proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Защита авторских прав
  Агентство  ПРоАтом. 26 лет с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышло в свет второе издание двухтомника Б.И.Нигматулина. Подробнее
Новинка!

Вышла в свет книга Вадима Подольного « Архитектура высоконагруженных систем. Системы сбора информации, распределенные системы управления, системы реального времени».
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия»
и сайта proatom.ru.
E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[02/09/2022]     Готовится к печати пособие «Конструирование ядерных реакторов в XXI веке»

Андрей Виноградов, к.т.н., гл. конструктор проектов

Проблема безопасности АЭС в Мире стала основной, поскольку после расплавления атомных реакторов - сначала на АЭС Three Mile Island, затем на АЭС Фукусима в 2011 году - стало ясно, что не только уран-графитовый кипящий реактор типа РБМК, но и водо-водяной реактор (ВВР), кипящий и не кипящий, не является безопасным. Фактически, в практике  использования ядерной энергетики не оказалось ни одно полностью безопасного типа ядерных установок.



Советский водо-водяной энергетический реактор (ВВЭР) – основная «рабочая лошадка» современной ядерной энергетики - содержит врожденное свойство в случае перегрева расплавить своё ядерное топливо, находящееся в компактной форме большой массой в активной зоне. Упустив момент, уже нельзя предотвратить расплавление ядерного топлива, а далее, и расплавление толстостенного корпуса реактора, сколько бы ни заливать их водой. На сегодня уже ясно, что все атомные реакторы, в которых используется в качестве теплоносителя вода, имеют врожденные свойства кризиса теплообмена, что однозначно и предопределяет признание таких реакторов небезопасными.

АЭС с ВВР это мегапроект, с длительной стройкой, затратным обслуживанием и ремонтами. В случае аварии денежные расходы только на её ликвидацию могут превысить (по данным отчета аварии на АЭС Фукусима) стоимость самой АЭС и произведённой на ней электроэнергии. Значительные будут также экологические и моральные потери, в плане доверия со стороны населения к атомным технологиям. Нужно создавать новую технологию атомной генерации электроэнергии.

В последние года два была опробована идея гибридных силовых установок (ГСУ) для транспорта, в частности для авиации. В ГСУ разделены выработка электроэнергии  и выполнение функции движителя с помощью электродвигателя. Первыми были созданы ГСУ для самолётов малой авиации, в которых электроэнергия вырабатывалась электрогенератором, работающим от двигателя внутреннего сгорания (ДВС) или  от турбины. Расход топлива уменьшился, но он всё равно был, и не маленький, что ограничивало максимальную длительность полета. Идея не нова, но только сейчас стало возможным выполнить установку большой мощности в малых габаритах и малой массы в фюзеляже самолета, применив концепцию атомного двигателя, который имеет врожденные свойства безопасности в плане разрушения и расплавления активной зоны атомного реактора, что в полёте особо важно.

Это направление работ также чрезвычайно востребовано, как и электрогенерация на суше. Экономическая эффективность атомной ГСУ в разы больше, нежели использование органического жидкого топлива для ДВС или турбины, вращающий электрогенератор для выработки электроэнергии. Конструкция активных зон атомных реакторов в обоих случаях, что для флота, что для авиации, что для суши практически одинаковы, и концепции безопасности практически одни и те же.

В статье д.ф.-м.н. А.Ю.Гагаринского от 18.08.2022 г. «Космический атом снова «выходит на орбиту», кратко изложено по открытым публикациям, что создано в космических атомных технологиях к настоящему моменту. Автор пишет: «В  1976  году  в испытаниях  реактора  ИВГ-1  на  Семипалатинском  полигоне  была достигнута  рекордная  температура  водорода  в  3100  К.  Называлось много причин, почему в конце 1980-х – начале 1990-х годов  работы  по  созданию  ядерных  двигателей  для  космических аппаратов  были  закрыты  и  в  СССР,  и  в  США, (хотя СССР на много лет опережал США).  Главная причина,  скорее всего,  состояла  в  том,  что  этот  технический  прорыв  опередил своё  время.  Оборонные  задачи  обеспечивались  прогрессом химических двигателей,  а потребность  в пилотируемых полётах  в дальний космос ещё на пришла».

Ядерная тяга в космосе

Интерес к ядерной тяге в космосе в последние годы вновь резко вырос после описанного торможения конструкторской мысли в этом направлении. На недавней конференции МАГАТЭ «Атом для космоса», в которой участвовало  500  человек  из  66  стран,  суммировали  варианты ядерных двигателей для космических исследований: - />

1. - «традиционная» двигательная установка, в которой ядерный реактор  нагревает  жидкое  топливо  (водород), превращающееся  в  газ,  расширяющийся  через  сопло  и  обеспечивающий тягу;

2. - ядерная  электрическая  двигательная  установка,  в  которой тепловая энергия реактора преобразуется в электрическую, а реактивную тягу создаёт ионизированный газ, ускоренный электрическим полем;

3. - ведутся исследовательские  работы по  двигателям  ядерного синтеза  с  преобразованием  энергии  заряженных  частиц  в движение (вспомним братьев Стругацких).

В  «Роскосмосе»  признают,  что  «дальние  полёты  людей  в космическое  пространство  невозможны  при  использовании нынешних  химических  реактивных  двигателей». Приоритетным  направлением  последнего  периода  стала также фактически  новая  сфера  применения  атома  –  источники  электроэнергии  на  поверхности  других  планет  –  «напланетные  АЭС».

Как Китай оказался впереди планеты всей

Для  Китая  создание  напланетного  реактора  –  амбициозный проект,  причём  представители  китайской  космической  отрасли сообщают  об  ускорении  плана  создания  лунной  базы  на  8  лет  – прилунение  первой  беспилотной  исследовательской  станции теперь планируют на 2027 год. Способная принимать космонавтов автономная  база  будет  китайско-российской. Автор д.ф.-м.н. А.Ю. Гагаринский считает, что по  имеющимся  данным, Китай  разрабатывает  мощный  компактный  высокотемпературный ядерный реактор  (порядка 1 МВт эл.) для своих миссий на Луну и Марс. Не такой уж и мощный реактор на самом деле!

И во всех этих разработках главным является вопрос о достижении максимальной возможной электрической мощности в минимальных габаритах и массы, а он неотрывно связан с максимально возможной мощностью сброса неиспользованного тепла в космосе, в безвоздушном пространстве. В  этой связи актуален принцип утилизации неиспользованного в термодинамическом цикле тепла, предложенный в «Атомном ионном двигателе Виноградова» (АИДВ). АИДВ позволяет иметь почти не ограниченную электрическую мощность одновременно, как для собственных нужд и внешних потребителей, так и для работы ионных разгонных блоков электроракетных двигателей в условиях космоса и в верхних слоях ионосферы.

В предложенной мною концепции безопасного атомного реактора для АЭС, флота и воздушно-космического транспорта заложены следующие принципы:

1. В активной зоне реактора используются шаровые твэлы с молибденовой герметичной капсулой для ядерного топлива и с прозрачной гидродинамической оболочкой (твэл-ШПГО), которые можно быстро извлечь (высыпать) из активной зоны.

2. В случае перегрева твэлов, они высыпается из компактной формы в активной зоне в специальный контейнер - «гробик», в котором твэлы находятся в сильно подкритичном состоянии, и они быстро охлаждаются в пропитке свинцом сами по себе воздухом в атмосфере Земли. А в космосе или в напланетном варианте АЭС  охлаждаются системой аварийного сброса тепла, сконструированной под условия эксплуатации: это может быть «капельная система» или излучатели, а может быть, ещё что-либо придумают.

3. Сигналом на извлечение твэлов принята температура в активной зоне, которая задаёт температурное удлинение стержня, являющегося «спусковым крючком» на раскрытие

 створок активной зоны и высыпание твэлов (никакой аппаратуры нет). Данная система безопасности гарантирует неразгон ядерного реактора при соблюдении одного принципиального условия – гарантированной покритичности РУ на мгновенных нейтронах.

4. Масса ядерного топлива в активной зоне определена ровно для обеспечения непрерывной работы энергоблока при мощности от 5 до 50 МВт эл. в течение 3-4-х лет, после чего топливо выгорает, и энергоблок целиком меняется заводом-изготовителем на новый.

5. Неиспользованное в термодинамическом турбинном цикле тепло предлагается поглотить реакцией фазового перехода вещества из жидкого в газообразное состояние, и выбросить этот газ просто в космос, или (что предпочтительнее) полученный газ использовать в смеси с рабочим телом в разгонном блоке атомного ионного ракетного двигателя для увеличения тяги.

 Для наземных и напланетных АЭС

В экономическом плане главный принцип концепции - завод-изготовитель  продаёт потребителю электроэнергию, тепло и установленную мощность, а всё налогообложение, экологические платежи, формирование резервных фондов, а также утилизация «железа»  и ОЯТ ложится на него. Потребитель освобожден от всех этих хлопот, в т.ч. никакой обслуги, ремонта и никаких строительных работ не требуется. Себестоимость 1 кВт*часа отпускаемой электроэнергии примерно будет такая же, как у газотурбинной установки на природном газе даже при умеренных, докризисных (2022 г.) мировых ценахaav на газ.

R1 Для земной электроэнергетики на месте микромодульной АЭС такого типа всегда останется только «Зелёная лужайка». Атомные тепло-электрогенерирующие установки на указанных выше принципах могут заменить ТЭС на угле, причем в  сущемтвующем здании и в черте города.

Для транспортных реакторов

Для флота, авиации и космоса, перефразировав главный принцип концепции, - завод-изготовитель продаёт потребителю гарантированные мощность и ресурс атомной ГСУ, атомного ионного ракетного двигателя, и обеспечивает её (его) замену на новую. Или обеспечивает системную серийную поставку атомных ионных ракетных двигателей. Т.е. это целый комплекс предприятий и служб, непрерывно работающих на обеспечение потребителей атомных технологий. Это быстрый оборот и денег, и продукции производства. Потребность всегда будет, и безработицы не будет. Это не мегапроект АЭС со сроком стройки от 5 и больше лет, а дальше спрос падает, и мегапроект АЭС не окупается, производство стопорится. 

В отношении газоохлаждаемых активных зон атомных реакторов. Предложенная концепция шарового твэла с гидравлически-прозрачной оболочкой уже сейчас может обеспечить уникальные мощностные характеристики. В дальнейшем возможно использование для охлаждения активной зоны атомного реактора слабо ионизированного потока некоторых газов, которые, согласно некоторым данным и предположениям, имеют способность больше снять тепла с поверхности тепловыделяющих элементов в активной зоне, нежели неионизированный газ. С другой стороны нет экспериментальных данных, как рабочее тело в виде слабо ионизированного газа будет взаимодействовать с лопаточным аппаратом газовой турбины. Это белые пятна в науке.

Более того, в перспективе возможно создание системы прямого преобразования энергии, когда импульсное движение такого ионизированного рабочего тела через активную зону атомного реактора позволит создать принципиально новый способ генерации электроэнергии взамен системы «турбина+электрогенератор». Импульсное изменение движения ионизированного потока создаст изменение магнитного поля вокруг него, которое можно специальными обмотками магнитного устройства преобразовать в электрический ток. Например, как предложено сделать в «Атомном плазмо-акустическом электрогенераторе».

Данное пособие подскажет путь конструирования принципиально новых физико-энергетических объектов атомной техники нынешним студентам ВУЗов России, которые  станут учеными России в 21-ом веке.

Жду от читателей честных мнений и советов по существу.

P.SЕсть замечательная персидская поговорка о конце огромной империи Тамерлана (Тимура), которая применима сегодня и к «империи Средмаша СССР» относительно кадров, знаний и кругозора сотрудников, и главное, к системе непрерывного обучения молодых и пожилых сотрудников отрасли:

 ( «Когда лев состарится, он станет посмешищем для собак и шакалов»).

"Трусы и хитрецы воспользуются моментами вашей слабости. Остерегайтесь их". - Заканчивает летопись про Тимура автор. Актуальный совет на все времена.

                                     Макет обложки сигнального издания Пособия

 

 

 
Связанные ссылки
· Больше про Альтернативные источники энергии
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Альтернативные источники энергии:
Возможности струйных технологий в энергетике

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 1.66
Ответов: 27


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 6 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Готовится к печати пособие «Конструирование ядерных реакторов в 21-ом веке» (Всего: 0)
от Гость на 02/09/2022
Цитата: "Когда лев состарится, он станет посмешищем для собак и шакалов"
Автор, не льстите себе мыслью что эта поговорка про Ваши публикации: Виноградов никогда не был львом, читатели не собаки, комментаторы не шакалы. 





[ Ответить на это ]


Re: Готовится к печати пособие «Конструирование ядерных реакторов в 21-ом веке» (Всего: 0)
от Гость на 06/09/2022
 
  • Не увидел ни одного параметра, которые доказывают преимущества предлагаемых типов реакторов. Качественные оценки, такие как лучше, безопаснее, мощнее, легче, дешевле, эффективнее, надежнее, не подтверждены ни одним числовым значением.
  • Любой маленький реактор, ниже специфической критической мощности в 20-500 МВт, при аварии сможет сам охладиться без расплавления топлива. Выгрузка топлива не нужна.
  • Удельная мощность транспортных РУ достигает 1 МВт/л, и нет смысла её повышать. Наоборот, современные тенденции заключаются в снижении удельных мощностей для повышения уровня безопасности.
  • Без биологической защиты, вес мегаваттной РУ очень небольшой, до тонны, можно увести на легковом автоприцепе.
  • Стоимость транспортного реактора, на 50-70% определяется стоимостью ВОУ, из которого изготовлено топливо. Цена ВОУ в изделии составляет $100-$500 за грамм, 10 кг стоят от миллиона долларов. Таким образом, проблема стоимости транспортного реактора решается совсем в другом месте – на обогатительных фабриках.
  • О топливную эффективность реакторов на уране вытерли ноги тысячи критиков. Уровень ТЭ в 0,7% означает повышенную в 150 раз стоимость топлива, при одновременном сокращении ископаемых топливных ресурсов в 150 раз. Это нижайший уровень из существующих в энергетике, не дающий шансов на развитие какой-либо крупномасштабной атомной энергетике. Судя по вашей рекламе, можно сделать предположение, что у вашего двигателя ТЭ будет в пределах 0,1-0,2%, то есть энергия реактора будет в 3-7 раз дороже существующей цены атомной энергии.
  • Надежность оборудования сегодня можно доказать только многими десятилетиями безупречной эксплуатации. Других вариантов доказательств нет, когда крупнейшие АЭС взрываются или расплавляются раз в 10-25 лет. Рекламировать еще не построенный реактор – это моветон. Все разрушенные АЭС рекламировались как непотопляемые Титаники.
  • Нет ни слова об ОЯТ. С моей точки зрения, взрослый человек должен охватывать взглядом всю картину окружающего мира, и не прятаться за спинами предков и потомков (бабушек и детишек). Все проекты АЭС должны начинаться с того, что ОЯТ будет обезврежено в строго расчетный срок, рассчитанный конструктором. Конструирование должно охватывать весь цикл жизни атомного реактора и опираться на существующие технологии, без мечтаний и иллюзий.  
  • Дементий Башкиров
 


[ Ответить на это ]


Re: Готовится к печати пособие «Конструирование ядерных реакторов в 21-ом веке» (Всего: 0)
от Гость на 06/09/2022
Уважаемый Дементий Башкиров! Вы так пишите, что похоже уже читали пособие. Где же Вы его взяли и читали?  Виноградов Андрей.


[
Ответить на это ]


Re: Готовится к печати пособие «Конструирование ядерных реакторов в 21-ом веке» (Всего: 0)
от Гость на 06/09/2022
Видео: блогеры ПРОНИКЛИ на СЕКРЕТНЫЙ ЗАБРОШЕННЫЙ ЗАВОД с ИСТРЕБИТЕЛЯМИ "МИГ" 

https://m.youtube.com/watch?v=dcalTyXyhYk



[ Ответить на это ]


Re: Готовится к печати пособие «Конструирование ядерных реакторов в 21-ом веке» (Всего: 0)
от Гость на 06/09/2022
准备打印手册“核设计 21世纪的反应堆” Andrey Vinogradov博士,Ch。项目设计师 世界上核电厂安全的问题已成为主要的 原子反应堆熔化后 - 首先在三个NPP处 Mile Island,然后在2011年在福岛核电站上 - 很 明显 不仅是RBMC类型的铀岩沸腾反应器,而且还 水水反应堆(VVR),沸腾而不沸腾,不是 安全的。实际上,在使用核能的实践中而不是 事实证明,这不是完全安全的核装置类型。


[ Ответить на это ]


Re: Готовится к печати пособие «Конструирование ядерных реакторов в XXI веке» (Всего: 0)
от Гость на 12/09/2022
Интересно, действительно ли есть договоренность с БИНом или заявление на "макете обложки" - это часть "рекламной кампании" (или самопиара), как появляющиеся комментарии на китайском.


[ Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.06 секунды
Рейтинг@Mail.ru