов лет
dfgwer
05.12.2021 12:30+2Даже на год не хватит.
Вокруг трубы появится 10метров холодного камня, который укутает трубу в шубу.tommy_lee
05.12.2021 13:26Количество тепловой энергии на глубине 10 км в 50 тыс раз больше, чем энергии всей нефти и газа https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2017/Aug/IRENA_Geothermal_Power_2017.pdf
sherbinko
04.12.2021 23:53+5Человечество производит 17 тераватт энергии. Всё внутреннее тепло Земли - даёт 40 тераватт. Очевидно, только незначительную часть этой энергии можно забрать.
Энергия получаемая Землёй от Солнца выше на 2 порядка.
Я думаю, теперь понятно, почему геотермальная энергетика, как основной источник энергии - тупик :-)
Stiver
05.12.2021 01:23теперь понятно, почему геотермальная энергетика, как основной источник энергии — тупик
Не думаю, что кто-то серьезно рассматривает геотермику в целом как основной источник. Но локально в подходящих местах вполне имеет смысл. Тем более, что устройство само по себе нехитрое: две скважины, из одной горячая вода выкачивается, в другую охлажденная уходит. Если что, у меня отопление в квартире как раз к такой геотермальной станции подключено :)
tommy_lee
05.12.2021 08:55Количество тепловой энергии на глубине 10 км в 50 тыс раз больше, чем энергии всей нефти и газа https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2017/Aug/IRENA_Geothermal_Power_2017.pdf
Goupil
04.12.2021 14:50+4Ни сказано ни слова про британские Tokamak Energy, которые сейчас делают сферические токамаки на высокотемператруных сверхпроводниках, ни про то, что именно в Британии в следующем году начнется строительство пилотного реактора канадского General Fusion. Еще неплохо было бы добавить про успехи Commonwealth Fusion Systems, Helion Energy, Zap Energy и многих других. У них есть все шансы не только break even, но и коммерциализации термоядерной энергетики довольно скоро, тогда как чиновники от науки любят отодвигать коммерческие планы на 30-40 лет в будущее, когда они уже уйдут на пенсию или помрут, и отвечать будут другие.
Tyrauriel
04.12.2021 16:23+2Половина статьи общеизвестные факты. Пришлось читать по диагонали.
P.S. Известны ли проекты "Термоядерный реактор как дожигатель минорных актинидов" ?
qbertych
04.12.2021 16:48+3Вторая кампания экспериментов запланирована на 2021 год на JET.
Долго же вы статью в черновиках держали ;)
Вообще кампания идет, но похоже она будет последней в истории JET'а: в ближайшее время его собираются закрывать. Возможно, отсюда и такой интерес термоядерных стартапов к Британии: скоро там появится много свободных специалистов.
vanxant
04.12.2021 16:51+12Британия вообще забавно попала.
Основную часть угля сожгли ещё в те времена, когда остров был главной фабрикой планеты (как сейчас Китай). Последние шахты закрылись буквально несколько лет назад.
В Северном море было много газа и нефти, но на пару с Норвегией эту бочку уже выкачали.
Крупных рек островам не положено (хотя везде где можно ГЭС понастроили).
Туманный Альбион, как вы понимаете, не лучшее место для солнечных панелей (хотя везде где можно - понатыкали).
Остаётся ветер, и вот с ним более-менее нормально, но расчёты показывают, что даже если окружить Британию двумя поясами офшорных ветряков, этого хватит процентов на 20-30 от необходимого потребления.
Официально делается ставка на атомную энергию. По плану до 2030 года должно быть введено 16 ГВт реакторов, для чего Правительство милостиво разрешило строить АЭС частным компаниям - французам, китайцам и т.д. (кроме Росатома). Но на данный момент все, кто умеет в атом, сбежали из-за чудовищной бюрократии
и коррупции.На таком фоне рассказы про термояд, особенно без указания его недостатков, слишком смахивают на попытку продать населению серебряную пулю.
Sarjin
05.12.2021 09:14термояд можно отнести к высокорисковым проектам. с неопределенным временем появления и очевидно высокой стоимостью коммерческой энергии в первых поколениях. проект следует рассматривают как научный. на этом фоне и деньги не большие с учетом количества стран участников.
поэтому никто не продает "серебрянную пулю" населению. правительство имеет свободу распоряжаться деньгами.
плюс если не обеспечишь физиков/инженеров работой с определенной долей вероятности они найдут работу в иных странах. и будут работать на чужую экономику
Tsimur_S
04.12.2021 17:18+8Великобритания признана* мировым лидером в области технологий термоядерного синтеза.
*- по версии британских ученых.
AlexanderS
04.12.2021 17:46+4Основным преимуществом использования термоядерного синтеза в качестве источника энергии является то, что лежащая в его основе физика исключает, как расплавление топлива — например, то, что произошло на Три-Майл-Айленде и Фукусиме, — так и неконтролируемую реакцию как в Чернобыле.
С одной стороны вроде бы верно. С другой… слабое утверждение в пользу безопасности, потому что во всех приведённых примерах источником проблем являлась не техника и технология, а «человеческий фактор». Чернобыль и Три-Майл-Айленд — это просто показательные примеры идиотизма в эксплуатации (некомпетентность руководства всех уровней, рабочего персонала и контролирующих органов). Фукусима — это ещё и идиотизм в проектировании резервного питания без учёта очевидных рисков. Если не изменятся организационный подходы — эти люди и с термоядерной установкой что-нибудь нехорошее придумают.Goupil
04.12.2021 18:22+3"ти люди и с термоядерной установкой что-нибудь нехорошее придумают." Там физически нельзя чернобыль устроит, в камере единомоментно масксимум грамм топлива. При остановке реактора это все мгновенно охлаждается о стенки вакуумной камеры. Вот что реально может рвануть - крио емкость при сбое сверхпроводимости магнитов. Из-за лавинообразной потери сверхпроводимости несколько мегаватт превращаются в тепло, испаряют весь хладагент, несколько десятков тонн гелия все раскурочивает, в воздух взлетают крайне дорогие магниты, шрапнель сыпется на головы. Поменьше масштабами такое иногда случается на аппаратах МРТ. Миллиард долларов на воздух - сверхпроводящие магниты дорогие, а высокотемпературные сверхпроводящие магниты сверхдорогие. Но это и близко не так опасно, как взрыв активной зоны реактора. Некоторые термоядерные реакторы, типа того же Helion Energy, не используют ни сверхпроводник ни теплоноситель by design, там даже этого пневмошоу с паром и осколками не получится.
vanxant
04.12.2021 18:37+3Не всё так просто. Термоядерный реактор фонтанирует всеми видами излучений, и если альфу и бету относительно просто заблокировать, то гамму и нейтроны уже намного сложнее. Биозащита вокруг термоядерного реактора имеет толщину в метры, но в ней неизбежно есть "порты" (люки или скорее "норы") для измерения, обслуживания, ремонта, загрузки топлива наконец.
Чем их можно закрыть? Очевидное решение - крышками из свинца или его металлических соседей по концу таблицы Менделеева.
Вот только тот же свинец, хотя и стабилен сам по себе (природная смесь изотопов), однако отлично делится во внешнем потоке нейтронов. С выделением энергии, как и положено всем элементам тяжелее железа.
Когда испытывали Царь-бомбу, внешнюю урановую оболочку, которая должна была дать половину мощности, заменили на свинцовую. Про вынужденное деление свинца тогда ещё не знали. Ожидали взрыв на 50 Мт, а бахнуло почти на 60.
Как вы понимаете, не только лишь все материалы испытывали в условиях "метр от центра взрыва термоядерной бомбы". Как бы тут не обнаружить опытным путём интересные ядерные резонансы...
Valerij56
04.12.2021 19:04+1Люки, дыры и норы не обязательно должны быть прямыми и направленными по радиусу. Достаточно пары изломов, и биозащитой будет бетон, а двери из обычной стали. Это не большой фокус для стационарных реакторов.
vanxant
04.12.2021 19:50Люки, дыры и норы не обязательно должны быть прямыми
Это зависит от назначения. Посмотрите схему ИТЕР, много там нор с несколькими изломами?
tnenergy
05.12.2021 22:13+1Ну вообще-то практически все. Вы же не думаете, что экваториальные порты 2.5х1.8 метра останутся пустыми? Ну так вот в "затычках" как раз будут "собачьи ноги".
Goupil
04.12.2021 19:10Интересно почитать сколько в сравнении на мегаватт энергии типичный токамак мог бы выделять этого самого излучения в сравнении с типичным ядерным реактором. От гаммы хорошо спасает квадрат расстояния, с нейтронами сложнее конечно.
AlexanderS
04.12.2021 19:04+1Интуитивно кажется, что масштабы радиационного заражения, в случае чего, должны быть несопоставимы. Но я не это имел ввиду. Вероятность бомбануть всё равно ± такая же. Так-то и ядерные станции спроектированы безопасно, если их нормально регламентно обслуживать. Хотя после чтения заметок Дэвида Локбаума вера в человечество немного падает) Но, с другой, стороны усиливается вера в то, что люди проектировали это с необходимыми механизмами безопасности, которые, если их не отключать и обслуживать, замечательно справляются со своими задачами.
dfgwer
05.12.2021 08:02А как дела с ГДМЛ в ИЯФ Будкера? Гугл за последний год никаких новостей не показывает…
И вообще с открытыми ловушками, три-альфа тот же.Goupil
05.12.2021 11:48+1Три Альфа, который когда то был фаворитом гонки, несмотря на хорошее финансирование и успехи в прошлом, застрял. Его будущие установки сильно растут в размерах и сложности по сравнению с первоначальными планами, что является дурным знаком, да и вообще слухи о нем так себе. Тут уж и я соглашусь что p-B синтез для выработки энергии врядли осуществим.
Solozhenitsyn
05.12.2021 17:24+1Полистайте здесь: https://inp.nsk.su/sobytia/nauchnye-seminary/ ИЯФ выкладывает видео дистанционных семинаров по ГДМЛ и связанным с ним проектам. Там появляется все самое свежее и без дурацкой популяризации.
ads83
06.12.2021 04:41Такое количество отсылок на британское ядерное агентство, что кажется что это перевод. Но плашки нет. Забыли?
Positivehard
06.12.2021 10:30-3Есть такое мнение, и оно не из унитаза, что термоядерной энергетики человечеству не видать, а деятельность по её осуществлению- всего то суть прожигание государственных средств алчной условно научной мафией. Грубо выражаясь, мягко говоря- хорошо отстроенный более чем полувековой заговор академической верхушки, кстати тоже имеющей своих отпрысков и половинок.
d2ab
Сама то реакция дейтерия с тритием радиоактивных отходов не производит, но вылетающие нейтроны постепенно превращают конструкцию реактора в радиоактивную, ее части будут менять в процессе работы и они станут радиоактивными отходами.
Am0ralist
Ой, это слишком сложные вы вещи рассказываете)
Все же знают, что термояд экологичный и всё тут!
vanxant
В Европах сейчас идёт забавный жабогадюкинг: признавать ли обычные АЭС "зелёными"?
Am0ralist
Ну, пока франция может тянуть уран из «колоний» — отказа от АЭС полного точно не будет.
А если негодяи русские замкнут таки цикл нормально и серийно, то подрыв у экологов будет знатный.
vanxant
Да неважно, откуда тянуть уран. Во-первых, он дешёвый, все эти игры с моксами-ремуксами, а особенно БН-ами, на данный момент экономически совершенно не выгодны. Во-вторых, стоимость урана в себестоимости энергии АЭС составляет процента 3, на уровне фонда зарплаты. Основное там капексы и налоги.
Дело в том, куда продавать продукцию, т.е. энергию. Франция умудрилась заставить отказаться от АЭС примерно всех крупных соседей по ЕС - Германию, Италию, Бельгию и далее по списку.
Что до «экологов», то это, в основном, специально обученная массовка, сделать картинку для ТВ.
oleg_rico
Уран уже давным-давно не дешёвый.
Более того, запасов урана сейчас недостаточно для покрытия потребностей атомной энергетики. Просто до недавнего времени его из ядерных боеголовок было дофига, но это время заканчивается.
Собственно, этим и объясняется попытка создания закрытый атомный цикл и недавняя покупка Русланова во Франции так называемых ядерных отходов.
BugM
Вы же готовы показать парочку ссылок с подверждением?
Пока так:
Уран дешевый https://ru.investing.com/commodities/uranium-futures
Урана сколько угодно https://www.iaea.org/sites/default/files/publications/magazines/bulletin/bull/bull592_june2018_ru.pdf
А все эти игры с закрытым циклом это интересные научные и инженерные проекты совершенно бесполезные для промышленности. Возможно на Марсе пригодятся. На Земле точно нет.
vanxant
Ну начнём с того, что планета у нас пока одна, и какого, простите, лешего какие-то дяди её загаживают ядерными отходами? Любые вредные производства заставляют строить всякие там очистные сооружения, хотя они и не выгодны владельцам заводов. Почему для АЭС должно быть исключение?
Дальше, ОЯТ сами себя не переработают, а изотопы в воздусях сами собой не благорастворятся. В отдалённом будущем настанет момент, когда стоимость их хранения превысит стоимость переработки.
RaphZak
На самом деле изотопы сами собой в воздусях как раз таки благорастворятся. За время периода полураспада их станет вдвое меньше. Однако это не значит, что можно засорять ядерными отходами все вокруг.
vanxant
Напомните период полураспада основных изотопов плутония? Тыщщи лет?
BugM
Так закрытый цикл не влияет на количество отходов. Там процентов 10 дай бог уменьшения. Или даже меньше. Неожиданно правда?
Да не переработают. Переботка ОЯТ это полезное и хорошее дело. Французы молодцы. Практически единственные в мире умеют это делать в промышленых маштабах.
vanxant
Обеднённый уран (который 238) это тоже отходы. Не ОЯТ, но отход атомной энергетики. Вот он собственно в закрытом цикле и сжигается.
Про народно-хозяйственные применения урана-238 я не слышал. Урановые стержни для бронебойных снарядов да, но вроде как на этом всё.
BugM
Обедненный уран это что-то вроде обычного шлака на любых горных работах. Токсичен, но ничего такого.
Его не надо специально хранить или еще как-то о нем думать. Гора на заднем дворе предприятия это оптимальный способ хранения.
Человечество такого мусора производит горы. На любых горно-обогатительных предприятиях. Это не является проблемой.
vanxant
Загрязнение грунтовых вод тяжелыми металлами — так себе идея.
tnenergy
>Почему для АЭС должно быть исключение?
Наверное потому что а) с радиоактивными изотопами почти* ничего нельзя сделать, кроме как надежно спрятать и подождать пока они распадутся (полмиллиона лет в случае АЭС, да) б) гигаваттный блок АЭС производит 30 тонн отходов в год, которые помещаются в один контейнер D=4 H=10 метров.
ЗЯТЦ тут никак особо не помогает - количество атомов радиоактивных изотопов он только увеличивает (вот как не парадоксально - при делении 1 плутония 239 получается 2 осколка), скорость распада тоже не увеличивает, только объемы (физические, в кубометрах, за счет посторонних материалов) ОЯТ уменьшает.
* теоретически можно облучать продукты деления урана нейтронами по разным схемам, что бы получить на выходе более короткоживущие изотопы, но на практике невозможно их разделить на достаточно чистые элементы, что бы это работало.
vanxant
Ну не умеем мы ничего хранить полмиллиона лет.
Хитрый план: после "остывания" ОЯТ в течение десятка лет вытащить химически цезий и стронций (из-за их биологической опасности), вытащить актиноиды, остальное растворить кислотами и слить где-нибудь в центре океана. Кораблю гринписа - торпеду:)
tnenergy
>Ну не умеем мы ничего хранить полмиллиона лет.
Ну, вопрос дискуссионный... Предлагаю вернуться к нему в 5002025 году, когда пройдет полмиллиона лет с первых заложенных кассет в Онкало.
Eklykti
Поэтому давайте отказываться от ядерных электростанций и переходить на угольные, которые выбрасывают радиоактивную пыль из этого самого угля прямо в атмосферу. Зато не АЭС, да.
vanxant
Всё так, только одно уточнение: в России. Мы добываем примерно треть от потребляемого. Остальное приходится импортировать, а это как бы ну риски и не комильфо для "энергетической сверхдержавы".
Goupil
Я подозреваю что многие эко-активисты, особенно те, кто с плакатиками стоят у АЭС и призывают не допущать, были щедро профинансированы традиционными энергетическими корпорациями.
N-Cube
Реклама зубных щеток профинансирована соответствующими компаниями, срочно бросайте чистить зубы им в отместку! :D
Ironcast
Не все! Я с одной стороны за атомную энергетику, но боюсь, что опять все отходы буду направлены со всех стран отнюдь не в Африку, а опять в Россию.
artemisia_borealis
Может быть, всякие «коврики» из свинца, которыми можно обинкрустировать все внутренние поверхности (куда долбят нейтроны), решают частично задачу продления строка действия самой довольно дорогой конструкции. Их можно менять периодически, на порядок (если не больше) продлив срок службы самого агрегата.
Это не знание, это предположение. Вероятно, что-то подобное должно существовать.
Хотя свинец, конечно, сам разваливаться быстро начнёт, не то что металлы полегче. Это может стать проблемой.
drWhy
Металлические конструкции, поглотившие большое количество нейтронов, будут потихоньку распухать.
В проекте ИТЭР, кстати, предусмотрены автономные роботы, которые
невыездныебудут постоянно находиться внутри пространства реактора и по мере необходимости проводить ремонт.Приятно видеть упоминание статьи уважаемого tnenergy на Википедии.
Распухание образца из нержавеющей стали под влиянием нейтронов
Правда "Распух образец от 10^23 на сантиметр квадратный. А ITER генерирует 10^21 нейтронов за всё время работы, на тысячи тонн конструкции."
stalinets
Интересно, какая ж наведёнка будет от такого цилиндрика. Наверное, метрах в 50 бытовые дозиметры начнут захлёбываться.
tnenergy
Если брать внутрикорпусные элементы реакторов, то после жизненного цикла там десяток тысяч р/ч от именно железа (не ОЯТ). Правда довольно (за годы) быстро спадает до десятков.
Понятно, здесь деталька меньше, рентгенов будет тоже меньше.
Radiohead72
И таких отходов будет МНОГО.
"Если не предпринимать каких-то усилий по утилизации этого потока нейтронов, то в этом аспекте - радиационном потенциале активации конструкции ТЯЭС с треском проиграет АЭС. Так, для ИТЭР масса активированных деталей составит 31000 тонн, тогда как для типичного 1000-мегаваттного (т.е. в 6 раз более мощного, чем ИТЭР, если считать по тепловой мощности) ядерного реактора вес активированных конструкций оценивается в 8000 тонн."
https://tnenergy.livejournal.com/22347.html
al2v
Проблема есть, но не такая, как на АЭС, и значительно менее острая. Во-первых, большинство изотопов элементов может присоединить один, а то и два нейтрона - получится тот же элемент, только другой, стабильный изотоп. Например, водород-1 (протий) превратится в дейтерий, кислород-16 может принять до 2 нейтронов и стать стабильным кислородом-17 или 18, железо-56 - соответственно железом-57 и 58. Так что далеко не каждый захват нейтрона стенками оболочки реактора (токамака или что там ещё) приведет к радиоактивному элементу.
Во-вторых, образовавшийся радиоактивный изотоп за одно превращение (как правило, бета-распад одного из нейтронов в ядре) превратится в стабильный изотоп другого элемента (+1 по таблице Менделеева). В атомных реакторах же осколки деления для превращения в стабильные элементы должные пережить не одно превращение (с излучением при этомрадиоактивных частиц и гамма-лучей).
Так что, резюмируя - да, проблема такая будет, но не думаю, что это сильно критично скажется на экологии.
drWhy
Но ведь новые стабильные изотопы будут перемежаться с нестабильными в пределах единой конструкционной детали.
Да и аппетит приходит во время еды и при достижении «непрерывной и неограниченной выработки электроэнергии» наверняка появятся новые ёмкие ниши её поглощения. Т.е. после массового внедрения термояда активированные элементы конструкций придётся таки где-то отстаивать, там ведь довольно много ценных металлов — вольфрама, бериллия (в ИТЭР — 680 м2 покрытия), при этом мировые запасы бериллия, оцениваются в 80 тыс. т. при цене килограмма ~500$.
Хорошо бы в работы на ИТЭР и ДЕМО привели к миниатюризации реакторов.