Глобальное потепление — это реальность сегодняшнего дня. Большинство ученых сходятся в том, что главная причина потепления — антропогенные выбросы «тепличных» газов в атмосферу. К ним относятся углекислый газ, метан, водяной пар. Больше всего на потепление климата Земли влияет диоксид углерода, который в огромных количествах выбрасывается промышленными предприятиями, автомобилями и домохозяйствами. Конечно, максимальное количество газа генерируют промышленно развитые страны.
При этом часть стран старается использовать интенсивный путь развития вместо экстенсивного, сохраняя уровень выбросов CO2 в атмосферу при повышении уровня промышленности производства. В то же время, другие государства почти не осуществляют контроль за выбросами. К ним относятся Индия и Китай, страны с экстенсивной экономикой, которые выбрасывают все больше и больше загрязняющих веществ в атмосферу, литосферу и гидросферу. Не так давно Китай представил план преобразования своих угольных ТЭС в АЭС, атомные электростанции с реактором особого типа.
Пилотный проект будет запущен в 2018 году, именно тогда китайцы собираются показать прототип новой станции. По мнению китайских специалистов, преобразование угольных ТЭС в АЭС позволит стране радикально снизить количество выбрасываемого в атмосферу углекислого газа. Конечно, у этого проекта есть противники, напоминающие о Чернобыле, Фукусиме и других, менее известных АЭС, где произошли аварии с выбросов радиоактивных материалов.
Китайцы пока не реагируют на предостережения, реализуя свой замысел по получению большого числа АЭС. Информацию о проекте озвучил профессор Жень Жу ( Zhang Zuoyi) на одной из конференций, посвященных энергетике. Ученый заявил, что Китай будет постепенно отказываться от сжигания каменного угля, убирая старое оборудование с ТЭС и заменяя его новым. АЭС будут оснащаться высокотемпературными газоохлаждаемыми ядерными реакторами (HTGRs).
Модернизировать будут не все угольные ТЭС, а лишь те, что работают с очень нагретым паром. Только такие станции смогут выдержать обычные для высокотемпературных газоохлаждаемых ядерных реакторов температуры.
Ученые приняли решение сфокусироваться на определенном типе реакторов, где ядерное топливо разделяется на микротопливные пеллеты, встраиваемые в сферы размером с бейсбольный мяч. Внешние слои в таких сферах — графит и керамика. Эти слои выполняют работу замедлителя нейтронов. В целом, процессы, происходящие в таких системах, аналогичных процессам, происходящим в классических реакторах с топливными элементами больших размеров.
Сотни таких шаров размещаются в емкости, куда пускают газ, в нашем случае — гелий. Этот газ поглощает тепло, выделяемое шарами, и переправляет тепло в теплоноситель. Китайцы используют традиционную схему, где тепло отправляется в бойлер для нагрева воды. И уже затем водяной пар подается на турбину, вращая ее. В результате механическая энергия преобразуется при помощи генератора в электрическую. Газ в этом случае практически не переносит радиационное загрязнение, что позволяет говорить о реакторах такого типа, как о сравнительно «чистых». Кроме того, гелий в таких условиях не конденсируется и не испаряется, поэтому реакторы защищены от взрыва гораздо лучше, чем те, где в качестве теплоносителя используются другие вещества. Китайские специалисты утверждают, что реакторы, где используются радиоактивные шары, защищены от аварии даже в случае каскадного сбоя. Сбои такого типа стали причиной наиболее известных аварий в истории. Структура реактора и станции нового типа простая, здесь действительно маловероятны аварии с утечкой радиации в качестве результатов катастрофы.
Относительная стоимость различных типов энергии в расчете на киловатт
Есть, правда, и минусы. Дело в том, что такие реакторы дорогие в производстве, они оказались даже более дорогими, чем рассчитывала команда проекта. Соответственно, в обычных условиях дорогим получится и электричество — примерно в 1,5 раза дороже солнечной энергии и в 4 раза дороже энергии, производимой на ТЭС с природным газом. Но в Китае, по словам разработчиков, есть возможность массово производить такие реакторы и топливные «шары», так что заложенную в проекте цену можно смело поделить на двое.
Кроме того, новые реакторы позволят китайскому правительству убить сразу даже не двух, а трех зайцев. Это выработка энергии, возможность выполнения международных норм по выбросам загрязняющих веществ в атмосферу и, наконец, очищение атмосферного воздуха. Проблемой здесь является только стоимость станций, что Китай, вероятно, сможет решить.
Несмотря на то, что реакторы нового типа более безопасны, представители различных государств уже выразили обеспокоенность планами Китая развивать у себя атомную промышленность. И проблема не в том, что радиоактивные вещества смогут попасть в плохие руки (хотя и это тоже). Несмотря на давление международной общественности, Китай не отступает от своих планов начать замену тепловых станций на атомные. Кто знает, возможно, именно этой стране удастся доказать, что АЭС могут быть безопасными, практичными и технически продвинутыми.
Комментарии (42)
pudovMaxim
26.11.2016 18:32+16Это должно быть здесь
Danov
26.11.2016 19:34+1Кроме того, гелий в таких условиях не конденсируется и не испаряется, поэтому реакторы защищены от взрыва гораздо лучше, чем те, где в качестве теплоносителя используются другие вещества.
Тут что-то не то написано… Перевод кривой, или журналист напутал.
black_semargl
27.11.2016 03:07перевод кривоватый, но в общем правильный.
Взрыв реактора аналогичен взрыву парового котла — происходит из-за закипания теплоносителя.
нет жидкого теплоносителя — содержимое тихо расплавится и стечёт вниз.
goricvet
27.11.2016 11:58+1учитывая, что «парниковые газы» назвали тепличными, то как-минимум с переводом не всё гладко
idiv
26.11.2016 21:48+2Сама идея переоборудования как-то не очень. Я понимаю, вынести все и заново построить, а тут у меня вызывает сомнения качество такого решения.
alex323
26.11.2016 22:40Не думаю, что турбины и генераторы чем-то принципиально отличаются. А остальное заменят.
idiv
26.11.2016 22:44+2Принципиально станции уже лет 100 не меняются. Но вот защита от всяких утечек должна быть гораздо серьезнее на АЭС.
Bedal
28.11.2016 08:44Котёл — вполне отдельное устройство, и заменить его на котёл другого типа — реально. Традиционные котлы работают на температурах пониже, потому там и турбины другие. А то можно было бы везде так делать.
idiv
03.12.2016 18:15Если делать замены — не выйдет ли в сумме надежнее и дешевле снести и заново построить?
Bedal
03.12.2016 22:14Считать надо. Не очевидно, в целом. Турбина, генератор, подстанция (другие генераторные напряжения)…
black_semargl
05.12.2016 09:41Ну теоретически можно построить реакторный блок и протянуть из него паропровод к существующим генераторам.
Даже не снося обычную топку, а просто законсервировав.
Mad__Max
05.12.2016 20:32Скорее нет. Подобные «модернизации» уже делают, только не в атомном варианте, а в парогазовом.
Берут старую ТЭС работающую на угле с паровым котлом. Подводят газ, угольные топки сносят, рядом пристраивают газовую турбину (со своим генератором), выхлоп разогретых газов из турбины направляют в паровой котел который раньше грелся сжигаемым углем, пар из котла как и раньше крутит ту же самую турбину и тот же генератор, энергия идет на те же трасформаторы и РУ.
В результате получается комбинированная парогазовая установка, на другом топливе (газ вместо угля), гораздо чище и эффективнее.
Можно конечно и ПГУ с нуля построить, но раз такие проекты реализуют, значит достроить угольную выгоднее.
Тут по сути тоже самое, только вместо выхлопа из газовой турбины в паровой котел будет идти теплоноситель из пристроенного рядом реактора.
AVKinc
26.11.2016 22:10Техногенность глобального потепления под большим вопросом.
Вероятность естественного природного цикла намного вероятнее (каламбур!).
Жалкие людишки в масштабе земли очень мало могут влиять на климат.
BalinTomsk
30.11.2016 04:34В 2014 году выбросы углекислого газа, в отличие от экономики, не выросли несмотря на 3% рост экономики, количество выбросов углекислоты в атмосферу не изменилось. Пока непонятно, является ли это простой флюктуацией, или же ситуация действительно начинает меняться.
http://www.iea.org/newsroomandevents/news/2015/march/global-energy-related-emissions-of-carbon-dioxide-stalled-in-2014.html
Arxitektor
26.11.2016 22:36Если будет выбор жить рядом с
Угольной электростанций
Газовой электростанций
Ядерной электростанций
Одинаковой млщности
С точки зрения экологичности атомная самая чистая?
Ведь новые современные реакторы гораздо безопаснее эксплуатируемых моделей.
Но они не отработали тот срок который отработали реакторы предыдущих поколений.
У какой страны сейчас самые продвинутые реакторы?
150Rus
27.11.2016 01:29+1Видимо, речь идёт об HTM-PM. В 2018 введут (после исследовательского на 10 МВт) первый такой на 200 МВт. Что составляет 0,02% от установленной угольной генерации. С учётом того, что проект пилотный и в серии его ещё нет, я даже боюсь представить когда они там что-то существенное преобразуют. Но сам факт разработки и применения реакторов 4-го поколения конечно радует.
arheops
27.11.2016 09:25+1А до этого китайцы обещали на каждой угольной станции поставить фильтр от сажи. Поставили чтоли?
tnenergy
27.11.2016 11:41+5Китайцы очень активно продвигают технологию высокотемпературных газовых реакторов с засыпкой из шаровых твэлов типа TRISO. В свое время они купили эту технологию у немцев, но и сами ее неплохо развивают.
К плюсам технологии можно отнести:
-высокое достигаемое выгорание топлива, поточное производство твэлов и отсюда чуть меньшие расходы на топливо в структуре себестоимости электроэнергии
-высокая температура теплоносителя и высокие параметры пара — что и позволяет теоретически заменить этим реактором угольный котел ТЭЦ. ВВЭР реакторы ограничены критической точкой воды — максимальная температура пара не может быть больше ~300 C.
-отсутствие проблем короззии первого контура, от чего в большей или меньшей степени страдают все остальные типы реакторов
Но есть и значительные минусы:
-установка очень чувствительна к внезапным дырочкам в первом контуре — гелий просто утекает и реактор остается без охлаждения, т.к. для охлаждения нужно большое давление (десятки, а то и сотня атмосфер).
Из-за этого приходится снижать объемную плотность энерговыделения в активной зоне и раздувать объем реактора. Например HTR-PM при тепловой мощности 250 мегаватт имеет размеры 7 метров диаметра на 25 метров длинны, а ВВЭР-1200 4х11 метров при мощности 3200 мегаватт. Кстати, какой-то китайский чиновник признавался, что высочайшая металлоемкость HTR — это хорошо, позволит загрузить промышленность больше, чем ВВЭР
-на деле есть проблемы с попаданием продуктов деления в первый контур, из-за чего у немцев, например эта технология не пошла.
-Считается, что для достижения высоких выгораний для таких реакторов нужны развитые матмодели нейтронных характеристик АЗ для рециклирования топлива (для этого, правда, у китайцев есть опытный реактор HTR-10).
В итоге, совершенно не очевидно, что стоимость э/э с таких реакторов будет ниже, чем с реакторов с водой под давлением, и уж тем более, что они могут претендовать на большую долю в энергетике.
Tsimur_S
27.11.2016 16:26то есть по сути все недостатки исходят из текучести гелия, а в остальном одни плюсы?
tnenergy
27.11.2016 17:12+1Ну можно и так сказать. Хотя СО2 в качестве теплоносителя при таком конструктиве реактора будет иметь ровно те же минусы.
Tsimur_S
27.11.2016 17:53почему в ВВЭР и системах на металлическом теплоносители продукты деления не могут попасть в первый контур? и ещё вопрос если позволите: какая ключевая причина того что китайцы все же отдали предпочтение этому виду реакторов? безопасность реакторов, политика(какие технологии продали те и используют)?
tnenergy
27.11.2016 18:34+2>почему в ВВЭР и системах на металлическом теплоносители продукты деления не могут попасть в первый контур?
Тут надо все же разделять. На ВВЭР рабочая температура топлива (450-1100 по радиусу таблетки ) заметно ниже, чем у быстрых реакторов с металлическим теплоносителем и особенно в HTRах, а металлическая стенка твэла гораздо надежнее, чем напыления SiC и графита на зерно UO2. При этом в ВВЭРах все равно в первый контур активность лезет, но это далеко не те объемы, что могут быть в HTR.
>какая ключевая причина того что китайцы все же отдали предпочтение этому виду реакторов? безопасность реакторов, политика(какие технологии продали те и используют)?
Они не отдали предпочтение — у них строится 26 блоков PWR и 1 HTR. Но всячески продвигают технологию. Почему? Наверное потому что это единственная на данный момент полноценно китайская технология реакторов четвертого поколения, которую они могут начать реализовывать — это важные плюсики к своим амбициям. Технологии быстрых реакторов на натрии отстают на одну ступень (есть опытный реактор CEFR), на свинце-висмуте — на две ступени (вводится в строй критическая сборка CLEAR I).
AllegroMod
27.11.2016 11:58+2>представители различных государств уже выразили обеспокоенность планами Китая развивать у себя атомную промышленность.
Пока что представители различных государств регулярно выражали обеспокоенность загрязнением воздуха выбросами от ТЭЦ.
ilyaplot
27.11.2016 13:34+2Не думаю, что ТЭС изначально задумывались как АЭС. Наверняка же есть какие-то ключевые отличия в проектировании построек? Толщина фундамента, выбор места для строительства, географическое месторасположение.
tnenergy
27.11.2016 22:31+1Очень правильный вопрос. Скорее всего, идея замены угольного котла на HTR останется идей именно поэтому.
Demonos
27.11.2016 13:44Что-то не нравятся мне эти урановые шарики. В книге Георгия Устиновича Медведева «Энергоблок» был эпизод, когда тонны отработанных шариков ионообменной смолы для дезактивации были по случайности сброшены в акваторию. Рыба думала, что это икринки и активность попала в пищевую цепь.
dfgwer
27.11.2016 14:13+1Это не шарики. Это шары. Размером от 5см до футбольного мяча
Garbus
27.11.2016 15:05-2Это будет большая рыба! Что еще ожидать от радиоактивного водоема?
А вообще, как и бывает с новыми проектами, проблемы запросто вылезут там где не ожидали. Лишь бы они не оказались критическими для самой идеи, что покажет лишь практика.
P.S. Кстати интересно, на сколько процентов сегодня можно обсчитывать такие ситуации чисто на виртуальных моделях? Может кто знающий подсказать?
GeMir
27.11.2016 15:29Сравнение размеров с мячом для крайне популярного в европейских странах вида спорта тоже считаю очень удачным. Бейсбольный мяч в диаметре ~7,3–7,6 см.
Demonos
27.11.2016 21:19На крайнем рисунке масштабная шкала 100мкм. Шарик в оболочке получается около 800мкм. Это какие-то очень маленькие бейсболисты, если это размер бейсбольного мяча.
a5b
27.11.2016 21:49Традиционно предлагались топливные шары 5-6 см из графита, внутри которых тысячи микросфер урана, покрытых 3 оболочками (TRISO — http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fuel#TRISO_fuel): http://pbadupws.nrc.gov/docs/ML0310/ML031000210.pdf
На крайнем рисунке схема микросферы — http://blog.ngnpalliance.org/triso-fuel-news/ (2013) TRISO is a shortened version of TRIstructural-ISOtropiс — http://blog.ngnpalliance.org/wp-content/uploads/2013/10/Triso-fuel-rev1.png
How tiny are those balls? Each one is about 1mm in diameter – about the same size as the tip of a ballpoint pen.
dfgwer
У этих реакторов свои проблемы есть. tnenergy писал где-то.
В любом случае у них совершенно другой механизм регулировки, нет регулирующих стержней по всему объему. Десяток лет опытной эксплуатации полномасштабного реактора, для выявления всех нюансов выгорания и других процессов нужно.
DIHALT
А чем шарик концептуально отличается от таблетки ТВЭЛА? разместить их гроздьями и забивать стержни между ними.
Danov
Может быть, то что шарики можно быстро «раскатать» из активной зоны в зону охлаждения? Т.е. быстро уменьшить их взаимное влияние, увеличить площадь охлаждения, уменьшить выделяемую мощность на единицу объема.
AdvanTiSS
Можно в экстренном случае открыть дно контейнера с шарами и быстро рассыпать их по плоскости.
vanxant
… ну в крайнем случае быстро вылить, да?
dfgwer
концептуально…
Груда шариков лучше переносит высокую температуру, чем сложный механизм из сотен и тысяч стержней. Планируют нагреть до 1200С. Кроме лучшей кпд, это даст возможность использовать тепло для других целей, вроде плавки стали и другой химии. А еще куча шариков дешевле и проще.
tnenergy
Шарик принципиально отличается от таблетки твэла с точки зрения теплоотвода и способа организации барьеров изоляции продуктов деления.