bigdrum (bigdrum) wrote,
bigdrum
bigdrum

Categories:

Надежды юношей...

Обещал обматерить статью - и обматерю!

В Великобритании на прошлой неделе запустили новый экспериментальный термоядерный реактор ST40. Система уже сгенерировала «первую плазму».

Ну что. Хорошо. Поздравляем.

Конечная цель: разогреть плазму внутри токамака до температуры 100 миллионов градусов Цельсия, что в семь раз больше, чем в центре Солнца, к 2018 году.

А вот тут непонятно. Нахемингуя так много? Вот Солнце наше - оно справляется, понимаете? Ему 15-20 миллионов градусов в центре достаточно, чтобы миллиарды лет поддерживать устойчивое освещение и обогрев нашей планетки. Вот какой смысл достигать заведомо более высоких показателей?

Это своего рода «порог», при котором из атомов водорода начинает образовываться гелий.

Еще раз - Солнцу как-то удается обходиться без этого "порога".

«Мы открываем первое в мире управляемое устройство термоядерной реакции, которое было спроектировано и построено частным предприятием. Реактор ST40, который вскоре выйдет на температуры термоядерной среды – 100 миллионов градусов Цельсия – является весьма компактным и экономически эффективным. Его открытие позволит добиться термоядерных мощностей уже в течение ближайших лет, а не десятилетий». (Дэвид Кингэм, исполнительный директор компании Tokamak Energy, создавшей реактор ST40).

Вот в чем дело-то, оказывается. Оказывается, прикол в том, что реактор создает частное юридическое лицо. Вот государственные институты не смогли, академики укакались, и вдруг частный инвестор заплатил отвергнутому гению - и понеслась...

Ребят, а голову включать пробовали?

Давайте посмотрим на реактор ИТЭР. Реактор научный, не производственный, а исследовательский. На те же 100 миллионов. Стоит туеву хучу денег - изначально 12 миллиардов, а потом потребовалось еще. И никто не дает никаких гарантий. Попытаются, вроде должно получиться - но пока неясно. А в СТ40 уже все понятно, и скоро мы все станем счастливыми...

Давайте немного отвлечемся, и поговорим о ядерной энергии, о термоядерной энергии и об энергии вообще...

Энергия людям была нужна всегда. Для жилья, для работы, для транспорта, для связи - везде нужна энергия. Так получилось, что электрическая энергия по комплексу характеристик оказалась самой удобной. Вопрос - как вырабатывать? Прородные источники - ветряки, СЭС и ГЭС - обладают одним паскудным качеством. Природа не любит больших градиентов, ребята. Потому в пересчете на территорию, с которой производится сбор энергии, будь то площадь крыльчатки ветряка, площадь солнечного концентратора или размер водосбора водохранилища - удается собрать очень немного. Удельная плотность энергии в природе низкая. А производство требует очень много, здесь и сейчас.

Так появились ТЭЦ. Сперва угольные, потом нефтяные и газовые.

Главная особенность ТЭЦ в том, что она может быть построена в том месте, где нужна энергия, той мощности, которая необходима и она будет относительно компактной - лишь бы было топливо. Еще раз. Главная задача энергетики - это компактное производство энергии в любых необходимых масштабах там, где энергия требуется. Не собирать по всему шарику крохи - а произвести здесь и сейчас сколько надо.

Но у ТЭЦ есть плохое свойство - выбросы в атмосферу и грандиозные отвалы шлаков. Это очень грязный способ выработки энергии. Энергии много, но очень грязно, понимаете?

Когда возникла теория радиоактивного распада, когда стало ясно, что теоретически, можно как-то управлять процессом, ученые во вторую очередь (первая как всегда - бомба) подумали об этих отвалах шлаков и этой саже в воздухе. И увидели чистый - подчеркиваю, чистый - способ производства колоссальных объемов энергии. Главная мысль, главная идея, главная надежда всей ядерной энергетики - это чистое производство энергии. Без сажи. Без пыли. Без шлаков. Без грязи. А кроме того - компактное и там где нужно, в любых потребных объемах.

Главное, что отличало ядерную энергетику от обычной - именно чистота процесса для окружающей среды. Именно это стало главной привлекательной чертой в этом способе, а уже во вторую были масштабируемость и территориальная независимость от источников сырья.

Прошло время. И оказалось, что не все йогурты одинаково полезны. Когда строили первые станции, оптимистично полагали, что процесс утилизации ядерных отходов, которых значительно меньше, чем на угольных ТЭЦ, будет вот-вот разработан. И в общем, для этого были все предпосылки. Однако в силу ряда факторов с предпосылками не сложилось так, как это ожидалось, и атомная энергетика, особенно после ряда авакий и катастроф, показалась не такой уж и чистой.

На самом деле, если объективно оценить последствия для окружающей среды от эксплуатации ТЭЦ и АЭС, то ТЭЦ гораздо грязнее. Беда АЭС не в том, что она загрязняет окружающую среду - беда в том, что уровень этого загрязнения оказался выше человеческих ожиданий и надежд.

Причина, по которой атомная энергетика на Западе подвергается остракизму - не объективный масштаб проблем с загрязнением, а субъективный эмоциональный фактор, заключающийся в несоответствии ожидавшегося и получившегося.

Европа тупо психанула, и решила отказаться от ядерной энергетики, потому что не смогла приемлемым для себя способом справиться с небольшим объемом проблем по утилизации относительно небольшого количества отходов. И здесь, вот в этой вот точке, мы видим перед собой две изумительные вещи, две мысли у нас возникают. И обе они для нас путеводные, типа, в нашем рассмотрении. Первая мысль - это понимание энергетики как индустрии. Вторая мысль - понимание мотивации человека как эмоционального фактора.

Давайте начнем с индустрии.

Построить реактор атомный, на самом деле, не сильно сложно. Это достаточно компактное сооружение, достаточно просто устроенное. Хороший реактор обладает инерцией, и значит, если не допускать моментального разгона, как в Чернобыле, то есть следить за эксплуатационными параметрами и не выходить за рамки - он достаточно несложно (в принципе) управляется. Даже с учетом специфических требований к материалам, строительство первых реакторов не потребовало от промышленности особых подвигов.

То есть реактор - это просто промышленный объект, понимаете?

Но тут встает вопрос с топливом. Рудники - хрен с ним, шахтерам не привыкать в земле копаться. А вот дальше... А вот дальше, ребята, начинается индустрия. Для того, чтобы приготовить топливные таблетки, нужно уран из руды выделить, нужно изотопы разделить, в правильной пропорции смешать, в правильных количествах в топливные сборки упаковать. И все это - подчеркиваю, все абсолютно, все эти горные и обогатительные комбинаты - нужно создавать с нуля. Целую индустрию нужно создавать с нуля.

Потому что ни центрифуги, ни особо чистые циркониевые трубки, ни специальные марки сталей, ни специальное производство особо чистого графита - оно не нужно ни для чего, кроме реактора.

Запустить реакцию, как ее запустили в 1942 году в Чикаго, тупо сложив "кирпичи", можно без индустрии. Ферми с товарищами это сделал. Но от "чикагской поленницы" до промышленной станции лежит долгая дорога, и эта дорога требует создания индустрии. Реактор сам по себе сделать можно. Нельзя сделать промышленную установку для получения энергии в нормальном промышленном цикле. Без индустрии нельзя.

Когда построили первый реактор, казалось, что эра атомной энергии наступила. Вот он - чистый и неиссякаемый источник тепла, света и уюта для человечества!

По мере эксплуатации и изучения процессов, происходящих в реакторах, оказалось нечто иное. Оказалось, что отходов мало, конечно, но они чертовски неприятные. Высокоактивные. С большими периодами полураспада. Что отработанное топливо само себя разогревает, и сильно. Вопрос - что с этим делать?

Ребята, правильный ответ может быть только один. Нужно создавать индустрию по переработке радиоактивных отходов.

Один реактор можно погонять-погонять, остановить и так оставить (грубо говоря). Поигрались, и будя, поматросили, и бросили. Нормально. Но в промышленной эксплуатации в промышленном цикле так нельзя. В промышленном цикле нам кроме индустрии, которая может создать нормальный рабочий энергетический реактор, нужна еще и индустрия, которая разберется с тем шлаком, который мы из реактора вынимать будем.

Вся индустрия по переработке отходов ядерной энергетики на Западе сводится к закапыванию оных отходов в землю.

Давайте вспомним историю двигателей внутреннего сгорания. Когда-то они были страшными, огромными, тяжелыми, маломощными, чадящими. Но человечество не смогло от них отказаться, потому что это все же было удобнее, чем все делать на лошадях. И чтобы исправить недостатки ДВС, люди создали индустрию. Люди изменили состав топлива, клапанную систему, систему вспрыска, состав масел, материалы, создали катализаторы - и сейчас ДВС уже сильно не те, что были в начале 20-го века, когда Нью-Йорк задыхался от смога. Люди создали индустрию, которая решила все проблемные места в ДВС - и все получилось.

В отношении АЭС на Западе ситуация другая. Люди не создали индустрию, испугались проблем, и откатились к грязным ТЭЦ и ветрякам. Впрочем, как раз для ТЭЦ они создали индустрию - тут и фильтры для газов, и катализаторы и еще много чего. И ТЭЦ на Западе стали чище. Для ТЭЦ индустрию создали - и все нормально, для АЭС не создали - и все плохо-плохо.

Давайте посмотрим на Россию. СССР изначально имел определенное технологическое отставание от Запада. Россия это отставание унаследовала. Плюс экономический коллапс при развале СССР и т.д. Потому Россия не могла заниматься поисками альтернатив, понимаете? Она отставала, и у нее остался только один путь - раз уж есть АЭС, и их можно строить, и весь цикл готов и отлажен, значит, надо создавать индустрию по переработке отходов. Россия начала делать то, что не стал делать Запад.

Когда Запад, условно, пересел с автомобилей на лошадей и понадеялся на появление в скором будущем перпетуум мобиле - Россия продолжила совершенствовать двигатели внутреннего сгорания.

Текущие разработки, начиная от технологии хранения отходов, и запканчивая реакторами БН, каковые реакторы потенциально способны сжигать отходы практически в ноль, при своем развитии гарантируют России безопасное и длительное использование атомной энергетикой. А реакторы новых поколений, которые значительно безопаснее предыдущих - гарантировать чистоту ядерной энергии для окружающей среды.

Да, это тот же ДВС, но уже с инжекторным впрыском, электронным зажиганием, автоматической регулировкой качества сгорания и катализаторами.

Если мы рассмотрим технический прогресс как некий абстрактный абсолют, то Европа со своими инвестициями в термояд, возможно, абсолютно впереди России. Ядерная энергетика - она по определению более отсталая, чем термоядерная. Но если мы посмотрим на прогресс не абстрактно, а конкретно, то увидим, что Россия ядерной энергетикой овладела, она ее развила, в то время как Запад - нет.

Вот и думай после этого, является ли прогресс линейным, верно?

Теперь мы переходим ко второй мысли, к психологической подоплеке. На фоне ядерной энергетики термоядерная выглядит чистой, совершенно чистой, понимаете? Но ведь точно так же чистой выглядела и ядерная энергетика по сравнению с тепловой. Мы опять находимся в той же психологической ситуации бегства от грязи. И что же мы видим, вот в этой вот точке?

Ребята, когда Ферми запустил "чикагскую поленницу", им там, физикам-лирикам, очкарикам-ботаникам, казалось, что весь мир у них в кармане. Но ведь и история с термоядом - она тоже как бы находится примерно в этой же стадии, понимаете? Вот ИТЭР, про который ученые честно говорят - попытаемся и надеемся - это вот такая же "чикагская поленница" эпохи термояда. Но если "чикагскую поленницу" можно было собрать "на коленке", то для промышленной эксплуатации промышленных реакторов нужна индустрия, ребята.

Мы с вами находимся в той удивительной точке, в которой у нас еще не получилось. Мы готовились, мы пробовали, может быть, у нас получится - но еще не получилось. И только когда у нас получится, когда мы сможем добиться устойчивого положительного выхода энергии, когда мы научимся управлять этим выходом - только тогда у нас появятся предпосылки к тому, чтобы думать об индустрии.

Сейчас, как и в 1942 году, кажется, что все ясно, и чистый источник энергии у нас в кармане. Но только годы опыта на работающих установках дадут нам понимание, что еще нужно сделать, изобрести, построить, какие еще области промышленности нам нужно создать специально, только чтобы вот это вот - заработало масштабно. На самом деле мы получим представление о реальном объеме задач, связанных с промышленным термоядом, только спустя десятки лет после первого устойчивого запуска. Не раньше.

Все эти сегодняшние сопли про чистую энергетику - не более, чем сопли. Потому что у нас еще нет индустрии, и мы даже не знаем, какая она должна быть, эта индустрия.

Может, термояд себя еще покажет с совершенно неожиданной стороны...

Давайте кое-что прикинем.

Почему 100 миллионов градусов, или 300, как уже достигли, вроде бы, в Америке? Почему не 15-20 миллионов, как в центре Солнца? Потому что там, в центре Солнца, есть еще и огромное давление. А у нас его нет. И чтобы ядра дейтерия и трития встретились, нам требуется значительно большая температура. А значительно большая температура - это нужно и крайне сильное магнитное поле, чтобы плазму удержать в пучке. А сильное магнитное поле - это огромные сверхпроводящие соленоиды, в которые закачивается колоссальное количество энергии.

Если кто помнит школьные игрища с индуктивностью, или кто автолюбитель старой закалки и помнит катушку системы зажигания (катушка Румкорфа), тот знает, что магнитное поле накапливает энергию ничуть не хуже, чем конденсатор или аккумулятор. Про взрывы аккумуляторов в мобилках все слышали? А как сгорает Тесла, у которой коротнул аккумулятор, видели?



Когда горит бензиновый автомобиль, его можно залить пеной. Доступ кислорода прекратится, и пламя потухнет. Когда горит Тесла, вся энергия находится уже в аккумуляторах. Их невозможно потушить. Так вот, соленоид токамака - это как аккумулятор Тесла, только намного-намного мощнее.

Сторонники чистоты термояда говорят, что если в токамаке пропадет магнитное поле, плазма расширится и охладится, а соприкоснувшись с конструкцией реактора, моментально остынет и ничего плохого не произойдет. Так вот, ребята, если по каким-то причинам одна из обмоток вдруг потеряет сверхпроводимость, и все эти накопленные в магнитном поле джоули выделятся в виде тепла - ёбнет так, что мало не покажется. При этом остальные обмотки тоже будут повреждены, и они тоже ёбнут. Короче, если для поддержания реакции будет требоваться сильно много энергии, сама аккумуляция этой энергии в магнитном поле камеры термоядерного реактора будет превосходным заменителем хорошей бомбы. Конкретной такой бомбы.

Что бы там ни говорили, в процессе термоядерного синтеза образуется нейтронный поток. Нейтроны, поглощаясь конструкционным материалом реактора, будут приводить к изменению его изотопного состава. Как изменятся характеристики материала под воздействием нейтронного потока - физики типо посчитали, но природа всегда вносит свои коррективы. В частности, вовсе не факт, что часть нейтронов не доберется до катушек соленоидов. Которые сверхпроводящие, в жидком гелии все такие высокотехнологичные. Если хоть на малейшем участке, при вызванном нейтронным потоком изменении изотопного состава материала обмотки, сверхпроводимость будет нарушена - начнется выделение тепла. Которое само по себе приведет к дальднейшему пропаданию сверхпроводимости. Ну а дальше вы уже поняли - ёбнет так, что мало не покажется.

Наконец, еще один аспект. Что в тепловых станциях, что в ядерных реакторах, что в термоядерных - энергия выделяется в виде тепла. А потом в турбоагрегатах превращается в механическую энергию, а та в генераторах - в электрическую. Все это приводит к тому, что часть энергии тратится на нагрев окружающей среды, и часть значительная. Над каждой ТЭС и АЭС, по причине выхода тепла, формируются восходящие тепловые потоки воздуха. А это, как нетрудно понять, оказывает влияние на погоду, по крайней мере - в части картины ветров и распределения влаги в атмосфере. Чем мощнее станция, тем больше тепла она выделяет, тем сильнее влияние на погоду. Это говорит о том, что существуют какие-то верхние значения мощности, которые возможны без необратимого влияния на окружающую среду.

К чему это я?

В отличие от АЭС, которой не требуется значительная энергия для начала генерации, токамаки надо "накачивать". Соответственно, при равной тепловой мощности их коммерческие показатели хуже, из-за необходимого для инициации количества энергии. Соответственно, для выхода на рентабельность токамаку требуется иметь значительно большую тепловую мощность, чем обычный ядерный реактор. То есть влияние на климат у термоядерной станции будет сильнее, чем у ядерной или ТЭЦ.

Это будет не потому, что она грязнее, а потому, что она обязана быть более мощной.

Интересно, что запоют экологи, если эта гипотетическая ситуация будет наблюдаться в реальности (а должна).

Обычный ядерный реактор, если приблизительно посмотреть на него с точки зрения динамики процессов, представляет из себя автоколебательную систему, которая балансирует вблизи равновесной точки. Однако параметр, который меняется в обычном реакторе - коэффициент размножения, напрямую связанный с мощностью нейтронного поля - он один. В токамаке уже несколько параметров. Температура плазмы - мощность поля - теплоотвод. Несколькими параметрами рулить сложнее, ребята.

И если целый институт Александрова не просчитал ксеноновую яму в банальном, пусть и очень большом, графитовом реакторе, по принципу своему ничем не отличающемся от "чикагской поленницы"...

Если учитывать, что промышленный термояд будет иметь тенденцию к укрупнению станций, соответственно, вопрос стабильности и устойчивости выработки будет стоять на первом месте. Опять же, будет иметь значение и график потребления энергии. Не секрет, что АЭС никогда не будут давать 100% суточного потребления - специфика процессов в реакторе АЭС не терпит произвольного манипулирования тепловой мощностью. Нормальный режим работы АЭС - вышли на параметры и держим, не отклоняемся. Для токамаков с их сложным процессом запуска, и высокими накладными расходами энергии на запуск, скорее всего, ситуация будет еще жестче.

И если "ничего страшного не произойдет" и токамак выйдет из параметров, удар по энергосистеме будет неизмеримо сильнее, чем при любой аварии на любой ТЭЦ или АЭС.

В общем, пока вопросов больше, чем ответов. Даже если посмотреть на термояд вот таким, дилетантским, взглядом. И потому фраза Дэвида Кингэма "его открытие позволит добиться термоядерных мощностей уже в течение ближайших лет, а не десятилетий", с моей точки зрения, либо заведомая ложь, как и история с марсианской авантюрой Илона Маска, либо признак абсолютной некомпетентности. Что в энергетике, в которой используется слово "ядерная", напрягает, согласитесь...

Tags: Мысли дилетанта, Неоднозначное, Се ля ви...
Subscribe

  • Маленькое едкое замечание...

    Мы с вами уже разбирали убийство Кеннеди. И пришли к выводу, что его убил никакой не советский агент из КГБ, а американский педераст из Далласа.…

  • В пространство

    По-моему, кто-то поймал клин, и это точно не я...

  • ...а водителем у него - Путин...

    Мдям. Это я к чему... Хорошее видео, я сильно смеялся. Ребята, вторжение посторонних лиц на сессию горсовета, в смысле - вторжение…

promo bigdrum february 17, 2019 22:31 6
Buy for 10 tokens
На мейл-ру пролетела очередная "желтая" новость, коих не счесть. Касательно контактов с инопланетянами. В силу чего, втыкая по причине небольшой эмоциональной раздолбанности, я вот тут вдруг решил взять и откомментировать это дело. Да, ребята! МЫ БУДЕМ ГОВОРИТЬ ОБ НЛО, ПРИШЕЛЬЦАХ…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 10 comments

  • Маленькое едкое замечание...

    Мы с вами уже разбирали убийство Кеннеди. И пришли к выводу, что его убил никакой не советский агент из КГБ, а американский педераст из Далласа.…

  • В пространство

    По-моему, кто-то поймал клин, и это точно не я...

  • ...а водителем у него - Путин...

    Мдям. Это я к чему... Хорошее видео, я сильно смеялся. Ребята, вторжение посторонних лиц на сессию горсовета, в смысле - вторжение…