Ядерная энергетика: альтернативы нет? | Наука 21 век

Наука 21 век » Ядерная энергетика: альтернативы нет?





Ядерная энергетика: альтернативы нет?

Декабрь 7th, 2012

Ядерная энергетика: альтернативы триумфу нет?В США новые АЭС производят электроэнергию с затратами в 11,4 цента на киловатт-час. Это в несколько раз дешевле того, что даёт солнечная энергия или офшорные ветряки, но больше ТЭС и ветряков наземных. Правда, в отличие от ТЭС, АЭС не производят углекислого газа, а их выработка значительно стабильнее, чем у ветра: если американские ветряки работают каждый третий час в году, то АЭС — 90% времени, а в других странах — и до 95% длительности года. Именно поэтому уже сегодня, когда доля ветряков в общей генерации ещё невелика, в Штатах случаются «расплёскивания ветра» — ситуации, когда ветер дует и энергия от него есть, но девать её некуда, ибо не хватает аккумулирующих мощностей, а потребление ночью может быть не слишком высоким.

Кроме того, есть вопрос отчуждаемых площадей. Реактор, занимающий вместе с комплексом вспомогательных зданий один квадратный километр, эквивалентен солнечным батареям, раскинувшимся на двадцатикратно большей площади, или тысяче циклопических ветряков, или всей плотине Гувера, одно водохранилище которой занимает 640 км².

Как полагает бывший сотрудник НАСА Кирк Ф. Соренсен (Kirk F. Sorensen), ныне командующий компанией Flibe Energy, отсутствие реальных альтернатив рано или поздно заставит использовать АЭС. И если их недостатки исправить, это произойдёт скорее «рано», чем «поздно».

Ядерная энергетика: альтернативы триумфу нет?

Как это сделать? Г-н Соренсен отмечает, что главная проблема атомной энергетики — её вначале одностороннее, а потом и вовсе прерванное развитие. В 1950-х реакторы на лёгкой воде стали мейнстримом не потому, что были лучше: просто на них получали начинку для ядерных бомб. Однако для «сжигания» продуктов их работы требовалось раз в полтора года удалять «отходы», отправляя их на быстрые реакторы-размножители. Когда в 1974 году Индия взорвала свою первую плутониевую бомбу, Джимми Картер немедленно запретил коммерческую переработку ядерных отходов на быстрых реакторах, и традиционная парадигма реактора на лёгкой воде повисла в пустоте: её отходы стало некому перерабатывать. Их приходится хоронить, вот только обеспечить безопасность на 40 тыс. лет вперёд сложно: у человечества нет опыта в решении столь долгосрочных задач.

Конечно, урановые быстрые реакторы-размножители надо развивать, полагает г-н Соренсен, но с учётом риска распространения ядерного оружия лучше вообще уйти от схемы легководных реакторов, продуцирующих смертельно опасные отходы.

Его компания занимается реакторами на расплавах солей, которые используют в качестве топлива торий. Пока мощность первой проектируемой ими АЭС невелика — всего 40 МВт, а потребителем и вовсе планируется армия США, для которой эти реакторы могут решить вопрос энергообеспечения удалённых баз по всему миру. Но, как полагает г-н Соренсен, это временный период, связанный с нежеланием энергокомпаний обращаться к конструкциям, которые не проверены временем и не вмещаются в прокрустово ложе устаревших нормативов-регуляторов гражданского атомного рынка США. Впрочем, отмечает он, «испытанные временем» легководные реакторы как раз и есть самое тяжёлое обвинение в адрес атомной энергетики. Чернобыль и Фукусима стали итогом использования водного охлаждения; любой сбой в нём приводит к разрушению активной зоны из-за перегрева. В реакторах на расплаве солей даже при полном отключении охлаждения активная зона останется целой.

Кроме того, их корпуса, где давление будет на уровне 0,1 атмосферы, могут быть радикально дешевле, а главное — в них можно будет «сжигать» большой объём накопленных ядерных отходов. НАСА не хватает российского плутония-238? Как заявляет глава стартапа, каждый гигаваттный ториевый реактор на расплавах солей будет вырабатывать до 15 кг плутония-238 — вещества, которое непригодно для ядерного оружия, но идеально в качестве энергоисточника для космических аппаратов.

Глава Flibe Energy считает, что ториевые реакторы станут дешевле урановых даже без учёта меньших капитальных затрат, более дешёвого топлива и проблем с безопасностью. Всё дело в том, что в развитых странах 20–23% энергобаланса приходится на сжигание топлива (сейчас в основном газа) — для получения промышленного тепла. Это и нефтеперегонка, и производство пластмасс, и даже обжиг сырьевой смеси для цемента. Легководные реакторы дают пар с температурой, редко превышающей 300 ˚С, а использующие для охлаждения расплав солей ториевые могут иметь температуру охладителя и 700, и даже 1 000 ˚С. Это не только означает более высокий КПД (45% при 32–36% у легководных), но и позволяет утилизировать свои тепловые потери для интенсивного опреснения морской воды, использования для промышленного нагрева нефти, сырьевой смеси цемента, подогрева компонентов при производстве пластмассы и т. д. А почему бы не использовать это даровое тепло для получения синтетического жидкого моторного топлива из угля, водорода из воды по серно-йодному циклу, расходующему лишь воду и тепло? В любом случае в сравнении с легководными реакторами это позволит ториевым АЭС иметь значительно больший результирующий КПД, а в конечном счёте — стоимость энергии, способную конкурировать даже с угольными и газовыми ТЭС.

Разумеется, новый тип АЭС потребует длительной отработки и существенных расходов на НИОКР. Тем не менее очень высока вероятность того, что на эти расходы американские военные всё же пойдут: аналогичный проект маломощных ториевых реакторов на солевом расплаве в КНР планируется к реализации на 2015–2017 годы.

по информации: compulenta.ru







Повышение квалификации. Основы интеллектуальной собственности