Да, есть такая. Далеко за горизонтом газет и популярных статей, на периферии и так не очень-то популярной в мире ядерной энергетике, тоже идёт работа.
Об инновациях в ядерной энергетике не очень слышно, но тому есть причины.
Ядерная энергетика - отрасль крайне капиталоёмкая, как и энергетика вообще, а капиталоёмкие отрасли очень консервативны (цена ошибки в проекте очень велика, а затеи "выкинуть и заменить новым уже построенное" душит вполне разумная жаба). Ядерная энергетика - крайне опасное производство, а любое опасное производство, процесс, от которого зависят жизни и смерти людей - гиперконсервативно (а ну как сэкономим на копейку, а оно жахнет убытку на хороший триллион?). Добавим сложность происходящих процессов и получим вывод, что даже на то, чтобы опробовать идею вчерне, требуются безумные по меркам других отраслей вложения и годы-десятки лет (без шуток) получения лицензий, прохождения экспертиз и согласований. Поэтому путь от идеи до воплощения занимает десятки лет. Исключение составляли разве что первые годы атома, когда о безопасности думали мало или не думали вообще, системы лицензирования не было, а поток денег от военных и их административное прикрытие позволяло работать очень быстро и не думая о всяких "мелочах" типа денег и жизнях.
Просто как пример: реакторы на быстрых нейтронах были предложены в 40-х, чуть ли не сразу после пуска первого реактора вообще. Первый в мире реактор на быстрых нейтронах - Clementine - был пущен в 1946-м. Идея о размножении топлива была высказана в те же годы... а вот хоть сколь-нить реального воплощения этой идеи нет до сих пор - разве что ожидается где-то к 2025-2030-м годам. Почти сто лет.
Но реакторам на быстрых нейтронах повезло: их успели попробовать в разных видах до того, как Человечество оценило опасность новых своих игрушек и атом превратился в гиперконсервативную отрасль. За 30 лет до первых публичных крупных ядерных катастроф и прихода регуляторного катка были высказаны почти все идеи, воплощения которых сейчас обещают как фантастическое будущее и описываются фанатами как какой-то невероятный прорыв в светлые дали. Многие из них были и опробованы.
Одной из таких идей является подкритичный ядерный реактор с подсветкой от ускорителя (и в России есть фрики-фанаты её, не чуждые пиара - бессмысленного и беспощадного; благодаря самопиару товарища Острецова все и так знают минимум один пример). По-буржуйски это называется Accelerator-Driven System, ADS (было предложено в тех же 50-х, и в последнее время популяризовано усилиями итальянского нобелевского лауреата Карло Руббиа, кстати, одно время ещё и директора ЦЕРНа, то есть, человеком имеющим реально большой вес).
В чём суть?
Как все знают со школы, в ядерном реакторе идёт цепная ядерная реакция: каждое разделившееся ядро порождает два (с копейками) нейтрона, один из которых передаётся по эстафете следующему в цепочке, а оставшиеся должны быть для сохранения мощности поглощены (с точностью до десятитысячных). Если это условие не соблюдается, коэффициент размножения чуть превышает 1, реактор разгоняется. Если коэффициент чуть ниже 1, реактор снижает мощность. Этот очень тонкий баланс нужно соблюдать в условиях, когда коэффициент размножения зависит от теплоносителя, текущего через реактор, от температуры, от давления (в кипящих - ещё как), от времени, которое топливо работает, совершенно нетривиальным образом, и, наконец, безумно сложные зависимости от мощности и истории работы реактора, которые описываются сотнями дифференциальных уравнений. Все эти параметры отличаются в разных частях активной зоны и меняются по-разному, с разной динамикой в зависимости от предыстории.
Добавим сюда, что управлению вообще поддаётся лишь очень малая часть нейтронов - запаздывающие нейтроны (вылетающие не при делении, а позже, спонтанно из продуктов деления с большой задержкой в секунды и даже десятки секунд). Нейтроны деления размножаются слишком быстро - наносекунды-десятки наносекунд на поколение, никакая механика тут не успеет, механика реагирует в сучшем случае за доли секунды. Если бы не наличие запаздывающих нейтронов, у нас вообще не было бы ядерных реакторов, только ядерные бомбы. Но и с наличием их тоже всё не очень хорошо: их мало. То есть, возможности управления сидят в очень-очень узком диапазоне, ниже которого - реактор глохнет, выше которого - разгон на мгновенных и если уж не ядерный взрыв, то запросто перевыполнение месячного плана выработки за несколько милликсекунд. Со всеми вытекающими и вылетающими.
Как Чернобыль показал наглядно, даже в хорошо продуманной и рассчитанной системе это создаёт вполне реальные риски о чём-то не подумать или где-то крепко обсчитаться.
Откуда и растут корни идеи "загнать реактор в глухую подкритику, снизить размножение нейтронов до уровня, при котором разгон невозможен, а потом добавлять недостающие нейтроны снаружи". Это исключает ядерные аварии (хотя сохраняет все риски, связанные с перегревом и выходом радиактивности) и добавляет (не во всех конструкциях, но в принципе) возможность нарабатывать топливо как это могут делать традиционные реакторы на быстрых нейтронах. Что, конечно, - хорошо.
Однако, есть огромная проблема. Нейтроны нужно откуда-то брать, и брать в товарных количествах задёшево. Один из способов - использовать ускоритель, который будет давать мощный пучок быстрых электронов (или, что удобнее, протонов) долбящий в мишень. Быстрый электрон или протон при попадании в ядро закачивает туда энергию, и происходящее дальше можно сравнить с перегретой каплей воды. Ядро теряет стабильность, и дело заканчивается либо сбросом "брызг" в виде лишних нейтронов, протонов или целых ядер гелия, либо делением ядра, если ядро было тяжёлым, часто - опять же с выделением нейтронов.
Ну то есть, долбим чем-то быстрым в ядра, их разносит на куски, среди кусков летят нейтроны, которые уже сами делят ядра и порождают свои цепочки. Способ хорошо известный, проверенный, практика строительства ускорителей есть... почему это вообще называется проблемой? Почему люди строят обычные реакторы, а не подкритичные?
(требуемый для ADS полный размер линейного ускорителя - сотня+ метров, может быть несколько сотен м; на картинке - несколько секций ускорителя с сверхпроводящими RFQ-ячейками, наиболее компактного на нынешний день)
Дело в параметрах требуемого ускорителя, его стоимости и сложности. Чтобы затея имела какой-то смысл, как минимум 5% нейтронов (лучше более) нужно поставлять снаружи реактора. Это огромное число нейтронов и требует совершенно жуткого по параметрам ускорителя, чья мощность составляет 10-20% от мощности самого реактора. Что ещё хуже, от ускорителя требуется не только большая мощность, но и огромный ток (количество ускоренных частиц в штуках за секунду). Ускорительщики, работавшие на фундаментальную науку достигли впечатляющих параметров по энергии, но с током ("светимостью" в принятых у них терминах) всё не так хорошо, в том числе и по фундаментальным причинам (объёмный заряд частиц начинает сильно мешать), хотя можно забить болт на обычные для физики частиц требования по энергии и температуре пучка. Ну или, как вариант, ставить таких ускорителей на один реактор несколько. Стоимость ускорителей превышает стоимость самого реактора в разы, обслуживание ускорителя весьма дорого.
Ну и ускоритель для получения нейтронов - это "ядерный реактор наоборот". Вместо того, чтобы делить ядра получая энергию, мы тратим электроэнергию, чтобы делить ядра. Это бьёт по экономике такого реактора со страшной силой. Допустим, у нас есть реактор равный БН-1200 - 3500МВт по теплу (1200МВт электрических после паровой турбины). Нам нужно потратить 10-20% от его тепловой(!) мощности на ускоритель. Это 400-700МВт, и от 1200МВт электричества остаётся 500-800МВт, при том что всё остальное - ядерное (как у БН) и паровое хозяйство как минимум тех же размеров, а сверху к нему в довесок ещё мощнейший ускоритель с кучей спецов по обслуживанию весьма нетривиального оборудования.
(на картинке - комплекс MYRRHA, ~30МВт(э), мощность неоднократно менялась, так что 30МВт относится к картинке предположительно)
Заплатить втрое-вчетверо больше, чтобы получать энергии вдвое-втрое меньше? увеличить стоимость энергии в 5-10 раз? при том, что ядерную энергетику ругают за дороговизну?
Большие люди просто говорят "нет" или в лучшем случае спрашивают "а зачем?".
Ответ и на "зачем?" - несколько бОльшая безопасность (Чернобыль невозможен, хотя остаются все варианты аварий а-ля Трёхмильный Остров или Фукусима). Второй аргумент - чуть бОльшая всеядность подкритичного реактора и возможность наработки топлива (на чём особенно настаивает Острецов): имея избыток нейтронов и возможность легко управлять им напрямую, можно не так заботиться о нейтронике зоны, выкинуть большую часть элементов управления (которые по сути бесполезно жрут нейтроны, способные нарабатывать топливо).
Контраргументы оппонентов тривиальны: давайте лучше будем нормально использовать голову на этапе проектирования, а нормально просчитанный топливный цикл быстрых реакторов умножает проблемы на ноль. С учётом того, что даже "обычные" реакторы на быстрых нейтронах не строятся по причине высокой стомости, а ADS-установки обещают быть дороже раз в 5-10 без учёта огромной стоимости разработки, это ставит точку на любой возможности промышленного применения идеи на текущем уровне знаний и технологий. Способность же (принципиальная, не у всякой системы) ADS стартовать вообще "без топлива", не используя материалы, пригодные для ядерного реактора - уран-235 или плутоний-239 сейчас и на любое обозримое будущее просто не востребована: запасы гражданского и военного плутония достаточны на десятки лет строительства и ввода "быстрых" реакторов ударными темпами, чего тоже даже не видится на горизонте. Россия может строить максимум 1-2 реактора размерности БН-1200 в год, на каждый реактор приходится по 6 тонн начальной загрузки плутония, запасы плутония - порядка 160 тонн. С учётом того, сколько нового топлива нарабатывают уже построенные реакторы, можно считать, что России плутония хватит на любую реальную перспективу. Это даже без учёта добычи урана и наработки нового плутония в тепловых реакторах. В других странах сложнее, но в других странах сложнее и с ядерной энергетикой в целом. Имеет ли смысл переживать о них, если они выбрали другой магистральный путь в обеспечении себя энергией?
Нужно, правда, добавить, что концепты ADS, разработанные в СССР (и сейчас вяло ковыряемые в Дубне), имели-имеют особенности по сравнению с концептом Руббиа (почти-дошедшем до железа и совсем недавно закрытом MYRRHA), из-за чего дубнесцы даже настаивали на особом названии системы - мол, наш ЯРТ это не ваш там всякий ADS. Например, ускоритель (что для ускорительщиков, вполне понимающих свои проблемы, логично) предлагался на более высокие энергии и меньший ток (откуда и название ЯРТ - "ядерно-релятивисткие технологии"), а зона предлагалась глубоко подкритичной. Это решало часть проблем, но "стаскивало одеяло" с других частей системы: например, требуемая для засветки глубоко подкритичной зоны мощность ускорителя гораздо больше, чем у итальянцев. У итальянцев ускоритель требуется в разы меньше, равно как и на порядки меньше материаловедческих проблем из-за более мягкого спектра в среднем по реактору.
Если выбирать из разных сортов этого технического безумия, то мне лично ближе китайский вариант - в каком-то смысле промежуточный: зона достаточно близкая к критике и ускоритель на большие энергии (а значит, и сравнительно простой-небольшой) . Но поскольку китайцы в своей технической политике более вменяемы, чем итальянцы, дальше разговоров у них дело не зашло, и всерьёз проектировать свою фиготень они даже не начинали. Как, впрочем, и русские.
Может быть, на новом витке, с какими-то новыми научными идеями или новой ускорительной техникой, концепт ADS (или ЯРТ - называйте как хотите) выползет из технического подполья и начнёт обсуждаться всерьёз. Пока её сторонники ходят по правительствам, бормоча "дай милиард, дай миллиард" без особой надёжды.
Комментарии
Хотелось бы поинтересоваться у автора. Каким с его точки зрения видится ядреная энергетика будущего, к примеру в 100 лет. Что там на горизонте человечества?
Не автор, но все же. У кого есть бабло и желание имеют аэс, у кого нет мерзнут и заряжают мобилки днем от солнца.
А уголь как же? Его на 100 лет хватит. Вот на 300-500 уже не факт.
Более интересно что будет со всем этим зеленобесием. Которое имеет смысл когда энергоёмкое производство сосредоточено где-то в ЮВА, где жгут тот же уголь и делают ветряки. Которые везут в Европу, а взамен получают разноцветные бумажки.
А когда разноцветные бумажки перестанут котироваться? Так-то, конечно, и Германия может производить ветряки... но тогда она только этим и будет заниматься...
может и на 500, но не для всех. не с текущим уровнем потребления. уголь не вывезет. его же еще перевозить надо.
Ещё и кто имеет компетенции )
не обязательно, можно иметь компетенции в чем то другом. что можно поменять.
Академик Капица в докладе на сессии АН СССР сказал, что энергетика будущего - это реакторы на быстрых нейтронах (уран-238 и торий 232), которые позволят продержаться пока не доведут до ума термоядерную энергетику (литий-6).
Там же исходя из чисто физических соображений показал, что "альтернативная" энергетика не сможет стать основным источником энергии при сохранении трендов развития человечества.
Но особо продвинутые товарищи продолжают воевать с законом Ньютона и законом Ома.
Академик Капица попросту ошибался, потому что исходил из ошибочных предпосылок. Те, кто сейчас приводят его слова, попросту не читали доклада полностью.
Стоимость современных ему фотоэлементов должна была упасть в сотни-тысячи раз, и ему было "невозможно представить"(с)Капица, что это достижимо. По факту она упала в 250 раз и продолжает снижаться. При том, что средний КПД вырос втрое-вчетверо, срок службы вырос в десятки раз, а обслуживающая электроника в десятки раз подешевела. Для него это была ненаучная фантастика, а мы так живём.
И исходить в оценках нужно из текущей реальности.
Cолнечная энергетика упирается в несколько преград:
1) материальные(нужны редкие химические элементы и очень много проводов на каждый кв.км СЭС)
2) конкуренция с сх за землю
3) экологические проблемы производства и утилизации СЭС(большое количество тяжелых металлов и хлорорганики.)
4) несоответствие плотности населения плотности потока солнечной энергии. Часто там, где света много, бывает мало людей и наоборот, где много людей - там мало солнечного света
5) проблема хранения энергии - график выработки не соответствует графику потребления(нет гарантированного объёма выработки из-за погоды, что требует очень большого резерва мощностей)
6) высокая себестоимость вырабатываемой энергии
1. Не существует вообще как таковая. По крайней мере на сейчас и на любое обозримое время.
2. Нет. Скажем, площадь крыш в городах - порядка 10% площади города. В большинстве городов этого достаточно, чтобы полностью покрыть их потребление (а бытовое потребление - 30-60% в развитых странах). И это только крыши.
3. Нет. Производства нынешние имеют замкнутый цикл, никакой хлорорганики и близко не выходит.
4. Да. Но то же самое касается почти любого источника энергии: где есть атомная станция - там нет людей и заводов, где есть завод - там нет ГЭС, уголь в одном конце, цементный завод - в другом и т.п.
5. Да. Но при сильном снижении стоимости энергии проблема аккумуляции решается качественно: становится экономически возможным запасать энергию дёшево, пусть и с большими потерями (как пример - термодинамическая аккумуляция).
6. Нет, с оговорками. Стоимость зависит от местных условий (и не только погодных). И стоимость всё ещё падает (хотя с нынешней технологией имеет довольно выскоий предел, этот предел сильно ниже стоимости энергии атома, например). Но если вырулят, допустим, перовскитные системы (их проблема сейчас - мгновенная почти деградация), то стоимость СБ и энергии упадёт раз в 10.
1) Прозрачный электрод можно изготовить из очень узкого перечня материалов, и все они редкие. По проводам тоже всё плохо. Посчитайте требуемую плотность обвязки проводниками, и получится, что этот квадратный километр нужно практически полностью заполнить проводниками. Иначе КПД будет теряться из-за активного сопротивления.
2) крыши плохо поддаются автоматизации в плане уборки и обслуживания(мытья и прочее), а в населённых пунктах уровень загрязнений пылью много больше, чем вне населёных пунктов.
3) хлорорганика - это изоляция проводов. Её не возможно повторно использовать. А замкнутый по редким элементам цикл не получается из-за мизерного содержания полезных компонентов в солнечных панелях. Никто не хочет их перерабатывать - это убыточно.
6) у перовскитных систем также нужен прозрачный электрод, и нужна обвязка больших пространств проводниками.
1. Углерод - графен. И это уже не только лабораторные штуки, на экранах уже отработали.
1а. С 1км можно снять примерно 100МВт. При напряжении постоянки 1кВ (сейчас на больших СЭС есть и 6кВ) это всего лишь 100кА в сумме, разнесённое по сотням проводов. Алюминия на всех хватит. В смысле стоимости кабельная система - это да, сейчас, с подешевением СБ, уже значима на их фоне. В смысле материалоёмкости, как лимитирующий фактор? Нет.
2. Это совершенно неважно. Вообще, проблема чистоты поверхности СБ сильно преувеличивается, но тут хочу показать пальцем на другое - солнечной энергии МНОГО. Настолько много, что даже современный город может перейти на неё либо полностью, либо в значительной части, не используя никаких дополнительных площадей вообще. Вот другой пример: площадь зеркала водохранилища Саяно-Шушенской ГЭС - 621 кв. км. Мощность - 6ГВт при КИУМ около 40%, ну то есть 2.4ГВт средней. На 621 кв.км. можно построить 0.2*621 = 120ГВт солнечной мощности, что с КИУМ 10% даст 12ГВт средней. Думаете, это какой-то особый, крайний пример? Да нет, для ГЭС - рядовой. Нет, площадей-то у людей - хоть жопой ешь, и энергии падает на эти площади тоже очень много, гораздо больше, чем нужно.
3. ПВХ вообще нужно вычеркнуть из употребления. :\ Слава богу, это не единственно годный для изоляции пластик. Да, сейчас переработка СБ невыгодна. Но в целом жизненный цикл СБ предполагается достаточно долгим, а сами солнечные элементы - настолько малая часть солнечной электростанции или даже батареи, что имеет ли смысл об этом всерьёз говорить? Понятное дело, что их переработка сейчас убыточна (точно так же, как глубоко убыточна переработка РАО, но ведь заставляют же - куда деваться?). Если включить стоимость переработки в стоимость солнечной энергии, окажется, что это даже сейчас добавило бы копейки, в общем-то. По сравнению со стоимостью производства стоимость переработки СБ невелика.
6. Да. Но тут опять же фактор стоимости играет нетривиально: если у меня 1МВт СБ стОит 1 миллион долларов, я буду готов потратить 100000 долларов чтобы не потерять 10% их энергии на бесполезный нагрев проводов в системе. Если 1МВт СБ стОит 100000 долларов, я запросто соглашусь сэкономить на кабельной системе и потерять 10% их энергии, но потратить на кабеля на 90000 меньше. Вообще, дешёвая энергия сильно сказывается на выборе технических решений в целом.
6 кВ - начнутся проблемы с изоляцией. Её стоимость станет сопоставимой со стоимостью металла. А ПВХ устойчив к воспламенению и свету, очень эластичен, поэтому его и используют широко.
Раз применяют, значит, не начинаются. В любом случае, массовая низковольтная разводка сейчас - 600В и 1кВ. Пусть даже требуется в 10 раз больше алюминия, ставит ли это какие-то ресурсные ограничения? Нет.
ПВХ - изоляция используемая в быту (где и востребованы эти его замечательные качества). Если Вы посмотрите на промышленные кабеля - самонесущие изолированные для воздушек или кабеля на среднее напряжение, там вовсю используется ПНД и стекло.
В любом случае, кабельные системы солнечной генерации - крайне малая часть куда более общей проблемы применения ПВХ в быту и промышленности. Что-то с этим нужно делать безусловно, но к солнечной энергетике это имеет отношение примерно такое же, как бесправный детский труд, искусственные банкротства и кидалово субподрядчиков при строительстве.
статью ещё не читал
но комменты доставили
спасибо
ыыыыыыыыы...........я-я-я - наюрдих именно тот графен нак котроый сейчас все фапают -ибо магческое сслово за который авдабт гранты... не жале лвуз недель назад - обсуждалось тут уде создание десрна максвелла из нрафена
прахвевар не надо тут басни разссахывать о столетних панелях... Я вам цже приводил статтьи с реальными проблемами из-за диффузии щелочных металлов ...Вы как всегда надув щеки отморозились...Ну ясно не гранте сидите
>>>>>>>>>>.Если включить стоимость переработки в стоимость солнечной энергии, окажется, что это даже сейчас добавило бы копейки, в общем-то.
Проблема не с копеечной переработкоц - а спотерей в цикле переработки редких элеементов ...Золота серебра вольфрама...вот как нацчатся без них делать, так и можно гооворить о бесконечном счастье... Пока солнечные панелти используют элементы с кларком ниже 100 - рассказы о безоблачном будушемм - сказки от профессоров -сидящих на грантах
Поток сознания, простите. И хоть Т9 включите, что ли? Кровь из глаз же капает...
Я приводил ссылки на реальную экспериментальную деградацию. С учётом вообще всех факторов.
...
Редких элементов в СБ нет. Или почти нет: расход в нанограммы на кв.м и миллиграммы на кв.км не являются значимыми ни в коей мере. Даже пресловутый индий в верхнем прозрачном электроде 100% заменяется на олово, а серебро, разумеется, на медь, и этого не делают по одной причине: сейчас нет и не предвидится никаких ресурсных ограничений по этим материалам.
правхвесар - вы мало того что считать не умеете ... двык и с описательной частью (где считатьне надо - только знать факты) к вас проблемы
серебро относится к редким металлам (кларк серебоа 0,07 ppm)- хотя и образует залежи... Добыча серебра порядка 20 тысяч тонн в год https://dprom.online/metalls/dobycha-serebra-v-mire/#:~:text=%D0%9A%D0%B....
спрос на серебро со стороны производителе солнечных панелей 80 милиионов унций в год https://www.miningweekly.com/article/slow-decline-in-silver-demand-from-.... ака 2.2 тысяч тонн. это сейчас когда уровень солнечной энерги=етики в мировом хозяйстве никакой
А то что в нанограммах - это индий, галий, германий, селен, теллур ...Это не редкие жлементы - это рассеяные...Они самостоятельных залежей не образуют,и получаются либо при перераьотке угля (германий), либо при переработке алюминия (галий) - либо при переработке цинка- - остальные ...Вот тут-то как раз одна из засад и кроется ...Цинк самый критический элемент по запасам из всех базовых..Как-только начнутся проблемы с цинком - точнее даже не синуом а ссульфидными месторождениями цинка (там селент с теллуром и индием обитают) - так прощай CIGS ипрочие светодиоды, поелику ндий вообще никто не рециклирует - он где на свлках африки,китая и индии погибает...
С оловом сотояние чутка лучше - но тоже далеко не айс...
А оли начнете фапать на перовскиты - то вам уже замечали - там вообще золотые контакты
>>>>>>и этого не делают по одной причине: сейчас нет и не предвидится никаких ресурсных ограничений по этим материалам.
Точно -точно . Гретва турнеберг сама 10 классов не закончила и другим не велела,посему поделить геологические запасы (не ресурсы а имеено запасы) 600 тысяч тонн на добычу в 20 тысяч тонн для нее и ее адептов непреодолимая задача...Они фапают на будущие технологии - когда по видимому скатерть самобранку на основе нанографена откроют, и остановят действие Второго начала...
Вики не заменяет знаний. Серебро используется на контактах и заменяется при необходимости банальной медью. Меди достаточно. Серебра тоже достаточно, но так... чтоб понимание было, зачем нужно серебро.
Индий - это оксид индия, на первом электроде. Заменяется оловом или углеродом. Галлий+мышьяк - только в особом типе СБ (для особых применений с рекордными КПД и массовой эффективностью). Кадмий и теллур - это особый тип тонкоплёночных СБ: CdTe. Эта технология используется мало и почти только в Штатах. То же с CIGS.
У перовскитов не "золотые контакты", там любые контакты. В лаборатории золото всегда удобнее: совместимо почти со всем, не окисляется, проще наносить.
...
На Грету ссылаются такие как вы - кто за, кто против. Не важно противники или сторонники, важно, что образование по википедии.
>>>>>>>>>>Вики не заменяет знаний. Серебро используется на контактах и заменяется при необходимости банальной медью. Меди достаточно. Серебра тоже достаточно, но так... чтоб понимание было, зачем нужно серебро.
Не раьотает чистая медь от слова вообще...Медь-никилевая металлизация еще работает , но защитный слой серебра все рано нужен - так що максимум о чем попрос тоит с сокращении потребности сере , это во-первых... во вторых трафратетная печать серебром - в разы дешевле альтенатив...потребление серебра 20 t/gw...текущий рециклинг 0, потенциальный 80% - то есть 20 % будет постоянно уходить на свалки и смываться в океан после сжигания сжижании мусора и процессов выветривания https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-05843-2_11
>>>>>>>>>>>>У перовскитов не "золотые контакты", там любые контакты. В лаборатории золото всегда удобнее: совместимо почти со всем, не окисляется, проще наносить.
если рассчитывать перовскиты на 100 часов - то модно любые, есои долшлвечные , то необходим золото котроое не окисляется - даже платиноиды под вопросом...
Блин, какую же чушь Вы порете с уверенным видом...
Работает, разумеется. Никакой "живучести" там не нужно - проводники на лицевой стороне элемента, под стеклом. Без такой защиты серебро сгнило бы почти точно так же. Главный плюс серебра - чуть более дешёвое нанесение и высокая проводимость. Дорожка имеет сопротивление, она должна иметь достаточное сечение. Медный проводник будет шире и занимать больше "мёртвой" площади, снижая полный эффективный КПД модуля на ощутимые доли процентов, при том что экономия на серебре как сырье - совершенно ничтожна. Наращивать толщину нельзя, потому что это снижает производительность линии и опять же увеличивает себестоимость, где (в оптовых закупках) сейчас рулит каждая доля цента и каждая сотая процента в КПД. Серебро не меняют там лишь потому, что это нафиг никому не нужно, это экономия даже не на спичках, а на бумаге для спичечного коробка.
...
Перовскиты ничем таким в этом аспекте не отличаются от любого другого элемента - там точно так же можно пользовать и серебро, и медь... да хоть алюминий (с соотвествующим влиянием на КПД и смене технологии нанесения). Золото для контактов очень удобно для лаборатории - очень дёшево, просто и технологично: напыляется, сваривается, паяется буквально на коленках. Но не более того.
Платиноиды ни под каким вопросом по банальной причине: никому нафиг не надо. В лабе никому не надо, и на заводе никому не надо будет.
и что сттого что оно под стеклом подсосы врздуха всяко будут особенно коода клей рассохнется...а значит ислоород хоты в мадых количествах но посупает...
>>>>>>>>Главный плюс серебра - чуть более дешёвое нанесение и высокая проводимость.
у менди не сильно выше удельное спортивление - но теххология трехслойного нанесения (никель, седь и повепх серебро) в разы дороже чем трафаретная печчать себебром
>>>>>>>Медный проводник будет шире и занимать больше "мёртвой" площади, снижая полный эффективный КПД модуля на ощутимые доли процентов, при том что экономия на серебре как сырье - совершенно ничтожна.
чистая медь очень быстро диффундирует в кремний что ведет к деградации панели - это еще в 80 знали
>>>>>>>>>>Перовскиты ничем таким в этом аспекте не отличаются от любого другого элемента - там точно так же можно пользовать и серебро, и медь...
повер слоя первскитов ганосят золотын=е контакты из-за из устойчивости к окислению
https://www.labideal.com/perovskite-solar-cell/
Если "подсосы воздуха", то скорее кремний будет убит водой - банальным водородом. Поэтому никаких "подсосов" нет, а если есть - это брак, неисправная панель.
Да, именно технология нанесения, его стоимость и есть проблема.
Вся нынешняя высокопроизводительная времниевая электроника (микросхемы) имеет медные проводники, работает она при высоких средних температурах, а чувствительность к примесям/требования к чистоте там на порядки выше. "Солнечный" кремний даже изначально "на одну девятку" грязнее. А то и на полторы. Никаких особых проблем с диффузией "чистой меди"(с) в кремний нет.
Собссно, любому понятно, что если бы проблемы и были бы вообще (ну вот параллельная реальность такая), то ничто не мешало бы превратить серебро в промежуточный слой толщиной в считанные атомы (или даже нанести никель, или вольфрам), а сам проводник сделать из меди. Этого не делают потому что это просто никтому не нужно - нет на этом экономии. Как только экономия будет вырисовываться (с подорожанием серебра, например), это элементарно сделают.
...
Ещё и ещё раз: беглый гугл не даёт понимания вопроса. Поверх "слоя перовскитов"(с) - прозраный электрод. А золото поверх прозрачного электрода наносят в лабораториях потому, что в лабораториях так проще и дешевле. Как только (и если) перовскиты пойдут на завод, золото станет неактуальным.
Собссно, есть пример опытных линии (на десяток МВт в год) по выпуску гетерогенных (кремний+перовскиты) СБ: там вообще совершенно обычная для кремния технология, с добавлением лишь нескольких техопераций по нанесению перовскитного слоя. И никакого золота. Обычный оксид индия-олова, обычное серебро.
В каком-нибудь Израиле ещё туда-сюда, солнечных дней много, а севернее уже все не так. Есть Сахара, но там крыш нет ))))) Солнечная постоянная никакими КПД не перекроется и пофиг цена фотоэлемента, пусть даже нам их будут дарить альфацентавриане. Т.е. есть потолок, который ограничивает развитие, так зачем вообще пересаживаться в поезд, который ведет в тупик?
Это не так важно, как некоторые думают.
В Израиле за год на квадратный метр падает около 2500кВт*ч. В Питере (ну, представляете климат Питера, да?) - 1100кВт*ч. В Москве - 1500.
Разница Тель-Авива с Москвой меньше, чем в 2 раза. Это существенно, но не настолько существенно, как, например, падение стоимости СБ в 4 раза за последние 5 лет - с 1$ до 0.25$ за ватт. Ессно, что в Израиле экономика СБ всё равно в 2.5 раза лучше, чем в Питере, но речь-то не о том, а о том, "перекроется ли солнечная постоянная". Так вот - вот он пример: сейчас в Питере СБ имеют лучшую экономику, чем СБ в Израиле 5 лет назад.
Цена фотоэлемента не пофиг. Это очень важно, это ключевое, собссно.
Солнце даёт очень много энергии, без топлива и с минимумом операционных затрат.
А кто мешает развивать вариант с зеркалами соляной башней? Вариант не требующий ни редких элементов, ни сложных или грязных производств. На выходе можно даже сразу добывать водород для транспортировки.
Экономика мешает. Примерно 10 лет назад стоимость СБ упала до уровня, на котором термодинамические преобразователи конкурировать уже не могут. Примерно 5 лет назад дело "солнечных башен" и прочих тепловых систем стало безнадёжным даже с учётом их способности запасать энергию в тепле. Сейчас стоимость ватта около 25 центов (подная СЭС под ключ - меньше 1$/Вт), а у систем с отражателями как было порядка 3-5$/Вт, так и осталось. Ну и их всех очень сильно подводит сверхчувствительность к облачности... а в местах, где с облачностью нет проблем, термодинамические системы страдают от отсутствия охлаждения (воды им нужно больше, чем даже АЭС).
6) к тому же даде не серебряный, а золотой...кларк золота в 20 раз меньше кларка серебра... уже сейчас среднетиповое золотое месторожждение 2г/т ...правда золлто в принципе хорошо рециклируется уже сейчас ...но и спроса гигантского нету на золото
4. Вы не правы. Практически все энергоемкие производства строятся рядом с необходимой генерацией, как пример алюминиевые заводы и ГЭС. АЭС строятся не там, где нет людей, а где есть возможность безопасной зоны, охлаждения и необходимость электроснабжения, как пример ЛАЭС.
лановая и капиталистическая экономика смотрят на эту проблему практически одинаково. Исторически крупныая металлургия - это условный компромисс между расположением разведанных запасов угля и руды, Донбасс тому пример.
Капица высчитал, что для удовлетворения всех потребностей, необходимо опоясать Землю по экватору непрерывной полосой фотоэлементов шириной 50-60 км. Хорошо, КПД увеличим втрое! Полоску по экватору в 20 км потянем? Без учёта полезных ископаемых, необходимых для её производства.
Тут не нужно быть Капицей, это арифметический расчёт. Мировое производство электроэнергии - 24ЭВт*ч в год (между прочим, это в 10 раз больше, чем в 60-х).
С квадратного метра на экваторе (с учётом вращения земли, облачности, вообще атмосферы и т.п.) за год можно снять 2700кВт*ч (если с КПД 100%), с квадратного километра - 2.7ТВт*ч.
Ещё комментарии нужны? Арифметикой владеете?
...
...не надо Капице всякий бред приписывать, а?
...да, я сам вогнал неверные цифири, на три порядка менее. Но суть от этого не меняется. Квадрат несколько сотен км на несколько сотен км решает все энергетические проблемы Человечества. При этом для чисто экпансивного развития - огромное пространство, там таскать-не перетаскать.
Тем более, что солнцу и не нужно быть единственным источником энергии.
Эйнштейн считал сложный процент самой могущественной силой во вселенной.
Реальность подтверждает его правоту. ФРС оказалась сильнее закона Ома. По крайней мере, финансируемая за счет биржевых пирамид зеленая плеснь живет и здравствует.
КМК, ядерная энергетика (основанная на делении) через 100 лет должна просто доживать. Так сказать, "атомная пауза" (как газовая, только чуть длиннее - на 100-150 лет вперёд).
Если человечество хоть чего-то стОит, до ума должны довести термояд и солнечную энергетику (предельные возможности которой ОЧЕНЬ велики - вполне просматриваемые сейчас 30% КПД СБ с достаточно низкой стоимостью могут похоронить любую альтернативную технологию из существующих сейчас). С термоядом сложнее, но пока тупика и предела совершенно не видно.
В рамках Gen4 были попытки устроить мозговой штурм на тему "а каким нам видится идеальный ядерный реактор". На нулевом этапе было предложено много интересных и красивых идей, но даже отвлекаясь от их проблем, предполагая, что любую можно довести до ума, этот идеальный реактор будущего всё равно был а) большим, б) дорогим, в) как минимум радиационно-опасным.
И в любом случае имеем "врождённый грех" - продукты деления в диких количествах. Проблема долгоживущих (сотни-тысячи-миллионы лет полураспад) решается выжиганием (при достаточно хорошем нейтронном балансе цикла, там актиниды по бОльшей части, которые делятся плохо, но всё же делятся), короткоживущие - сами распадутся и не проблема, но вот что делать с продуктами деления с полураспадом десятки-первые сотни лет? Их много - стронций-90, цезий-137 как раз на пиках спектра продуктов деления. Трансмутировать их никак. Ждать распада долго. Плюс загаженные и активированные материалы ядерного острова.
Сложно себе представить, чтобы за 100 лет не довели бы до ума технологии, предлагающие более чистое и дешёвое решение.
Ну вас в этоинии ужи и сланцы доживают... ппоэтому ваше мнение об атомнр=ой энергетике для нас нулевое...
>>>>>>>>>>В рамках Gen4 были попытки устроить мозговой штурм на тему "а каким нам видится идеальный ядерный реактор".
Ну да -ну да ... когда страна находилсь в разрухе, но стояд вопрос жизни и смерти то за 4 года создали атомную отрасль...А еперь всю прибыль - спускаюбт на многочисленные мозговые штурмы, утвержения правили регламентов, и разработкр=ой концепци длиной в 50 лет, по овкочанию которйо все тут же списывается за устарелостью...
>>>>>>>>И в любом случае имеем "врождённый грех" - продукты деления в диких количествах.
В каих диких...Если всю текущую энеогетике мира перевести на атомную, то всего будет выделяться 4000 тонн соколков - которые можно остекловать и сбросить в марианскую впадину...Через 300 лет их радиоактивность упадет не меньше на 3 порядка ...Все то шо вы рассказываете =- истерия знленых - кои вас кормят заказываюшие вам панели зеленые... Ежели чо вон великобритания сливалавла кучи отходов в северное море (да и мы тоже) и проблем для экологии ннет - ибо природные калиевый фон на порядки выше сбросов радиоактивных отходов -ык это еще сбрасывали жидкие отходы .. а если остекловать - то коэффициент дифииузии настолко низок что можно вообше забыть об эффектах...
Мнение человека неспособного внятно выразить по-русски свою мысль о моём мнении для всех нас очень ценно. Обязательно сообщайте о всех своих мнениях и оставайтесь у телефона, мы вам обязательно перезвоним. :)
Сказать профессору нечего - методичка закончена - не пишут там цифры , только на эмоции мктантыми образами давят, и фильмами помслезавтра и нити... А самостоятельно прохвессра считать не умеет... вот и весь сказ - эстонский гантоед
Поправьте если что не так понял.
Принципиально в ядерной энергетике ничего не поменяется. Будем сидеть на том же делении, при этом полноценного ЗЯТЦ скорее всего не будет (в плане абсолютного замкнутого цикла, будет частичное вовлечение урана-238 и полностью не использованного отработанного топлива) так как реально в ближайшие 50-100 лет острой необходимости в общем то в ЗЯТЦ и нет. На стоимость энергии АЭС ЗЯТЦ ближайшие 50-100 лет будет скорее влиять отрицательно (в связи не высокой относительной стоимости топлива в структуре цены энергии и высокой стоимостью разработки), а технологии не абсолютного ЗЯТЦ будут доступны всего нескольким странам.
Доля СБ в структуре энергетики будет, не смотря на ее неплохие характеристики, определятся возможностью ее непосредственного использования либо аккумулирования. Без развитой, масштабной сети распределения или экономически эффективных аккамуляторов доля СБ будет четко ограничена. Это ее единственный из существенных, сдерживающий фактор.
Доля углеводородов будет некритически падать, скорее перемещаясь в структуре использования. К примеру возможно полный запрет газовых плит и переход общественного транспорта на газомоторное топливо.
Доля угля принципиально не изменится, химическая и металлургическая промышленость так же будут продолжать его использовать, электростанции на угле, возле угольных бассейнов, так же будут продолжать работать (если будет хоть минимальная экономическая выгода), как минимум что бы не нарушить устоявшуюся структуру экономики. Речи о замещении углем энергетики даже близко не идет. Пока доедаем углеводороды, уран.
В общем смысле энергетика 21 века это энергетика управления. Кто сможет эффективно управлять (запасаться) энергией тот и получит преимущество. Это касается и более глубокого вовлечения СБ и возможности пикового использования энергии от АЭС.
Да, я думаю, что принципиально именно ничего не поменяется. Вдумайтесь: прямо сейчас почти все реакторы, что строятся - водо-водяные, а срок их службы - по 80 лет!
То есть, вот эти самые ВВЭР будут работать ещё в 2100-м году, даже не рассматривая дополнительные продления. Серьёзные изменения в структуре атомной энергетики могут произойти только в случае массового строительства нового типа реакторов, на полвека вперёд это - "быстрые" свинец и натрий, и, может быть, где-то в середине века к ним добавятся жидкосолевые.
Поэтому прогноз по будущему ядерной энергетики даже не нужно делать, он уже есть: система стабильно стоИт на своей колее, и идёт строго по ней, и будет идти ещё очень долго.
...
По энергетике в целом прогноз более сложен: сейчас там слишком много зависит от политики, а она может вильнуть радикально за какой-то десяток лет. Опять же зависимость от доступных технологий, от потребностей конкретных экономик с конкретными ресурсами в энергии и т.п. КМК, по энергетике в целом сделать прогноза на 100 лет нельзя (в смысле, можно, но шанс не угадать крайне высок даже для гениального аналитика).
спасибо!
в целом очевидно, что человечество в 21 веке будет перестраивается с экстенсивного пути на интенсивный. Дармовую энергию на экстенсивный путь мы всю использовали в 20 веке.
Господа, окститесь, какая солнечная генерация через 100 лет? Через 400 лет человечество генерирует энергии сравнимо с энергией солнечного света, падающего на весь шарик. Это я как-то загуглил средние темпы роста использования энергии, а потом засунул их в эксель, и сравнил с солнечной постоянной, умножить на пи*эр_земли*квадрат. Использование энергии растет медленно, но постоянно. И если не будет катаклизмов в стиле "безумного Макса", экспонента выведет нас куда выведет. Это значит, производство в космосе, где можно. А где нельзя - охладители, излучающие с земли в космос.
Через 100-200 лет люди будут выращивать еду в вертикальных фермах (типа как в Москве у м. Домодедовская в здании фабрики ЛД). Будут кататься по делам за 500 км на персональном авиа-транспорте. Куда вы будете ставить солнечные батареи - вместо заповедников и национальных парков? В них превратят все свободные от застройки площади. Получать энергию на солнечных батареях, а потом тратить на освещение вертикальных ферм - БУГАГА.
Да через 100-200 лет начнут проектировать системы управления климатом. Для них ваши поля солнечных батарей - как печка-буржуйка в современном городе. Пользы - как от копеечного электронагревателя, а копоти на весь микрорайон.
Ну, что там в Курчатовском заведении разрабатывают, нам все одно не узнать!
Почему? Вполне открыто публикуются.
Об их идее-фикс - гибридном реакторе - тоже напишу.
По поводу большей безопасности есть сомнения.
Если реактор начнёт разгоняться, то успеть заметить это и выключить ускоритель всё равно не успеть до того, как реактор сделает "ПШИК".
Зато появляются проблемы с неравномерностью наполнения нейтронами, т.к. ускорителем равномерно не получится подсвечивать реактор. И проблемы с тем, что можно разогнать реактор выше нормы за счёт того, что с ускорителя из-за неполадки прилетит больше нейтронов, чем нужно.
Нет сомнений. Потому что идея предполагает, что по мгновенным нейтронам реактор заведомо и всегда подкритичен.
"Проблемы с неравномерностью наполнения нейтронами"(с) :) есть на любом реакторе. Реакция идёт в центре зоны и почти не идёт на периферии - жизнь такая. Но ничего, как-то живёт.
Ускоритель не может выдать больше, чем то, на что он рассчитан. Чудес не бывает.
Это точно, меньше выдать может, а больше - крайне проблематично.
А использовать небольшие импульсные реакторы для производства недостающих нейтронов использовать можно(с механической модуляцией пучка нейтронов по типу ИБР2)?
Управлять маленьким реактором много проще, чем большим, и даже если маленький реактор пойдёт вразнос, он быстро разрушится с минимальным ущербом для основной массы топлива..
Если реактор "пойдёт вразнос" на мгновенных, то там уже всё равно, большой он или маленький. Энерговыделение будет всё то же - пока не разлетится/развалится.
По этой же причине импульсные реакторы - всё-таки очень экзотичная штука: опасно.
Картина разноса сильно зависит от конструкции, а реактор - это не атомная бомба. Там даже разнос будет идти много медленнее и на каком-то этапе произойдёт тепловая коррекция коэффициента размножения, в том числе за счёт разрушения активной зоны.
В импульсном реакторе процесс начинается при совпадении фаз двух отражателей нейтронов.вероятность, что они оба "зависнут" в нужной фазе очень мала, но можно аналогично сделать механический прерыватель в канале нейтронов между двумя реакторами. При потере синхронизации он перестанет пропускать нейтроны в основной реактор. В ядерном реакторе полноценный ядерный взрыв невозможен, там может быть только резкое увелечиние тепловыделения с разрушением топливных элементов. В разные годы в разных странах устраивали цепные реакции в неприспособленной для этого таре, но классического взрыва нигде не получилось, а вот облучение персонала и заражение местности было.
При разгоне на мгновенных - 10-50нс на поколение. Если реактор на тепловых, то порядка нескольких мс на поколение (потому как термализация) и резкое падение реактивности из-за допплера. Что так, что этак - всё равно бомба или близко к тому: быстрый нагрев до разрушения.
Впрочем, с реакторами на медленных нейтронах действительно, есть нюансы с отрицательным температурным коэффициентом реактивности. Вплоть до такого:
https://www.youtube.com/watch?v=74NAzzy9d_4
https://www.youtube.com/watch?v=orNP1wMmPK4
Тут всё особо посчитано (падение коэффициента размножения глубоко ниже 1 при прогреве)... но всё равно можно видеть насколько быстро развивается процесс даже на тепловых нейтронах. Вполне сравнимо с химической взрывчаткой.
Ввод реактивности тут порядка 2.5$.
При разгоне реактора запаздывающими нейтронами нужно пренебречь, а они играют очень большую роль в балансе нейтронов. Поэтому во всяких вёдрах только пшик получается, как, например, у японцев получилось при растворении в азотной кислоте.
А в импульсном реакторе высокую скорость развития процесса получают специальными конструктивными решениями. И на представленных видео до разрушения активной зоны ещё очень далеко.
Но то, что это будет сопоставимо с химической взрывчаткой я не спорю, я лишь указываю, что это не разрушит реакторного помещения, как в Чернобыле .
Во всяких вёдрах получается пшик потому, что ввод реактивности небольшой.
На представленных видео допплер убивает реактивность задолго до того, как в активной зоне накоплена критичная энергия. Но это - реактор на тепловых нейтронах, и конструкция, специально посчитанная на это (ТРИГА - это "школьный" реактор, маломощный дешёвый крупносерийный исследовательский реактор для всяких университетов и папуасов; он и должен быть "дубовым" и устойчивым к ошибкам персонала).
В ВВЭР мгновенный ввод такой реактивности закончится именно взрывом (паровым, но никому мало не покажется, там будут десятки-сотни тонн ТНТ-эквивалента), и допплер не спасёт. ВВЭР заточен на производство энергии, цели и критерии оптимизации несколько иные. Там, ессно, такого превышения и не добиться, даже в начале кампании, но вот как факт.
Реактор на быстрых нейтронах с такими делами превращается просто в ядерную бомбу: никакой физики, которая остановит его за миллисекунды там нет (есть наоборот - неприятные эффекты с пустотным вводом положительной реактивности). Так что реакция будет экспотенциально развиваться вплоть до физического разлёта зоны. Единственный способ избежать такого - сделать невозможным такое введение реактивности.
Страницы