Category: энергетика

Верхний пост

Привет. Здесь я пишу про ядерные и термоядерные машины - реакторы, установки, исследовательские лаборатории, ускорители, а так же про радиацию. Я инженер-электронщик, но увлекаюсь этой тематикой уже не первое десятилетие и стараюсь рассказывать интересующие меня вещи с инженерной позиции.

Collapse )

Проект ИТЭР в 2019 году

Добро пожаловать на брифинг по готовности ИТЭР к первой плазме! Напомню, что у нас есть справочная информация по проекту. Могу отметить, что у нас сегодня хорошие новости - конгресс США принял бюджет на 2020 финансовый год с резко увеличенным финансированием американской части ИТЭР - 257 млн долларов. После нескольких лет недофинансирования это отличная новость! В целом, к концу 2019 мы можем констатировать выполнение уже более 65% плана работ до первой плазмы. Но впереди - самая сложная треть.


Площадка ИТЭР в октябре 2019 года. Обратите внимание на белое колечко на заднем плане возле серого здания. Это 30 метровая (в диаметре) секция криостата - вакуумного сосуда, в котором будет находится реактор ИТЭР.

Итак, для запуска ИТЭР нам понадобится:

  • Специализированные здания комплекса ИТЭР

  • Электроэнергия, вода, воздух и прочие инфраструктурные штуки

  • Система отвода тепла

  • Система снабжения криогенными жидкостями

  • Подсистема электропитания сверхпроводящих магнитов, коммутирующая матрица и аварийные резисторы для сброса магнитной энергии

  • Вакуумная и топливная система токамака

  • Криостат и тепловые криоэкраны

  • Готовые сверхпроводящие магниты - всего 43 штуки

  • Вакуумная камера, в которой будет гореть плазма

  • Система измерения параметров плазмы, рабочих параметров оборудования, управления и визуализации - тысячи датчиков и исполнительных устройств и сотни стоек по всему комплексу

  • И самое главное - собрать это все вместе, смонтировать, наладить и запустить. На это у нас есть ровно 6 лет.


Теперь посмотрим на эти пункты в деталях

Collapse )

ИТЭР!

Очень, очень давно я ничего не писал про этот замечательный проект.

Ну, начнем с маленькой заметочки.




Collapse )

Росветер

Росатом тут опубликовал красивый таймлапс со своей первой строящейся (увы — с отставанием на год от сроков) Адыгейской ветроэлектростанции 





Адыгейская ВЭС - это 60 ветрогенераторов разработки голландской Lagerway мощностью 2,5 мегаватта каждый, станционная сеть 35 кВ и подстанция 35/220 кВ для выдачи мощности. Планируемая выработка - 335 ГВтч в год, т.е. средний КИУМ 25,5%. По меркам мировой энергетики это такой очень средненький (в реалиях 2019) объект, но он крупнейший в России и это хорошая тренировка для Росатома/Новавинд - как видим, не так-то просто взять и начать новое для себя дело, не смотря на весь опыт атомных строек.

На данный момент у Новавинда порядка 1 гигаватта запланированных ВЭС, и начинается строительство второй ВЭС - Кочубеевской в Ставрополье, мощностью 210 МВт. Технически, под все это должна быть развернута локализация до 65% стоимости ВЭС, однако с этим возникают сложности - инвестиции в завод по производству ветряков немаленькие, а внутренний рынок пока не особо и большой.

В целом в мире наземные ветроэлектростанции стали уже банальностью - общие установленные мощности подбираются к 1 терраватту, выровненная себестоимость электроэнергии (LCOE) - вполне конкурентоспособные 40-50$ за мегаватт*час (без учета переменчивости).

Строящиеся АЭС Росатома

Обновление таблички



По сравнению с прошлогодней ушел один пункт - закончено сооружение НВАЭС блок 7, он успешно пущен и буквально 2 недели назад введен в полноценную эксплуатацию. Новых АЭС не добавилось, хотя есть еще два проекта (венгерская Пакш-2 и Узбекистанская АЭС), близкие к началу подготовки площадки. С 2019 на 2020 год сполз пуск 1 блока Белорусской АЭС

Какие еще комментарии к этой таблице? Ну, например про первый блок АЭС Аккую в 2019 году заговорили, что неплохо бы его сдать к 100 летию Турецкой республики в 2023 году. Поскольку с финансированием Аккую есть проблемы, начало строительство очень затянулось, да и дальше шло вяло 2023 выглядит мало реалистичным. Но судя по фото, тем не менее в 2019 строительство первого блока рвануло вперед.

Строительства АЭС Ханхикиви все так же пребывает между небом и землей - проект вроде есть, и деньги выделены, но лицензии (разрешения) нет, и с ней большие сложности - процесс получения каждый год откладывается на год. Тем временем интерес инвесторов к проекту падает.

Два китайских проекта - АЭС Тяньвань 7&8 и Сюйдапу 3&4 идут полным ходом и уже в следующем году ожидается первый бетон на Тяньване 7, и затем с периодом раз в 5 месяцев - 3 других первых бетона. Строить будут китайцы, за Росатомом - поставка "ядерного острова" и проекта в целом.

Буквально завтра (10.11.2019) ожидается первый бетон на Бушерском блоке №2.

В целом пока картина по проектам Росатома пока выглядит скорее как "перебор", чем "недобор" - специалистов выполнять все эти монтажи и пуски сейчас не хватает. Тем не менее показательно, что в России уже в 2020 останется всего 2 строящихся блока Курской АЭС, и ситуация приближается к тому, что даже полноценного замещения выбывающих РБМК происходить не будет.

Зеленая лужайка

Я решил написать общепонятный ликбез про плюсы и минусы ядерной энергетики и ее возможное будущее в мире, и как маленький кусочек паззла вспомнил часто возникающее утверждение "еще ни одна АЭС не была разобрана до состояния зеленой лужайки, т.е. целиком и полностью и никто не знает, как это сделать"

Так вот, это не так, и сегодня будут примеры именно по зеленым лужайкам.


Картинка по запросу "зеленая лужайка"

Прежде всего, нужно сказать, что в мире в статусе "окончательного останова" числится 171 энергетический реактор. Понятно, что реакторы это в основном 50х-70х годов, а значит среди них много уникальных или не традиционных (для сегодняшнего дня) конструкций.

Разборка таких энергоблоков упирается в следующие вопросы:
1. Чем более сложная конструкция реакторной установки (см. РБМК), тем меньше вероятность решить все дистанционно, роботами. А значит будет облучение персонала от активированных и контаминированных конструкций.
2. В некоторых случаях требуется процедура нейтрализации материалов и жидкостей реакторной установки (например - натрия из быстрых реакторов) и понимание, куда можно будет затем захоранивать эти материалы (например графит из множества графитовых реакторов)
3. В целом, необходимо наличие в стране объекта, где можно захоранивать средне и высокоактивные конструкции реактора - причем этот объект должен принимать совершенно разнородные материалы и формы (большие куски металла, бетона, бочки, контейнеры и т.п.). На деле, этот пункт самый ограничивающий - пункты захоронения созданы далеко не везде, а где они есть - не в состоянии принимать все подряд, и необходима сортировка по активности и типу радионуклидов, а так же кондиционирование, т.е. заливка цементом или смолой, прессовка или переупаковка - приведение к некоему стандартному виду, которое способно принимать хранилище.

Collapse )

Как и зачем работают открытые ловушки, часть 2

Продолжение, начало здесь.

Следующий метод — многопробочное удержание. В нём в цепочку выстраивается не три пробкотрона, а столько, сколько влезет в зал. Внутрь запускается плазма такой плотности, чтобы ион рассеивался на расстоянии, примерно равном расстоянию между соседними пробками. Частица, вылетающая из области удержания, может захватиться отдельным пробкотроном, поболтаться от пробки к пробке и снова рассеяться в произвольном направлении. Тем, кому приходилось учить мат.статистику, эта задача известна как задача о пьяном матросе: время, которое матросу частице потребуется на путь от начала ловушки до её конца, квадратично растёт с ростом длины. Делаем ловушку в десять раз длиннее, а удержание улучшается в сто раз.

На иллюстрации синей и зелёной линиями в пэйнте показаны траектории частиц [9].



Эксперименты показали, что дела обстоят даже лучше, чем в исходной идее. Любая возникающая в плазме волна рассеивает частицы. Только теперь это приводит не к увеличенным потерям, как в простых пробкотронах, стеллараторах или токамаках, а к улучшению удержания: длина свободного пробега частиц за счёт рассеяния автоматически подгоняется к расстоянию между пробками, и метод работает даже при таких плотностях, при которых он этого делать не должен.
Collapse )

Обращение с ОЯТ на Чернобыльской АЭС

На youtube-канале ЧАЭС выложили ролик, где показана анимация дальнейшего обращения с отработанным топливом, которое сейчас храниться в бассейне хранилища ОЯТ №1 (ХОЯТ-1). Сейчас подходит к концу очень долгая эпопея со строительством ХОЯТ-2 - сухого типа, которое будет требовать гораздо меньших усилий по обслуживанию и охране.



Суть происходящего в принципе рассказана в ролике, но несколько пояснений сделать надо. Во-первых, стоит напомнить, что в РБМК перегружают в среднем почти 1 кассету в день и как следствие, все РБМК имеют гигантские парки накопленного ОЯТ, в десятки тысяч ТВС (всего этих ТВС ОЯТ РБМК в несколько раз больше, чем ТВС ОЯТ ВВЭР-1000, не смотря на заметное превосходство последних в реакторо-годах). Во-вторых кассеты РБМК имеют длину в 10 метров + подвес длиной в 3 с лишним метра - для размещения в бассейне это довольно удобная конструкция, а вот для сухого хранения ТВС приходится разрезать. Слава богу, конструкция ТВС имеет два последовательных пучка твэлов, поэтому разрез не разрушает их и проблем с выходом радиоактивных продуктов деления урана нет.Collapse )

Где Росатом будет зарабатывать деньги в 2030 году

Написал большую статью для "Известий" про атомные станции малой мощности - первая попытка пописать что-то в серьезном формате, с "по нашим оценкам", "наш анализ показывает, что" и проч.


Модульная реакторная установка NuScale, про которую много написано в статье.

Большая цитата из середины

"В чем же преимущества малых АЭС перед традиционными, большими, которые заставляют разработчиков плодить все новые и новые проекты? К ним можно отнести несколько моментов:

"— Реакторные модули малых АЭС должны производиться на машиностроительных заводах крупными сериями в виде законченных блоков. Это сокращает сроки и снижает сложность строительства АЭС — краеугольные камни сегодняшних проблем рынка новой атомной энергетики.

— Малые АЭС должны быть высокоманевренными, в отличие от своих больших собратьев, и поэтому хорошо дополнять переменчивые возобновляемые источники энергии — ветер и солнце. Поскольку все более менее перспективные планы строительства ветро-солнечной энергетики требуют дополняющих партнеров, подхватывающих энергетику ночью и в штиль, возникает большой потенциальный рынок — и он для маневренных АЭС.

— Но и в рамках традиционных энергорешений АСММ получают новые ниши по сравнению с блоками гигаваттного калибра — это энергосистемы небольшого размера, куда большие АЭС просто «не лезут».

— Малая модульная АЭС стоит дешевле в абсолютных значениях или может наращивать мощность последовательно, путем строительства все новых модулей, что сильно упрощает поиск финансирования для энергопроектов.

Разумеется, есть и минусы, которые сводятся к одному: стоимость киловатт-часа, вырабатываемого на АСММ. Так, в известном проекте строительства реакторного модуля Toshiba 4S (10 МВт) в городке Галена (штат Аляска) стоимость электроэнергии получалась на уровне 56 центов за кВт·ч (~36 рублей за кВт·ч) — заметно дороже даже электроэнергии с дизель-генераторов. Проект плавучей малой АЭС (ПАТЭС) «Академик Ломоносов» в бездотационном варианте имел бы стоимость электроэнергии в районе 60 рублей за кВт·ч — и опять эта цена была бы неконкурентна с дизель-генерацией или угольной ТЭС, которая существует сегодня в месте будущей дислокации «Академика Ломоносова»."

==

Вообще хочу заметить, что формат статьи не позволяет прям уж лезть в технические подробности или новости этого поля - а они есть. Например компания NuScale, про которую я писал, мало того, что неплохо продвигается в лицензировании, еще и демонстрирует крутые фишки модульных АЭС - в своем проекте 12 модульной АЭС в INL им удалось продать два модуля - один самой лаборатории INL, а второй - Министерству Энергетики США. Т.е. получается, что для АЭС теперь необязательно фандрайзить 10 млрд долларов из одного источника - можно собирать меньшие суммы из разных, т.к. по сути модули АЭС независимы друг от друга.

Проект ИТЭР в 2018 году

Проект


Прошедший год для Международного Экспериментального Термоядерного Реактора ИТЭР (о проекте) стал, для внешнего наблюдателя, наверное, одним из самых спокойных за все годы строительства (с 2009 года). Для меня же лично этот год был отмечен посещением площадки ИТЭР в сентябре 2018 года, поэтому этот ежегодный отчет будет разбавлен личными впечатлениями и фотографиями.




Три года назад у проекта официально сменился директор - им стал энергичный француз Бернар Биго. Осознавая сложное положение, в котором ИТЭР находился в момент начала его правления (нарастающее колоссальное отставание графика и перерасходы ставили вопрос о закрытии), Биго предпринял несколько важных управленческих решений, в том числе - создание “всеобъемлющего плана сооружения”. Как известно, графики такого масштаба точно соблюдаются только в момент создания/обновления, и за 2 прошедших года можно констатировать, что 100% следования даже новому графику нет. Однако, ситуация явно лучше, чем было в период 2009-2015 годов, и отставание на сегодня составляет 6-9 месяцев, тем более, что появляются варианты “уплотнения” планов сборки реактора. Величина в пределах года не слишком критична для такого проекта, вопрос в основном - что будет с динамикой отставания дальше?


К сожалению, мне кажется - отставание будет нарастать. Одна из остающихся проблем - недофинансирование американцами своей части программы. Хотя масштаб этого недофинансирования в 2018 году был снижен вдвое, оно все равно остается и означает срывы поставок критичных элементов оборудования, которое оплачивает США. Так, например, система водяного охлаждения вакуумной камеры и дивертора была в итоге передана на разработку и производство от США к Евросоюзу в попытке сэкономить деньги и время. Но, очевидно, сроки этой системы все равно сползут.


Ситуация с американским финансированием хорошо отражает общую проблему - в наднациональном проекте сталкиваются национальные амбиции, помноженные на амбиции конкретных людей, занятых в проекте из-за чего усложняется работа инженеров разработчиков (и так технически предельно сложная).


Закрывая этот “социальный” момент я хочу лишь отметить, что человечество, чем дальше, тем больше будет сталкиваться с масштабными международными проектами и учиться их воплощать. Таким образом и негативный опыт ИТЭР и решения, которые позволяют этот негатив преодолеть ценны сами по себе. Например, если человечество серьезно возьмется за “аварийное” снижение выбросов СО2 - ИТЭР со своим “социальным” опытом тут может принести больше пользы, чем с энергетическим.


Однако, вернемся к проекту. 2018 год, сам по себе, в целом прошел в поступательном движении - было создано много нового оборудования термоядерной установки, заработали важные стенды, получены важные научные результаты. В 2019 году ожидается отметка “70% выполненных работ по строительству зданий”. Давайте нырнем в детали.


Collapse )