?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

Интересный текст по текущей ситуации с одним из самых серьезных стартапов в мире атомной энергетики опубликован на Атоминфо.

Билл Гейтс, основатель компании "TerraPower", уговаривает американских законодателей увеличить финансирование атомной энергетики, а также обещает вкладывать свои средства в создание в США инновационных реакторов.


Изначальная идея TerraPower - "реактор-свеча" или TWR, где цепная ядерная реакция на одном конце топливного стержня вызываает трансмутацию U238->Pu239 последующего слоя и со временем переходит туда, оставляя за собой "пепел". Время "горения свечи" может составлять несколько десятков лет.

Изгибы геополитики сыграли с Гейтсом и его компанией дурную шутку. Созданное в Китае совместное предприятие с корпорацией CNNC оказалось нерабочим из-за санкций США против атомной отрасли Китая.

В предновогоднем обращении на своём сайте Гейтс заявил, что Соединённым Штатам нужно вернуть себе лидирующую роль в исследованиях в области ядерной энергетики. Одними только разговорами он не ограничился. Начиная с прошлого декабря, мультимиллиардер активно общается с депутатами от республиканской и демократической партий.

Деньги у Гейтса есть, и он готов продолжать поддерживать "TerraPower". По той информации, что появилась в американских СМИ, Гейтс планирует вложить в компанию 1 миллиард долларов. Кроме того, такую же сумму на нужды "TerraPower" он собирается привлечь из других частных источников.

Как известно, компания "TerraPower" создавалась для разработки проекта реактора с бегущей волной (TWR).

В идеале это должен быть быстрый натриевый реактор с подземным расположением, работающий 60 лет без перегрузки. Высокая эффективность использования природного урана в TWR должна сделать ненужным замыкание топливного цикла, что, в свою очередь, снимет многие вопросы у американских политиков, обеспокоенных проблемами нераспространения и опасностями хищения ядерных материалов.

Созданное в Китае СП должно было построить демонстрационный блок с TWR. Теперь Гейтсу и его компании приходится изыскивать варианты по строительству такого блока в США или, в крайнем случае, в какой-либо стране, которую в Вашингтоне считают дружественной.


К моменту китайского СП, впрочем, изначальная идея была давно заброшена, как нереалистичная. Проект TWR теперь предполагал более-менее традиционный быстрый натриевые реактор, в котором трансмутация и горение было бы в примерном балансе, который достигался бы перестановкой ТВС по активной зоне внутрикорпусной перегрузочной машиной. В целом эта концепция похожа на классический быстрый натриевый реактор с ЗЯТЦ но только без внешнего цикла переработки ОЯТ.


Но вопрос в том, насколько у "TerraPower" готова технология. Задача по созданию TWR, мягко говоря, непростая - хотя бы из-за отсутствия материалов, способных выдерживать сверхглубокие выгорания.

В свежей публикации "Washington Post" перечисляются три технические проблемы, решения которых компания всё ещё не нашла.

Во-первых, как выяснилось, бегущая волна не будет работать так, как ожидалось. "Свечи" в том виде, как её представляли на начальных стадиях разработки, в TWR создать не получится.

Во-вторых, вследствие первой проблемы к проекту TWR пришлось добавить требование о автоматической перестановке топливных кассет при работе реактора на мощности, удовлетворить которое будет очень непросто.

Третья проблема технического характера - те самые материалы, которые должны выдерживать сверхглубокие выгорания и огромные повреждающие дозы. Компания пока не может похвастаться тем, что она такие материалы смогла подобрать, хотя и упоминает об облучательных экспериментах на российском БОР-60.


TerraPower - это не только моделирование, расчеты и компьютерное конструирование, но и довольно крупная лаборатория и цех для работы с прототипами топлива (неядерными) и конструкций, а так же испытаний их. Кроме того, TerraPower является многолетним арендатором ячеек под облучение образцов в быстром натриевом исследовательском реакторе БОР-60 и разнообразных горячих камер в ядерных лабораториях по всему миру.

В компании, в которой занято порядка 150 человек, отдают себе отчёт в том, что практическая реализация проекта TWR может оказаться для неё недостижимой.

Поэтому компания параллельно ведёт разработку жидкосолевого реактора и рассчитывает, что министерство энергетики США оплатит 60% стоимости демонстрационного аппарата. Но и по направлению ЖСР вопросов больше, чем ответов, хотя и меньше, чем вопросов по направлению TWR.

Tags:

Comments

( 84 comments — Leave a comment )
maikcg
Jan. 29th, 2019 10:14 am (UTC)
А что представляет из себя "пепел" такой свечи, можно на бытовом уровне объяснить задумку?
tnenergy
Jan. 29th, 2019 10:31 am (UTC)
Продукты деления урана/плутония - набор из 70+ изотопов https://en.wikipedia.org/wiki/Fission_product_yield.

Основная идея тут в том, что в тепловом спектре нейтронов среди ПД очень много нейтронных ядов (тот же ксенон), поэтому нейтронный баланс не сходится. Но чем жестче спектр, тем слабее это влияет, и в какой-то момент поглощение в "горящей" зоне становится незначительным, и нейтронов хватает и на поддержание цепной реакции деления и на трансмутацию свежих слоев. Но если ввести конструктивные материалы и теплоноситель, вроде как это перестает нормально работать
(no subject) - nm_1953 - Jan. 29th, 2019 11:14 am (UTC) - Expand
(no subject) - vit_r - Jan. 29th, 2019 12:18 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jan. 29th, 2019 12:22 pm (UTC) - Expand
(no subject) - black_semargl - Jan. 29th, 2019 10:53 pm (UTC) - Expand
shamaner
Jan. 29th, 2019 11:00 am (UTC)
а подскажите пожалуйста, как обстоят дела на поприще реакторов с изменяемой в течение суток генерацией? кто тут лидер? по-моему это должно быть перспективным направлением, в свете повального увлечения ВИЭ и борьбой с СО2.
tnenergy
Jan. 29th, 2019 12:24 pm (UTC)
На бумаге оно перспективно, но все упирается в структуру затрат АЭС - высокий капекс ставит крест на любом технически маневренном реакторе, т.к. снижение КИУМ почти прямо пропорционально выливается в увеличение стоимости э/э.

Так-то есть топливо, которое хорошо выдерживает маневры (всякие металлические и керметные варианты - см например Lightbridge), реактор и турбогенератор можно спроектировать под это, вопрос в экономике.
(no subject) - ichthuss - Jan. 29th, 2019 02:48 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jan. 29th, 2019 03:21 pm (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - Jan. 31st, 2019 01:56 pm (UTC) - Expand
(no subject) - zel_dol - Jan. 29th, 2019 05:12 pm (UTC) - Expand
pos4
Jan. 29th, 2019 11:35 am (UTC)
Интересно, а никто не предлагал, на фоне увлечения малыми реакторами вариант на подобии:
Реактор работает 50 лет на одной загрузке, потом его глушат, дают остыть, закидывают внутрь остальные радиоактивные части, заваривают, заливают внутрь бетон и захоранивают глубоко в стабильной геологической зоне. А на место старого втыкают новый реакторный модуль
norguhtar
Jan. 29th, 2019 12:14 pm (UTC)
Мне одному это напоминает реакторы ядерных подводных лодок и ледоколов?
(no subject) - tnenergy - Jan. 29th, 2019 12:25 pm (UTC) - Expand
(no subject) - pos4 - Jan. 29th, 2019 12:44 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jan. 29th, 2019 12:24 pm (UTC) - Expand
(no subject) - pos4 - Jan. 29th, 2019 12:37 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jan. 29th, 2019 12:50 pm (UTC) - Expand
(no subject) - archibaldfigly - Jan. 30th, 2019 01:56 pm (UTC) - Expand
(no subject) - aleks_visero - Jan. 29th, 2019 11:30 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jan. 30th, 2019 06:47 am (UTC) - Expand
(no subject) - aleks_visero - Jan. 30th, 2019 08:08 am (UTC) - Expand
(no subject) - t9599587 - Jan. 30th, 2019 08:34 am (UTC) - Expand
(no subject) - aleks_visero - Jan. 30th, 2019 10:10 am (UTC) - Expand
(no subject) - t9599587 - Jan. 30th, 2019 05:44 pm (UTC) - Expand
(no subject) - t9599587 - Jan. 30th, 2019 06:10 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jan. 30th, 2019 11:51 am (UTC) - Expand
pz_true
Jan. 29th, 2019 12:00 pm (UTC)
А какая ширина у зоны горения? Если она достаточно широка, то можно делать вместо одног ТВЭЛ два коротких, первый дргорая поджигает второй. Первый выбрасываем, поднимаем второй, а ниже второго ставим свежий.. goto 10.
tnenergy
Jan. 29th, 2019 12:26 pm (UTC)
Это все умозрительные построения, увы. Типа "а вот если бы были летающие птицы с грузоподъемностью 100 (200) кг, то можно было бы придумать вот такой городской транспорт:..."
permea_kra
Jan. 29th, 2019 12:31 pm (UTC)
>хотя бы из-за отсутствия материалов, способных выдерживать сверхглубокие выгорания.

В смысле?
Т.е. я очень хорошо понимаю, что сам делящийся материал сколь-либо значимого выгорания без рассыпания не выдержит, но его же можно в матрицу поместить.
pos4
Jan. 29th, 2019 12:43 pm (UTC)
А оболочка ТВЭЛа, а конструкционные материалы?
Ещё есть мощная проблема разбухания топлива, что может разрушить оболочку.
(no subject) - tnenergy - Jan. 29th, 2019 12:49 pm (UTC) - Expand
(no subject) - permea_kra - Jan. 29th, 2019 04:17 pm (UTC) - Expand
(no subject) - black_semargl - Jan. 29th, 2019 10:56 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jan. 30th, 2019 06:38 am (UTC) - Expand
(no subject) - permea_kra - Jan. 30th, 2019 08:16 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jan. 30th, 2019 12:02 pm (UTC) - Expand
(no subject) - permea_kra - Jan. 30th, 2019 01:53 pm (UTC) - Expand
(no subject) - t9599587 - Jan. 30th, 2019 02:48 pm (UTC) - Expand
antontsau
Jan. 29th, 2019 07:26 pm (UTC)
как-то это сомнительно выглядит. Вся мощность реактора выделяется в некотором довольно тонком слое, двигающемся по длииииииинной конструкции. То есть конструкция должна быть способна выдерживать эту мощность в любой своей точке (нейтроны, температурные перепады), а удельная мощность (на метр длины реактора или как бы еще ее ни считать) должна быть гораздо выше чем на реакторе, который греется всей тушей. Или конструкция должна быть какого-то совершенно героического размера, чтоб даже тонкий горящий слой (составляющий сколько там - 5-10%?) был сопоставим по размеру с нормальным реактором.Ну и загрузка на 50 лет сразу и навсегда тоже пугает. В коммерческом смысле и то и другое - омертвление капитала на 50 лет, убивающее любой экономический проект сразу и решительно.

Скорее уж действительно реактор с перекладыванием на ходу, тогда не надо держать 90% реактора просто так, чтоб было, в самом клиническом случае - небольшая труба, в которой эта зона ездит вперед-назад на несколько своих длин, проехала - перестало совсем уж бурбулировать - пепел вынули новое топливо вставили (это вдали от активного горения можно), доехало до конца - вот тут уже нетривиальный процесс реверсирования процесса, вполне возможно что с остановкой, как минимум заметным снижением мощности, но ненадолго.

aleks_visero
Jan. 29th, 2019 11:34 pm (UTC)
Почти любой ядерный реактор-это деньги, закопанные лет на 50-60, от момента закладки до полного выведения. А часто ещё дольше, ибо топливо таки надо как-то утилизировать.
(no subject) - antontsau - Jan. 29th, 2019 11:50 pm (UTC) - Expand
(no subject) - t9599587 - Jan. 30th, 2019 07:38 pm (UTC) - Expand
(no subject) - antontsau - Jan. 30th, 2019 07:46 pm (UTC) - Expand
(no subject) - t9599587 - Jan. 30th, 2019 08:16 pm (UTC) - Expand
(no subject) - t9599587 - Jan. 30th, 2019 08:44 am (UTC) - Expand
(no subject) - t9599587 - Jan. 30th, 2019 08:50 am (UTC) - Expand
(no subject) - antontsau - Jan. 30th, 2019 08:58 am (UTC) - Expand
(no subject) - t9599587 - Jan. 30th, 2019 09:40 am (UTC) - Expand
(no subject) - antontsau - Jan. 30th, 2019 09:49 am (UTC) - Expand
(no subject) - t9599587 - Jan. 30th, 2019 07:21 pm (UTC) - Expand
(no subject) - antontsau - Jan. 30th, 2019 07:42 pm (UTC) - Expand
(no subject) - t9599587 - Jan. 30th, 2019 07:58 pm (UTC) - Expand
(no subject) - antontsau - Jan. 30th, 2019 08:02 pm (UTC) - Expand
(no subject) - t9599587 - Jan. 30th, 2019 08:12 pm (UTC) - Expand
gvy
Jan. 29th, 2019 09:43 pm (UTC)
А то семейка Гейтсов к геополитике штатов не причастна ни разу...
vladimirkonjkov
Jan. 30th, 2019 01:49 am (UTC)
Да уж, никогда не думал, что в настоящее время некуда инвестировать лишний миллиард.
А на Луну, Марс лететь, электромобили выпускать, скоростной туннель строить?
Что скажешь Алан Маск?
senglory
Jan. 30th, 2019 10:49 am (UTC)
"на Луну, Марс лететь" это не миллиард инвестировать надо, а сотню триллионов - тогда окупится. А с миллиардом в эти игры и так играются (CUriosity и пр)
bash_m_ak
Jan. 30th, 2019 09:39 am (UTC)
Стандартная история: красивая идея -> 10 лет исследований -> тупик. Не они первые, не они последние. Хотя и жаль, что не получилось.
Обычный быстрый реактор, который они теперь представляют, продвинуть будет существенно сложнее как мне кажется. Интересно, почему они его по-прежнему называют TWR? Пытаются маркетингом мозги запудрить?
tnenergy
Jan. 30th, 2019 12:04 pm (UTC)
Надо думать, что в их нынешней реинкарнации что-то от начальной идеи есть в плане, что там тоже гуляют волны трансмутации-выгорания, т.е. наверное право называть свой реактор так у них есть.

Но достоверно мы этого не знаем.
(no subject) - t9599587 - Jan. 30th, 2019 07:27 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jan. 30th, 2019 07:51 pm (UTC) - Expand
(no subject) - t9599587 - Jan. 30th, 2019 08:09 pm (UTC) - Expand
(no subject) - t9599587 - Jan. 30th, 2019 07:24 pm (UTC) - Expand
(no subject) - bash_m_ak - Jan. 30th, 2019 10:48 pm (UTC) - Expand
(no subject) - t9599587 - Jan. 31st, 2019 03:13 am (UTC) - Expand
archibaldfigly
Jan. 30th, 2019 02:28 pm (UTC)
Главнейшая проблема столь длительной бесперегрузочной работы - конструкционные материалы, способные столь долгий срок проработать под высоким флюенсом быстрого реактора (в тепловом спектре нейтронов не получить такого столь длительного режима).

Чтобы одна загрузка активной зоны реактора проработала десятки лет, требуется лишь одно - спектр нейтронов должен соответствовать быстрому спектру или промежуточному, то есть отношение доли быстрых нейтронов к тепловым (граница между ними 0.625 - 1.0 эв), примерно, 100 000 не менее. Как и чем это будет достигнуто не важно, с точки зрения физики. Может проработать и все 200 лет и возможность продолжить работу останется (я считал до 200 лет, запас реактивности на выгорание оставался и урана-238 в композиции было много, дальше считать не видел смысла).

Однако, конструкционные материалы - оболочки и прочее - рассыпятся гораздо ранее.

Если кто-то придумает работоспособную конструкцию, в которой изначально все "рассыпалось", то бишь это есть изначальное состояние установки и "рассыпаться" дальше некуда, то да, задача решена.


Edited at 2019-01-30 02:29 pm (UTC)
tnenergy
Jan. 30th, 2019 02:36 pm (UTC)
>Если кто-то придумает работоспособную конструкцию, в которой изначально все "рассыпалось", то бишь это есть изначальное состояние установки и "рассыпаться" дальше некуда, то да, задача решена.

Это ЖСР.
(no subject) - Alexander Shchagin - Jan. 31st, 2019 07:26 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Jan. 31st, 2019 07:45 pm (UTC) - Expand
t9599587
Jan. 30th, 2019 03:24 pm (UTC)
кстати, большая критика TerraPower TWR-планов и заявлений:

https://ieer.org/resource/energy-issues/traveling-wave-reactors-sodium-cooled-gold-at-the-end-of-a-nuclear-rainbow/
(кажется, покороче, и в html)

+

то же самое, но, кажется, подробнее, в PDF:
https://ieer.org/wp/wp-content/uploads/2013/09/TravelingWaveReactor-Sept20131.pdf

это
"Traveling Wave Reactors: Sodium-cooled Gold at the End of a Nuclear Rainbow?", 2013 г.

Да, не уверен, но, кажется, они там в критике (где оценивали количество обогатительных фабрик) заложились на меньшую глубину выгорания, чем TerraPower заявляет.
t9599587
Jan. 30th, 2019 05:39 pm (UTC)
о возможной неадекватности как минимум части этой критики:

- у них там есть часть, в которой они опровергают, де, утверждения TerraPower про то, что на их планы всеобщей TWR-изации мировой энергетики понадобится, де, всего одна обогатительная фабрика.

И идут они, насколько помню, от предположения - "пусть у них будет вдвое большее выгорание" (чем где, в легководных?), и показывают, что по тем самым планам придется по одной фабрике в год запускать (ну и на это много критики завязано - де, столько обогащенного урана будут они производить - на кучу бомб хватит, а надежный контроль нераспространения при таком количестве фабрик не сделать).

Если они там с выгоранием легововдников сравнивали, то есть утверждение насколько понимаю, TerraPower'цев, из статьи
"TerraPower LLC traveling wave reactor development program overview":

"In order to address these limitations, TerraPower, LLC has developed the Traveling Wave Reactor (TWR) which is a near-term deployable and truly sustainable energy solution that is globally scalable for the indefinite future. The fast neutron spectrum allows up to a ~30-fold gain in fuel utilization efficiency when compared to conventional light water reactors utilizing enriched fuel".

( https://www.researchgate.net/publication/264153090_TerraPower_LLC_traveling_wave_reactor_development_program_overview )

Ну и вообще, непонятно, учитывали ли критики то, что там еще фертильное топливо тратиться будет. Если нет - то критика еще больше проваливается.
affidavid
Feb. 3rd, 2019 03:41 pm (UTC)
Вместо вполне решаемой проблемы улучшения экономики и безопасности водяных реякторов и хранения ОЯТ Гейтс финансирует проекты направленные на решение выдуманной проблемы недостатка урана за счет неизбежного ухудшения безопасности: molten salt и TWR. Вообще, мне кажется, что Гейтс-филантроп крайне неэффективен, что неудивительно.
tnenergy
Feb. 3rd, 2019 03:45 pm (UTC)
А почему "вполне решаемую проблему улучшения экономики" PWR никто из индустрии не может решить?
(no subject) - affidavid - Feb. 3rd, 2019 04:17 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Feb. 3rd, 2019 04:27 pm (UTC) - Expand
(no subject) - affidavid - Feb. 3rd, 2019 04:34 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Feb. 3rd, 2019 04:42 pm (UTC) - Expand
(no subject) - affidavid - Feb. 3rd, 2019 04:54 pm (UTC) - Expand
avpetrenko
Feb. 11th, 2019 09:57 am (UTC)
Затравка
Помнится, в красивой анимации TWR была исходная затравка с которой начиналось горение "свечи", -- интересно из чего эта затравка сделана? Можно ли представить себе такую массовую энергетику на необогащенном уране без производства высокообогащенного урана/плотония в промышленных масштабах? (Прикуривать одну свечу об другую?)
tnenergy
Feb. 11th, 2019 10:23 am (UTC)
Re: Затравка
>интересно из чего эта затравка сделана?

ВОУ или плутоний. Что тоже является проблемой.

>Можно ли представить себе такую массовую энергетику на необогащенном уране без производства высокообогащенного урана/плотония в промышленных масштабах? (Прикуривать одну свечу об другую?)

Теоретически - можно, на практике это все равно не работает, и уже не важно, можно ли технически реализовать "прикуривание" :)
( 84 comments — Leave a comment )

Profile

tnenergy
Ядерная энергия

Latest Month

February 2019
S M T W T F S
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
2425262728  
Powered by LiveJournal.com