?

Log in

No account? Create an account

Previous Entry | Next Entry

Существует такая замечательная концепция - использовать горячее ОЯТ для того, что бы греть воду в городах. Т.е. построить натуральные ТЭЦ на таком "халявном" источнике тепла. Ну либо не ОЯТ целиком, а долгоиграющие Цезий-137 и Стронций-90 (вместе они составляют 13% всех продуктов деления U235) Критерий отбора из нескольких десятков продуктов деления - период полураспада нужен довольно длинный (не меньше 10 лет), тепловая мощность при этом желательно не хуже 100 ватт/кг (поэтому не подходит какой-нибудь Технеций-99 с периодом полураспада 230 тысяч лет), наша потенциальная грелка не должна быть газом (вычеркиваем Криптон 85), и химический активным галогеном (например йодом).

Учитывая технологические ограничения по разделению продуктов деления на радиохимическом производство у нас остается Стронций-90 (им греются РИТЭГи, которые обсуждали вчера) и Цезий-137 (довольно большая бяка с точки зрения гамма-излучения и радиотоксичности из-за своей подвижности).


Здесь показаны доли различных изотопов в энерговыделении остатка от переработки одной ОЯТ. Как видно, Cs-137 + Sr-90 - хороший выбор, два эти изотопа отвественны за 70-80% энерговыделения.

Однако эта цифра - 2350 (а тем более 700) ватт уже должна настораживать. Нам бы обеспечивать гигаватты - а это значит миллион отработанных ТВС хмда. Начнем с удельной мощности стронция-90 в титатане: 0.96 Ватт/грамм при удельной активности около 148 Кюри/Ватт. Удельное тепловыделение цезия-137 в виде борфторидной керамики 0.25 Ватт/грамм при удельной активности около 560 Кюри/Ватт. Неплохо, если разбавить стеклом 3 к 1, то получится что-то около 0.15 Ватт/грамм или 100-150 киловатт/кубометр. Это удобно, но сколько цезия и стронция у нас есть?


Примерно в таком стекле и размешивают всякие радиоактивные отходы в окисно-керамическом виде, что бы уменьшить их коррозионо-химическую мобильность.

Давайте посчитаем. Допустим в РФ ежегодно образуется около 710 тонн ОЯТ (6 реакторов ВВЭР-440 - 87 тонн, 11 реакторов ВВЭР-1000 - 230 тонн, 11 РБМК-1000 - 390 тонн. Перерабатывается пока масштабно лишь ОЯТ ВВЭР-440, в котором ориентировочно после 10 лет выдержки около 1.3 кг цезия-137 и около 0.85 кг стронция-90 на тонну ОЯТ. Т.е. годовой приток в РФ из ОЯТ ВВЭР-440 составляет 113.1 кг цезия-137 и 74.0 кг стронция-90. Эти изотопы из годового притока ОЯТ ВВЭР-400 в таком количестве способны дать при изготовлении тепловыделяющей керамики 44,9 кВт и 129,2 кВт. Т.е. годовое производство этих изотопов в ОЯТ ВВЭР-440 дает мизер в варианте тепловыделения.

В сильновыгоревшем ОЯТ ВВЭР-1000 после 10 лет выдержки ориентировочное содержание около 1.6 кг цезия-137 и около 1.05 кг стронция-90 на тонну ОЯТ. Т.е. годовой приток в РФ из ОЯТ ВВЭР-1000 составляет 368 кг цезия-137 и 241.5 кг стронция-90. Эти изотопы из годового притока ОЯТ ВВЭР-1000 в таком количестве способны дать при изготовлении тепловыделяющей керамики 145,9 кВт и 421,6 кВт. В сумме имеем менее 570 кВт от всего годового притока цезия-137 и стронция-90 от российских ВВЭР-1000. Если добавить еще и РБМК, можно дотянуть до 1,5 мегаватта тепловыделяющей керамики в год, а общий фонд с учетом постепенного распада составит что-то около 50 мегаватт тепловой мощности.

Резюме: идея что-то отапливать ОЯТом бесмысленна. Для того, что бы она обрела достаточный масштаб нужно построить столько АЭС, что проще будет топить электричеством или водой из второго контура АЭС.

Comments

( 42 comments — Leave a comment )
alex_avr2
Oct. 11th, 2015 07:35 pm (UTC)
Кстати, а как на АЭС утилизируется тепло от бассейна выдержки?
tnenergy
Oct. 11th, 2015 07:57 pm (UTC)
На ВВЭР-1000 стоят водо-воздушные теплообменники с вытяжной трубой, емпни.
(no subject) - alex_avr2 - Oct. 11th, 2015 07:59 pm (UTC) - Expand
(no subject) - gray_bird - Oct. 11th, 2015 09:11 pm (UTC) - Expand
Охлаждение БВ. - momokletz - Jan. 12th, 2016 04:09 pm (UTC) - Expand
Re: Охлаждение БВ. - tnenergy - Jan. 12th, 2016 04:28 pm (UTC) - Expand
antontsau
Oct. 11th, 2015 07:35 pm (UTC)
такую фигню надо не на тэц ставить с гигаваттами, а прямо по избам. Типа "а тут в сарае у нас атомный котел, воду греет". Киловатт на 10 мощности, типа АГВ, но автономный, без труб с водой или газом, солярия и угля и тп.

Но что с этой мощностью делать когда она не нужна - вот это вопрос.

tnenergy
Oct. 11th, 2015 07:59 pm (UTC)
Дык всего 150 таких "котлов" в год можно выпускать, маловат бизнес-то.

А еще к такому котлу нужна будет еще балалайка и медведь.
(no subject) - antontsau - Oct. 11th, 2015 08:02 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Oct. 15th, 2015 12:59 pm (UTC) - Expand
(no subject) - freedom_of_sea - Oct. 11th, 2015 08:41 pm (UTC) - Expand
(no subject) - antontsau - Oct. 11th, 2015 08:49 pm (UTC) - Expand
gray_bird
Oct. 11th, 2015 07:48 pm (UTC)

Или СЦР или никак.

freedom_of_sea
Oct. 11th, 2015 08:43 pm (UTC)

Зачем радиохимия? Засунуть те же твелы в реактор более реактивный, без стержней.
Будет атомная паровая машина двойного расширения

tnenergy
Oct. 11th, 2015 09:12 pm (UTC)
Более реактивный - это как? В целом отвечу просто - нельзя вот так взять и "засунуть" куда-то что-то с делящимися материалами внутри - МАГАТЭ не даст.
drvit
Oct. 11th, 2015 09:00 pm (UTC)
2350 это не цифра, это число
tnenergy
Oct. 12th, 2015 06:32 pm (UTC)
Да, спасибо. С русским языком у меня вообще не очень.
zviad_bigbachia
Oct. 11th, 2015 09:02 pm (UTC)
а кто автор этой концепции и почему он сам не додумался всё подсчитать?
gray_bird
Oct. 11th, 2015 09:09 pm (UTC)
В НиЖ году в 1982 была статья "атомная котельная в каждый двор", что ли. Там это дело очень "вкусно" расписывали. Хотя там вроде были честные реакторы, а не "изотопная грелка".
(no subject) - tnenergy - Oct. 11th, 2015 09:11 pm (UTC) - Expand
(no subject) - zviad_bigbachia - Oct. 11th, 2015 09:24 pm (UTC) - Expand
ardelfi
Oct. 12th, 2015 12:45 am (UTC)
Есть гораздо более полезные применения стронцию-90, чем нагрев воды в трубе. :) Раньше это были РИТЭГи, сегодня можно заменить термоэлектрику на турбину. Уже перебесились с собиранием советских РИТЭГов, можно начать головой думать.
Похоже у цезия нет стабильных в нормальных условиях соединений. Тогда есть вариант проще: стальная ампула с металлическим цезием внутри, такой вот β-ТВЭЛ. Стоимость материалов отрицательная ("только заберите эту гадость"), а стоимость генераторов очень немалая.
the_lb
Oct. 12th, 2015 04:26 am (UTC)
а чем это нестабильны соли цезия, тот же йодид?
(no subject) - ardelfi - Oct. 12th, 2015 08:29 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Oct. 12th, 2015 07:50 pm (UTC) - Expand
(no subject) - ardelfi - Oct. 13th, 2015 02:46 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Oct. 13th, 2015 08:01 am (UTC) - Expand
(no subject) - ardelfi - Oct. 13th, 2015 08:08 am (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Oct. 13th, 2015 08:14 am (UTC) - Expand
(no subject) - ardelfi - Oct. 13th, 2015 09:19 am (UTC) - Expand
the_lb
Oct. 12th, 2015 04:23 am (UTC)
Спасибо, а то тоже мучился вопросом.
plaksiva9tr9pka
Oct. 12th, 2015 10:35 am (UTC)
Спасибо, познавательно. Такой нубский вопрос: а есть ли смысл в концепции опреснителей воды на ядерной энергии? Если электроэнергия с АЭС имеет среднюю конкурентноспособность, то вроде опреснители на "атоме" должны быть получше, так как будут лишены такого минуса АЭС как относительно небольшой КПД преобразования тепловой энергии в электрическую.

Edited at 2015-10-12 10:37 am (UTC)
tnenergy
Oct. 12th, 2015 06:16 pm (UTC)
Реально не думаю, что кпд как-то влияет на АЭС. У АЭС самое дорогое что - это капвложения. Они обусловлены по большей частью - требованиями безопасности этого объекта во многих смыслах. Стоимость же топлива мизерна - несколько процентов от стоимости электроэнергии. А добавочный кпд - это размен долей стоимости топлива на стоимость оборудования в себестоимости электроэнергии.

Т.е. вопрос трансформируется так - что больше по модулю - дополнительная стоимость ядерной природы источника тепла для обессоливателей или халявность этой энергии? Очевидно - первое больше, т.е. эта халявная энергия не окупает допзатрат на нестандартность оборудования, ядерность объекта и т.п. Более того, тепловые опреснители сегодня проигрывают битву опреснителям на обратном осмосе (которым нужна электроэнергия), возможно как менее капиталоемким.

Интереснее тезис о средней конкурентноспособности АЭС. Откуда он взялся?

(no subject) - plaksiva9tr9pka - Oct. 12th, 2015 08:40 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Oct. 12th, 2015 09:57 pm (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - Oct. 13th, 2015 03:11 pm (UTC) - Expand
(no subject) - b_my - Oct. 13th, 2015 03:13 pm (UTC) - Expand
elf_wired
Oct. 12th, 2015 01:24 pm (UTC)
Спрошу до кучи: как насчёт идеи по использованию АЭС для производства водорода? (серно-йодный цикл)
И машины водородом заправлять, нефть-то закончится через 100 лет.
tnenergy
Oct. 12th, 2015 06:18 pm (UTC)
Да вроде литий-ионники уже победили водород? А производство водорода рассматривается в рамках Gen IV и конкретно концепции сверхвысокотемпературного газового реактора. Только вроде в мире никто им не занимается, кроме как глубоко теоретически. Все же остальные реакторы имеют рабочие температуры ниже 600 С, что вроде недостаточно для термохимического разложения воды (900С минимум?).
(no subject) - elf_wired - Oct. 12th, 2015 06:24 pm (UTC) - Expand
(no subject) - tnenergy - Oct. 12th, 2015 06:34 pm (UTC) - Expand
(no subject) - Андрей Гаврилов - Oct. 15th, 2015 01:07 pm (UTC) - Expand
( 42 comments — Leave a comment )

Profile

tnenergy
Ядерная энергия

Latest Month

November 2017
S M T W T F S
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
2627282930  
Powered by LiveJournal.com