Главная страница » Публикации » Решение энергетичекого кризиса цивилизации -(人类能源危机解决方案)
|

Решение энергетичекого кризиса цивилизации -(人类能源危机解决方案)

Вступительное слово:
Энергетический кризис нашей цивилизации налицо. Многие происходящие в мире негативные процессы в какой-то мере являются отголосками этого кризиса. Однако российскими специалистами разработана уникальная Релятивистская Ядерная Технология, (ЯРТ), которая может помочь не только с утилизацией накопившихся ядерных отходов, но и с проблемой обеспечения атомной энергетики топливом на сотни лет, сделав ее безопасной, без риска несанкционированного распространения ядерного оружия. Автор этого проекта известный физик ядерщик Острецов Игорь Николаевич и его коллеги много лет пытаются воплотить эту технологию в жизнь, но сталкиваются с инертностью и косностью существующей системы, которая масштабирует многие недостатки и проблемы сегодняшней атомной энергетики, давно ставшей на промышленную основу. Обращаюсь к специалистам России, Беларуси и Китая ознакомиться с основными принципами этой прогрессивной технологии и сделать все возможное для проведения необходимых исследований с целью ее реализации. Для этого прошу обратить внимание на одну из статей по данному вопросу, опубликованной после аварии на «Фокусиме», в которой простым и понятным языком изложена суть проблемы в энергетической области и пути ее решения с помощью технологии ЯРТ.

Помощник президента Экспертного Совета Высокого Уровня БРИКС
ЭСВУ БРИКС Михайлов А.Ф.

引言:
我们人类社会的能源危机有目共睹。世界上发生的许多负面进程在某种程度上都是这场危机导致的连锁反应。然而,来自俄罗斯的专家开发了除了一种独特的相对论核技术(RNT),它不仅可以帮助处理累积的核废料,还可以解决为核能提供数百​​年燃料的问题,使核能利用更加安全,且毫无核武器非授权扩散的风险。该项目的作者、著名核物理学家伊戈尔·尼古拉耶维奇·奥斯特列索夫(Igor Nikolaevich Ostretsov)和他的同事多年来一直试图将这项技术变为现实,但依旧面临着现有系统的惯性和僵化等问题,这些问题使早已成为现代工业基础之一的核能工业的问题和缺陷得以放大 。我呼吁,俄罗斯、白俄罗斯和中国的专家应尽力熟悉这一先进技术的基本原理,并尽一切可能进行必要的研究以将其实施。为此,我请您关注福岛事故后有专家发表的关于此问题的一篇文章,该文章以简单易懂的语言阐述了能源领域问题的本质以及利用核辐射解决该问题的方法性技术。

金砖国家高级别专家理事会主席助理

金砖国家高级别专家理事会 米哈伊洛夫A.F.

ЭРА ЖЕСТКОГО ЭЛЕКТРОЯДА
(электороядерный способ получения нейтронов, альтернатива термоядерным технологиям)

Об авторах статьи: Владимир Дмитриевич Кекелидзе — директор Лаборатории физики высоких энергий имени В.И.Векслера и А.М.Балдина Объединенного института ядерных исследований (Дубна); Сергей Иванович Тютюнников — начальник отделения ЛФВЭ ОИЯИ, руководитель проекта «Энергия и трансмутация РАО» (Дубна); Валерий Викторович Чилап — гендиректор — генконструктор Центра физико-технических проектов (ЦФТП), «Атомэнергомаш» (Москва)

Исследовательский нейтронный реактор в ОИЯИ.
Фото Юрия Туманова, ОИЯИ

Мы не знаем, как будет развиваться аварийная ситуация на японской АЭС «Фукусима-1» к моменту выхода этой статьи. Потому что, как теперь уже понятно, работы по ее ликвидации, а также борьба с ее последствиями растянутся на десятилетия. Реакторы этой станции, построенной 40 лет назад, в то время когда человечеству казалось, что ядерный джинн им полностью укрощен, выполнены по такой схеме, которую сегодня ни одному уважающему себя специалисту даже не придет в голову публично предлагать. Но это сегодня. А тогда был проигнорирован давно сформулированный 1-й закон Мэрфи:

«Все что может сломаться – сломается. Что не может сломаться – сломается тоже»…

50 на 50

Весь мир, затаив дыхание, жадно ловит последние новости из Японии. Эфир забит комментариями профессиональных экспертов и рассуждениями псевдознатоков. С досадой наблюдают за действиями японцев и результатами отсутствия пассивных систем безопасности в конструкции японских, точнее – американских, реакторов наши специалисты, прошедшие через ликвидацию последствий и глубокое осмысление уроков чернобыльской аварии и аварии на американской станции «Тримайл Айленд».

На улицы городов многих стран выходят десятки тысяч демонстрантов с протестами против ядерной энергетики. Напуганные обыватели хотят, чтобы атомной энергетики не было, но чтобы при этом было электричество в розетке, свет в домах и на улицах, чтобы в домах было тепло, работали мобильники и Интернет, чтобы выплавлялась сталь и производились запчасти для их любимых автомобилей. К сожалению, чудес не бывает. Один мудрый человек сформулировал тезис: «В любой ситуации есть 50% – «за» и 50% – «против». Умный человек использует те 50%, которые «за», на все 100%».

Японская трагедия поставила человечество перед поиском ответов на четыре ключевых вопроса:
1. Нужна ли нам атомная энергетика?
2. Может ли современная атомная энергетика быть практически безопасной?
3. Может ли современная атомная энергетика решить проблемы энергообеспечения человечества в обозримом будущем?
4. Как кардинально решить накопившиеся проблемы современной атомной энергетики?

Давайте отвлечемся от эмоций текущего момента и попробуем спокойно разобраться в этих вопросах. Давайте попробуем использовать те 50% «за» в возникшей ситуации на все 100%.

Топливо для атомной топки

Прогнозы темпов роста мирового энергопотребления показывают, что запасов нефти и газа, которые в настоящее время составляют сырьевую основу энергетики, хватит на ближайшие 30–50 лет. Разведанные запасы угля могут продлить век традиционной энергетики еще на 200–300 лет. Однако использование органики и особенно угля создает серьезные экологические проблемы. Кроме того, сжигание углеводородов лишает человечество важнейших источников сырья для производства синтетических материалов.

Альтернативные источники энергии (солнечная, энергия ветра, геотермальная, биогаз и т.д.) вносят вклад в мировую энергетику в размере нескольких процентов и не могут рассматриваться в качестве базовых, поскольку они являются низкоконцентрированными.

Специалистам давно понятно, что глобальные энергетические проблемы XXI века невозможно решить без использования энергии атомного ядра. Современные проекты атомных электростанций исключают возможности не только аварий, аналогичных японской, чернобыльской или «Тримайл Айленда», но и совершенно немыслимых с точки зрения обычного человека.

Но все дело в том, что запасов основного топлива современной атомной энергетики – урана-235 – в энергетическом эквиваленте не больше, чем нефти и газа. Большие запасы природного урана (238U – 99,3% и 235U – 0,7%) и тория могут обеспечить будущее энергетики на тысячи лет. Но в существующих и даже в перспективных реакторах они практически не «горят» в силу высокого порога деления (1–2 МэВ).

Быстрые и тепловые реакторы работают на управляемой цепной реакции деления со средней энергией нейтронов около или существенно ниже 0,2 МэВ, определяемой спектром нейтронов деления и конструкцией активной зоны.

Подкритические размножающие системы, инициируемые ускорителями (электроядерные системы, или Accelerator Driven Systems – ADS) могут в принципе работать на значительно более жестком нейтронном спектре. Однако классические схемы ADS (ускоритель с энергией 1 ГэВ плюс нейтронопроизводящая мишень и подкритическая активная зона) основаны на использовании того же «реакторного» нейтронного спектра.

Итак, выше мы пришли к положительному ответу на первые два вопроса.

Наш анализ различных направлений развития ядерной энергетики, проведенный в поисках ответа на третий вопрос, показывает существенную ограниченность возможностей традиционных реакторных и классических ADS-систем, основанных на использовании нейтронов спектра деления, в решении глобальных энергетических проблем. Если кратко сформулировать главные причины такой ограниченности, то их две:

1) нерешенность в рамках современной концепции атомной энергетики проблемы утилизации отработанного ядерного топлива (ОЯТ);

2) отсутствие запасов сырья (урана-235) на многие сотни лет.

По сути, результат анализа возможностей решения этих двух принципиальных проблем атомной энергетики явится ответом на последний, наиболее важный четвертый вопрос.

Спрятать ОЯТ и забыть

Установка «Квинта» – на ней отрабатываются основные принципы ядерных релятивистских технологий.
Фото из архива авторов

С момента создания атомной энергетики проблема отработанного ядерного топлива (ОЯТ) считалась неизбежным злом, с которым необходимо бороться. Нерешенность проблемы утилизации содержащего накопленные долгоживущие радиоактивные продукты деления и актиниды ОЯТ – одно из серьезных препятствий для развития традиционной атомной энергетики.

На сегодняшний день содержащие ОЯТ отработанные тепловыделяющие сборки (ТВС) не подвергаются переработке, а просто размещаются в комплексе пристанционных хранилищ действующих АЭС, ожидая разработки эффективных технологий переработки и создания соответствующих производственных мощностей. В качестве основного способа снижения активности реализуется просто их длительная выдержка.

В перспективе рассматривается несколько подходов к снижению долгоживущей активности ОЯТ. Все они основаны на предварительной радиохимической переработке с целью выделения наработавшихся в ТВС наиболее опасных долгоживущих осколков деления и трансурановых изотопов, включая минорные актиниды. Но современные и даже перспективные радиохимические технологии приводят к образованию значительных объемов долгоживущих радиоактивных отходов.

Для справки: загрузка ядерного блока ВВЭР-1000 составляет приблизительно 80 тонн диоксида урана (70 т урана). За 60 лет эксплуатации одного блока будет выгружено около 1600 тонн ОЯТ, содержащих в сумме 16,6 т трансурановых элементов, из которых около 16,0 т – это изотопы плутония. При сегодняшних технологиях в процессе переработки 1 т ОЯТ (0,1 кубометра) образуется 45 кубометров жидких высокоактивных отходов, 150 кубометров среднеактивных и 2 тыс. кубометров низкоактивных. В замкнутом ядерном топливном цикле (пока не реализованном) ожидается образование ежегодно в результате переработки до 25 м3/ГВт высокоактивных отходов, 50–100 м3/ГВт среднеактивных и до 700 м3/ГВт низкоактивных отходов.

На строительство хранилища Юкка Маунтин (США) емкостью 70 тыс. т ОЯТ было выделено примерно 96,2 млрд. долл. То есть стоимость обращения с ОЯТ составляет 1374 долл. за килограмм только капитальных затрат, не считая транспортных и эксплуатационных. Стоимость загрузки топлива на три года ВВЭР-1000 – 94 млн. долл., или 1175 долл. за килограмм.

Таким образом, сегодня обращение с ОЯТ получается значительно дороже свежего топлива.

ЯРТ-будущее

В рамках рассматриваемых сегодня в мире подходов к снижению долгоживущей активности ОЯТ предусматривается в первую очередь трансмутация выделенных наиболее опасных долгоживущих осколков деления в обычных «классических» электроядерных системах (ADS). Также в электроядерных системах предполагается пережигание выделенных минорных актинидов с выработкой при этом электроэнергии.

Однако разрабатываемые для решения проблем атомной энергетики классические электроядерные системы способны решить эти проблемы лишь частично. Это связано с тем, что, как указывалось выше, все традиционные реакторы и классические электроядерные установки работают в области энергий нейтронов, ограниченной спектром деления, данным нам самой природой.

В делительном нейтронном спектре пороговые минорные актиниды горят малоэффективно, поскольку имеют малую вероятность деления, обусловленную их высоким порогом деления (1 МэВ). Трансмутация же долгоживущих радиоактивных отходов из состава ОЯТ крайне плохо замыкается за счет многошаговых реакций, которые приводят к появлению новых долгоживущих радиоактивных изотопов.

Как сегодня становится понятным, решить главные проблемы современной атомной энергетики на основе технологий, реализуемых в пределах области энергий делительного спектра нейтронов, можно только в паллиативном ключе на основе терминологии: «повысить, углубить, улучшить, понизить и т.п.».

Весь мир, не имея альтернативных идей, вынужден соглашаться с таким подходом к решению проблемы ОЯТ и ядерной энергетики в целом.

На сегодняшний день единственная реальная перспектива кардинального решения проблем современной атомной энергетики – использование более жесткого, чем делительный, спектра нейтронов.

Для практической реализации этого пути инициативной группой российских и белорусских ученых разработана принципиально новая схема электроядерного метода, основанная на ядерных релятивистских технологиях (ЯРТ). Схема ЯРТ опирается на результаты экспериментальных и расчетно-теоретических работ в области электроядерных технологий, выполненных за последние 50 лет, в том числе и в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна). Результаты первых экспериментов, проведенных в ОИЯИ по инициативе ученых Центра физико-технических проектов (ЦФТП) «Атомэнергомаш» (Москва) совместно с белорусскими коллегами, указывают на реалистичность основных принципов схемы ЯРТ, позволяя ожидать, что эта схема имеет серьезные перспективы стать базовой схемой ядерной энергетики.

Если коротко сформулировать основную идею схемы ЯРТ, то это формирование внутри глубокоподкритичной активной зоны (АЗ) из природного (обедненного) урана или тория, размеры которой обеспечивают минимальную утечку нейтронов, максимально жесткого нейтронного спектра. Ожидается, что такой спектр позволит эффективно «сжигать» для производства энергии естественный (обедненный) уран и торий, а также одновременно утилизировать долгоживущие компоненты отработанного ядерного топлива (ОЯТ) атомных электростанций.

ЯРТ-реактор – это реактор, который непрерывно воспроизводит легкоделящиеся элементы топливной композиции, необходимые для поддержания его высокой энергоэффективности в течение многих десятков лет, не потребляя при этом уран-235.

На основе схемы ЯРТ возможно кардинально сменить парадигму отношения к ОЯТ. То есть ОЯТ из серьезнейшей проблемы атомной отрасли может стать высокоэффективным, практически готовым топливом для множества блоков ядерных релятивистских электростанций (ЯРЭС). В рамках этой схемы ОЯТ может служить основным топливным компонентом для производства энергии. При этом экономически и экологически эффективная утилизация отработанных тепловыделяющих сборок реакторов типа ВВЭР и РБМК, содержащих ОЯТ, может происходить без их сложной радиохимической переработки и выделения наиболее опасных долгоживущих изотопов.

Оценки показывают, что при загрузке в активную зону ЯРТ-реактора 200 тонн капсул, изготовленных из тонкомолотых материалов ТВС, ЯРТ-реактор чисто физически сможет вырабатывать на одной такой загрузке примерно 2000–3000 МВт электричества в течение 60 лет. Жизненный цикл ЯРТ-реактора после этого завершится режимом глубокой переработки продолжительностью один-два года. В этот период производство электроэнергии будет затухать. В результате в активной зоне останутся в основном короткоживущие изотопы.

Один выводимый из эксплуатации после 60 лет работы блок ВВЭР-1000 может обеспечить топливом (ОЯТ) восемь блоков ЯРЭС на 60 лет работы каждый.

Практическое освоение новой схемы стало возможным в результате сочетания двух уникальных комплексов российских и белорусских технологий: 1) технологии трехмерного модульного компактного ускорителя протонов на обратной волне (УЛОВ), в западной аббревиатуре – BWLAP/ABC3D; 2) возможности реализации ряда принципиальных физико-технических и конструктивно-технологических решений, предоставляемых схемой ЯРТ.

Как показывает анализ, практически все технологии для серийного промышленного производства элементов ЯРТ-систем на сегодняшний день или имеются в наличии, или имеется серьезный научно-технический, опытно-конструкторский и технологический задел для их реализации. В частности, проведенные расчеты показали, что размеры ускорителя, выполненного по уникальной российской технологии УЛОВ в 3D-компоновке на энергию 10 ГэВ для блока ЯРЭС, составят порядка 60х30х12 м.

Атомный проект № 2

Сегодня ученые уже могут предложить варианты эскизного проекта АЭС на основе ЯРТ.
Фото из архива авторов

Однако объем имеющихся на сегодняшний день экспериментальных данных, а также уровень точности результатов расчетно-теоретических работ в этой области недостаточны для принятия соответствующего, экономически обоснованного политического решения о создании полномасштабных ЯРТ-систем для выработки электроэнергии при переработке ОЯТ.

Единственный реальный путь к количественному описанию и экспериментальной демонстрации реализуемости основных физико-технических принципов схемы ЯРТ лежит через реализацию Комплексной целевой программы НИОКР – Программы «ЯРТ–ОЯТ» на базе ОИЯИ с участием ряда ведущих российских и белорусских организаций и привлечением широкой международной кооперации.

Программа «ЯРТ–ОЯТ», по сути, явится началом принципиально нового Атомного проекта № 2, в результате реализации которого Россия и Беларусь смогут «обогнать, не догоняя» весь мир. В отличие от Атомного проекта №1, нацеленного в первую очередь на военные приложения энергии атомного ядра, Атомный проект № 2 нацелен на исключительно мирное использование энергии атома. При реализации схемы ЯРТ в промышленном масштабе ядерная энергетика станет доступной всем без исключения странам, сняв проблему нераспространения на детерминистском уровне.

При наличии адекватного финансирования и реализации соответствующих масштабу проекта организационных принципов Программу «ЯРТ–ОЯТ» можно реализовать за 3–4 года, после чего в течение 6–8 лет создать первый демонстрационный опытно-промышленный блок ЯРЭС. В завершение скажем, что события на АЭС «Фукусима-1» позволяют надеяться на кардинальное изменение стратегии развития ядерной энергетики в мире. Очевидно, что ЯРТ-энергетика может и должна стать ключевым элементом этой стратегии. Промедление с принятием решений о проведении масштабных работ в этом направлении чревато потерей ее ключевых технологий просто в силу естественного ухода из жизни их носителей.

Источник: https://www.ng.ru/science/2011-05-25/14_electropoison.html

电毒物时代,来势汹汹
(利用热核技术替代方案产生中子的电子核能方法)

关于作者:弗拉基米尔.德米特里耶维奇.凯凯利泽 – 核能(杜布纳)联合研究所V.I.威克斯勒和A.M.巴尔丁高能物理实验室主任;谢尔盖.伊万诺维奇.秋尤尼科夫 — 核能(杜布纳)联合研究所V.I.威克斯勒和A.M.巴尔丁高能物理实验室部门负责人,“放射性废物能量和转化”项目(杜布纳)负责人; 瓦莱里.维克多洛维奇.奇拉普 — “原子能机械”(莫斯科)物理和技术项目中心 (CPTP) 总经理兼总设计师

截至本文发稿时止,我们尚不知日本福岛一号核电站的紧急情况将如何发展。因为,正如目前所知,消除福岛影响的工作以及与其后果的斗争将持续数十年。福岛核电站的反应堆建于 40 年前,彼时人类似乎已经完全驯服了核恶魔,至今仍没有任何一流专家就其设计方案进行公开质疑。然而此一时彼一时。那条亘古不变的墨菲第一定律被忽略了:“一切能破碎的东西都会破碎。那些不能破碎的亦如是”…

五五开

全世界都屏息以待地关注着日本的最新消息。广播里则充斥着各行业专家的评论,乃至各路伪专家的论调。我们的专家,参加过灾难后果的消除工作,深刻领会过切尔诺贝利事故和美国三哩岛事故的教训,他们正愤愤不平地注视着日本的行动,关注着日本,或更准确地说是美国人,在反应堆设计中的由于被动安全系统的缺失而导致的后果。

数万名示威者走上许多国家的城市街头对核能利用进行抗议。惶恐的普通老百姓们,一方面希望能取消核电站,另一方面又想让“插座里有电”,“房子里和街道上有光”,想让“房子里有暖气”,“手机和互联网可以连通和工作”,想让钢厂继续炼钢”,想让其“钟爱的汽车备件能被生产”……。遗憾的是,没有奇迹。一位智者曾提出了如此论点:“在任何情况下,总有 50% 的人‘支持’,50% 的人‘反对’。聪明人会利用 50% 的“支持”来达到 100%的效果。”

日本的悲剧让人类意识到四个关键的问题:1.我们需要核能吗?2.现代核能实际上安全吗?3.现代核能能否在可预见的将来解决人类的能源供应问题?4.如何从根本上解决现代核能积累的问题?

让我们暂时抛开当下的情绪,尝试冷静地理解这些问题。让我们尝试在达到 100% 效果的情况下使用这 50%的“支持”。

核炉燃料

对全球能源消费增长率的预测表明,目前构成能源部门原材料基础的石油和天然气储量将足以满足未来30-50年的需求。已探明煤炭的储量,则可将传统能源的寿命再延长200-300年。然而有机物,特别是煤炭的使用,造成了严重的环境问题。此外,碳氢化合物的燃烧剥夺了人类生产合成材料所需的最重要原材料的来源。

替代能源,比如太阳能、风能、地热能、沼气等,仅占全球能源供应的几个百分点,由于其集中度较低,不能被视为基础能源。

专家们早就认识到,如果不利用原子核的能量,就无法解决21世纪的全球能源问题。核电站的现代设计中不仅排除了类似日本、切尔诺贝利或三哩岛事故的可能性,也排除了那些从普通人视角来看完全不可想象的事故的可能性。

但重点是,现代核能的主要燃料——铀235——的储量,若以能源当量计算,其数额并不比石油和天然气多。储量丰富的天然铀(238U — 99.3%和235U — 0.7%)和钍可以提供未来数千年的能源。但在现有的,乃至规划的反应堆中,由于裂变阈值较高(1-2 MeV),它们实际上不会发生“燃烧”反应。

快热反应堆以受控的裂变链式反应进行运行,由于裂变中子能谱和堆芯设计方式的不同,其平均中子能量约为或远低于 0.2 MeV。

由加速器(电核系统或加速器驱动系统 — ADS)启动的亚临界倍增系统,原则上可以在更硬的中子谱中运行。然而,经典的 ADS 设计(1 GeV 加速器加上中子产生靶和亚临界堆芯)基于相同的“反应堆”中子谱。

故此,我们对如上的前两个问题给出了肯定的答案。

为寻找第三个问题的答案,我们对核能的各个发展方向进行了分析,其结果表明:传统反应堆和基于裂变能谱中子的经典ADS系统,在解决全球能源问题方面的能力存在重大局限性。我们可简单地将造成此种限制的主要原因归结为两方面:

1)乏核燃料(SNF)的处置问题在现代核能概念框架内尚未得到解决;

2)原材料(铀235)的储备不足以支撑数百年使用。

事实上,对解决核能这两个基本问题可能性的分析结果将成为最后一个、也是最重要的第四个问题的答案。

隐藏乏核燃料,并将其遗忘

自核能诞生以来,乏核燃料(SNF)问题便一直被认为是必须解决的、不可避免的问题。含有长寿命放射性裂变产物和锕系元素乏核燃料的处理问题尚未解决,而该问题也是阻碍传统核能发展的未解状况之一。

如今,含有乏核燃料 (SNF) 的乏燃料组件 (FA) 不再进行后处理,而是简单地放置在运行核电站的现场储存设施中,等待有效后续处理技术的开发和适当生产能力的建立。减少放射性的主要方法就是长时间保持静置。

未来,正在考虑几种减少乏核燃料长寿命放射性的方法。所有这些都基于初步的放射化学处理,以分离燃料组件中积累的最危险的长寿命裂变碎片和超铀同位素,包括次锕系元素。但现代技术,乃至具前景的放射化学技术则会导致大量长寿命放射性废物的形成。

供参考:一台VVER-1000核机组的装载量约为80吨二氧化铀(70吨铀)。一台机组运行60年,将产生约1600吨乏燃料,其中共含有16.6吨超铀元素,约16.0吨为钚同位素。按照当今的技术,再处理1吨乏燃料(0.1立方米)会产生45立方米液体高放废物、150立方米中放废物和2000立方米低放废物。在封闭式核燃料循环(尚未实施)中,每年因处理物料预计将产生高达 25 立方米/吉瓦的高放废物、50-100 立方米/吉瓦的中放废物和高达 700 立方米/吉瓦的低放废物。

用于建设可容纳7万吨乏燃料的尤卡山储存设施(美国)的费用为约962亿美元。也就是说,处理乏核燃料的成本仅为每公斤1,374美元的资金成本,不包括运输和运营成本。使用 VVER-1000 装载燃料三年的成本为 9,400 万美元,即每公斤 1,175 美元。

因此,如今,处理乏核燃料比新鲜燃料昂贵得多。

核相对论技术(relativistic nuclear technologies RNT)-未来

全世界范围内目前正在研制的减少乏核燃料长寿命放射性的方法中,首当其冲的是对传统“经典”电子核系统(ADS)中分离出的最危险长寿命裂变碎片进行转变。同样在电子核系统中,也会设想将分离出的次锕系元素进行“燃烧”用以发电。

然而,为解决核能问题而开发的经典电子核系统只能部分地解决这些问题。这是因为,如上所述,受到大自然本身赋予我们的裂变谱的限制,所有传统反应堆和经典电子核装置都只能在中子能区运行。

在裂变中子谱中,阈值次锕系元素燃烧效率低下,因为它们的裂变阈值较高(1 MeV),因此裂变概率较低。由于多步反应会导致新的长寿命放射性同位素的出现,由此,从乏燃料中转化长寿命放射性废物是极其困难的。

而今已经很清楚,只有以基于术语的治标性方式,才有可能在中子裂变谱能量区域内实施的技术的基础上解决现代核能的主要问题:“提高、深化、改进、降低等”

全世界在别无选择的情况下,被迫同意这种解决乏核燃料和核能问题的方法。

如今,从根本上解决现代核能问题的唯一真正前景是使用比裂变更坚硬的中子谱。

为了实际对此种方法进行实施,俄罗斯和白俄罗斯科学家所倡议的一个小团队开发了一种基于核相对论技术(NRT)的全新电子核法方案。NRT计划基于过去50年在电子核技术领域开展的实验和理论工作的成果,其中包括核能(杜布纳)联合研究所。在(莫斯科)物理和技术项目中心 (CPTP) 的科学家与白俄罗斯同事的倡议下,于核能(杜布纳)联合研究所进行的首次实验结果表明了基于核相对论技术(NRT)方案基本原理的可行性,使我们能够期待该方案具有成为基本核方案能源的良好前景。

简而言之,基于核相对论技术(RNT)方案的主要思想是在深亚临界核心(核心区)内由天然(贫化)铀或钍形成最大硬中子谱,其尺寸可确保仅造成最小的中子泄漏。预计这样的频谱将能够有效地“燃烧”天然(贫化)铀和钍来生产能源,并同时处理来自核电站的乏核燃料(SNF)的长寿命成分。

核相对论技术(RNT)反应堆是一种连续再生燃料成分中高裂变元素的反应堆,这些元素可维持其数十年所必需的高能源效率,而不消耗铀235。

核相对论技术(NRT)计划,有可能从根本上改变人们对乏核燃料的一贯态度。也就是说,来自核工业最严重问题的乏核燃料可以成为许多核相对论电站(NRES)的高效、几乎现成的燃料。根据该计划,乏燃料可以作为能源生产的主要燃料成分。同时,可以对含有乏核燃料的 VVER 和 RBMK 型反应堆的乏燃料组件进行经济且环保的处置,而无需进行复杂的放射化学处理和最危险的长寿命同位素的分离。

据估计,当将 200 吨由精细研磨的燃料组件材料制成的“胶囊”装载到基于核相对论技术(NRT)反应堆的核心时,RNT 反应堆可纯粹以物理方式,能够在 60 年内以这样的负载产生约 2000-3000 MW 的电力。基于核相对论技术(NRT)反应堆的生命周期将以持续一到两年的深度处理模式结束。在此期间,电力生产力将会减弱。因此,大部分短寿命同位素将保留在核心中。

运行 60 年后退役的一台 VVER-1000 装置可划分为八个核相对论电站(NRES)装置(每个装置运行 60 年)提供燃料 (乏核燃料)。

由于俄罗斯和白俄罗斯技术的两大独立团队的结合,新方案的实际开发成为可能:1)三维模块化紧凑型后波质子加速器(ULOV)技术,西文缩写——BWLAP/ABC3D; 2)实施YRT方案所需许多基本物理、技术和设计技术解决方案的可能性。

分析表明,几乎所有可用于 RNT 体系元件进行连续工业生产的技术要么现在就可用,要么有其实施所需的严谨科学、技术、开发和技术基础。特别是,计算表明,核相对论电站(NRES)装置采用独特的俄罗斯 ULOV 技术,采用 3D 布局制造,能量为 10 GeV,加速器的尺寸约为 60x30x12 m。

二号原子项目

然而,目前可用的实验数据量以及该领域理论计算结果的准确性水平,在乏核燃料重新处理期间,不足以就创建全面的 YRT 发电系统做出适当的、经济上合理的政治决策。

定量描述和实验论证YRT方案基本物理和技术原理可行性的唯一真正途径,是通过实施综合性定向研发计划——以JINR为基础、并参与的YRT-乏核燃料(SNF)计划。此项目得到一些领先的俄罗斯和白俄罗斯组织以及广泛的国际组织的参与。

事实上,RNT-SNF计划将是全新的2号原子计划的开始,俄罗斯和白俄罗斯将能够“超越,而不是赶上”整个世界。与主要针对原子核能量的军事应用的“原子计划一号”不同,“原子计划二号”的目标是原子能的完全和平利用。随着 RNT计划在工业规模上的实施,核能将无一例外地向所有国家开放,从而在确定性水平上消除核不扩散问题。

如果资金充足,并落实与项目规模相适应的组织原则,RNT-SNF计划可在3-4年内实施,之后6-8年内可创建核相对论电站(NRES)首个示范试点单位。最后,我们可以说,福岛一号核电站事件让我们希望世界核能发展战略发生根本性改变。显然,核相对论技术(RNT)-能源可以而且应该成为这一战略的关键要素。在此方向上进行大规模工作的决断,刻不容缓,如若其决策发生延迟,就会导致相应关键技术的丧失,由此而招致其载体(即人类,译者注)的“自然死亡”。

https://www.ng.ru/science/2011-05-25/14_electropoison.html

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Похожие записи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *