Anatoly Levenchuk (ailev) wrote,
Anatoly Levenchuk
ailev

Пятое и шестое поколения ядерной энергетики

Для начала нужно сказать, что я не рассматриваю солнечные (даже с учетом близкого подъема КПД тонкопленочных элементов до 30%), ветряные и прочие "зеленые" источники. И не рассматриваю нефть, уголь, биотопливо и т.д.. Я рассматриваю только самый дешевый и компактный, причем не зависящий от погоды источник электроэнергии: атомную энергию.

Сегодняшнее состояние атомной энергетики можно описать (независимо от страны-изготовителя) как "плачевное" -- все эти тепловые (на "тепловых", а не "быстрых" нейтронах) неэкономичные станции. Это все издержки режима нераспространения, помноженные на многочисленные технологические проблемы, решения которых начинают просматриваться только сегодня.

Я считаю, что пятое поколение (текущие разработки безопасных реакторов -- это Generation IV) ядерной энергетики будет представлено реакторами на бегущей волне, использующими новые конструкционные материалы (http://ailev.livejournal.com/675901.html). Кстати, отечественные ученые очень любят термин "термобарическая технология", что вызывает ассоциации прежде всего с термобарическим оружием, а это неправильно. Правильно говорить о high pressure synthesis (например, полчаса при 100GPa и 1500°) -- это оно и есть. Мне непонятно, как этими технологиями получать макродетальки, но получение небольших количеств веществ с невообразимыми раньше свойствами уже вполне налажено.

Шестое поколение ядерной энергетики будет уже термоядерным, и ключевой технологией тут будет высокотемпературная сверхпроводимость. Запредельная стоимость установок ядерного синтеза (по любой технологии) определяется в немалой степени запредельной стоимостью сверхпроводящих устройств, а в этой области наметился существенный прогресс (см., например, http://perst.isssph.kiae.ru/supercond/bulletein.php?menu=bull_subj&id=484, там обсуждается ITER). Сверхпроводимость при температуре жидкого азота (77°К, -196°C) достигнута уже давно, но магнитное поле при такой температуре пока еще должно быть слабеньким, чтобы сверхпроводимость не исчезала под его воздействием. Использование нанотехнологий позволяет надеяться на улучшение характеристик высокотемпературных сверхпроводников в разы, и удешевлении их тоже в разы. Сейчас сверхпроводящая лента второго поколения стоит $300-$400 за килоампер на метр ленты, что крайне велико. Нужно снижение цены на порядок -- и такое снижение вполне можно ожидать в ближайшие десять лет.
* * *
Журнал "сверхпроводники для электроэнергетики" http://perst.isssph.kiae.ru/supercond/bulletein.php указывает и на многие другие применения сверхпроводников: например, электрогенераторы становятся с высоким КПД и много компактнее (http://perst.isssph.kiae.ru/supercond/bulletein.php?menu=bull_subj&id=125&subject_id=23). Про самые разнообразные применения для электрических сетей я вообще молчу (вот неплохой обзор по состоянию на год назад: http://www.prizz.fi/linkkitiedosto.aspx?taso=1&id=263&sid=249), плюс первое сверхпроводящее устройство защиты от блэкаута уже установлено в США (http://www.zenergypower.com/images/press_releases/2009-03-09-fcl.pdf).
* * *
Судя по всему, все нынешнее развитие техники определяется цепочкой: мат.моделирование свойств вещества --> физические эксперименты --> создание промышленной технологии получения нового вещества --> новые поколения техники. Это дает огромную надежду: в материалах по физике я часто встречаю авторов с фамилиями, похожими на Иванов, Петров и Сидоров. Можно, конечно, съязвить, что "физика -- это такое новое сырьё для промышленности", самый низкий передел, а основную прибыль (как всегда!) получат те, кто сидит у потребительского конца цепочки.

Но можно попробовать из физиков (которые в ядерной энергетике не только и не столько физики-ядерщики, но и физики-материаловеды) делать инженеров: обучить их а) системной инженерии, б) инженерному менеджменту, в) использованию современных САПР. Тогда есть надежда, что можно будет добраться и до потребительского конца цепочки (создание физической установки и конечного изделия с инженерной точки зрения практически совпадают) .

А из нынешних "конструкторов" и "проектировщиков" вырастить создателей ядерных технологических платформ пятого и шестого поколения невозможно: мне кажется, что они способны только чуть-чуть адаптировать к производственным требованиям и требованиям регулирования прототипы реакторов, доставшиеся им от хорошо физически подкованных предков. Нет, люди они все хорошие, но не пиво же с ними пить?
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

  • 7 comments