Курская АЭС -2
Курская АЭС-2 — станция замещения с реакторами ВВЭР-ТОИ, которую строят для компенсации выбытия старых блоков РБМК.
(с) Синдром Атома
Курская АЭС-2 — станция замещения с реакторами ВВЭР-ТОИ, которую строят для компенсации выбытия старых блоков РБМК.
(с) Синдром Атома
Привет 👋 Сегодня расскажу о том, что такое ядерная энергия, как её получают и что для этого нужно ☢️
Первый ключ к пониманию
Эйнштейн в 1905 году вывел одну из самых известных формул в мире E = mc², где E — энергия, m — масса, а с — скорость света в вакууме. Зная эту формулу, можно сделать два важных вывода. Во-первых, энергия может быть преобразована в массу и наоборот. Во-вторых, при скорости частицы близкой к скорости света энергия, в которую масса будет преобразована, будет колоссальной. Это наш первый ключ💡 к пониманию ядерной энергии
Откуда берётся энергия?
Известно, что масса ядра любого атома в состоянии покоя (без движения) всегда меньше, чем масса составляющих его протонов и нейтронов, взятых отдельно. Это явление называется дефект массы. Как же так получается? У протонов и нейтронов есть масса, но объединяясь в ядро, они начинают взаимодействовать друг с другом и часть их массы превращается в энергию связи между ними. Во время распада энергия превращается обратно в массу, но не вся — часть высвобождается. Мы стали ещё ближе к ядерной энергии😉
Реакция распада
Масса ядра атома зависит от того, сколько протонов и нейтронов внутри. Между ними действует ядерная сила — фундаментальная и самая мощная из известных сил, целью которой является поддержание целостности ядра — его стабильности. Но у ядерной силы есть главный противник — Кулоновская сила отталкивания, которая действует между протонами. В таблице Менделеева элементы представлены в порядке увеличения массы ядра. Чем больше масса ядра, тем больше ядерных сил нужно, чтобы удержать его от распада. Поэтому тяжёлые элементы нестабильны и стремятся к распаду на более лёгкие и стабильные, выделяя при этом излучение. Их как раз и называют радиоактивными, а сам процесс — реакция распада💥
Изотопы
Распад дело такое — кому-то нужно доли секунды, а кому-то септилионы (10²⁴) лет. Причем при распаде разных элементов выделяется разное количество энергии, соответственно одни элементы расщеплять эффективнее, чем другие. Это работает даже в пределах одного элемента. Практически у каждого элемента есть несколько альтер-эго — они называются изотопы. У них одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов, поэтому им присуща разная стабильность, разные свойства и самое главное — разное количество высвобождаемой энергии при делении. Например, уран является одним из самых популярных компонентов для ядерного топлива в мире, но в природе он на 99% состоит из изотопа урана 238, который при распаде выделяет не так много энергии, как хотелось бы. Что же делать?🤔 Есть пара вариантов...
Ядерное топливо
Чтобы стать ядерным топливом, элемент должен отвечать, как минимум, двум критериям: высвобождать колоссальное количество энергии при распаде и, самое главное, выделять нейтрон. Нейтроны, вылетая с огромной скоростью, будут врезаться в соседние атомы, вызывая их распад, с последующим выделением энергии и появлением других нейтронов. Это называется цепная реакция, и именно этот принцип лежит в основе ядерной энергетики⚛️
Добыча ядерного топлива
Чтобы получить из урана ядерное топливо, у нас есть два пути. Первый вариант — обогатить урановую руду, состоящую из урана 235 и урана 238, с помощью специальных центрифуг, где в процессе вращения более тяжелый уран 238 сместится к краю. Это даст возможность убрать какое-то его количество из породы, тем самым повысив концентрацию урана 235. Сырье для ядерного топлива готово✔️ При последующем попадании в него нейтроном, содержащиеся в нём изотопы урана 235 будут превращаться в уран 236, который и даст необходимую энергию при распаде.
Ещё один способ получить ядерное топливо — это превратить исходный уран 238 в изотоп урана 239, который затем при распаде будет давать плутоний 239 — ещё один элемент, соответствующий всем критериям ядерного топлива.
Теперь ты стал ближе к понимаю ядерной энергии, так что можно и поумничать 🧐 В следующий раз расскажу про ещё один тип ядерной реакции — термоядерную. Энергия от неё достигает Земли в виде фотонов и превращается в тепло, которое мы ощущаем☀️Следи за обновлениями в моём канале. Буду рад твоей подписке!
Потребление энергии растёт и человечеству приходится приспосабливаться. Наш сегодняшний уровень потребления могут обеспечить лишь атомные электростанции (АЭС), но цена слишком дорога.
Ссылка на видео: https://youtu.be/y_fp4MGWBDo
Автор: Стас Ворчун.
В европейских странах активно пропагандируется переход от «плохой невозобновляемой» энергетики, к которой относят тепловые электростанции на ископаемом топливе, а также атомные, к «хорошей зелёной», к которой относят в первую очередь солнечные и ветровые. В данной статье будет разобрана зависимость альтернативной энергетики от атомной.
I. «Плохая невозобновляемая» энергетика
К невозобновляемым источникам энергии отнесены все электростанции на ископаемом топливе – тепловые на угле, на мазуте, на газе, ядерные. Действительно, все они используют топливо, добытое из-под земли.
Что касается электростанций на ископаемом углеродном топливе, они действительно серьёзно влияют на экологическую обстановку. Если не говорить о парниковых газах, а только о прямом вреде для живого, даже газовые электростанции дают вредные для живых существ выхлопы, а самые «грязные» среди тепловых — электростанции на торфе и буром угле. Угольные электростанции дают довольно много золы, которая могла бы быть использована, например, в качестве удобрений, если бы она не содержала значимые количества радиоактивных изотопов. В частности, зола тепловых электростанций, работающих на кузбасских углях, содержит уран и торий на уровне, типичном для урановых руд. Зона превышения ПДК по радионуклидам вокруг угольной электростанции охватывает сотни квадратных километров[18].
В выхлопе электростанций на нефтепродуктах (мазуте и твёрдых углеводородах, сюда же относятся дизельная генерация) радионуклидов меньше, зато больше оксидов серы, азота и других не полезных для животных и растений веществ[16].
С ядерными электростанциями ситуация несколько иная. Во время эксплуатации современные АЭС дают сравнительно низкий уровень загрязнений – ни парниковых газов, ни заметной радиоактивности[17]. Даже три худшие аварии на АЭС, двумя из которых медийные персоны любят пугать обывателей – чернобыльской и фукусимской, по своим последствиям менее тяжёлые, чем крупные аварии на неядерных технологических объектах. Например, число жертв крупнейшей ядерной аварии – чернобыльской аварии 1986 года в десятки и тысячи раз меньше, чем число жертв крупной аварии 1984 года на химическом заводе в Бхопале: в Чернобыле умерли 29 человек от острой лучевой болезни, а общее число смертей от последствий аварии по разным оценкам составляет от 50 до 4000 человек[11]; в Бхопале за день умерли 3000 человек, в течение недели – 10 тысяч, за последующие 20 лет – 15 тысяч. Причём данные по бхопальской трагедии не оценочные: это официальная информация об умерших в результате отравления ядохимикатами[3]. В фукусимской аварии 2011 года радиоактивная вода утекла в океан и разбавилась там до безопасных концентраций, и жертвой аварии стал один человек – сотрудник АЭС, который умер в 2018 году от рака лёгкого[1].
С топливом ситуация также сильно отличается в случае угля, нефти, газа с одной стороны, и ядерного – с другой. Для углеродных видов топлива уже видны или достигнуты пределы для их добычи. Пики добычи углеводородов и угля пройдены во многих странах[22]. Что касается топлива для ядерных электростанций, мало того, что оно разведано на 50–80 лет вперёд, так еще и существует рабочая технология для его получения из стабильного изотопа урана, что отодвигает проблему на тысячи лет[19]. При уже достигнутом темпе прогресса это даёт уверенность в том, что до исчерпания запасов будет найден другой удобный источник энергии.
Таким образом, атомная энергетика совершенно зря записана «зелёными» энтузиастами в «плохой» лагерь. Это скорее результат радиофобии, а не реальных недостатков.
II. «Хорошая зелёная» энергетика
К «зелёной» энергетике, использующей возобновляемые ресурсы, в последнее время относят исключительно солнечные и ветровые электростанции. На самом деле старейшие действующие электростанции работают как раз на возобновляемом источнике – энергии падающей воды, и это ГЭС. У гидроэлектростанций есть преимущества по сравнению с тепловыми, есть и недостатки. С точки зрения влияния на экологическую обстановку ГЭС совсем не идеальны, хотя и намного лучше, чем ТЭС. Но не лучше АЭС. Дело в том, что при строительстве ГЭС затопляются большие территории. Водохранилища изменяют локальный и региональный климат и ухудшают экологическую обстановку[12].
Ветровые электростанции, как ни странно, не безвредны. В частности, большие «поля» ветряков приводят к нагреву почвы, что изменяет местный климат[9]. Другой минус ветряков – они убивают птиц и летучих мышей[10].
Солнечные электростанции при массовом строительстве тоже внесут свой вклад, хотя он может считаться скорее положительным – большое количество СЭС в пустынях будет приводить к их увлажнению. Правда и выработка энергии при этом на них снизится[7].
Казалось бы, с фотовольтаикой всё хорошо. Но нет. Срок службы солнечных панелей – не более 50 лет. Их производство и переработка далеко не безопасны для экологии, и массовое производство фотовольтаики чревато серьёзной экологической проблемой[20].
III. Зависимость
Теперь взглянем на процесс производства электроэнергии. Любая электростанция используют мощное силовое оборудование. У «зелёных» ветровых и солнечных электростанций требования к силовому электрооборудованию намного выше, чем у традиционных. Дело в том, что они вырабатывают электричество недостаточно стабильно. Ветер изменяет скорость и направление, солнце светит тоже по-разному как в течение дня, так и в разные дни. Поэтому вырабатываемое напряжение (и выдаваемая мощность) у «зелёных» источников постоянно меняется. Кроме того, и ветряки, и солнечные панели дают постоянный ток, а вся энергетика работает на переменном. Чтобы передать энергию потребителям, низковольтный постоянный ток нужно преобразовать в высоковольтный, обычно переменный (причём синхронизированный с электросетью), но иногда и постоянный. Таким образом, ВЭС и СЭС нужны мощные преобразователи электроэнергии[2].
В настоящее время все эффективные преобразователи электроэнергии используют мощные высоковольтные полупроводниковые приборы – биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) и тиристоры с изолированным затвором (IGCT)[2][4][6]. Мощность таких приборов достигает сотни мегаватт, коммутируемое напряжение – более 6 киловольт. И тут непосвящённых ожидает сюрприз: полупроводники для мощных высоковольтных транзисторов и тиристоров изготавливают методом нейтронно-трансмутационного легирования (англ.: Neutron Transmutation Doping) в ядерных реакторах[4][21]. Наименование этих материалов говорят сами за себя: «ядерно-легированный кремний» (или «радиационно- легированный кремний»), «ядерно-легированный арсенид галлия» (используется реже) и так далее[15]. Химические технологии легирования не способны обеспечить необходимую для мощных силовых приборов чистоту и равномерность легирования полупроводника. Из-за неоднородностей химического легирования возникают области локального перегрева, и прибор выходит из строя[6], а когда силовое высоковольтное оборудование выходит из строя, это сопровождается зрелищными «спецэффектами» с разлетающимися искрами и дуговыми разрядами вплоть до пожара.
Мощные тиристоры из ядерно-легированного кремния используются в ЛЭП постоянного тока с конца 1960-х, к примеру, они работают в канадской ЛЭП Nelson River II[5]. В настоящее время ядерное легирование полупроводников не имеет альтернатив, поскольку только эта технология способна обеспечить характеристики материала, требуемые для мощных полупроводниковых приборов. Более того, технологию ядерного легирования пришлось оттачивать для соблюдения требуемой равномерности распределения легирующих атомов в полупроводнике, что было сделано в 1980-е[8], и нынешнее производство ядерно-легированного кремния – обычный технологический процесс. В западных странах такое производство размещено на исследовательских реакторах[6], в России – и на исследовательских, и на энергетических. В частности, ещё в 1982 году в СССР была разработана технология производства ЯЛ-кремния на реакторах РБМК[21].
Исходя из нынешней ситуации в области производства силового оборудования, вся «зелёная» энергетика фатально зависит от существования ядерных реакторов, и от этой зависимости никуда не деться. Альтернативой будет отказ от единой системы электроснабжения, замена «большой энергетики» на малые электростанции локального электроснабжения и неизбежные блэкауты.
Получается, что «зелёные» активисты, настаивающие на закрытии как АЭС[14], так и исследовательских реакторов[13], действуют довольно недальновидно. Мало того, что негативное влияние «атома» на экологическую обстановку сопоставимо со влиянием альтернативных источников энергии, да и сам вопрос о том, что приносит больший вред остается открытым, так еще ядерные реакторы просто необходимы для самой возможности постройки «зелёных» электростанций.
Над статьей работали:
Автор: Стас Ворчун (творческий псевдоним)
Редактор: Леонид Рогов
Эксперт: Федотов Антон
Оригинал: https://vk.com/wall-171205282_3237
Подпишись, чтобы не пропустить новые интересные посты!
Идея осуществлять теплоснабжение крупных городов от АЭС витала в воздухе давно. В СССР об этом задумались ещё в 70-е, но проекты строящихся АЭС решили не трогать, а построить экспериментальную АТЭЦ (атомную тепло-электроцентраль) под Минском. Для теплоснабжения на АЭС появлялся дополнительный водяной контур, развязанный с контурами охлаждения энергоблока и таким образом не подвергающийся облучению - вода нагревается в теплообменнике от горячей воды 2 контура (вода второго контура не облучается в реакторе и точно также нагревается от облучённой воды 1 контура в теплообменнике), схема не с самым высоким КПД, но зато безопасная с точки зрения радиации. Авария на Чернобыльской АЭС похоронила все планы нового атомного строительства в СССР (например достроенную на 90% Крымскую АЭС). Задел под АТЭЦ так и стоял ненужный, пока его не переделали в обычную ТЭЦ. После этого о проектах отопления от АЭС забыли на долгие годы. Причина кончено же была не только в радиофобии, но и в том, что эффективно без больших теплопотерь передать тепло от АЭС можно было только в расположенные рядом населённые пункты.
И вот в начале 2010-х в Китае заинтересовались данной темой. В качестве пилотного проекта была выбрана АЭС Haiyang, на которой была установлена система теплоснабжения потребителей. В 2019 году она была впервые запущена и обогревала городок атомщиков рядом с АЭС и часть потребителей в городе Хайяне, от которого АЭС и получила название. Общая площадь обогреваемых помещений составила до 700 тысяч квадратных метров. После тестов система была переоборудована и в сентябре этого года снова испытана, утверждается, что теперь она может отапливать ещё большие площади. И вот вчера, 24 ноября, система районного отопления от АЭС официально была пущена в коммерческую эксплуатацию. По приведенным в прошлом году расчётам, два блока АЭС "Haiyang" способны обеспечить теплом до 30 миллионов квадратных метров помещений и, в частности, полностью покрыть потребности в тепле города Хайян.
Пуск этого проекта довольно интересен и может в случае успеха открыть новые возможности для проектов АЭС. Особенно интересны такие системы будут для европейцев, у которых АЭС довольно близко расположены к крупным потребителям тепла.
Автор: @Woolfen
28 сентября отмечается День работника атомной промышленности - в этот день в 1942 году было выпущено распоряжение Государственного комитета обороны СССР "Об организации работ по урану". А профессиональным праздником для работников отрасли эта дата стала в 2005 году, когда соответствующий указ подписал президент России.
Итак, согласно общепринятым взглядам - есть некая грязная энергетика. Потому что она и людей травит, и СО2 растит,и связана с добычей нефти, газа и угля. И есть некая идеально чистая зелёная энергетика, которая имеет нулевые, хе хе, выбросы всего и прямо вот ведёт к чистому демократическому будущем, где всё заебись.
Давай немножко пройдёмся по всем направлениям. Сначала на пальцах - важно понять, что мы меряем. Итак, можно мерять сколько стоит киловат час. Можно ещё тут оценить стабильность и перегрузки энергосети. Итак, вопрос на миллион - какого хуя до сих пор уголь составляет 40 процентов мирового производства электроэнергии? Неужто никто не слушает Грету и не верит в план "Новая Зелёная Сделка" согласно которому америка станет без нефтевой уже через 10 лет?
Вот он ответ.
Оценивать и сравнивать стоимость электричества, полученного различными способами, наиболее корректно с помощью показателя EROI (energy returned on energy invested) — отношения полученной энергии из источника к количеству энергии, затраченной на её получение. С помощью EROI можно наиболее точно оценить перспективы источника энергии в отличие от чисто теоретического КПД или скачущей от страны к стране цене 1 кВт·ч. Например, EROI 20:1 для некоего вида топлива значит, что с каждого затраченного кВт·ч можно выработать 20 кВт·ч.
https://habrastorage.org/webt/r6/bz/1a/r6bz1asdgbt93bywrgpbj...
Гидро - на первом месте, вот скажем недавно китайцы открыли ГЭС на 22 гигаватта! Это просто охуеть можно. Потратили 25 миллиардов долларов и за год они все окупились.
https://habrastorage.org/webt/mj/tf/td/mjtftdntmhwublfyxggug...
Но дальше то идёт уголь с соотношением где-то от 30 к 1 до 80 к 1 в зависимости от страны. То есть как бы там он не был грязным, СО2 производящим, канцерогенным, да что угодно - это источник дешёвой электроэнергии. Без которой, что спорить, тоже будут и смерти, и топка дровами, и снижение качества жизни населения.
В конце 2019 года в Германии свою работу завершила Комиссия по отказу от угольной генерации, представив правительству планы и рекомендации по прекращению работы угольных электростанций к 2038 году. Сейчас в стране насчитывается 84 угольных станции, которые вынуждены сглаживать отказ от атомной генерации — к 2022 году Германия собирается закрыть все свои АЭС, хотя еще в 2000-х года на атомную энергию приходилась четверть генерации по стране.
Теперь перейдем к EROI «зелёной» энергии — вот где пока всё действительно не очень весело. Проблема возобновляемых источников энергии заключается в их жёсткой привязанности к местности. Солнечные станции лучше работают недалеко от экватора, ветряные — на морском побережье, геотермальные — в зонах вулканической активности. При этом выработка на солнечных панелях прекращается ночью и сильно снижается зимой, ветряки отключают на период миграции птиц, а геотермальные станции хоть и эффективны, но их мощность чрезвычайно мала (десятки, в лучшем случае сотни МВт).
В теории ветряная энергия может быть очень дешевой и малозатратной в плане освоения, но пока один из самых лучших немецких морских (оффшорных) комплексов при установленной мощности 200 МВт дает EROI 16:1. И хотя на ветер приходится более 21% немецкой выработки, отрасль пребывает в стагнации — темп строительства новых ветряков за год упал на 80%, а мощность строящихся станций в 26 раз ниже теоретического годового прироста, который считается необходимым для стабильного замещения ископаемого топлива энергией ветра. Строгость законов и нежелание граждан иметь ветряки рядом со своими домами привели к тому, что рынок ветряной энергии в Германии достиг некоего предела, перешагнуть который будет очень непросто, — вся надежда на модернизацию генераторов с целью повышения их эффективности. Это, кстати, может понизить EROI ещё сильнее.
Теперь по солнечным батареям. Я сам их большой фанат, и хотел бы использовать бесплатную энергию Солнца, это так экологично! Но! Из-за низкого КПД дешевых тонкопленочных панелей (6-8%) и необходимости строительства станций очень большой площади, а также из-за зависимости от времени суток и сезона EROI солнечной энергетики в Европе находится на абсолютно обескураживающем уровне: 1,6:1.
К сожалению, с водородной энергетикой пока тоже не всё гладко. В качестве абсолютно экологичного портативного энергоносителя водород незаменим, но для его добычи приходится тратить уйму энергии, из-за чего EROI топливных ячеек ниже 2:1. Пока что единственным экономически эффективным способом добычи водорода для топливных ячеек является использование энергии Солнца или ветра.
Ну да ладно, пусть теоретически побережья и горы заставили ветряками, а равнины - солнечными батареями. Теперь самый ужас всей альтернативной энергетики - как гарантировать ровное и стабильное производство энергии? Куда девать излишки и как компенсировать недостатки?
И вот именно тут все схемы оказываются негодными. Ни аккумуляторы, ни раскручивания маховиков весов в тысячи тонн до огромных скоростей, ни краны, которые бетонные блоки тянут вверх и вниз, ни водохранилища с подниманием и опусканием воды просто и близко не сравнятся с удобством самой обычной угольной электростанции. Или скажем атомной.
На данный момент технических решений по корректировке производства зелёной энергии нет. Зелёная энергия популярна только из за пропаганды и законов. Других причин её использования нет.
И вот тут то выясняется - что самая безопасная, надёжная, выгодная по всем параметрам энергетика - атомная. Даже с учётом всех проёбов, что произошли и потенциально могут произойти. По выбросу парниковых газов, по радиоактивному заражению, по смертям, по цене - везде именно она на первом месте, что бы не говорил нам ГринПис. И особенно радует, что РФ не пошла на поводу у мирового сообщества и вместо страдания хуйнёй стала развивать атомную энергетику. Нет, хуйнёй тоже у нас страдают, спору нет, просто в других областях. А в этой всё по уму!
Для сохранения и увеличения к 2030 году мощностей атомной генерации в 2013 году была утверждена первая редакция «Схемы территориального планирования Российской Федерации в области энергетики».Ее актуальная на 2019 год редакция определяет строительство десяти АЭС до 2030 года:
Кольская АЭС-2 — 600 МВт
Смоленская АЭС-2 — 2510 МВт
Нижегородская АЭС — 2510 МВт
Белоярская АЭС — 1220 МВт
Ленинградская АЭС-2 — 4795 МВт
Нововоронежская АЭС-2 — 2390 МВт
Курская АЭС-2 — 5020 МВт
Ростовская АЭС — 1070 МВт
ПАТЭС — 70 МВт
Центральная АЭС — 1255 МВт
Вот какую статистику тут приводят -
Let’s again put this into the context of our town of 27,000 EU citizens, who would collectively consume around one terawatt-hour of energy a year. These are the impacts if they got all of their energy from a given source:
Coal: 25 people would die prematurely every year;
Oil: 18 people would die prematurely every year;
Gas: 3 people would die prematurely every year;
Nuclear: it would take between 14 and 100 years before someone died;
Wind: 29 years before someone died;
Hydropower or solar: 42 years before someone died;
Solar: 53 years before someone died.
Я немножко переведу. На 27 000 человек - вот сколько людей в год погибнет, имеется в виду досрочно, типа рак лёгких или ещё какая то хуйня, скажем наводнение или взрыв на аэс.
Уголь - 25.
Нефть - 18
Газ - 3
Атомная - 1 человек в 14 - 100 лет
Ветер - 1 человек в 29 лет
Гидро - 1 человек в 42 года
Солнце - 1 человек в 53 года
Так что на месте РФ следует сделать ещё больше Гретт, пусть они наводняют весь прогрессивный мир, а РФ будет экспортировать энергию с атомных электростанций в Германию, когда та закроет все атомные и угольные электростанции.