БЕЗНЕФТЯНАЯ ЦИВИЛИЗАЦИЯ

[DimVad]

Несмотря на то, что они могут использовать уран без обогащения "сгорает" в нём только 235-й. Так откуда экономия ?

Во первых отказ от обогащения позволяет вовлеч весь уран 235, в то время как в случае с ВВР около 30% урана 235 остается в хвостах обогащения. Во вторых горит и уран 238, на него почти 50% выработанной энергии приходиться в тяжеловодниках.

Как это "отказ от обогащения позволяет вовлеч весь уран 235", а коэффициент выгорания ? Кстати, пишут что он меньше чем у ВВЭР.

[Lieut]

Как это "отказ от обогащения позволяет вовлеч весь уран 235", а коэффициент выгорания ? Кстати, пишут что он меньше чем у ВВЭР.

Ну написали же – нет потерь в отвалах обогатительных заводах.
Конечно, на единицу массы ТВЕЛа выгорание меньше. Но мы же считаем на единицу массы добытого природного урана.

[AlexAV]

Во первых отказ от обогащения позволяет вовлеч весь уран 235

На самом деле нет. В отработанном топливе CANDU остаётся где-то 0,25% неиспользованного урана-235. Т.е. почти 35% исходного урана-235 уходят в ОЯТ. Далее реактор просто теряет критичность. При работе в открытом цикле потери урана-235 из-за неполного выгорания оказываются вполне соизмеримы с тем, что теряется с хвостами обогащения. Перерабатывать же ОЯТ CANDU из-за очень низкого содержания чего-то полезного экономически не очень целесообразна.

Общая топливная экономичность у CANDU из-за хорошего КВ получается всё же чуть лучше, чем у ВВЭР/PWR, но не радикально. ВВЭР - 1000 потребляет где-то 156 т/ГВт год (эл) природного урана, CANDU при работе на природном уране - 144 т/ГВт год (эл). Если CANDU перевести на слабообогащённое топливо (1,5%) - то расход можно теоретически снизить до 105  т/ГВт год (эл), но при этом теряется одно из главных преимуществ тяжеловодников - отсутствие необходимости в обогащение урана.

P.S. Лучший результат в открытом цикле который может дать CANDU теоретически может быть получен при совместной загрузке урана с обогащением ~3% и тория. В этом случае расход природного урана может быть теоретически снижен до 83 т/ГВт год (эл) (при расходе тория 7 т/ГВт год (эл)). Однако это пока только расчётные данные, на практике кажется их в таком режиме пока никто не использовал.

[mbrane]

Ну написали же – нет потерь в отвалах обогатительных заводах.

Ыыыыыы.... А на ОЯТ значит не смотрим.... Здесь читаем - а тут рыбу заворачиваем(с)

[sharp]

P.S. Лучший результат в открытом цикле который может дать CANDU теоретически может быть получен при совместной загрузке урана с обогащением ~3% и тория. В этом случае расход природного урана может быть теоретически снижен до 83 т/ГВт год (эл) (при расходе тория 7 т/ГВт год (эл)).

А почему торий может дать такой эффект? Так понимаю, энергия добавляется за счет образования U-233 с последующим делением. Но разве у тория-232 сечение захвата тепловых нейтронов как-то существенно отличается от сечения захвата урана-238?

[AlexAV]

А почему торий может дать такой эффект?

КВ становится выше.

Но разве у тория-232 сечение захвата тепловых нейтронов как-то существенно отличается от сечения захвата урана-238?

Отличается. Но это тут не самое главное. Куда важнее то, что нарабатываемый в тории U-233 даёт в спектре нейтронов CANDU существенно больше нейтронов на захват, чем Pu-239 нарабатываемый в уране.

[AlexAV]

Вообще спектр CANDU очень хорошо подходит для торий-уранового цикла. Собственно хороший выигрыш торий даёт как раз в мягком спектре, в жёстком плутоний становится лучше (с ростом энергии нейтрона выход нейтронов на захват у плутония идёт намного сильнее, чем у урана-233, плюс в жёстком спектре заметный вклад начинает давать прямое деление U-238, а торий-232 даже быстрыми нейтронами делится очень слабо).

Использование тория в CANDU даёт заметный выигрыш по КВ, а вот кстати в уже в ВВЭР/PWR пользы от тория уже не очень много. У вторых спектр жёстче и преимущества урана-233 уже становятся не столь велики. РБМК кстати для тория ещё в принципе мог бы быть неплох, но вопрос его использования там кажется вообще не прорабатывался.

[mbrane]

Как это "отказ от обогащения позволяет вовлеч весь уран 235", а коэффициент выгорания ? Кстати, пишут что он меньше чем у ВВЭР.

Ну написали же – нет потерь в отвалах обогатительных заводах.
Конечно, на единицу массы ТВЕЛа выгорание меньше. Но мы же считаем на единицу массы добытого природного урана.

А тяжелую воду вы считаете? Или тоже рыбу заворачиваете?

[Kaiserfrogling]

А теперь попробуйте назвать хотя бы одно достоинство перовскитовых элементов для при массовом производстве солнечных батарей.

https://geektimes.ru/post/288738/#comment_10052557

Условные «перовскиты» (на самом деле тут принципиален не материал, а технология производства) дают:
а) повышение КПД за счёт дешёвых многослойных структур (проводники тоже можно наносить золь-гелем или амальгамированием) — откуда снижение и цены, и площади со всеми вытекающими (например, поднятие КПД с 16% (однопереходная CdTe) до 32 (не самая оптимальная двухпереходная СБ) снизила бы площадь и материалоёмкость вдвое;

б) качественное падение материалоёмкости. Если не надо использовать толстые минеральные стёкла как подложку и основу, то общая масса (материалоёмкость ватта, цена строительства) резко, в разы падают даже в пересчёте на квадрат, не говоря уж про ватты;

в) качественное изменение в возможностях СБ. Раскатывать гибкие плёнки по крышам рулонами, лепить их на крыши авто и на стены домов — это не то же самое, чем городить стальные удерживающие конструкции и пытаться вписать жёсткий прямоугольник в аэродинамику транспортного средства.

Резервы по стоимости тут не в три раза, а в десятки раз по совокупности.
И не надо думать, что люди этого не понимают — на излёте хайпа чуть ли не каждый второй грант или работа упирали на возможности работать с низкотемпературными процессами и подложками.

[Kaiserfrogling]

И еще по перовскитам.
Исследователи из бельгийского исследовательского центра IMEC смогли увеличить производительность перовскитовых солнечных батарей до 23,9%
https://hightech.fm/2018/01/08/2017-perovskite
Однако, ученые обнаружили, что если задействовать энергию так называемых горячих электронов, то эффективность новых солнечных элементов можно повысить до рекордных 66%. Пока, правда, только в лабораторных условиях.
https://hightech.fm/2018/01/17/hybrid_perovskite

[sharp]

И не надо думать, что люди этого не понимают — на излёте хайпа чуть ли не каждый второй грант или работа упирали на возможности работать с низкотемпературными процессами и подложками.

Хайп это круто конечно, но для энергетики все-таки важен реальный EROI. А если перовскиты настолько недолговечны, слишком велики будут затраты на постоянное производство новых элементов на замену старым.

[Kaiserfrogling]

А если перовскиты настолько недолговечны,

А младенцы без внешней помощи тоже недолговечны, вот только они не вечно будут младнецами
Ты хочешь поговорить, насколько возросло эксплуатационное время перовскитоидов всего за 10 лет?
Или у тебя есть доказательства что дальнейший рост невозможен?

[sharp]

Или у тебя есть доказательства что дальнейший рост невозможен?

Доказывать должны адепты перовскитов, что можно поднять срок службы еще хотя бы на порядок, не уронив при этом КПД и не задрав на тот же порядок их стоимость.

[Fall63]

Как ни странно, но на первое место я бы поставил бы даже не замену нефти, газа и угля, а фосфор. Цивилизация может существовать без автомобилей, айфонов, интернета, но вод без хлеба она не протянет и нескольких месяцев. Никакая цивилизация.

И тут существует фундаментальная проблема — наше сельское хозяйство менее замкнуто по биогенам, чем естественные биогеоценозы. Уход биогенов с наших полей океан намного выше, чем для естественных лесов и степей. Если потеря азота, калия и серы — не такая большая проблема, то вот с фосфором — всё плохо.

Это вообще самый странный элемент биосферы, сравнительно редкий в земной коре, но при этом роль которого для живых организмов оказывается непропорционально высока. Элемент естественный транспорт которого на поверхности земли осуществляется только в одном направление — с суши в океанические глубины, а замыкание его круговорота осуществляется практически исключительно через медленные геологические процессы связанные с субдукцией океанической коры и выплавком магматических пород в материковой коре.

Сейчас мы компенсирует избыточную потерю фосфора с помощью удобрений, источником которых являются невозобновляемые запасы апатитов и фосфоритов. Но вечно так продолжаться не может. По большей части единственный выход здесь — как-то менять методы ведения сельского хозяйства так, чтобы потери биогенов с полей были не выше естественных фоновых. Но как это делать конкретно — не совсем понятно. Другим решением могло бы было бы быть — создание некого механизма транспорта фосфора из океана на сушу. Но как именно тоже не понятно (при этом нужно понимать, что тут речь не о добыче чего-то на морском дне, то что смывается с суши оседает там в рассеянной форме и добыть это напрямую практически невозможно, тут что-то другое нужно... возможно выращивание каких-то аквакультур или что-то ещё подобного...).

На втором месте — снова не нефть с газом и углём, а редкие элементы. Вообще все элементы кроме кремния, алюминия, железа, кальция, а так же элементов содержащихся в больших количествах в морской воде - натрия, калия, магния, хлора, серы, брома, главного элемента биосферы — углерода, и того что мы извлекаем из атмосферных газов, нужно считать не возобновляемыми ресурсами. Промежуточное положение тут занимают титан, марганец, цирконий, барий (доступны, но скорее всего в ограниченных объёмах).

Масштаб этого бедствия даже сложно оценить. Тут вылетают целые пласты технологии. Без жаропрочных сплавов просто невозможно построить ни ракетный двигатель, ни газовую турбину, что делать без нержавеющей сталей в огромном количестве областей вообще непонятно. Вылетают криогенные стали, большинство твёрдых сплавов. Сущая катастрофа получается в электронике.

На рециклинг особо надеяться не стоит. Потери при нём неизбежны (как в силу технологических, так и социальных факторов) и он может слегка оттянуть время, но никак не решить эту проблему. Придётся учиться жить только используя то что есть.

AlexAV

Интересует частный случай возможного решения этой проблемы. Большая часть этих редких элементов смывается в океан , но не везде. Средняя Азия - огромный бессточный регион с мелководными озерами ( Балхаш , Малый Арал , Убсу-Нур и несколько более мелких). Особняком тут стоит Каспийское море - в него направлен огромный сток , в первую очередь волжский. У Волги огромная площадь бассейна - даже Москва в него входит. Следовательно , все то , что используется здесь у нас , на самом деле не столь далеко девается. Северная часть Каспия очень мелководна и занимает довольно большую площадь. Сколько интересно фосфора туда намыло в форме ила с момента появления земледелия в Волжском бассейне? При желании можно перенаправить часть волжского стока в Дон , и то место станет сушей. Или еще одна опция - использовать глубокие впадины на восточном побережье Каспия как концентраторы растворенных соединений ( Кара-Богаз уже используют , как насчет Карагие?) Концентрация урана в водах Каспия например 6,1-6,2 мкг/литр - почти вдвое больше чем в мировом океане.

В связи с этим особенно интересен баланс микроэлементов ( годовой приток фосфора , железа , марганца и др. ) и их концентрация в отложениях таких бессточных озер.

[Kaiserfrogling]

Доказывать должны адепты перовскитов

Однако, ученые обнаружили, что если задействовать энергию так называемых горячих электронов, то эффективность новых солнечных элементов можно повысить до рекордных 66%. Пока, правда, только в лабораторных условиях.
https://hightech.fm/2018/01/17/hybrid_perovskite

Экспериментально доказано, что тебе еще нужно?

[sharp]

Экспериментально доказано, что тебе еще нужно?

Вопрос о сроке службы был. Я понимаю конечно, что отвечать не на поставленный вопрос - это славная коммунистическая традиция, но все же...

[Kaiserfrogling]

Я понимаю конечно, что отвечать не на поставленный вопрос - это славная коммунистическая традиция, но все же...

Я ответил, если ответ тебе не по вкусу - проблема не в ответе, а в твоем вкусе:
https://ru.wikipedia.org/wiki/Отрицание_(психология)

[sharp]

Я ответил, если ответ тебе не по вкусу - проблема не в ответе, а в твоем вкусе:

Толсто, товарищ коммунизд. Если панель придется выкидывать каждые две недели, ее не спасет даже кпд 146%.

[LonelyWanderer]

Как ни странно, но на первое место я бы ожного решения этой проблемы. Большая часть этих редких элементов смывается в океан , но не везде. Средняя Азия - огромный бессточный регион с мелководными озерами ( Балхаш , Малый Арал , Убсу-Нур и несколько более мелких). Особняком тут стоит Каспийское море - в него направлен огромный сток , в первую очередь волжский. У Волги огромная площадь бассейна - даже Москва в него входит. Следовательно , все то , что используется здесь у нас , на самом деле не столь далеко девается. Северная часть Каспия очень мелководна и занимает довольно большую площадь. Сколько интересно фосфора туда намыло в форме ила с момента появления земледелия в Волжском бассейне? При желании можно перенаправить часть волжского стока в Дон , и то место станет сушей. Или еще одна опция - использовать глубокие впадины на восточном побережье Каспия как концентраторы растворенных соединений ( Кара-Богаз уже используют , как насчет Карагие?) Концентрация урана в водах Каспия например 6,1-6,2 мкг/литр - почти вдвое больше чем в мировом океане.

В связи с этим особенно интересен баланс микроэлементов ( годовой приток фосфора , железа , марганца и др. ) и их концентрация в отложениях таких бессточных озер.

Осушать Каспийское море было бы небывалым бедствием для Средней Азии. Туда наоборот воды бы побольше.
Добывать морскую соль - невелика проблема. Отсыпается дамба у любого залива в засушливом регионе, и вуаля - соль.  В Каспии это не только Карагие и Кара-Богаз-Гол, но и Мертвый Култук, например, и ещё ряд других. Потом есть Сиваш и т.д.  Проблема, наверное, в том, что не всё остаётся в растворенном виде вместе с солью, часть уходит в осадочные породы на дне моря. Чтобы не было такой утечки недостаточно какой-то залив огородить, добывая соль - нужно море периодически высушивать досуха и перекапывать дно...

[AlexAV]

Концентрация урана в водах Каспия например 6,1-6,2 мкг/литр - почти вдвое больше чем в мировом океане.

У Каспийского моря действительно очень интересный состав воды. Довольно сильно отличающийся от морской. Вот здесь кое-что обо этом: http://vital.lib.tsu.ru/vital/access/manager/Repository/vtls:000482137

Вот собственно таблица содержания там некоторых микроэлементов:



По сравнению с океанической водой, несмотря на меньшую солёность, заметно больше урана, меди, никеля, ванадия, мышьяка, серебра, но меньше скажем брома.

Учитывая сток Волги (сток всех остальных рек в Каспийское море значительно меньше даже в сумме) около 243 км3/год, получается, что возобновляемые ресурсы урана Каспийского моря около 140 тонн/год. Чтобы такой объём извлекать сушить Каспийское море вовсе не нужно, для этого достаточно перерабатывать всего  27,5 км3 каспийской воды в год. Приблизительно столько поглощал Кара-Богаз-Гол до 1929 года (около 26 км3, тогда правда уровень Каспийского моря был несколько выше, чем сегодня).