реактор на тории майнкрафт
[IC2] Схемы безопасных реакторов
Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться
Сообщений 17
1 Тема от Diesel 18.08.2016 17:11:44 (18.08.2016 17:16:02 отредактировано Diesel)
Тема: [IC2] Схемы безопасных реакторов
В этой статье будут показаны разные схемы безопасных реакторов (Mk-1). Все реакторы различаются по мощности, эффективности, стоимости и каждый наверняка сможет что-нибудь для себя подобрать.
Начальные реакторы:
Недорогие реакторы без доп. отсеков с мощностью до 100еЭ/т:
— 35 еЭ/т
— Эффективность: 2.33
— Окончательная эффективность: 2.33
— Стоимость: 54 железа, 84 меди, 10 олова, 4 золота
— 60 еЭ/т
— Эффективность: 3
— Окончательная эффективность: 3
— Стоимость: 68 железа, 149 меди, 19 олова, 12 золота
— 100 еЭ/т
— Эффективность: 3.33
— Окончательная эффективность: 3.33
— Стоимость:98 железа, 186 меди, 25 олова, 22 золота
Средние реакторы:
Реакторы более высокой мощности и стоимости с 2-3 доп. отсеками.
— 160 еЭ/т
— Эффективность: 4
— Окончательная эффективность: 3.78
— Стоимость: 207 железа, 351 меди, 63 олова, 24 золота (+32 меди на каждый новый цикл)
— 170 еЭ/т
— Эффективность: 3,4
— Окончательная эффективность: 3.23
— Стоимость: 148 железа, 492 меди, 33 олова, 64 золота (+32 меди на каждый цикл)
Полноразмерные реакторы:
Наиболее дорогие и мощные реакторы с шестью доп. отсеками
Реактор с наибольшей эффективностью
— 280 еЭ/т
— Эффективность: 4,67
— Окончательная эффективность: 4.23
— Стоимость: 331 железа, 769 меди, 99 олова, 64 золота (+96 меди на новый цикл)
Реактор с высокой мощностью и средней стоимостью запуска
— 360 еЭ/т
— Эффективность: 3
— Окончательная эффективность: 2.78
— Стоимость: 724 меди, 64 олова, 300 железа, 48 золота (+96 меди на запуск)
Реактор с наиболее высокой мощностью, но высокой стоимостью запуска
— 420 еЭ/т
— Эффективность: 3
— Итоговая эффективность: 2.46
— Стоимость: 316 железа, 983 меди, 65 олова, 60 золота (+280 меди на запуск)
Реактор с высокой эффективностью и нулевой стоимостью запуска
— 230 еЭ/т
— Эффективность: 3.83
— Итоговая эффективность: 3.83
— Стоимость: 279 железа, 625 меди, 91 олова, 34 золота
Реактор с высокой мощностью и нулевой стоимостью запуска
— 285 еЭ/т
— Эффективность: 2.71
— Итоговая эффективность: 2.71
— Стоимость: 246 железа, 657 меди, 64 золота, 68 олова
Он более безопасный и отличается небольшими размерами
Российские ученые предложили концепцию ториевого гибридного реактора, в котором для получения дополнительных нейтронов применена высокотемпературная плазма, удерживаемая в длинной магнитной ловушке.
Фото: Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН
Фото: Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН
Этот проект — результат тесного сотрудничества трех организаций: Российского федерального ядерного центра — Всероссийского научно-исследовательского института технической физики имени академика Е. И. Забабахина, Томского политехнического университета и Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН. От используемых сегодня ядерных реакторов предложенный гибридный ториевый реактор отличают умеренная мощность, относительно небольшие размеры, высокая безопасность при эксплуатации и малый уровень радиоактивных отходов.
«На начальном этапе при помощи специальных плазменных пушек создается относительно холодная плазма, количество которой поддерживается дополнительной подпиткой газом из атомов тяжелого водорода — дейтерия. Инжекция в такую плазму нейтральных пучков с энергией частиц масштаба 100 кэВ обеспечивает образование высокоэнергетичных ионов дейтерия и трития, а также поддержание необходимой температуры. Сталкиваясь друг с другом, ионы дейтерия и трития соединяются в ядро гелия, и происходит выделение высокоэнергетических нейтронов. Такие нейтроны беспрепятственно выходят через стенки вакуумной камеры, где магнитным полем удерживается плазма, поступают в область с ядерным топливом и после замедления поддерживают протекание реакции деления тяжелых ядер, которая служит основным источником выделяемой в гибридном реакторе энергии»,— цитирует пресс-служба Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН главного научного сотрудника института, профессора Андрея Аржанникова.
Основное преимущество гибридного ядерно-термоядерного реактора — одновременное использование реакции деления тяжелых ядер и синтеза легких, что позволяет свести к минимуму недостатки при использовании этих ядерных реакций порознь.
Кроме того, такие реакторы снижают уровень требований к качеству плазмы и позволяют заменить до 95% делящегося урана на торий, который не способен к саморазгону. При этом гибридные реакторы отличаются относительно компактными размерами при высокой мощности и небольшим количеством радиоактивных отходов.
«Гибридная установка состоит из двух частей. Основная — энергогенерирующая часть (бланкет) — представляет собой активную зону ядерного реактора. В ней распределен делящийся материал, входящий в состав ядерного топлива. Благодаря этому возможно протекание цепной реакции деления тяжелых ядер. Вторая часть установки, помещенная внутри бланкета, служит для того, чтобы генерировать нейтроны, которые попадают в энергогенерирующий бланкет. В этой части установки в плазме дейтерия протекают термоядерные реакции синтеза ядер, в которых и образуются нейтроны. Особенностью гибридной установки является то, что та часть установки, в которой идут цепные реакции деления тяжелых ядер — бланкет, во время работы находится в подкритическом состоянии. А обычная реакторная установка при работе на постоянном уровне мощности находится в строго критическом состоянии, которое поддерживается системой управления и защиты»,— объясняет руководитель отделения естественных наук ТПУ и заведующий лабораторией изотопного анализа и технологий ТПУ Игорь Шаманин.
По его словам, за основу бланкета была взята концепция многоцелевой высокотемпературной газоохлаждаемой реакторной установки малой мощности, работающей на ториевом ядерном топливе. Эта концепция разработана в Томском политехническом университете и широко представлена в периодических научных изданиях различного уровня.
«Проекты такого масштаба под силу группам исследователей, объединяющих вузовскую, академическую и отраслевую науку. Такая кооперация обеспечивает синергетический эффект и значительно сокращает путь от идеи до реализации проекта на практике»,— говорит ученый.
Сейчас участники проекта рассматривают возможность создания экспериментального стенда на реакторной площадке ТПУ, который будет состоять из ториевой топливной сборки и нейтронного источника.
«Fuel evolution in hybrid reactor based on thorium subcriticalassembly with open trap as fusion neutron source(computer simulations)»; Andrey V. Arzhannikov, Sergey V. Bedenko, Aleksandr A. Ivanov, Dmitry G. Modestov, Vadim V. Prikhodko, Stanislav L. Sinitsky, Igor V. Shamanin, Vladimir M. Shmakov; журнал Plasma and Fusion Research: Regular Articles, сентябрь 2019 г.
Торий в ядерной энергетике: плюсы, минусы, подводные камни
В мире людей, далеких от атомной энергетики существует почти конспирологическая идея о том, что ТОРИЙ — это то, что злобные атомные буратины скрывают от пушистых потребителей электричества. Дешевый, безопасный и не оставляющий радиоактивных отходов — он мог бы привести атомную энергетику на вершины могущества, но по каким-то причинам не привел.
Загрузка ториевой ТВС в норвежский исследовательский реактор Halden.
Сегодняшний парк промышленных ядерных реакторов, целиком и полностью использует урановое топливо, а конкретно изотоп U235. Произошло это по простой причине — это единственный природный изотоп, который способен поддерживать цепную реакцию распада. Остальные природные тяжелые элементы, например U238 и Th232 (тот самый торий) цепную ядерную реакцию не поддерживают. Есть еще несколько искусственно получаемых которые способны работать в реакторе — например всем известный Pu239 или U233 — получаемые путем трансмутации тех самых U238, Th232.
Тяжеловодные реакторы — один из трех главных дизайнов (наряду с газоохлаждаемыми и жидкосолевыми), в которых может быть применен ториевый цикл.
Понятно, что с таким гандикапом (пункт 3) и отсутствием ЗЯТЦ у тория не очень-то много шансов на реализацию, как минимум на сегодня. Да и в остальном у тория нет каких-то недостатков или преимуществ. Часто ему приписывают, например, что он не имеет проблем распространения ядерно-оружейных технологий. Это не так. Да, тут нет плутония, но есть U233, из которого отлично получаются ядерные бомбы.
Превращение материалов в топливе современного реактора: 3,5% U235 распадается в продукты деления, паралельно из U238 нарабатывается 3% Pu, 2% из которых тоже распадается, давая тепло и нейтроны.
Теперь давайте поговорим о пунктах 2 и 4 поподробнее, т.к. они являются определяющими для будущего тория.
Превращения изотопов в урановом топливе в реакторе.
Проблема в периоде полураспада. Самый длинный период полураспада продуктов деления как раз у Cs-137 — и он составляет
30 лет. За 300 лет его активность уменьшится в 1000 раз, а за 900 — в миллиард. Это значит, что за исторически обозримое время можно перестать беспокоиться о коррозии ОЯТ и охранять его от нехороших любителей радиоактивности.
Оценки для ядерной энергетики: мощности в ГВт Pel, исторической выработки энергии в ГВт*годах Qel, массы ОЯТ в тоннах, массы плутония в этом ОЯТ MPu в тонных, и остальных изотопах в килограммах
А вот для минорных актиноидов периоды полураспада составляют тысячи лет. Это значит, что сроки хранения удлиняются с сотен лет до десятков тысяч. Такое время уже довольно сложно представить, зато можно представить, что при интенсивной работе атомной энергетики через несколько тысяч лет ОЯТом будет заставлена довольно большая территория, а самой популярной профессией будет “охранник хранилища ОЯТ”.
И вот тут Th232 на коне. В его ЯТЦ не будут образовываться МА, а значит нет и проблем с хранением ОЯТ “вечно”, и проблем с обращением с этими очень сложными и неприятными субстанциями в ходе переработки уранового ОЯТ. Таким образом торий получает важное преимущество — ЗЯТЦ на нем чем-то может быть проще.
Жидкосолевой реактор — вечный спутник идеи ториевой энергетики.
И тут же компенсирует его своими неприятными ядерно-физическими особенностями. Наработка ядерного топлива из U238->Pu239 и Th232->U233 происходит через генерацию промежуточных изотопов Np239 и Pa233 соответственно. Оба они являются “нейтронными ядами”, т. е. паразитно поглощают нейтроны, только вот период полураспада Протоактиния в 10 раз больше, т.е. содержание в топливе его в 1000 (2^10) раз больше. Это вызывает заметные проблемы при попытке сделать “классический” быстрый реактор на U233 и Th232. Из этой проблемы под руку с ториевым циклом ходит идея жидкосолевого реактора — емкости с расплавом “ядерной” соли FLiBe= LiF + BeF2 и добавленными туда фторидами Th232 и U233.
FLiBe с примесью фторида U233 в твердом и жидком виде имеет правильный для ядерного реактора цвет.
Такой реактор управляется с помощью контроля утечки нейтронов из активной зоны, и фактически не имеет никаких исполнительных механизмов внутри АЗ, а главное — постоянно очищается радиохимическим способом от Pa233 и продуктов распада U233. Идея ЖСР — святой грааль ядерной инженерии, но одновременно кошмар материаловедов — в этом расплаве быстро образуется вся таблица менделеева в буквальном смысле, и сделать материал, который будет удерживать такую смесь без коррозии в условиях высокой температуры и радиации пока не получается.
Разрез индийского AHWR — единственного в мире промышленного реактора, планируемого к работе на Th/U233 и Th/Pu239 MOX.
Таким образом можно резюмировать: пока у атомной индустрии нет ни особых потребностей, ни возможностей по строительству ториевой энергетики. Экономически это выглядит так — торий не интересен, пока стоимость килограмма урана не превысит 300$, как это сформулировано в выводах отчета МАГАТЭ по ториевому циклу. Даже индусы, в условиях ограничения поставок урана (и отсутствия его ресурсов внутри страны) сделавшие в 80х ставку на ториевый ЗЯТЦ сегодня постепенно сворачивают усилия по его запуску. Ну а у нашей страны есть только интересно наследие из эпохи, когда плюсы и минусы тория были непонятны — склады с 80 тысячами тонн монацитового песка (ториевой руды) в Красноуфимске, но нет больших экономически оправданных месторождений тория и планов по его освоению для ядерной энергетики.
Как сообщает издание Nature, учёные всего мира с нетерпением ждут начала испытаний в Китае экспериментального ядерного реактора, использующего торий в качестве топлива. Если эксперимент окажется успешным, то это поможет Китаю добиться целей по защите климата и подтолкнуть развитие собственной экономики. К тому же, Китай является первой страной, у которой есть шанс коммерциализировать эту технологию.
«Если бы мне разрешили, я бы полетел туда первым самолетом, — заявил Саймон Миддлбург (Simon Middleburgh), специалист по ядерным материалам из Университета Бангора в Великобритании. — Мы узнаем очень много нового».
Опытный жидкосолевой китайский реактор будет вырабатывать всего 2 МВт тепловой энергии (а электрической ещё меньше), но он станет испытательной площадкой для изучения материалов, сред и радиоактивности на всех этапах работы реактора. Это будет обкатка технологий, которые, в случае успеха, значительно продвинут Китай в сторону энергетической независимости и углеродной нейтральности.
Тория намного больше на Земле, чем урана. Лет через 100–150 урана на Земле почти не останется, а тория будет всё ещё очень много. Для эксплуатации нового вида топлива заниматься им надо начинать уже сейчас. К тому же, торий в Китае сегодня вырабатывается в значительных объёмах как отходы производства при добыче редкоземельных материалов.
Экспериментальный ториевый реактор построен в Вувее, на окраине пустыни Гоби, как отрапортовало правительство провинции Ганьсу, где всё это происходит. Этот тип реактора не использует воду в качестве основного теплоносителя и идеален для расположения в пустынных районах. Реактор сдан в эксплуатацию несколько недель назад и готовится к запуску в ближайшие недели или даже дни.
Условная схема жидкосолевого реактора. Источник изображения: US Department of Energy/International Atomic Energy Agency
Жидкосолевой ториевый реактор не требует цикла загрузки и смены топлива. Топливо в виде тория и небольшой доли урана загружается непосредственно в расплав и автоматически подаётся в зону ректора и выводится из него. Расплав солей при температурах около 450 °C циркулирует через реактор без опасности взрыва при разгерметизации, поскольку давление в этом контуре намного меньше, чем в обычных водяных контурах современных атомных реакторов. В ториевом реакторе вода используется во втором контуре, который не заходит в реактор.
В ходе ядерной реакции изотоп тория-232 облучается в реакторе вспомогательным радиоактивным топливом и поглощает нейтроны, образуя уран-233, который уже расщепляется с выделением тепла. Китайский реактор станет первым, который в жидкосолевых расплавах в качестве топлива будет использовать торий. Если технология себя оправдает, на следующем этапе в Китае начнут строить ториевый реактор мощностью 373 МВт, что планируется к 2030 году.
Китай ускоряет строительство первого в мире ядерного реактора на тории
Китай укорачивает график строительства первой в мире основанной на тории атомную электростанцию.
Правительство Китая сократило первоначальный график разработки ториевого реактора на более чем половину. Связано это с потребностью в уменьшении зависимости от угольных электростанций для уменьшения загрязнений воздуха.
«В прошлом правительство интересовалось ядерной энергией из-за энергетической нехватки,» сказал профессор Li Zhong, ученый, работающий над проектом.
«Проблема использования угля в выработке электричества стала ясной. Если среднее потребление энергии на человека удвоится, то наша страна будет задушена загрязненным воздухом,» добавил Li Zhong. «Ядерная энергия предоставляет единственное решение для замены угольной генерации, и на торий мы возлагаем большие надежды.»
Торий — естественный радиоактивный химический элемент, который не только более в изобилии, чем традиционные источники ядерной энергии, но также и более эффективен. Одна тонна Тория содержит потенциал, чтобы произвести столько же энергии сколько почти 200 тонн урана.
Китай стремится заканчить проект в течение следующих 10 лет, хотя ранее планировалось завершить проект через 25 лет. The Telegraph сообщает, что ториевый проект Китая начал развиваться в 2013 году, приведенный в движение китайским лидером Jiang Mianheng, который оценил, что у Китая есть достаточный запас тория, чтобы обеспечить электричеством страну в течение следующих «20,000 лет.»
Ядерная энергия — основная часть будущей энергетической стратегии Китая. В настоящее время у Китая есть в общей сложности 20 рабочих ядерных реакторов и еще 28 в стадии строительства.