Очень необходимое сочетание и сейчас я это попробую доказать.
Посмотрим на характеристики любого ядерного реактора, там обязательно имеется две цифры:
1) Тепловая мощность: Ритм-200: 175 МВт , ВВЭР-100: 3000МВт
2) Электрическая мощность: Ритм-200: 55 МВт , ВВЭР-100: 1000МВт
Т.е. и у больших и у маленьких реакторов соотношение тепловой мощности к электрической примерно одинаковое - 3:1
И не везде это "лишнее" тепло используется с пользой (отопление городов или опреснение воды) - часто оно просто выбрасывается без пользы в окружающую среду.
В Мире полно мест где не надо ни отапливать горда ни опреснять воду, а вот проблема утилизации мусора есть везде!
Сколько же требуется тепла на переработку мусора?
Каждый день в мире образуется более 3,5 млн тонн отходов и их количество лишь увеличивается.
Реакция разложения углеводородов имеет тепловой эффект 1000-2500 кДж/кг сырья в зависимости от состава и глубины разложения. Всего для процесса пиролиза затраты тепла составляют 3800-6300 кДж/кг сырья.
Итого для переработки всего образующегося в мире мусора ,в среднем, требуется 3500000000x5000000 = 17,5 x 10^15 Дж тепла в день.
Для чего требуется источник тепла мощностью 200 Гигаватт.
Где ,среди современных технологий, можно найти подобный источник тепла?
А это только атомные станции.
Совокупная электроэнергия вырабатываемая атомными станциями в мире равна примерно 400 Гигаватт (взято из Википедии) или 1200 Гигаватт тепловой энергии.
Т.е. цифры вполне сопоставимы.
Т.е. для переработки мусора в Мире требуется построить еще 16% от существующих ядерных реакторов со специализацией в пиролиз мусора.
Сжигать же для этих целей тот же мусор (как это делается в современных производствах) - это крайне неэффективная ,экономически, технология - это все равно что сжигать нефть и газ, которые можно использовать с гораздо большей пользой.
Комментарии
Избавиться от мусора можно только экономическими методами. И нет, не залезая в карман потребителя. а наоборот доплачивая ему за сдачу мусора и вводя нефинансовые ограничение на количество упаковки для производителя, в зависимости от количества работающих на предприятии. Скажем, не более тонны на одного работника в месяц. Тогда, чтобы выпустить больше продукции производители начнут уменьшать количество упаковки. Меньше вкладывать всякого картона и пенопласта в коробку с конфетами. Что приведёт как к уменьшению цены на товар, так и к уменьшению количества мусора.
Индустрия детских игрушек и пересылка каждой авторучки по почте отдельной бандеролью плодит мусор в невероятных количествах.
Неплохо бы химиков подключить и материаловедов для проталкивания наиболее экологичной и экономичной упаковки.
Здесь уже всё изобрели. Есть большой резерв именно по количеству упаковки. Возьмите туже обувь. Там внутрь каждого ботинка чего только не напихают из того, что продавцы сразу же выкинут и обратно засовывать не будут.
Бумага из природного полимера, из целлюлозы?
Температура во втором контуре ВВЭР-1000 - 280 градусов максимум https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%92%D0%AD%D0%A0-1000. Какой, к черту, пиролиз мусора?
Для безопасной утилизации мусора температура нужна за 1000 градусов. А из золы и отходящих газов потом извлекать ценные компоненты.
Стекло можно использовать в качестве флюса при выплавке стали.
Ну конечно нужен другой реактор.
Температура в активной зоне достигает 1200 градусов.
Значит получить 900 градусов вполне возможно.
А 280 градусов - это пример бездарного разбазаривания тепла с высокой энтальпией.
Таких реакторов нет. Если только в новом "путинском" ядерном движителе.
Самые высокотемпературные из когда-либо существовавших АЭС - газовые (углекислотные) британские - менее 700 градусов в активной зоне.
Ну это не принципиально.
Есть низкотемпературный пиролиз (при 600 градусах), возможны механизмы концентрации тепла (тепловые насосы), можно часть пиролизных газов пускать на подогрев.
Главные потребности тепла в переработке мусора идут на его сушку и на предварительный низкотемпературный пиролиз, а высокотемпературный пиролиз можно проводить сохраняя тепло теплообменом с небольшим внешним подводом тепла.
Может быть есть возможность создать реактор вырабатывающий большую температуру чем в существующих.
Потребность в качественном источнике тепла есть не только у мусороперерабатывающих заводов, вся химическая промышленность не отказалась бы от такого.
Так Вы ручками сделайте и посмотрим - принципиально или нет. Инженеры-конструкторы, наверное, лохи безграмотные были, не могли из реактора теплоноситель под 600 градусов вывести, ага.
А реактор зачем тогда? Для фигуры речи? Сжигайте сразу с тепловым насосом.
Может быть, умнее сначала разобраться в вопросе, а потом "экспертное" мнение толкать?
Оболочки ТВЭЛ из циркония делают, а при температуре выше 860 С начинается паро-циркониевая реакция с образованием оксида циркония и водорода. Сколько нескучных моментов она принесла на Фукусиме тут писали. И вообще доступные нам материалы не очень любят, когда их нагревают до тыщи градусов, пиролизу не только мусор подвержен. С другой стороны, в тех местах, где такая реакция прошла, утилизация мусора - это последнее, что заботит народ.
Я-то в курсе проблем высокотемпературной стойкости материалов, а вот "рационализатор", видимо, не очень. Кроме того, "эксперт" как-то подозрительно молчаливо обошёл вопрос стоимости такого гениального решения.
На выходе из турбинного блока - по определению низкопотенциальное тепло. Тк высокопотенциальное расходуется на турбинах и расходуется по максимуму, предпринимая все меры для полной его утилизации. Любые вставки до турбинного блока - снижение КПД АЭС и усложнение основного контура. Выгодность чего краайне сомнительна (её нужно как минимум обосновать в цифрах).
Обосновать нужно хотя бы то что не будет выгоднее греть электричеством, теряемым за счёт снижения КПД из-за вашей гипотетической вставки.
Конечно сначала надо проводить пиролиз мусора, а из остатков тепла можно уже добывать электричество.
И конечно же не может быть выгодно греть электричеством, поскольку тепла там вырабатывается в три раза больше чем электричества.
Про что собственно и речь идет - выгоднее использовать тепло напрямую, чем делать из него электричество.
Переработка мусора - это как раз то самое нужное и востребованное применение тепла, которое более востребовано чем производство электричества.
Так зачем столько слов? Сделайте установку, концентрирующую тепло с удобоваримой эффективностью и ценой. С такой установкой и обычная ТЭС будет Вам ресурс необходимый давать (там тоже КПД ниже 50%). А без неё вся Ваша технология - недалёкие мрии.
А производство мусора с применением качественной электроэнергии Вас не волнует? Проблема мусора-то может решиться сама собой методом голода. И Ваша "разработка" именно к этому и приведёт.
патентуй, тебе обоснованно напишут, в чём ты не прав, а если учтут что прав - может станешь дядюшкой Скруджем.
Насколько далеко должен быть ваш мусор от самого реактора?
У вас должны быть потери на транспортировку высокопотенциального тепла меньше чем КПД генератора АЭС.
Так что или вы запихиваете переработку мусора в сам реактор, с риском получить с мусором толовую шашку прямо в реактор, или вы пытаетесь транспортировать 1000с на существенное расстояние,пытаясь минимизировать потери.
Извините конечно, но откуда в реакторе побочное тепло выше 100 градусов? Или есть какие-то хитрые технологии низкотемпературного пиролиза?
Пиролиз пластика - гнилое дело. Продукт пиролиза ПЭТ бутылок и прочих полиэфирных пластиков(Терефталевая кислота) намертво забивает трубы диаметром 300мм. Только сжигать. Недостающее тепло добавлять сжиганием природного газа. Это всё не отменяет когенерацию тепла и электроэнергии.
Что-то вериться с трудом.
Ютуб забит роликами с пиролизом бутылок в домашних условиях и ни у кого никаких проблем нет - одни выгоды.
В германии бутылку покупают по цене 15-25 центов.
Они ими там для сжигания покупают?
Ерунда. Германия сбрасывает свои отходы в Китай, уже сто раз разбирали этот казус.
И перерабатывать пластик выгоднее сжигания - опыт десятков стран это доказывает.
В сжигании проблемы с диоксинами и прочими тяжелыми металлами, которые надо фильтровать, а потом куда-то спецзахоранивать.
Диоксины образуются при сжигании.
При пиролизе только чистый экологичный продукт.
Диоксины образуется при низкотемпературном(неполном) сжигании. Как раз пиролиз в присутствии кислородных соединений даст очень много диоксинов.
Нужны температуры больше 1000 градусов, чтоб не было диоксинов.
Никто в Германии бутылки не покупает. Это залоговая цена. При покупке залоговая цена удерживается, при сдаче пустой бутылки- возвращается.
Про 300 мм я не шутил. Я общался с людьми, которые делали полупромышленные установки. Из-за пересортицы туда попадали полиэфирные пластики. Проблемы были крайне большими из-за оседания паров этой кислоты в более прохладных участках труб. Идеальной сортировки пластиков добиться невозможно. Часто даже там, где есть маркировка пластика, она указана неправильно.
Только плазма, только хардкор!
Поддерживаю. Тут либо испарение и последующая конденсация элементов.
Либо низкотемпературные наномашины, которые также разбирают вещество на атомы, и потом сортируют из по элементам таблицы Менделеева.
Это способы на создание которых стоит тратить силы.
Все остальное - паллиатив, нишевые решения или вообще от лукавого.
А что, здраво. Еще интересная схема "солнечный концентратор + пиролизный котел"
Это тоже неплохо, но солнечными концентратами необходимый объем тепла не получить.
Тут нужны промышленные объемы тепла, чтоб навсегда решить проблему мусора.
Гелиотермальная станция "Айвонпа" в Штатах. Выработка 1 млрд. кВтч в год. Это электрическая. Тепловая, грубо, будет 3 млрд. Вполне себе "промышленный" объем. К тому же, подобная система не только масштабируется, но и тиражируется отменно. ;)
Ну ,если атомщики не подсуетятся и не займут нишу, то возможно что этим делом начнут заниматься "зеленые" технологии, причем подобная переработка мусора может вестись в режиме прерывистой работы.
Мусор умеет ждать, ему спешить некуда.
В том и дело, что умеет. Да и КПД явно повыше, чем у панелек.
С другой стороны, возникают технические проблемы, связанные с переменным температурным режимом.
В окружающую среду выбрасывается низко потенциальное тепло, примерно на 10°С выше чем температура пруда-охладителя. Не научились мы ещё использовать воду с температурами 10-30°С.
Представляю, как к АЭС (закрытый режимный объект, охраняемый Росгвардией) будут свозить мусор со всех окрестностей..
Идея отличная. Но развитию идеи мешает наличие классической глобальной технической и теоретической проблемы:
Человечество пока не нашло со всех сторон приемлемого способа перерабатывать большие объемы низкопотенциального тепла в высокопотенциальное тепло с приемлемым дисконтом...
Если бы мы научились это дешево и удобно делать очень многие проблемы бы получили свое решение, не только мусор. Хотя классическая термодинамика напрямую и не запрещает такой процесс, но вот практически его пока реализовать не удается.
Забыл написать, что чисто теоретически такое устройство уже давным-давно изобретено. Называется Демон Максвелла. Оно даже есть в практической реализации (скажем тот же тепловой насос).
Проблема именно в его практической реализации с требуемыми техническими параметрами (приемлемый КПД, габариты и стоимость, температура на выходе over 1000ºK ну и т.п.)
Не сказал бы что атомный распад - это низкопотенциальное тепло.
Если в современных реакторах умеют получать и использовать только низкопотенциальное тепло - значит им есть куда расти.
:-))) - тундра... мусор-то не в реактор запихивать будут... :-)
Расти им, увы, некуда, - термодинамика и свойства материалов прямо запрещают.
Вообще то надо понимать, что ядерный реактор по своей сути, - это всего лишь кастрюля с водой в которую кинули разогретый до темного свечения кусок металла. Металл греет воду, вода кипит, пар вращает турбину. Все крайне примитивно по своей сути, и никаких космических температур. А раз нет температур, то нет и хорошего КПД. Атомная энергетика, - это унылый, дорогой, опасный (и из-за этого технологически сложный) громоздкий и довольно грязный тупик. Но и альтернативы пока не просматривается.
В эпицентре атомного взрыва - несколько миллионов градусов.
Это та температура, которую ,теоретически, можно достигнуть в ядерном реакторе.
Так-что ни о каком низкопотенциальном тепле речи быть не может, а речь только о низкопотенциальных реакторах.
Я не говорю что можно устроить ядерный взрыв в реакторе, но уж 1000 градусов от этих миллионов отхватить то можно.
Ну вот непонятно, зачем вам надо продолжать говорить глупости....
НЯП вы упорно собираетесь пихать мусор в АЗ. В контексте статьи совершенно не важна температура в реакторе. Мусор непосредственно в АЗ пихать невозможно не в силу религиозных табу, а во первых по причинам сохранения устойчивой надкритичности. Во вторых в силу бессмысленности. - температура которая требуется для надежного разложения мусора до атомов (плазмы) заведомо в разы выше чем температура при которой материалы АЗ продолжают существовать как конструкционные материалы, а не полужидких-жидких-газообразных веществ. Это проистекает из элементарных соображений - мусор-то мы имеем возможность греть только теплопроводностью.
А бросовое тепло, которое в классической АЭС сбрасывается в градирню и/или в пруд- охладитель, и о котором собственно и ведет речь автор статьи, при большой мощности (60-70% от общей выработанной мощности) всегда будет иметь низкую температуру. Иначе турбина и генератор работать не будут. Так что и его использовать для разложения мусора невозможно. По крайней мере пока не изготовим в металле "демона максвелла" (но тогда автоматически отпадет необходимость в АЭС, по крайней мере на Земле.).
Что же касается вообще этих сверхсложных кипящих кастрюль, то "отхватить" от теоретических миллионов мы можем ровно столько сколько позволила природа-матушка, - это температура при которой материалы АЗ и теплоноситель сохраняют свои конструкционные и физические свойства. И так как в абсолютно любом атомном реакторе поток мощности передается самым неэффективным в природе способом, - теплопроводностью, то температуры там всегда будут гораздо скромнее чем в двигателях на топливе, а удельная мощность на тонну - ниже, даже если не тратить массу на защиту от излучения, резервирование, безопасность и т.д.
Газовые (некипящие) хотя и позволяют температуру слегка повыше (то есть КПД турбины будет немного выше), с точки зрения теплотехники и удельной мощности еще гаже. Там мы греем теплопроводностью газ, который имеет по сравнению с меняющей фазовое состояние водой ничтожную теплоемкость, значит его надо пропорционально больше по массе, (ога, - гелия, да пусть даже и углекислого газа, - и по массе, представьте себе объемчики) и площадь теплообменника пропорционально больше. А так как площадь теплообменника растет в квадрате, а масса-то в кубе, то теплообменничек нам запросто получается из разряда "ой!". Скорость прокачки по контуру всяко не поднимешь выше скорости звука, так что (теоретически) более "простые" высокотемпературные газовые, на практике оказываются с ещё меньшей удельной мощностью чем кипящие.
в общем, энергетика на основе деления ядра и теплопроводности при всей своей безальтернативности заводит человечество в полный тупик и застой. Эдакий вполне сытый тупичок. С монструозными, отвратительно масштабируемыми энергоустановками, которые очень плохо летают как в атмосфере так и в космосе.
Откуда у Вас представление о конструкции гипотетического "теплового ядерного реактора", что там тепло надо снимать непременно после генератора?
Генератор может работать на том тепле, которое осталось после использования в пиролизе.
Каким способом это тепло доставить в место применения - это уже другой вопрос - есть разные виды теплоносителей.
Не надо для этого приспосабливать существующие реакторы и потом доказывать, что они к такой работе непригодны.
Конечно же надо делать новый реактор.
Коммерческие перспективы такового колоссальны.
PS. Самая эффективная теплопередача - при помощи конвекции, и именно при помощи нее и происходит передача тепла в реакторах (а вовсе не теплопроводностью).
Теплотехники вы не знаете, радиохимии вы не знаете, принципов работы реакторов вы не знаете, положение с ресурсной базой вы не знаете, но даете советы, и транслируете своё мнение. Странная стратегия.
Повторюсь, сама по себе идея отличная, неординарная по крайней мере. Но на данный момент она не имеет удовлетворительного метода технической реализации.
Урана на планете дофига (если включить замкнутый контур), не хватает урана - есть торий.
Все это еще не запущено в работу только из-за того, что спрос на ядерные реакторы недостаточно велик в Мире.
Кроме того, использовать их для выработки электроэнергии - это терять две трети эффективности, использовать для выработки тепла - это повысить эффективность в три раза.
Вы сами ничего не знаете и не понимаете, а строите из себя невесть что.
вранье.
есть. только вот реакторов с удовлетворительным характеристиками на нем нет, и в надкритичных схемах непредвидятся.
его нет и не будет. Он физически бессмыслененн.
рука-рыночный бред. Количество блоков ограничено ресурсной базой. История с ВОУ-НОУ вам в помощь.
Да, теоретически это так. Это единственная причина по которой я считаю вашу идею интересной. Но удовлетворительного реального технического решения она на сегодня не имеет.
Мальчик обиделсо на злого Хомо? Вместо того чтобы побить злобного злодея расчетами и научными аргументами? Ну ясно ж дело - в этом тоже виноват злой злодей Хомо, Это ж "хайли лайкли".
Потому-что достаточно инвестиций нет.
То же самое про замкнутый контур.
Были бы инвестиции, в размере сравнимыми с теми, что тратят в нефтяной отрасли - то и то и другое очень быстро бы появилось.
Ну это Ваше личное мнение - не надо выдавать его за истину в последней инстанции.
Какие еще аргументы?
Вы сами все сказали: "в абсолютно любом атомном реакторе поток мощности передается самым неэффективным в природе способом, - теплопроводностью" - это все сказало о Вашем уровне понимания как теплотехники так и принципов работы реакторов - никакого.
Вам надо было тыкнуть где Вы прокололись?
Или вот здесь: "для надежного разложения мусора до атомов (плазмы) " - эта фраза говорит о совершенном непонимании что такое пиролиз - это вовсе не превращение вещества в плазму и происходит он при достаточно низких температурах (900 градусов это не та температура при которой надо беспокоиться о конструктивных материалах).
Если хотите защитить свою идею,- конечно. Если хотите обижаться, - то тогда не надо. итак, жду что не так в указанной вами фразе.
Про пиролиз я вам уже говорил, - он конечно возможен, и энергоположителен, но химически бессмысленен, потому что рождает кучу неудобоваримого, токсичного шлама, газов и жидкостей. Он просто перерабатывает один вид мусора, относительно безопасный, в другие виды мусора, - более компактные, но гораздо менее безопасные. Вы работали на пиролизных установках? Я имел счастье лично участвовать и лицезреть выходящие из них "продукты". Лекарство оказалось горше болезни. После пяти лет инвестиций и локальных успехов проект свернули потери, - примерно восемь деревянных нулей. И это на моногенном сырье. На мусоре это будет ужос-ужос. Это все общее место, поэтому на мусоросжигающих заводах и приходится использовать высокую температуру. Чтобы разложить как можно больше "грязи" до моновеществ. Но на углеродном топливе это невозможно даже теоретически.
Плазма решает проблемы токсичности на корню (теоретически). Разбиваем соединения на атомы, потом конденсируем в виде простых и относительно безопасных, и главное полезных в будущем веществ... Но энергобаланс процедуры будет довольно глубоко отрицательный. Это понятно. Практически же - вообще поле непахано, так что и рассуждать не о чем.
Это не мнение, это математика. Сто раз считали - персчиывали. Скорость ввода новых БН реакторов ограничена стартовыми запасами плутония (мы его кстати недавно пожгли по договору) и времени удвоения (5-10 лет), то есть удваивать количество бридеров, замещая нефть, вы можете не быстрее времени удвоения. Что дает нам такую яму, которую мы не переживем, - все расчеты есть в кладовой АШ.
Глупости. Это как раз инвестиций нет потому что направление - заведомо тупиковое. Среди бизнюков нет лохов (и слава богу) в нули или убыток работать.
Не знаю на чем Вы работали, но видимо технологии использовались не очень.
Вот что получают люди на нормальных пиролизных установках:
Пиролизная печь — установка для переработки и утилизации отходов
Это не считая платы за утилизацию мусора.
Это просто небольшая нефтяная скважина, которая к тому-же никогда не заканчивается, в отличии от классических месторождений.
И пиролиз бывает разный - высокотемпературный полностью безопасен и без всяких диоксинов.
И конечно же глупо греть мусор ценным пиролизным газом или другими продуктами переработки, когда есть дешевый источник тепла в виде ядерного реактора - все равно что снабжать дом электроэнергией от бензиногенератора.
Если электричество у ядерного реактора считается одним из самых дешевых , то производство тепла будет еще дешевле в три раза или больше чем в три раза, ведь тут будет использоваться высокопотенциальное тепло, после чего из него еще можно будет вырабатывать электричество, а после того как выработано электричество использовать для отопления или для теплиц.
Да ладно, что мы не видели как тратят безумные деньги на сомнительные инвестиции?
Одна только сланцевая нефть чего стоит, а переработка мусора позволит получать больше нефтепродуктов чем все эти сланцевые месторождения с меньшими затратами и бесконечным источником ресурсов.
Предлагаемая идея очевидно негодная. Мусор что, будут волоком над трубами контура охлаждения протаскивать?
А вот нагретый воздух, наверное, можно как-то утилизировать в тепличном хозяйстве. Но тут возникает такой момент, что для тяги нужна высокая труба, и что этот теплый воздух с высоты 16-этажного дома надо как-то спустить.
А телпые пруды-садки для карпа и прочей живности и так уже есть (где их сочли нужным построить).
Конкретные инженерные решения резко сужают круг практических применений для таких завиральных теорий.
Дальше можно не читать.
По теме:
Китай начал отапливать города от атомных реакторов. Будет ли так в России? — Naked Science (naked-science.ru)