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


35 ГВт

дки дел. (КВС + ВЯЭ)

(1+1) т/год норазово)

(СОг-10** т/год ) SO2 ~ 10 т/год

ТЭЦ VB


для вагонов т


(оск. дел. - 10 т/год)

год

ть 35 ГВт:

гы приблизительны)

§ 7.2. Энергомощности КВС

7.2.1. КВС - не только электростанция

Энергоустановка, использующая дейтериевые энергозаряды с энергией взрыва Q и частотой взрывов V , будет иметь тепловую мощность

1У[ГВт] = А:эфе[кт т. э.]у

час

(7.1)

где :эф может изменяться от -1,2 до -1,8 в зависимости от эффективности использования нейтронов, выделившихся при взрыве (см. гл. 4).

Напомним, что энергия спустя несколько секунд после взрыва оказывается запасенной в натрии, нагретом до Г^ который заполняет нижнюю часть котла

и перекачивается насосами через теплообменники в накопительные баки, отдавая свое тепло рабочему телу турбин.

Нагретое рабочее тело поступает на лопатки турбин, крутит генераторы, вырабатывающие электроэнергию и охлаждается в теплообменниках турбин. Далее рабочее тело сжимается и поступает в теплообменники котла; цикл повторяется. Достаточно прост цикл теплопередачи с промежуточным натриевым контуром и водой в качестве? рабочего тела. В первых КВС, вероятно, он будет оптимальным (используются отработанные и проверенные энергоагрегаты).

Это обычная для любой электростанции схема. Но мы намерены создать энергоустановку, обеспечивающую потребности во всех видах энергии, среди которых доля, идущая на выработку электроэнергии, составляет ныне от 20 до 40 %. Чистая же электроэнергия в общем энергобалансе для разных стран составляет от 5 до 20 %. Почти очевидно, что энергобаланс обычной электростанции оптимальным для КВС может оказаться только случайно. Как было показано в п. 7.1.2, затраты первичной энергии на теплоснабжение значительно превосходят затраты на выработку электроэнергии. Затраты на транспорт и технологическое тепло также постоянно растут.

Вместе с тем мировая тенденция развития энергетики прогнозируется с повышением доли электроэнергии в общем балансе энергопотребления. На закон сохранения энергии могут наложиться и политические соображения: где допустимо строительство КВС? Чем больше стран станут потенциальными потребителями энергии КВС, тем большую долю будет выгодно переводить в электроэнергию. Это удобный вид энергии, но не следует забывать, что напрямую человечество его не потребляет. Чтобы добывать себе пищу и жить в современных квартирах, люди все равно переводят электроэнергию в тепло и механическую энергию.

Напомним, что основное топливо КВС - дейтерий. На один взрыв КВСЮ

его можно получить из -3 м' воды. Другое первичное топливо - торий. Его на один взрыв можно получить либо из -100 кг монацитового песка с побережья Индии, либо из -20 кг - с пляжей Бразилии. Уже складированного на Урале



песка хватит на сотни лет. Все остальные компоненты ядерного топливного цикла нарабатываются и выделяются в самом КВС.

Ранее (см.гл. 5) мы уже начали обсуждать неядерные проблемы КВС. Так или иначе, они связаны со способами использования тепла, выделенного в теплоносителе, с замыканием энергетического баланса со стороны потребителей и окружающей среды. Две схемы такого замыкания (рис. 7.4 и 7.5), учитывающие специфику использования необычно больших мощностей, выделяемых единичной энергоустановкой, размещенной на сравнительно небольшой площади земной поверхности, иллюстрируют два варианта КВС25, отличающиеся температурой горячего натрия. В первом натрий имеет температуру чуть ниже, чем в действующем реакторе БН-600, во втором на -100 градусов выше.

Торий 10%

Дейтерий 90%

Тепловой оазис. Летом 55 % зимой 20%)

Теплоснабжение/\ (масло 250 °С)

Искусственное органическое < топливо


Зимой 50%) Летом 15%)

Электроэнергия 25%

Рис. 7.4. Возможная схема энергетического баланса низкотемпературного КВС с низкой долей производства электроэнергии и полной утилизацией тепла. Коэффициент термоядерности 10

В низкотемпературном КВС энергия взрыва тратится на производство электроэнергии (25 %), выработку искусственного углеводородного сырья (5 %), сброс в тепловой оазис и теплоснабжение (в сумме 70 %). В тепловом оазисе низкотемпературное тепло используется для производства сельскохозяйственной продукции.

Торий 10

Отработанное ь

Вторично(

Реактор ВЯЭ

топливо, 233и <Р

NalOO°C

Биомасса, уг

Искусственное органическое -

топливо

Рис. 7.5. Возмож! электроэнергии

В высокотем электроэнергии (5 выработку искусе Остальная энерги) и рассеивается.

7.2.2. Вторич

Нейтроны, ро; жания горения. Пс вторичного ЯДфНС бы, вьи-однее сжит ление (или на перв деляется на тот же

Если пытатьс взрывной мощное ВЯТ (урана-233), работана в 1980-х для реализации 3; максимально мал( счет горения ДТ-с

Мы считаем ( средственно в КВ(

дейтерий на



г

ядерного топливного

е проблемы КВС. Так а, выделенного в теп-тороны потребителей 7.4 и 7.5), учитываю-цностей, выделяемых но небольшой площа-ВС25, отличающиеся мпературу чуть ниже, (адусов выше.

Гепловой оазис. 1м55%, зимой 20%

Теплоснабжение/\ (масло 250 °С)

Зимой 50% Летом 15%


Электроэнергия -1 25%

ипературного КВС шизацией тепла.

[а производство элек-одного сырья (5 %), ). В тепловом оазисе а сельскохозяйствен-

Торий 10% Дейтерий90%

Вода 20 °С

Отработанное ядерное топливо Вторичное юу

Турбогенераторы


Рабочее тело 600 °С Na 100 °С

Искусственное органическое

топливо

Вода 90 °С в океан

35% Электроэнергия \50%


Теплоснабжение (масло 250 °С) 10%

Na 650 °С

Г

Рис. 7.5. Возможная схема энергетического баланса при высокой доле производства электроэнергии в высокотемпературном КВС. Коэффициент термоядерности 10

В высокотемпературном КВС энергия взрыва тратится на производство электроэнергии (50 % - выше, чем в низкотемпературном варианте рис. 7.4), выработку искусственного углеводородного сырья (5%), теплоснабжение (10%). Остальная энергия (35 %) сбрасывается в водный резервуар (например, в океан) и рассеивается.

7.2.2. Вторичная ядерная энергетика

Нейтроны, рождающиеся при термоядерном взрыве, не требуются для поддержания горения. Поэтому они могут быть полностью использованы для получения вторичного ядерного топлива (ВЯТ) - урана-233 или плутония-239. Их, казалось бы, выгоднее сжигать в открытом топливном цикле с выделением -200 МэВ на деление (или на первичный термоядерный нейтрон). Это на порядок больше, чем выделяется на тот же нейтрон в процессе горения дейтерия.

Если пытаться получить максимальную суммарную энергию на единицу взрывной мощности, целесообразно все нейтроны использовать для наработки ВЯТ (урана-233), а его сжигать в ядерных реакторах. Эта концепция была проработана в 1980-х годах во ВНИИЭФ В.Б. Адамским. А.Д. Сахаров предлагал ее для реализации Западу, не уточняя способа получения термоядерных взрывов максимально малой мощности [3]. Если нейтроны пришлось бы получать за счет горения ДТ-смеси, то эта концепция была бы, вероятно, экономной.

Мы считаем более целесообразным получать основную долю энергии непосредственно в КВС, так как:

дейтерий на единицу производимой энергии дешевле тория;



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