Главная  Взрывная дейтериевая энергетика 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [ 12 ] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

изводства, нужно в ос-Гоний, притом сжигать , но возникающую при адержать достаточную (бьеме зоны воспроиз-ьше определенного ко-ия, находящегося в то-I, закладываемым в ак-

(2.14)

количество наработан-зшего на 20.. .30 %, за-

тея иметь в топливном VIga=10t плутония, (а может составить

(2.15)

гутонием можно зало-ремени t можно пред-

(2.16)

что приводило к энер-i проекты бридерных риод удвоения возрос

,Вт, имея начальную

(2.17)

1и вариант неосуще-

Цаже чтобы заменить та ввести -100 ГВт лсить их до 1000 ГВт

(10 Вт). Это тоже не может быть сделано ранее конца XXI века. Выводы очевидны: глобальная энергетика на делении урана невозможна, так как:

для открытого цикла слишком мало урана-235;

для классического бридерного варианта в недрах недостаточно урана-238;

стартовый плутоний не может быть наработан в XXI веке.

Оценки коэффициентов энергоотдачи и для классической реакторной энергетики [15] оказались пессимистичными:

для открытого цикла Хи 2.. .2,5;

для замкнутого (бридерного) Хи ~ 1,5...2.

Как видно, коэффициенты энергоотдачи для урана меньше, чем даже для угля (см. § 1.4). Конечно, оценки сделаны без учета затрат на восстановление экологического ущерба. При угольной энергетике он не может быть восполнен до конца. Поэтому по большому счету классическая урановая энергетика была бы все равно выгоднее. Краткосрочные же экономические выгоды останутся за углем. При таком коэффициенте энергоотдачи характерное время наращивания энергомощностей оказалось бы слишком большим, если развитие ядерной энергетики строить на рыночной основе (без дотаций).

Простейший довод в пользу этого утверждения: если объекты уже действующей угольной энергетики при Х'=3,5 приходится закрывать, то открывать

новые объекты энергетики при х~2 тем более нерентабельно. Действительно, затратив энергию (или деньги) в количестве Qq , через некоторое время энергоотдачи Год можно получить энергию Q] = бо Z > которую можно направить на расширенное воспроизводство. Нетрудно продолжить это рассуждение и получить зависимость мощности от времени

(2.18)

отд

Время энергоотдачи, конечно, оценить не так-то просто. Если принять, что время энергоотдачи близко к времени эксплуатации АЭС {Tj =50 лет), то при

Х = 2 это и будет экономический период удвоения мощности, намного превосходящий время технического удвоения плутония.

Чтобы подчеркнуть важность коэффициента энергоотдачи, приведем другой пример. Пусть осваиваются угольные разрезы, недалеко от которых строятся ТЭЦ с тем же сроком энергоотдачи -50 лет. Предположим, комплексы разрез + ТЭЦ имеют х~4. Тогда период удвоения энергомощности может составить 25 лет,

поскольку 4 =2/, где?-в годах.

Алгебраические упражнения с коэффициентом энергоотдачи, конечно, не следует воспринимать как достоверные оценки. Во-первых, В.В. Алексеев



оценивал их в условиях дотационной экономики, во-вторых, для какой-то конкретной модели топливного цикла [15].

Дальнейший поиск компромиссов в стратегии ядерной энергетики возможен. Например, в 1995 году под руководством Е.О. Адамова и В.В. Орлова для России был разработан, как нам представляется, предельный вариант использования возможностей урановой энергетики, в основу которого положена минимальная возможность аварии, аналогичной Чернобыльской [28]. Подробности концепции вряд ли можно изложить в рамках нашей книги. Кратко ее можно представить следующим образом.

В топливный цикл закладывается на порядок меньше плутония, чем в классическом варианте, что приводит к снижению эффективной плотности потока в зоне воспроизводства. Для компенсации этого снижения приходится увеличивать количество урана-238 до -1000 т/ГВт. Коэффициент воспроизводства становится близок к единице, то есть нарабатывается плутония всего на несколько процентов больше, чем сгорает. За счет таких мер производство энергии на АЭС достигло бы половины современного суммарного энергопроизводства России приблизительно к 2070 году. Рост мощностей происходит за счет вовлечения в топливный цикл -150 тонн плутония и -600 тонн урана-235, которые можно быстро (без ограничений периодом удвоения) преобразовать в -300 тонн плутония. Дальнейший рост энергомощностей при таком сценарии остановится из-за слишком большого периода удвоения плутония.

Таким образом, даже великая ядерная держава, обладающая значительной частью мирового плутония, не в состоянии до конца XXI века перевести всю свою энергетику на замкнутый ядерный цикл. Можно, конечно, предположить, что предложенный вариант [28] не является оптимальным. Можно даже утверждать, что, повысив энергонапряженность реакторов и сократив время нахождения отработанного ядерного топлива в отстойниках, удастся повысить эффективный поток нейтронов до величин, достаточных для перевода всей или почти всей энергетики России на замкнутый топливный цикл. Но что делать остальному миру? У него стартовых количеств плутония нет. Приведенный пример лишний раз убеждает: снижение энергонапряженности не может стать основой ядерного варианта энергообеспечения планеты.

§ 2.5. Сто триллионов тонн урана?

Принятые нами для приведенных выше оценок достоверные ресурсы урана в 2,6 млн тонн вызвали критические замечания, суть которых сводилась к тому,

что в земной коре содержится ю' тонн урана. Это утверждение абсолютно верное. Но почему тогда справочные данные Минатома [20] указывают значение, в десятки миллионов раз меньшее?

Сто триллио трацией - 4 10 щенный на 2...4 нефтяного эквивг си 1 г урана-235. естественного ур; щее время на та1 получить (эквива Для получен) Точнее - требов го около МИЛЛИО! (0,5...3% урана), В 1998 году I менению цены о£ приведены ресурс го металла. Каков Стоимость 1 . в 2000 году .2010году-.2030 году-И все это npi танется на coepeN Но, если за > 2 года стоимость зовал бы пока оз руд [20]. Для по

меньше полтонн!

из угля приходит! Если перейт!

в ближайшие 30. Если же полност

циклом, то через

а через 30 лет - Это, конечно знании распредел срока перехода ш сто 30 лет следует Изложенное шающем 2,5...5 n



рых, для какой-то конной энергетики возмо-юва и В.В. Орлова для ный вариант использо-орого положена мини-сой [28]. Подробности иги. Кратко ее можно

i плутония, чем в клас-ной плотности потока J приходится увеличи-[ воспроизводства ста-[ия всего на несколько 1ДСТВ0 энергии на АЭС опроизводства России нт за счет вовлечения 1-235, которые можно 1ть в -300 тонн плуто-рии остановится из-за

дающая значительной il века перевести всю нечно, предположить, (. Можно даже утвер-ратив время нахожде-:тся повысить эффек-)евода всей или почти ) что делать остально-еденный пример лиш- ожет стать основой

(ерные ресурсы урана 1ых сводилась к тому,

юрждение абсолютно 0] указывают значе-

Сто триллионов тонн урана находятся в виде рассеянного урана с концентрацией -4 10 %. В большинстве реакторов топливом является уран, обогащенный на 2...4 % ураном-235. А для того, чтобы получить в реакторе тонну нефтяного эквивалента энергии (ТНЭ 44 ГДж), необходимо сжечь в такой смеси 1 г урана-235. Для получения этого грамма пришлось бы переработать -300 г естественного урана, который пришлось бы добыть из -100 т породы. В настоящее время на такую добычу потребовалось бы больше энергии, чем возможно получить (эквивалент 1 т нефти).

Для получения 1 г урана-235 из богатых руд требуется руды всего 10.. .30 кг. Точнее - требовалось: богатые руды в основном исчерпаны. В мире добыто всего около миллиона тонн естественного урана, причем не только из богатых руд (0,5.. .3 % урана), но и из рядовых (0,1.. .0,5 %) и из бедных (0,02-0,1 %) [29].

В 1998 году была опубликована работа А.В. Клименко [30], посвященная изменению цены обогащенного урана в зависимости от потребности в нем. Там же приведены ресурсы урановых руд России в зависимости от стоимости получаемого металла. Каковы эти цифры?

Стоимость 1 г урана-235, добытого в мире оценивается:

. в 2000 году - 70 долларов США,

2010 году-110 долларов,

2030 году - 310 долларов.

И все это при условии, что доля АЭС в производстве первичной энергии останется на современном уровне, составляющем 5...7% .

Но, если за счет урана получать все 100 % первичной энергии, уже через 2 года стоимость 1 г урана-235 должна быть около 500 долларов. Мир использовал бы пока означенные 2,6 млн тонн естественного урана из не очень бедных руд [20]. Для получения 1 г урана-235 (-1 ТНЭ) перерабатывалось бы пока

меньше полтонны руды, добываемой из 1...2 м^ породы. Для получения ТНЭ

из угля приходится поднимать из шахт даже несколько больше породы, до 5 м'. Если перейти полностью на угольную энергетику, то для получения 1 ТНЭ

в ближайшие 30...50 лет пришлось бы перерабатывать все те же -5 м^ породы. Если же полностью перейти на урановую энергетику с открытым топливным

циклом, то через 10 лет 1 ТНЭ потребовал бы переработки 3...4 м' породы,

а через 30 лет - уже 20.. .40 м^.

Это, конечно, приблизительные оценки, основанные на не очень конкретном знании распределения бедных руд по территории России. Но неопределенность срока перехода на переработку очень бедных руд едва ли велика: возможно, вместо 30 лет следует говорить о 20 или 40 годах.

Изложенное можно истолковать так: при добыче урана в количестве, превышающем 2,5...5 млн тонн, топливная составляющая цены энергии АЭС возрастет



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [ 12 ] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90

© ООО "Карат-Авто", 2001 – 2018
Разработчик – Евгений Андрианов