Авария на ЧАЭС
Наш старый друг и коллега, ныне — работник «Росатома», прислал вот такой текст. Учитывая дату, таки полагаем его очень уместным.
Четвертый энергоблок станции.
Спор ядерщиков с электриками вокруг Чернобыля не будет закрыт никогда. Есть, тем не менее, вещи несомненные. Глубинной причиной катастрофы было чисто политическое решение передать ЧАЭС из Средмаша в ведение Киевэнерго. Где сидели может и отличные электрики, но ядерные чайники, для которых реактор был всего-навсего кипятильником, из которого поворотом ручки можно подать на турбину больше пара или меньше. Сам по себе эксперимент по выбегу турбины делать было можно и даже нужно. Беда в том, что делали это кривые руки не понимавших ничего в — не побоюсь этого слова НИЧЕГО — в тонкостях ядерной физики.
Какая была практика работы персонала ЧАЭС — судить не буду, но боюсь, что слова об отношении к реактору как к кипятильнику более чем справедливы. Я просто попробую объяснить, как легко взорвать реактор перейдя бездумно на малую мощность, скажем, на четверть. Я буду без математики, так что четверть или половинка будет неважно.
Без азов ядерной физики все же не обойтись. В легких ядрах протонов и нейтронов поровну, в тяжелом уране нейтронов в полтора раза больше, чем протонов. В средних ядрах превышение нейтронов над протонами есть, но слабее. При делении ядра урана 2–3 мгновенных нейтрона скидывается, получаются два осколка с отношением масс преимущественно около 1:1.4, т.е., любимые массы около 95 и 135. В обоих осколках нейтронов больше, чем положено, а протонов меньше положенного. Осколок нестабилен: бета-распадом нейтрон превращается в протон, электрон и нейтрино. Ядро улучшается, но как правило надо его лечить несколькими бета-распадами, пока не дойдем до сравнительно стабильного ядра. Иногда на одно деление до дюжины бета-распадов. В-общем, редкая птица долетает до середины Днепра: из самых первичных осколков не выживает практически никто.
В ходе этих бета-распадов иногда из ядра вылетают нейтроны. Немного, но и немало: всего около 0.5% нейтронов, летающих внутри реактора, это запаздывающие нейтроны из этих бета-распадов осколков. Запаздывающие, так как от момента рождения осколка до его бета-распада проходит время от миллисекунд до долей секунды и до минут для разных осколков. И именно в этом успех ядерной энергетики: сделай реактор критичным по МГНОВЕННЫМ нейтронам, так его взорвет как бомбу за микросекунды — никакая механика никакие стержни за такие времена подвинуть для регулировки нейтронных потоков не может. А вот за доли секунды этими полпроцентами поуправлять можно. К тому же эти полсекунды растягиваются обратно пропорционально превышению над критичностью и получается масштаб времени вполне комфортабельный для механики.
Осколки остаются внутри топливных таблеток. Любое ядро хоть немного да поглощает нейтроны. О боре или кадмии (нужных изотопах) слышали все. После деления в цепочке бета-распадов появляются нуклиды с патологически огромным поглощением нейтронов. Самый знаменитый пример — это Ксенон-135 с сечением поглощения тепловых нейтронов в 3000 барн. В природе его не бывает, он нестабилен и за 9 часов распадется в Цезий-135. Происхождение Ксенона-135 хорошо известно. Как сказано выше, деление асимметрично, любимые массы тяжелого осколка около 135, и Теллур-135 образуется в 6.5% делений. Но за 20 секунд он бета-распадом даст йод-135, который через 7 часов распадается в Ксенон-135. Наработка Ксенона как будто введение поглощающих стержней — для сохранения мощности надо увеличить число нейтронов из деления. Элементарно, Ватсон: у нас масштабы времени в полсутки-сутки, после включения реактора потихоньку подрегулируем все контрольными стержнями. Потом наступит баланс между наработкой ксенона, его распадами и выгоранием за счет поглощения нейтронов. По мере выгорания Урана-235 и наработки плутония в топливе нейтронный режим в реакторе меняется, но медленно, так что в ноябре перед очередным ППР и перезагрузкой топлива контрольные стержни совсем не там, что в январе.
А вот теперь 25 апреля 198.... скинем мощность реактора, т.е., и поток нейтронов внутри реактора, вчетверо. Наработка теллура мгновенно упадет вчетверо, она строго отслеживает число делений. Свежего Йода-135 будет тоже вчетверо меньше. Но его осталось дофига от периода работы на полной мощности. Производство Ксенона-135 из него продолжается с той же скоростью, как и при работе реактора на полной мощности, а вот выгорание Ксенона за счет поглощения нейтронов упало вчетверо. Баланс нарушился, ксенон стал накапливаться, и реактор начнет терять мощность. А диспетчер «Киевэнерго» металлическим голосом требует по телефону мощность держать. Что делаем? Начинаем выводить контрольные стержни. Что в наших масштабах времени: 9 часов периода полураспада у Ксенона-135, ему надо вначале накопиться за счет распадов избыточного Йода, который после всех распадов придет в равновесие с четвертью Теллура, а за какое-то время и Ксенон-135 распадется и придет в равновесие с четвертью Йода. Это «какое-то время» пара суток: как тот воробушек, раз уж попал в дерьмо, то сиди и не чирикай.
А диспетчер «Киевэнерго» и программа эксперимента требуют продолжения банкета...
Я не буду моделировать, собственно, 26 апреля 1986. А просто нарисую условный сценарий на уровне домохозяек и пешеходов. Что у нас в запасе? Те 0.5% манипуляций с запаздывающими нейтронами. А если дисбаланс по ксенону-потрошителю нейтронов больше этих 0.5%? Что, если в борьбе с накапливающимся Ксеноном я выдернул ВСЕ контрольные стержни, а реактор все одно потерял мощность совсем? Сижу я в этой позе и чешу репу... а Ксенон-то, который сейчас имитирует контрольный стержень (и много стержней сразу!) продолжает распадаться, распадаться, распадаться и в какой-то момент этот имитатор контрольного стержня сам «выдернулся» из реактора — отравленный Ксеноном реактор очнулся. Пошла цепная реакция в ситуации с полностью убранными контрольными стержнями. Да, у РБМК были и свои заморочки: при играх с полностью выдвинутыми всеми или почти всеми контрольными стержнями можно попасть в нестабильный режим при вводе стержней. И запрет на число контрольных стeржней не был случайным и не надо было его нарушать.
Занавес, тушите свет.
Единственным грамотным дейcтвием операторов было не чирикать, а заглушить реактор немедленно, вдвинув все-все контрольные стержни. Пару суток реактор постоял бы, а потом спокойно перезагрузился бы. Ну может 3–4 суток... Это и было прописано в Инструкциях, составленных ядерщиками. Чего ядерщики не предусмотрели? Это положение Инструкции должно было быть подкреплено автоматикой, запрещающей любые действия кроме полной заглушки реактора. Но такого топора, отрубающего по плечи шаловливые... нет, это несправедливо, просто бестолковые... ручки смены в зале БЩУ ЧАЭС-4 не висело. Не висело и этот факт непреложен, так что сваливать все на ядерщиков легко.
Насколько мне известно, после 1986 игры с мощностью реакторов на наших АЭС запрещены. Менять ее можно, но строго по правильному алгоритму — законы ядерной физики непреложны и требуют неукоснительного уважения. Это только в Верховной Раде где-то в прошлом году какой-то умник требовал уменьшить в разы период полураспада радиоактивных отходов... Украина богата ядерными талантами.
(Копипаста с телеги https://t.me/pozivnoy_kazman, переходить не обязательно)
Атомный поезд Советского Союза
Во времена холодной войны едва ли не главным потенциалом развития технологий считалась ядерная энергия. Поэтому нет ничего удивительного, что история двадцатого века знает немало эпизодов разработок различных видов техники, которые проводила бы в движение работа атомного реактора. В Советском Союзе, среди всего прочего, есть один малоизвестный, но весьма любопытный проект.
Речь идёт о создании атомного тепловоза.
Справедливости ради следует отметить, что в отличие от полностью засекреченных проектов создания ядерных бомбардировщиков идея появления локомотива на атомной тяге широко тиражировался в СМИ. Вот только ни одна из подобных задумок не была воплощена в жизнь хотя бы на уровне опытного образца — все они остались лишь на бумаге.
Часто проекты атомовозов предполагали заменить электрические аналоги в условиях Севера, Дальнего Востока и пустынь Центральной Азии. Однако гораздо больший интерес вызывают разработки по созданию мегапоездов. Эти проекты всегда были масштабнее и пафосные, так как предполагали наличие мощного атомного локомотива и огромных вагонов.
Такие составы должны были ставиться на сверхширокую колею: по информации Novate.ru, их ширина превышала общесоветский стандарт примерно в 3 раза. Кроме того, мегапоезда совмещали бы в себе и товарные вагоны, и пассажирские. Причем последние проектировались двухэтажными.
Когда речь заходит о технической составляющей подобных проектов, возникает вопрос: как же именно может поезд работать на атомном реакторе? В реальности механизм создания тяги предполагался следующий: приводом для колес использовались электродвигатели, а те в свою очередь приводились в движение от атомной электростанции, построенной по классической схеме и встроенной в локомотив.
Таким образом, тепло, выделяющееся вследствие ухода ядерной реакции, передается теплоносителю, который греет воду в парогенераторе. Именно этот пар движется по трубам к турбине, а она вращает вал электрогенератора.
Конечно, история показала, что от большинства амбициозных проектов, связанных с использованием ядерных реакторов, пришлось отказаться. Сильнее всего этому поспособствовала авария на Чернобыльской атомной электростанции.
Однако в последние годы с увеличением качества защитных механизмов для АЭС наблюдается тенденция роста интереса к созданию проектов с применением ядерной реакции. И, возможно, однажды мы увидим, как мегапоезда с картинок советских газет сойдут со страниц в реальную жизнь
P.S.-что то напоминает
В Питере шаверма и мосты, в Казани эчпочмаки и казан. А что в других городах?
Мы постарались сделать каждый город, с которого начинается еженедельный заед в нашей новой игре, по-настоящему уникальным. Оценить можно на странице совместной игры Torero и Пикабу.
Реклама АО «Кордиант», ИНН 7601001509
Павильон «АТОМ» на ВДНХ
Если бы меня кто-то попросил описать одной фразой павильон «АТОМ», на ВДНХ, то я сразу бы ответил не задумываясь цитатой из отечественной кинокомедии режиссёра Романа Качанова «ДМБ» : «- А может бахнем? - Обязательно бахнем! И не раз! Весь мир в труху!.. Но потом...». Она идеально подойдет в качестве характеристики довольно крупной части этой выставки.
Если же хотите подробностей, то напилил немного фоточек и расскажу чуть про эту необычную локацию
Насмотревшись художественных фильмов «Оппенгеймер» и«Сахаров», восхотелось мне чуть ближе прикоснуться к этим событиям. А поскольку допуска к архивам и гостайне у меня нет, то нужна была какая-то альтернатива. Тут мне на помощь пришел РОСАТОМ, со своим колоссальным просветительским комплексом с большой-пребольшой экспозицией, посвящённой ядерной энергии. А с учетом того, что посмотреть ее до середины апреля можно за ноль рублей — грех не воспользоваться таким предложением (особенно когда в Москве бываю довольно часто и пару часов времени для такой радости могу выделить).
Заходим на ВДНХ и двигаемся от центрального входа в сторону 19 павильона. Мобильное приложение выставки с картой, так что не потеряетесь — если же сел телефон, то просто идите прямо от центрального входа до фонтана и дальше и там точно его не пропустите, вас остановит большой стеклянный куб с 12 метровыми окнами. На их производстве мы с вами были в Челябинске и тогда отдельные товарищи спрашивали, а зачем большие стекла, не надо никому такого, а вот оказалось, что у архитекторов и заказчиков свое мнение на этот счет...
Внутри на терминале получаем бесплатный билет и добро пожаловать на экспозицию, размещенную на 25000 квадратных метров.
Строили всю эту красоту 6 лет. А поскольку наземная часть здания из-за ряда требований не могла расти как высотное здание, то будущий павильон прирастал подземными этажами. И когда оказываешься в самом низу и понимаешь где ты, немного даже оторопь берет.
Перемещаться между уровнями помогут эскалаторы. Лифт тоже есть, но я им не воспользовался — очередь была. Очереди это вообще отдельная песня на выставке «Россия». По этой причине рекомендую оказаться там с понедельника по четверг и желательно часов до двух дня. Оказавшись внутри смотрите что угодно — нет каких-либо требований по посещению залов, так что если в одном толпа — сходите пока в другой зал. Каноничным же считается посещение от прошлого к будущему. От подземного зала «Советский атомный проект» до «Атомариума» на самом верху.
Лично для меня экспозиция про историю нашего атомного проекта со всеми учеными, разведчиками и специалистами самая интересная часть «АТОМА». И сразу видно с какой любовью и вниманием там все делали. Это не просто копии документов и фотографии — вас ждут целые восстановленные помещения от секретных институтов до квартир граждан СССР и США. От вагонов с ураном до огромных копий бомб. Единственное что немного расстроило, что не нашел ничего про проект мирных подземных атомных взрывов на территории СССР (хотя может проглядел), дело в том, что один из них на объекте Глобус-1 происходил в Ивановской области, но это совсем другая история.
Если подняться на этаж выше, нас будет ждать экспозиция «Время первых», охватывающая несколько десятилетий после 50 года. Тут уже царит мирный атом — начиная от атомного ледокола и заканчивая разнообразными фантастическими проектами (многие из которых остались только в чертежах, но на выставке сделали их макеты).
Рядом расположена «Аллея знаний» с библиотекой, лаунж зоной и горой других активностей, но у меня не было времени на отдых, так что я продолжил метаться по павильону как сайгак.
Выставка «Современная атомная промышленность» про современные технологии и разные разработки в сферах от медицины до экологии. Мне показалось, что это больше похоже на визитку РОСАТОМА. Но с учетом всего павильона, пусть хоть пять таких рекламных штук сделали бы.
И финал «АТОМА» это «Атомариум». Туда пускают с экскурсией (нужен отдельный билет и до апреля он тоже бесплатный), так что в следующую поездку обязательно загляну туда на 45 минут.
Так что если собираетесь в Москву — обязательно сходите. Лично я еще несколько раз туда постараюсь заглянуть и провести больше времени, внимательнее погружаясь в тематику.
Атом рулит
Странно, что в этот день практически нет поздравлений всех причастных к атомной энергетике. С праздником, атомные энергетики! Мудрёныч даже видосик запилил для вас
Ответ на пост «Циничное убийство немецкой атомной энергетики»
Отказ от ядерной энергетики — прекращение использования атомных электростанции для выработки энергии. Осуществляется путем вывода из эксплуатации АЭС и их ликвидации.
В настоящее время 31 страна эксплуатирует АЭС. Италия стала первой страной, которая закрыла вообще все имевшиеся АЭС и полностью отказалась от ядерной энергетики. Бельгия, Германия , Испания, Швейцария , Тайвань осуществляют долгосрочную политику по отказу от ядерной энергетики. нидерланды, Швеция также планировали отказаться от атомной энергетики, хотя пока приостановили такие мероприятия.
Доля ядерной энергетики в глобальном производстве электричества снизилась с 17,6 % в 1996 году до 10,7 % в 2015 году. 164 реактора были закрыты.
Информация взята из Википедии.
Циничное убийство немецкой атомной энергетики
Автор: Владимир Герасименко (@Woolfen).
В ночь с 15 на 16 апреля были остановлены последние 3 атомных энергоблока Германии. Теперь эта страна официально Kernkraftwerkbefreit - избавленная от атомных электростанций. В Берлине, Мюнхене и земле Баден-Вюртемберг сотни противников атомной энергии вышли на улицы, чтобы отпраздновать остановку реакторов. Давайте же посмотрим как Германия шла к этому.
После окончания Второй мировой войны любые исследования по ядерной тематике считались военными, а следовательно были запрещены для Западной Германии американцами. Хотя в начале 50-х по инициативе США началось осторожное возвращение военной мощи Германии в связи с необходимостью противостоять СССР, ядерная тематика была вопросом сложным. Немецкое правительство, глядя на бум развития мирного атома - в начале 50-х свои мирные атомные проекты были у СССР, США, Канады, Британии, Франции - захотели тоже не упустить свой билет на поезд истории. Но в США опасались, что для немцев мирный атом может стать лишь предлогом для разработки ядерной бомбы. В ходе длительных переговоров в начале 50-х был достигнут компромисс - США разрешает Германии разработку атомных реакторов для мирного использования, но с условием, что обогащенный уран для АЭС поставлять будут только США.
В 1957 году федеральное правительство Западной Германии выпустило программу развития атомной энергетики, где с одной стороны утверждалось, что пока что насущной необходимости в строительстве коммерческих АЭС нет, но вот в будущем с ростом промышленности она появится, а потому требуется к 1965 году построить 5 экспериментальных реакторов суммарной мощностью 500 МВт. В том же году университеты Мюнхена, Франкфурта, Берлина и Гамбурга приобрели в США образцы реакторов, которые были введены в строй в 1958-1959 годах. В то же время крупные немецкие фирмы включились в игру со своими проектами: в том время, как одни, пытались разработать свои варианты реакторов (например, реактор фирмы Крупп, сооруженный в центре атомных исследований в Юлихе), другие, осознавая собственное отставание в технологиях, решили пойти по пути покупки иностранных технологий.
АЭС Kahl
Флагманами разработки и строительства АЭС стали два электротехнических гиганта - AEG и Siemens. AEG вступила в консорциум с американской General Electric с целью строительства энергетических реакторов BWR (пар генерируется непосредственно в реакторе и поступает в турбину), а Siemens вступил в консорциум с американской Westinghouse у которой был реактор PWR (пар генерируется от теплообмена первого (реакторного) контура и второго). Первенство было за Siemens, чья исследовательская АЭС Kahl первой подала электричество в общественную сеть. Но потом в этой конкуренции стал лидировать AEG - все три первых “экспериментальных” энергоблока коммерческих АЭС были построены по их технологии. Первая же коммерческая АЭС Siemens была введена в эксплуатацию только в 1969 году - через 7 лет после первого реактора BWR от AEG.
При этом стоит отметить, что хотя обе фирмы и купили американские технологии, фактически они непрестанно модернизировали базовый проект и разрабатывали на его основе новые, поэтому уже на станциях 70-х годов постройки американскими реакторы можно назвать чисто условно. Но это же создавало и проблему в связи с тем, что вместо типового проекта был ворох уникальных с новыми идеями и технологиями и каждый требовалось лицензировать отдельно. Кроме того, Западная Германия была не столь велика для двух конкурирующих в атомной отрасли фирм, поэтому с 1969 по 1974 произойдет поэтапное слияние атомных бизнесов AEG и Siemens в совместное предприятие Kraftwerk Union AG (KWU), которое будет включать не только собственно атомные подразделения обеих фирм, но и весь бизнес Siemens в части строительства АЭС.
Это не обложка альбома группы Kraftwerk, а реклама KWU
Во второй половине 70-х Siemens выкупит у AEG долю и станет единоличным владельцем фирмы. Именно на 70-е и первую половину 80-х приходится расцвет немецкой атомной промышленности. Западногерманские инженеры в тот момент находились на острие прогресса - именно немецкие энергоблоки с реакторами PWR (отечественные ВВЭР относятся к этому же типу) первыми достигли электрической мощности в 1000 МВт. А в 1974 году KWU построила блок АЭС Biblis A с самым мощным на тот момент PWR мощностью около 1200 МВт.
KWU строит свои реакторы в Швеции, Аргентине, Бразилии, Австрии и Иране (тот самый Бушер-1, который не смогли достроить). Строится первый реактор на быстрых нейтронах и немецкие атомщики вообще уже задумываются над замкнутым ядерным циклом. В конце 70-х был разработан проект унифицированного реактора PWR типа Konvoi (названный по одноименной АЭС в Германии, где он начал сооружаться), который должен был стать основным реактором Германии в 80-90 годах. Его мощность составляла 1300 МВт и этот рекорд для реакторов PWR держался до конца 2000-х.
Разрез реакторного и турбинного зала АЭС дизайна preKonvoi и Konvoi. Куполообразный вид реакторного зала был отличительной чертой немецких АЭС
Но аварии на АЭС Три-Майл-Айленд в США в 1979 году и в Чернобыле в 1986 положили конец этим светлым мечтам. Если в соседней Австрии на этом фоне население и власти решили сделать страну полностью безъядерной, то в Германии наступило резкое охлаждение отношения властей к АЭС. Да и среди простого населения атомные технологии стали восприниматься преимущественно негативно. И что хуже всего именно в этот момент раз возникла партия, причём совершенно независимо от актуализации темы вреда АЭС, которая готова была отстаивать антиядерную повестку - нынешняя “Партия зеленых”, на предыстории которой необходимо немного остановиться.
Все АЭС, построенные на территории Германии (в кружочках их мощность в МВт)
Рост зеленого движения в Германии в 1960-е годы был в некотором роде уникальным явлением - пока в остальной Европе, на фоне восстановления после войны и некоторого роста благосостояния, начали как грибы после дождя появляться разные левые движения и партии, мутившие воду, в Германии это было несколько проблематично. Местные левые всегда вызывали сильное подозрение у ЦРУ и Госдепа, да и у многих немецких политиков более правой части спектра, так как они считались если не пятой колонной, то сиvпатизантами ГДР и СССР. Поэтому любые левые движения вне умеренной СДПГ могли существовать либо на основе какой-то совсем “вегетарианской” повестки, либо вести подпольную деятельность.
Тем не менее подъем левых, более общественно ориентированных, взглядов происходил и в Германии, но концентрировался он вокруг мирной и травоядной темы экологии. Движения за защиту экологии в 1960-е появились по всей Германии - они протестовали против загрязнения окружающей среды выбросами заводов, за защиту прав животных, дикой природы и т.д. Одним из пунктов борьбы были и АЭС, которые экологам не нравились из-за страшной радиации. Более того, в 1970-х даже зеленым даже удалось предотвратить строительство двух АЭС, ссылаясь на возможный вред экологии. Тем не менее сама по себе тема АЭС не очень волновала в тот момент простых бюргеров, зато их волновала потенциальная война с СССР и ядерный холокост - ничего этого им не хотелось. На тот момент немцам хватало двух мировых войн, третья лишняя.
А в конце 1970-х США плеснули в это зеленое болотце бензина и бросили спичку - они захотели разместить в ФРГ склады с ядерными боеприпасами. И эта тема так полыхнула, что на фоне недовольства бюргеров этим шагом кристаллизовалась буквально из воздуха будущая “Партия Зеленых” - она поменяет несколько названий, пару раз расколется, но всё же до сих пор живет и процветает. В начале 1980-х это будет зонтичная партия, объединяющая весь политический спектр на базе идей запрета размещения ядерного оружия в Германии и пацифизма: нет третьей мировой, оставьте в покое коммунистов.
Типичная акция немецких экологов в 1980-е -выступают против ядерного оружия
Дико иронично было то, что американцы и их немецкие коллеги своей борьбой с любыми слишком левыми в Западной Германии сами и создали эту по мнению ЦРУ “просоветскую” силу. Уже в 1983 году зеленые проходят в Бундестаг, а их повестка выходит на общефедеральный уровень. В США лишь скрипят зубами, так как эти зеленые льют воду на мельницу советов и возможно вообще все куплены ими, но доказательств нет. Дошло до того, что в провластных медиа начали активно окучивать тему того, что зеленые это экофашисты и литералли Гитлеры, чему способствовало, что в рядах зеленых были всамделишные фашисты и даже наци, которых оттуда к концу 80-х со скандалом выперли.
И вот после того, как в 1986 произошёл очень близкий Чернобыль, тема запрета АЭС приобрела у зеленых столь же большой вес, как и ядерное оружие из-за прямой опасности атомных станций. Правительство Германии из-за Чернобыля вынуждено было притормозить проекты строительства новых АЭС, хотя крест на отрасли ставить не собирались - лишь переждать бурю. Когда в 1990 году ФРГ достались восточногерманские АЭС с реакторами типа ВВЭР, их, не задумываясь, тут же остановили, так как считали их ненадежными и вообще их стоит заменить на западные. Но общий спад интереса к атомке в 80-е и 90-е в Германии был усилен тем, что в 1998 году к власти пришла коалиция СДПГ и Зеленых. Герхард Шредер в обмен на получение так необходимой его партии правящей коалиции согласился с зелеными в том, что требуется начать отказ Германии от АЭС.
А это типичная акция зеленых в 1990-е - 2020-е
Начались длительные переговоры внутри коалиции, а также с атомщиками и энергетиками, сутью которых стал план поэтапного снижения числа АЭС в стране: запрещалось новое строительство, а также бралось обязательство прекращения работы АЭС, но без сроков реализации. Эти решения были закреплены в законе от 2002 года. Но ещё раньше, почти сразу после прихода Шредера к власти, в Siemens поняли, что ловить в Германии атомному бизнесу нечего и надо его как-то кому-то приткнуть. Выбор был сделан в пользу французского Framatome (после сделки переименовались в Areva), который как раз таки проснулся от спячки и начал искать кому бы продать свой новейший реактор EPR. Немцы срочно выделили весь неядерный бизнес из KWU обратно в Siemens, а ядерный в отдельную структуру Siemens Nuclear Power GmbH, которая сформировала совместное предприятие с французами.
При этом разделение ответственности в новом консорциуме было таково, что немцы фактически отказывались от всех своих наработок по реакторам и работали только по системам управления и электрооборудованию. Всех всё устраивало: французы как раз добились у финнов заключения контракта на строительство блока АЭС Олкилуото, переименовались в Areva, а потом совершенно внезапно покатились под откос. При строительстве Олкилуото-3 французы обосрались со строительством, допустив кучу ошибок, разведя на ровном месте дикую бюрократию и в итоге уже к 2010 году был истрачен весь бюджет на АЭС, а стройка только-только начиналась. И вот тут-то немцы и всполошились, так как французы хотели, чтобы все убытки по проекту Siemens с ними разделил.
Вот только немцы за косяки французов платить не хотели, а потому начали искать варианты, как бы от этого говна избавиться. Одним из них было создание консорциума теперь уже с Росатомом и переговоры даже зашли достаточно далеко, но тут случилась Фукусима.
К этому моменту к власти в Германии снова вернулась коалиция ХДС/ХСС во главе с Ангелой Меркель. Эта коалиция была настроена к АЭС очень дружелюбно, как и к переговорам с Росатомом о консорциуме, но внезапный черный лебедь в виде ядерной аварии в Японии смешал все карты. Если ещё недавно новое правительство Германии продумывало варианты возобновления развития атомного сектора в стране, то после Фукусимы Ангела Меркель вынуждена была сделать резкий разворот в риторике. Причиной его стало беспрецедентное давление со стороны обеспокоенной общественности, распаляемой пропагандой зеленых. Меркель ради удержания власти вынуждена была экстренно остановить работу всех старых энергоблоков и потребовать немедленной проверки всех АЭС страны.
Реакция немецких атомщиков на такие повороты сюжета
Чтобы удержать контроль над антиядерной повесткой в своих руках, Меркель вынуждена была пойти гораздо дальше и начать проработку закона о поэтапном выводе всех АЭС из работы. Это при том, что результаты работы комиссии по безопасности в 2016 году говорили о том, что с точки зрения безопасности АЭС Германии удовлетворяют всем требованиям безопасности. Тем не менее решение было принято, а правительство начало ускоренно прорабатывать замену АЭС “зелеными” источниками генерации, делая ставку уже на них. Тут ещё стоит упомянуть, что против АЭС выступали и лоббисты зеленой энергетики, которая в Германии была как раз на подъёме. Они носились по бундесканцелярии с графиками безудержного роста выработки ветряками электроэнергии, причём совершенно экологически чистой.
Так как закон об отказе от атомной энергии прорабатывался в спешке, то следующие 10 лет правительство постоянно судилось с фирмами-эксплуатантами АЭС. Но все судебные процессы не меняли главного - менять курс на денуклиаризацию Германии уже никто не собирался. Немецкое правительство вложило слишком много ресурсов в замену АЭС на ветряки и солнечные панели, чтобы поворачивать назад. Да и сила зеленого лобби в Германии лишь росла - сейчас партия “Зеленые” одна из крупнейших в стране и ссориться с ней чревато.
К 2022 году в работе оставалось 6 энергоблоков со сроком вывода из работы в 2023 году. На фоне энергетического кризиса в Европе правительство Германии внезапно вспомнило о них и хотело ввести поправки в закон, позволяющие их эксплуатацию. Но потуги эти были слишком поздние - АЭС уже проходили процедуры подготовки к консервации и демонтажу и обратить их вспять было в тех условиях невозможно. При этом новая красно-зеленая коалиция, когда стало ясно, что АЭС всё, решила сделать вид, что вообще так и было всегда задумано, а все метания 2022 года вроде как и не про них:
"Атомные электростанции будут рано или поздно демонтированы, а строительство новых АЭС всегда превращалось в экономическое фиаско будь то во Франции, Великобритании или Финляндии. Немецкие операторы также не заинтересованы в строительстве новых АЭС. Наша энергетическая система будет развиваться иначе: к 2030 году доля возобновляемой энергии достигнет 80 процентов", - сказал министр экономики Германии Роберт Хабек.
То, что экономическое фиаско почему-то преследует только АЭС, построенные Францией, министр умолчал. Но едва ли эта ремарка что-то бы изменила в отношении немецкой атомки. На пике в 70-е АЭС обеспечивали до 30% всей выработки электроэнергии в Западной Германии, в 2022 году на АЭС приходилось всего 6%. Сегодня от некогда второй континентальной европейской атомной промышленности не осталось почти ничего. Siemens всё ещё занимается АСУТП для АЭС, а также производством электросилового оборудования для них, но не более. Немецкая же атомная школа умерла в 90-х и больше уже никогда, вероятно, не возродится.
А ещё вы можете поддержать нас рублём, за что мы будем вам благодарны.
Значок рубля под постом или по ссылке, если вы с приложения.
Подробный список пришедших нам донатов вот тут.
Подпишись, чтобы не пропустить новые интересные посты!
Зачем люди пытаются создать солнце на земле, или что такое термоядерная энергетика
Фото iStock
На груди Железного Человека из серии известных комиксов работает миниатюрный термоядерный реактор: энергии на полеты за атмосферу ему хватает, а вот правдоподобности — нет. В реальности ученые всего мира не могут построить реактор для управляемого термоядерного синтеза даже высотой в несколько этажей. Что им мешает, если на Солнце «реактор» получился сам собой, и как скоро может наступить будущее термоядерной энергетики — разбиралась «Энергия+».
Солнце — гигантский термоядерный котел. Несколько миллиардов лет оно питает теплом и светом все живое на Земле. Наш желтый карлик светит и греет из-за постоянного слияния ядер водорода — этот процесс называется термоядерным синтезом. Сливаясь, атомы теряют часть своей массы, которая высвобождается в виде энергии. Это описывается знаменитым уравнением Эйнштейна E=mc2, согласно которому масса может превращаться в энергию и наоборот.
В результате столкновения ядер водорода возникает ядро более массивного химического элемента — гелия. Выделившаяся при этом энергия в шесть раз выше, чем в ходе реакции деления ядра урана, самого тяжелого долгоживущего (время, за которое половина ядер урана распадется на другие элементы, исчисляется миллиардами лет) элемента в природе. Именно реакция деления урана — источник энергии в реакторах современных атомных электростанций. Осуществить управляемую реакцию деления в первом промышленном реакторе удалось в середине XX века. С тех пор силы физиков-ядерщиков направлены на создание устройства, которое позволило бы управлять и термоядерным синтезом.
Для реакции управляемого синтеза нужны особые ядра водорода с дополнительными нейтронами, которые называются изотопами, — это дейтерий и тритий. Дейтерий стабилен, и его можно найти в морской воде. Тритий же — более редкий изотоп, который выделяют на атомных реакторах при получении лития. Заменить тритий может стабильный изотоп гелий-3. Добывать его так же трудно, но огромные залежи можно найти в грунте на поверхности Луны. Если технологии позволят недорого получать гелий-3 из лунной пыли, то этого будет достаточно для энергоснабжения всей планеты на тысячи лет. Останется лишь построить нужный реактор (токамак).
Реакция термоядерного синтеза (слияния двух легких ядер в одно более тяжелое), в ходе которой высвобождается колоссальное количество энергии
ПОЧЕМУ СЛОЖНО ПОСТРОИТЬ РЕАКТОР ДЛЯ СИНТЕЗА
Атомы всех окружающих нас веществ состоят из ядра и электронной оболочки. Ядра заряжены положительно, поэтому, согласно закону Кулона, они отталкиваются. Чтобы соединиться, им нужно преодолеть кулоновский барьер и сблизиться на расстояние действия ядерных сил — 10-15 метра (один метр, деленный на единицу с пятнадцатью нулями). Для этого необходима огромная энергия, которую можно получить в виде тепла. Солнечный климат для этого идеален, температура внутри звезды достигает экстремальных величин — 15 миллионов градусов. Вещество при такой температуре переходит в состояние плазмы, работать с которой в земных условиях не так-то просто.
Плазма считается четвертым агрегатным состоянием вещества. Если нагреть твердое вещество, оно становится сначала жидким, затем газообразным и, наконец, — плазмой. При температуре в десятки тысяч градусов атомы газа теряют свои электроны и превращаются в ионы — свободные электрические заряды. Такой газ называется ионизованным и является средой, проводящей электрический ток. В естественных условиях Земли плазма встречается в виде разрядов молний или в магнитосфере планеты при полярном сиянии. В космосе она буквально повсюду: материя в межгалактическом пространстве существует именно в плазменной форме. Солнце и звезды тоже являются сгустками сильно нагретой плазмы.
Вещество в состоянии плазмы видел каждый, когда в небе сверкала молния, а вот удержать и сжать такое вещество — задачка не из легких, но ее необходимо решить для реализации управляемого термоядерного синтеза на Земле
Удержать плазму внутри построенных человеком установок тяжело — нагреваясь до миллионов градусов, она плавит даже самое прочное покрытие. Поэтому стенки камер реактора для управляемого синтеза не должны соприкасаться с плазмой. Другое важное условие использования плазмы — сжатие. Если не сжимать разогретую плазму со всех сторон равномерно, она выскользнет, остынет, и реакции в ней прекратятся.
Плазма подобна надутому воздушному шарику — как бы равномерно вы ни надавливали на него, шар всегда будет просачиваться через пространство между пальцами. Солнечная плазма не разлетается по всему космосу из-за огромной массы звезды — ее гравитационное давление постоянно сжимает ядра атомов вместе. Масса Земли в 330 тысяч раз меньше, поэтому создать подобное давление на нашей планете невероятно трудно. Каждый раз, когда ученые пытались сжать плазму в реакторе, она выплескивалась наружу.
КАК ПРИЧЕСАТЬ ЕЖА, ИЛИ ПОПЫТКИ УДЕРЖАТЬ ПЛАЗМУ
К решению задачи удержания плазмы вплотную подошли советские ученые Института им. Курчатова в 1950-х. В магнитной ловушке, созданной под руководством академиков Андрея Сахарова и Игоря Тамма, горячая смесь дейтерия и трития удерживалась с помощью магнитного поля и не касалась стенок реактора. Эта экспериментальная установка c вакуумной камерой в форме бублика (тора) стала известна во всем мире под именем Токамак — тороидальная камера с магнитными катушками. В ней впервые удалось достичь температуры термоядерной реакции в 100 миллионов градусов — почти в 10 раз больше, чем внутри Солнца!
У любого термоядерного реактора типа токамака есть отверстие в центре. Объясняется это теоремой о причесывании ежа, согласно которой невозможно причесать свернувшегося клубком ежика так, чтобы ни одна его иголка не торчала наружу. Если придать плазме форму шара, то ее магнитное поле всегда будет иметь минимум одну выпадающую точку. С тором такой проблемы не возникнет, его можно гладко «причесать» по всей поверхности, причем разными способами.
Так выглядит изнутри тороидальная камера (токамак) для осуществления реакции синтеза
Прошло почти 70 лет, но токамак все еще остается самым перспективным типом термоядерных реакторов — практически у каждой развитой страны сегодня есть собственная тороидальная установка. Реакторы других форм создают для изучения свойств плазмы. Например, сферический токамак напоминает сплюснутый глобус и позволяет дольше удерживать плазму. А в стеллараторе, прозванном «мятым бубликом», магнитные катушки находятся снаружи тора, за счет чего он может работать без перерывов, в отличие от классического токамака.
Существуют и альтернативные виды реакторов, например установки на инерциальном удержании. На тритий-дейтериевую мишень размером с булавочную головку направляют больше сотни сверхмощных лазеров. Они нагревают мишень до сотен миллионов градусов и сжимают в тысячи раз, запуская термоядерную реакцию. Такую энергию, полученную лазерным синтезом, можно контролировать и использовать. Однако подобные реакторы работают в импульсном (непостоянном) режиме, поэтому вещество быстро разлетается и долго удерживать плазму не удается. Отдельная задача в том, чтобы сжать вещество абсолютно симметрично со всех сторон.
Наконец, даже если в реакторе удастся обеспечить нужную форму и плотность плазмы, потери энергии на это должны быть минимальны, чтобы термоядерная реакция была экономически выгодной. Это критерий Лоусона, который стал одной из главных целей управляемого термоядерного синтеза. Именно на выполнение этого условия нацелены современные экспериментальные мега-проекты термоядерного синтеза.
ОДИН РЕАКТОР НА 35 СТРАН
В 2010 году на юге Франции развернулась стройка исполинских масштабов. Здесь на базе исследовательского центра ядерной энергетики «Кадараш» создают международный термоядерный реактор – ITER (от латинского «путь»). Стоимость токамака ИТЭР оценивается в 20 миллиардов евро. Ни одно государство не может позволить себе запустить подобный проект самостоятельно, поэтому страны объединяют свои силы.
Вид с воздуха на установку ИТЭР — международную исследовательскую площадку для изучения свойств плазмы при реализации термоятерного синтеза
Вклад стран-участников не денежный, а технический. Практически у каждой из 35 стран есть собственные термоядерные мини-установки. Работа разделена по секторам будущего реактора, каждая из держав производит свою часть оборудования. Россия — один из главных участников: у наших ученых многолетний опыт использования токамаков.
ИТЭР будет весить 23 тысячи тонн (некоторые детали столь тяжелы, что пришлось усиливать дороги, ведущие к реактору), а по высоте, более 70 метров, он обгонит Спасскую башню. Объем плазмы, который надеются получить ученые, — 40 кубометров. Температура в мега-реакторе достигнет головокружительной отметки в 150 миллионов градусов. Чтобы добыть достаточное количество плазмы, магнитное поле в токамаке должно быть в 200 тысяч раз больше земного! Огромные сверхпроводящие магниты будут охлаждаться до экстремальной отметки в минус 269 градусов Цельсия. «Кадараш» станет самым горячим и самым холодным местом во Вселенной одновременно.
Завершить строительство ИТЭР планируют к концу 2025 года, тогда же ученые надеются получить первую плазму. Но запуск реактора не откроет эру управляемого термояда. ИТЭР — это прежде всего экспериментальная установка, призванная доказать, что человечество в принципе способно получать термоядерную энергию в промышленном масштабе.
Высота установки ИТЭР — более 70 метров
КОСТЮМ ТОНИ СТАРКА — БУДУЩЕЕ ИЛИ ФАНТАСТИКА?
Одна из необходимых особенностей современных токамаков — гигантские размеры. Чем меньше реактор, тем больше плазмы выделяется в процессе диффузии, и тем менее эффективно он работает. Поэтому о миниатюрных термоядерных реакторах в стиле костюма Железного Человека в ближайшем будущем мечтать не приходится. Однако сократить размеры токамаков может помочь искусственный интеллект (ИИ).
В 2022 году разработали алгоритм, способный создавать и контролировать плазму. ИИ прошел тесты на настоящем токамаке, где он управлял термоядерным синтезом. Если магнитными полями и плазмой внутри реактора получится управлять более тонко, его габариты можно будет уменьшить и использовать как в промышленности, так и в космосе.
ТОПЛИВО ДЛЯ ТЕРМОЯДА, БЕЗОПАСНОСТЬ И ПЕРСПЕКТИВЫ УПРАВЛЯЕМОГО СИНТЕЗА
У термоядерных реакторов мало общего с реакторами на атомных станциях. Если удержание плазмы прекратится, то она расширится и охладится, реакция остановится и не приведет к взрыву, хотя стенки термоядерного реактора разрушатся от взаимодействия с плазмой. В отличие от реакции деления, в процессе синтеза не образуются долгоживущие радиоактивные отходы. «Отходы» термоядерного синтеза — гелий и нейтроны, защиту от которых давно научились строить.
Управляемый синтез — это потенциально бесконечный источник энергии. Больше половины пути к его освоению пройдено, но до настоящего момента не удалось достичь баланса температуры, плотности и времени удержания плазмы на одном виде реакторов. Кроме того, неизвестно, окупится ли создание огромного реактора и сложной инфраструктуры на основе термоядерной энергетики. Все действующие сегодня установки убыточны. Технологиям на основе термоядерной энергетики еще предстоит пройти длинный путь, прежде чем их начнут использовать в промышленных масштабах.
Оригинал статьи и другие материалы читайте на сайте журнала Энергия+:
https://e-plus.media/