Путь Си–30_ атом-1 «К» на трубэ укрепляется-1

И еще как укрепляется! Стремительно.

- Новый план (источник от конца 2021 года)  развития атомной энергетики в Китае предполагает строительство в стране 150 новых атомных реакторов в течение следующих 15 лет. Это воодушевило добывающие компании во всём мире, но сразу привело к появлению признаков дефицита урана. Фактически Китай удвоит количество атомных реакторов, построенных во всём мире с 80-х годов прошлого века (1)...

-  Китай сообщил о завершении испытания на получение цепной реакции во втором реакторе электростанции «Шидаовань». Реакторы на этой станции стали первыми в мире, которые для вращения турбины используют перегретый (высокотемпературный) газ, а не воду под давлением. Подключение первого из реакторов-близнецов энергоблока состоялось в декабре 2021 года (2)...

- В Китае испытали уникальный термоядерный реактор с более дешёвыми топливом и лазерами (3)...

- Как сообщает издание Nature, учёные всего мира с нетерпением ждут начала испытаний в Китае экспериментального ядерного реактора, использующего торий в качестве топлива. Китай является первой страной, у которой есть шанс коммерциализировать эту технологию (4)...

--- Нетрудно догадаться, что за следующие 15 лет потребление урана вырастет более чем вдвое, поскольку атомные электростанции начинают снова входить в моду во всех странах. Китай, конечно же, задаст тон и станет новым мировым лидером в этой сфере, но новые АЭС начнут строить очень и очень многие, включая, судя по последним новостям, даже Японию и Германию. Над Японией ещё парит призрак Фукусимы, а Германия продолжает оставаться под давлением «зелёных» инициатив, но энергетический кризис размывает как первое, так и второе.

Рынок добывающих и связанных с переработкой урана отраслей с энтузиазмом воспринял новости из Китая. Дело в том, что в последнее время спотовая цена на уран начала снижаться и упала до $43,2 за фунт (0,453 кг). Чтобы удержать снижение цен ряд добывающих компаний, например, канадская Cameco и казахстанская «Казатомпром» сообщили о снижении прогнозов по добыче урана в связи с локдауном и проблемами в цепочках поставок. Более того, эти и другие компании в цепочке добычи и поставок начали создавать резервные фонды сырья, придерживая его до появления «хороших» цен.

Наконец, в игру вступили биржевые спекулянты. Многочисленные хедж-фонды начали перепродавать заявки на покупку урана и попутно вызвали рост стоимости акций добывающих и перерабатывающих компаний. Поскольку новость пришла из Австралии, где добыча урана практикуется давно и широко (хотя в самой Австралии пока запрещено строить АЭС), акции австралийских компаний быстро пошли вверх, а добывающие компании начали озвучивать планы по расконсервации закрытых рудников и по наращиванию производства урана в будущем.

Всё идёт к тому, что атомная отрасль производства энергии очень и очень быстро расширится в довольно короткие сроки. Как бы ни был страшен обывателям мирный атом, но от Китая банально никому нельзя отставать. Даже в простом экономическом уравнении перекос в сторону энергетического могущества Китая чреват печальными последствиями для всех остальных экономик мира. Солнечными панелями и ветряками с этим ничего сделать нельзя. По крайней мере, за 15 лет. Парировать атомные усилия китайцев можно только термоядерными реакторами, которые могут за это время стать реальностью. Но это неизвестная составляющая уравнения, а АЭС — это реальность и от неё никуда не деться.

Кстати, на этом фоне усилия «Росатома» по созданию замкнутого цикла переработки и использования отработанного ядерного топлива заиграли новыми красками. Если термояд не появится в ближайшие 50–100 лет, чистого урана может на всех не хватить. А если хватит, дефицит грозит проникнуть в атомную энергетику намного раньше, чем ожидалось (1).

 

--- ... Четвёртое поколение реакторов HTR-PM — высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов с галечным слоем — на площадке «Шидаовань» начали строить в 2012 году как демонстратор. Два реактора HTR-PM каждый мощностью 250 МВт будут приводить в действие одну турбину мощностью 210 МВт. Система модульная, хотя к малым модульным реакторам её вряд ли можно отнести. Тем не менее, в дальнейшем на АЭС «Шидаовань» планируется построить ещё несколько модулей. Также есть планы создать многомодульную конфигурацию из шести реакторов, вращающих 650-МВт турбину, но это пока ранний проект HTR-PM600.

Топливо закладывается в реактор в виде графитовых шариков (гальки) с вкраплениями делящегося материала. Поэтому реакторы HTR-PM называются «с галечным слоем». Сквозь этот слой пропускают нейтральный газ, не вступающий в химическую реакцию с топливом, который нагревается и дальше используется для вращения турбины. Первый реактор HTR-PM на электростанции «Шидаовань» на запуск цепной реакции был испытан в сентябре этого года, а второй испытали на этой неделе.

К основным преимуществам реактора HTR-PM относятся практически полная локализация производства компонентов и оборудования реактора (до 93,4 %) и естественная безопасность работы. На АЭС «Шидаовань» планируют построить до 18 реакторов (модулей), также рассматривается вопрос строительства HTR-PM на нескольких других АЭС в Китае. В России также изучают вопрос проектирования и строительства высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов с галечным слоем, но пока в связи с генерацией водорода в реакциях конверсии метана, и если это произойдёт, то где-то к 2030 году (2)...

 

--- ... Демонстрационные высокотемпературные газоохлаждаемые реакторы с шаровыми микротвелами (HTR-PM) на АЭС “Шидаовань” в китайской провинции Шаньдун достигли первоначальной полной мощности и "стабильно работают в режиме "два реактора с одной энергоустановкой"".

В проекте HTR-PM задействованы два малых модульных реактора, которые приводят в движение одну турбину мощностью 210 МВт. Проект принадлежит консорциуму, возглавляемому компанией China Huaneng (47,5%), с дочерней компанией Китайской национальной ядерной корпорации China Nuclear Engineering Corporation (32,5%) и Институтом ядерных и новых энергетических технологий Университета Цинхуа (20%), который является руководителем исследований и разработок. 

Консорциум сообщил, что 9 декабря HTR-PM достиг "начальной полной мощности" и "это рабочее состояние подтвердило, что все системы демонстрационного проекта соответствуют проектным функциям, заложив основу для ввода проекта в эксплуатацию".

Демонстрационный проект высокотемпературного газоохлаждаемого реактора HTR-PM на АЭС “Шидаовань” в является первым в мире модульным высокотемпературным газоохлаждаемым реактором с шаровыми микротвелами, и после достижения первоначальной полной мощности двух малых реакторов и "проверки возможности управления работой" в режиме "два реактора с одной энергоустановкой", операторы описывают это как "закладку фундамента для будущей коммерческой эксплуатации".

Первый реактор достиг первой критичности в сентябре 2021 года, а второй - в ноябре. Подключение первого из реакторов-близнецов энергоблока состоялось в декабре 2021 года.

HTR-PM состоит из двух малых 250-мегаваттных реакторов, которые приводят в движение одну паровую турбину мощностью 210 МВт. В качестве теплоносителя используется гелий, а замедлитель - графит. В активную зону каждого реактора загружено более чем 245 000 сферических топливных элементов ("камешков"), каждый диаметром 60 мм и содержащий 7 г топлива, обогащенного до 8,5%. Каждый камешек-микротвел имеет внешний слой графита и содержит около 12 000 четырехслойных топливных частиц с керамическим покрытием, диспергированных в матрице из графитового порошка. Топливо обладает высокими характеристиками безопасности, и было доказано, что оно остается неповрежденным и продолжает сохранять радиоактивное содержимое при температурах до 1620°C, что  намного выше, чем температуры, которые могут возникнуть даже в экстремальных аварийных ситуациях, согласно данным Китайской ассоциации ядерной энергетики.

В интервью, данном в начале этого года для доклада Всемирной ядерной ассоциации "World Nuclear Performance Report 2022", Лу Хуа Куан, председатель Института ядерных исследований компании Huaneng, пояснил: 

"Реакторы HTR имеют самые высокие рабочие температуры среди всех существующих типов реакторов, а также являются единственными реакторами, которые могут производить очень высокотемпературное технологическое тепло. В ближайшем будущем реакторы HTR могут быть использованы в качестве нового поколения передовых реакторов и дополнения к атомной энергетике Китая, для малых и средних модульных ядерных энергоблоков".

Он сказал, что существует экспортный потенциал, в том числе в страны и регионы с дефицитом пресной воды и в страны, где местные энергосистемы не подходят для атомных станций мощностью более 1000 МВт. Он добавил, что "в будущем реакторы HTR могут стать источником высококачественного высокотемпературного технологического тепла для различных отраслей промышленности, в частности, для тех, которые обязаны ограничивать выбросы углекислого газа".

Проект HTR-PM следует за китайским HTR-10, экспериментальным высокотемпературным газоохлаждаемым реактором мощностью 10 МВт в Институте ядерных и новых энергетических технологий Университета Цинхуа, который был запущен в 2000 году и вышел на полную мощность в 2003 году. Помимо HTR-PM, Китай предлагает более масштабную версию - HTR-PM600 - с одной турбиной мощностью 650 МВт, приводимой в действие шестью малыми реакторами (3)...

 

--- ... Как и другие, Китай надеется добиться управляемой реакции термоядерного синтеза. Топливом для таких реакций служат изотопы водорода, которого во Вселенной в избытке. Трудность заключается в том, как создать условия для слияния атомов водорода, ведь для этого необходимы колоссальные энергии в очень небольшом пространстве. Один из вариантов решения такой задачи заключается в использовании лазеров. Этим тоже заняты все, но Китай смог удивить.

В августе этого года мы рассказывали, что американские учёные из NIF смогли подойти к порогу, за которым находятся самоподдерживающиеся термоядерные реакции синтеза. Установка NIF размерами с три футбольных поля использует около 200 мощных лазеров, которые сфокусированы на таблетке топлива из дейтерия и трития. Выход энергии составил 70 % от поданной на лазеры. Это расценивается как успех. Одна из китайских групп учёных также идёт по похожему пути, но использует более простой и менее затратный подход.

Этот путь ещё в 1997 году предложил ведущий китайский физик Чжан Цзе (Zhang Zhe). Разработанная им схема называется схемой двойного конусного зажигания, и она требует намного менее мощного лазера, чем в случае обычного испарения топлива и превращения его в облако плазмы. Грубо говоря, схема работает похожим на работу ускорителей образом. Лазер нагревает топливные сборки в виде миниатюрных конусов, каждый из которых размером с кончик карандаша. Поскольку острые концы конусов направлены друг на друга, облака водородной плазмы с каждого устремляются друг к другу, и возникает реакция термоядерного синтеза.

Финансирование этот проект получил сравнительно недавно. На шесть лет исследователям дали грант на 1 млрд юаней ($156 млн), что вовсе не запредельные цифры для этой сферы исследований. Установка Shenguang II в Шанхае начала работать прошлым летом и за год провела три обнадёживающих эксперимента. Стоимость топливных сборок также ничтожна по сравнению с тем, которые используют в экспериментах в США. Так, каждый конус топливной сборки стоит несколько сотен долларов США, тогда как топливные таблетки NIF достигают в цене нескольких тысяч долларов каждая.

Создаваемый китайцами топливный конус — это почти произведение искусства. Он буквально золотой — дейтерий и тритий помещены внутрь золотой оболочки. Золото — мягкий и хорошо проводящий электричество и тепло металл. Проводимость обеспечивает наилучшую доставку энергии лазерного импульса к топливу, а мягкость позволяет упростить производство сборок.

Конусы будут подаваться в систему реактора как патроны в пулемёте Гатлинга, объясняют разработчики, что сделает простыми загрузку и обслуживание реакторов.

Впрочем, конструкция топливных сборок сложнее, чем просто золото с вкраплениями дейтерия и трития. Изотопы водорода пришлось изолировать полимерной оболочкой, с которой тоже всё оказалось сложно — её испарение вредило термоядерным реакциям. Но трудности постепенно решаются. К 2026 году учёные обещают построить или приблизиться к завершению создания лазеров нового поколения. Новые установки обещают приблизить их к заветной цели — добиться стабильной и эффективной реакции термоядерного синтеза (4)...

 

--- Как сообщает издание Nature, учёные всего мира с нетерпением ждут начала испытаний в Китае экспериментального ядерного реактора, использующего торий в качестве топлива. Если эксперимент окажется успешным, то это поможет Китаю добиться целей по защите климата и подтолкнуть развитие собственной экономики. К тому же, Китай является первой страной, у которой есть шанс коммерциализировать эту технологию.

«Если бы мне разрешили, я бы полетел туда первым самолетом, — заявил Саймон Миддлбург (Simon Middleburgh), специалист по ядерным материалам из Университета Бангора в Великобритании. — Мы узнаем очень много нового».

А интересоваться есть чем. Хотя китайский проект, судя по словам специалистов, повторяет экспериментальный жидкосолевой ядерный реактор из 60-х годов американской Ок-Риджской национальной лаборатории, впоследствии закрытый, китайцы привнесли в разработку очень и очень много нового. Фактически проект возрождён на совершенно новом уровне, хотя вопросов вряд ли стало меньше.

Опытный жидкосолевой китайский реактор будет вырабатывать всего 2 МВт тепловой энергии (а электрической ещё меньше), но он станет испытательной площадкой для изучения материалов, сред и радиоактивности на всех этапах работы реактора. Это будет обкатка технологий, которые, в случае успеха, значительно продвинут Китай в сторону энергетической независимости и углеродной нейтральности.

Тория намного больше на Земле, чем урана. Лет через 100–150 урана на Земле почти не останется, а тория будет всё ещё очень много. Для эксплуатации нового вида топлива заниматься им надо начинать уже сейчас. К тому же, торий в Китае сегодня вырабатывается в значительных объёмах как отходы производства при добыче редкоземельных материалов.

Экспериментальный ториевый реактор построен в Вувее, на окраине пустыни Гоби, как отрапортовало правительство провинции Ганьсу, где всё это происходит. Этот тип реактора не использует воду в качестве основного теплоносителя и идеален для расположения в пустынных районах. Реактор сдан в эксплуатацию несколько недель назад и готовится к запуску в ближайшие недели или даже дни.

Жидкосолевой ториевый реактор не требует цикла загрузки и смены топлива. Топливо в виде тория и небольшой доли урана загружается непосредственно в расплав и автоматически подаётся в зону ректора и выводится из него. Расплав солей при температурах около 450 °C циркулирует через реактор без опасности взрыва при разгерметизации, поскольку давление в этом контуре намного меньше, чем в обычных водяных контурах современных атомных реакторов. В ториевом реакторе вода используется во втором контуре, который не заходит в реактор.

В ходе ядерной реакции изотоп тория-232 облучается в реакторе вспомогательным радиоактивным топливом и поглощает нейтроны, образуя уран-233, который уже расщепляется с выделением тепла. Китайский реактор станет первым, который в жидкосолевых расплавах в качестве топлива будет использовать торий. Если технология себя оправдает, на следующем этапе в Китае начнут строить ториевый реактор мощностью 373 МВт, что планируется к 2030 году (5)...

Вот такое вот укрепление К» на трубэ. Не хилое. Дорогу осилит идущий

 

Использованные источники

(1)  https://3dnews.ru/1053383/za-15-let-kitay-postroit-150-novih-atomnih-reaktorov   За 15 лет Китай построит 150 новых атомных реакторов  10.11.2021

(2) https://3dnews.ru/1053658/kitaytsi-zavershili-ispitaniya-vtorogo-reaktora-aes-ne-imeyushchego-mirovih-analogov?from=related-grid&from-source=1053383 13.11.2021

(3) https://www.atomic-energy.ru/news/2022/12/09/131101  Китай вывел на полную 240-мегаваттную мощность два высокотемпературных газоохлаждаемых реактора HTR-PM на АЭС “Шидаовань”   12 декабря, 2022

(4)https://3dnews.ru/1053483/v-kitae-ispitali-unikalniy-termoyaderniy-reaktor-s-bolee-deshyovimi-toplivom-i-lazerami?from=related-grid&from-source=1053658  В Китае испытали уникальный термоядерный реактор с более дешёвыми топливом и лазерами  11.11.2021

(5)https://3dnews.ru/1048741/kitay-sovsem-skoro-ispitaet-yaderniy-reaktor-na-torievom-toplive-on-moget-stat-budushchim-atomnoy-energetiki?from=related-grid&from-source=1049264 Китай совсем скоро испытает ядерный реактор на ториевом топливе — он может стать будущим атомной энергетики  10.09.2021

 

 

Посты до-того:

https://aftershock.news/?q=node/1221149    00717- 9_Путь Прыщавого Гегемона-9_Куда подевались его знания и умения ? – 9 атом-6   О Вассалах: «Ф» за край трубэ цепляется... – 2

https://aftershock.news/?q=node/1220814   00717- 8_Путь Прыщавого Гегемона-8_Куда подевались его знания и умения ? – 8 атом-5   О Вассалах: «А» и «Б» сидели на трубе... – 1

https://aftershock.news/?q=node/1219710   00718-5_Путь Путина–5_ атом-5 ВОУ – НОУ – 3  О рыбках-прилипалах

https://aftershock.news/?q=node/1218205    00717- 7_Путь Прыщавого Гегемона-7_Куда подевались его знания и умения ? – 7 атом-4 Сама – сама - сама (~с)

https://aftershock.news/?q=node/1217459    00718-4   Путь Путина–4_ атом-4 ВОУ – НОУ - 2

https://aftershock.news/?q=node/1216102   00718-3_Путь Путина–3_ атом-3 ВОУ - НОУ

https://aftershock.news/?q=node/1215181  Путь Прыщавого Гегемона-6_Куда подевались его знания и умения ? – 6 атом-3  23/Фев/23

https://aftershock.news/?q=node/1213217  00718-2_Путь Путина–2_ атом-2

https://aftershock.news/?q=node/1211981 00717- 5_Путь Прыщавого Гегемона-5_  Куда подевались его знания и умения ? – 5 атом-2

https://aftershock.news/?q=node/1211130    00718-2 Путь Путина–1_ атом-1  

https://aftershock.news/?q=node/1209781  00717- 4_Путь Прыщавого Гегемона-4_  Куда подевались его знания и умения ? - 4

https://aftershock.news/?q=node/1209330  00717- 3_Путь Прыщавого Гегемона-3_  Куда подевались его знания и умения ? - 3

https://aftershock.news/?q=node/1208862 00717- 2_Путь Прыщавого Гегемона-2_  Куда подевались его знания и умения ?

https://aftershock.news/?q=node/1208558   00717- 1_Путь Прыщавого Гегемона-1_  Куда подевались его знания и умения ? -