Невзирая на рост использования солнечных батарей, энергии ветра и волн, иных альтернатив, от "традиционной" энергетики нам в наиблежайшие десятилетия не уйти. А тут, пожалуй, более экологичной является, как ни удивительно, энергетика атомная.
Да, утилизация отработанного ядерного горючего – непростая неувязка, но совершенно не безнадёжная. Читайте о неких проектах: тут реальный и уже идущий, а здесь более умопомрачительный.Об угрозы аварий на АЭС мы скажем ниже. Но если их нет – атомная станция как будто и не существует – её выбросы нулевые.
А вот термические станции отравляют атмосферу миллионами тонн ядовитых веществ и парниковых газов. И радиоактивными субстанциями тоже, кстати, которые содержатся, скажем, в угле и попадают с выхлопом станции в трубу.
Гидроэлектростанции, кажется, незапятнанные. Но их всюду не поставишь, а водохранилища, кстати, необратимо меняют природу на многие 10-ки км вокруг, затрагивают среду обитания тыщ видов, оказывают большущее давление на земную кору (что не шибко здорово в сейсмоопасных зонах).
Ядерный синтез? Да, есть достойные внимания варианты (не ITER), но это – на перспективу. А в наиблежайшие годы круг, вроде, замыкается – будем "жечь" уран. К примеру, в супер-АЭС, разработанной вместе Россией и США.
Новенькая схема АЭС избавляет из её конструкции огромное количество прежних систем. А потому что узлов меньше, то и надёжность – выше (иллюстрация с веб-сайта gt-mhr.ga.com).
С американской стороны основным участником проекта является компания General Atomics, а с русской – Опытнейшее конструкторское бюро машиностроения имени И. И. Африкантова (ОКБМ) в Нижнем Новгороде, подчиняющееся Федеральному агентству по атомной энергии РФ.
Минатом и затеял сотрудничество с янки по данному проекту ещё в 1993 году. А к истинному моменту разработан и эскизный проект реактора (и станции), ну и куда более детальные разработки – издавна идут полным ходом.
А так как в новеньком типе АЭС спецы лицезреют будущее атомной энергетики – познакомимся ближе, как она будет работать.
Именуется эта система Gas Turbine — Modular Helium Reactor (GT-MHR), а по-русски — "Газовая турбина — модульный гелиевый реактор" — ГТ-МГР.
В разработке этого чуда учавствует огромное количество американских и русских институтов и организаций, также – компании из Франции и Стране восходящего солнца (перечень компаний можно поглядеть на русской страничке проекта).
Главных мыслях здесь две. Атомный реактор с остыванием газообразным гелием и с внутренне присущей безопасностью (другими словами – чем посильнее нагрев – тем слабее реакция, просто исходя из "физики" реактора, прямо до остановки естественным оковём, без всякого роли системы управления) и – кратчайшее преобразование энергии жаркого гелия в электричество – при помощи газовой турбины так именуемого замкнутого цикла Брайтона, с размещением турбогенератора и реактора в закрытых капсулах под землёй.
Никаких широких труб, насосов, турбин, и массы других "железяк" над поверхностью. Устройство АЭС упрощается в разы.
10-ки систем исчезают по мановению магической палочки. Никаких промежных теплоносителей, меняющих фазу (жидкость-пар), никаких массивных теплообменников, практически – никаких путей для вероятной утечки чего-нибудь радиоактивного.
Всё капсулировано. При всем этом даже отказ системы управления не ведёт к расплавлению горючего. Всё автоматом затухает и медлительно остывает за счёт рассеивания тепла в грунт, окружающий станцию.
Горючее для станции – это оксид и карбид урана либо оксид плутония, выполненные в виде шариков поперечником всего 0,2 мм и покрытые несколькими слоями различной теплостойкой керамики. Шарики "насыпаются" в стержни, те сформировывают сборку и т.д..
Физические (масса конструкции, условия протекания реакции) и геометрические характеристики реактора таковы (сравнимо низкая плотность энергии, к примеру), что при любом развитии событий, даже полной потере теплоносителя, эти шарики не расплавятся.
Ну и вся активная зона выполнена из графита – никаких металлоконструкций здесь нет вообщем, а жаропрочный сплав применён только в самом наружном корпусе — капсуле.
Так что даже если весь персонал станции дружно "уйдёт пить пиво", ничего ужасного для окружающей природы не случится – температура в сердечко АЭС подскочит максимум до 1600 градусов по Цельсию, но активная зона при всем этом не расплавится. Реактор же сам начнёт охлаждаться, отдавая тепло в окружающий грунт.
Схема "сердца" станции. Слева – турбина с электрогенератором и теплообменниками, справа – реактор (иллюстрация с веб-сайта gt-mhr.ga.com).
Применение же в качестве теплоносителя гелия сулит ряд преимуществ. Он химически инертен и не вызывает коррозию узлов. Он не меняет собственного агрегатного состояния. Он не оказывает влияние на коэффициент размножения нейтронов. В конце концов, его комфортно направлять в газовую турбину.
Она капсулирована совместно с насосами и теплообменниками и крутится только на осевых и круговых электрических подшипниках – подшипники качения предусмотрены как аварийные.
Про теплообменники необходимо сказать особо. Тот гелий, что охлаждает реактор, делает в турбинной установке несколько "петель", очень отдавая свою энергию турбогенератору. Не считая того, там есть дополнительное остывание гелия водой, но в случае какой-нибудь аварии – система обойдётся совсем без неё, реактор не расплавится.
Итог всех этих новаций – КПД станции – до 50%, против 32% у имеющихся АЭС, плюс — намного более полная выработка ядерного горючего (а означает – меньше облучённого урана и меньше высокоактивных отходов на каждый мегаватт-час приобретенной энергии), простота конструкции, а означает — меньше цена возведения и проще контроль над работой.
И, естественно, безопасность. Америкосы пишут, что ГТ-МГР – 1-ая в мире АЭС, которая будет соответствовать первому уровню безопасности.
Всего их 4, из их нулевой – это самый высочайший. 0 — это фантастика. Здесь ничего никогда случиться не может и вообщем – нет небезопасных материалов. 1-ый уровень – самый высочайший из реально вероятных. При нём АЭС, по идее, не требуются особенные системы безопасности, потому что у самого реактора имеется внутренний, конструктивно предопределённый "иммунитет" от всех ошибок операторов и технических повреждений.
Станция в Чернобыле имела, по версии янки, 3-ий (худший) уровень безопасности, что значит критичность системы к ошибкам людей либо неисправности оборудования. На данный момент многие действующие станции вышли на уровень безопасности "2".
ОКБМ пишет, что "Стратегия развития атомной энергетики Рф предугадывает сооружение головной АЭС ГТ-МГР и установки по производству горючего для неё на Сибирском хим комбинате (Северск, Томской области) к 2010 году, а к 2012-2015 годам — создание и ввод в эксплуатацию первой четырёхмодульной АЭС ГТ-МГР".
Схема циркуляции гелия (иллюстрация с веб-сайта gt-mhr.ga.com).
Америкосы же, в свою очередь докладывают достойные внимания подробности: так как ГТ-МГР может потреблять не только лишь уран, да и оружейный плутоний, такие АЭС становятся безупречным устройством по его утилизации, не только лишь неопасной, но ещё и в определённом смысле прибыльной. К примеру, Северск будет (отчасти, естественно), обеспечивать себя электроэнергией за счёт "сокращаемых" русских боеголовок.
А плутоний, который будут выгружать из реактора после "работы", по своим характеристикам — совсем бесперспективен для гипотетичного внедрения в ядерном оружии, что для мировой безопасности тоже хорошо.
Да и США заинтересованы в проекте – высочайший тепловой КПД связки "гелиевый реактор – замкнутая газовая турбина" – это колоссальная выгода, как в плане экономики, так и сохранности среды.
Необходимо добавить, что термическая мощность одной таковой установки составит 600 мегаватт, а электронная – 285 мегаватт.
Расчётный же срок службы ГТ-МГР – 60 лет. Успеют к тому времени создать промышленные реакторы синтеза, либо другая энергетика станет вправду массовой?
ужс я даже не могу представить как это больно 