proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2021 год
  Агентство  ПРоАтом. 24 года 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





Обсудим?!
Способствует ли безопасности атомной отрасли закрытость (усиление режима)?
Да
Нет
Сильнее влияют другие факторы

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

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. Информация: (812) 438-32-77, E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[16/07/2020]     Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника

Е.Д.Федорович, С.С.Макухин, Е.А.Соколова, Газаи Сейд Хади, Садеги Хашаяр, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Проблема обеспечения растущего по численности населения Земли [1] пресной водой, как питьевой, так и для орошения полей, является одной из самых серьезных, с которыми столкнулось человечество еще в прошлом столетии, но в особенности в настоящее время.



Запасы пресной воды (озера, реки, подземные источники) невелики [2]. Более того, они сокращаются. Пресноводные источники загрязняются хозяйственной деятельностью человека, а природные процессы развиваются в неблагоприятном направлении – имеется в виду наступление пустынь, глобальное потепление, сокращение удерживающих влагу лесных массивов, лугов и болот. Число стран, в которых имеется дефицит пресной воды (особенно на Ближнем Востоке, в Африке и Азии), постоянно растет [3].

Результаты этого роста могут быть (и являются уже сейчас) самыми плачевными – миграция населения из засушливых территорий в страны с водой (где этим мигрантам вовсе не рады), нехватка продовольствия (рост смертности от голода), конфликты между странами («войны за воду»). По информации Института мировых ресурсов, крайний дефицит воды наблюдается в ряде «горячих точек». Борьба за этот жизненно важный ресурс может быть дополнительным фактором конфликта. Это относится, в том числе, к Израилю, Ливии, Йемену, Афганистану, Сирии и Ираку. Многие страны, принимающие большое число беженцев, такие как Иордания и Турция, также страдают от нехватки воды.

Даже е регионы, где на данный момент не наблюдается повышенного спроса на водные ресурсы, могут стать уязвимыми из-за засух. Единственный путь избежать этой смертельной для человечества растущей угрозы является развитие и расширения использования технологий опреснения соленых морских (океанических) и подземных (солоноватых) вод. Большая часть поверхности нашей планеты покрыта водами морей и океанов с колоссальными объемами воды, несравнимыми с запасами пресной воды (пресными являются только ~ 3,5 % всего запаса водных ресурсов на Земле [3]).

Под дефицитом пресной воды понимается разность между необходимым для нормальной жизнедеятельности страны количеством пресной воды и располагаемом в реальности ее количеством (рис. 1).

Рис.1 Уровень дефицита пресной воды в мире

Превращение больших объемов соленой воды в пресную (опреснение, англ. desalination) является непростым (в части технологии) и недешевым делом. Поэтому многие страны, и в первую очередь, «бедные» страны не могут себе позволить большое производство пресной воды. Например, в Иране в настоящее время количество опресненной воды (в расчете на одного жителя) примерно в тысячу раз меньше, чем в Саудовской Аравии, где относительно широко развито опреснение с использованием источников энергии, действующих на органическом топливе – нефти, мазуте и природном газе.

Одним из источников энергии для опреснительных установок (ОУ) и опреснительных производств (ОП) является атомный энергоисточник. В системах атомного опреснения предполагается использовать ядерные реакторы. Здесь могут быть два варианта. Первый вариант – «приставка» ОУ к стандартной атомной электростанции (АЭС) с использованием производимой ею электрической и тепловой (в виде горячей воды и пара) энергии. Второй вариант – специализированный ядерно-энергетический опреснительный комплекс МАК (многоцелевой атомный комплекс), предназначенный специально для одновременного производства электрической энергии, теплоснабжения и производства пресной воды из морской. Оба варианта приемлемы и получили развитие. На наш взгляд, второй вариант (создание МАК) предпочтительней, поскольку позволяет в наибольшей степени «приспособить» проект к потребностям страны-заказчика в части необходимой мощности и стоимости. Кроме того, «специализированные» решения будут способствовать как повышению уровня безопасности МАК, так и снижению его стоимости. Поясним это на примере.

В ОП дистилляционного (термического) типа, морская вода испаряется за счет теплоты конденсации греющего пара, получаемого отбором от турбины электростанции или напрямую из котельной, а более «чистый» конденсат представляет собой требуемый продукт (опресненную воду). Требуемое давление греющего пара относительное невелико – не превышает нескольких атмосфер. Поэтому оборудование ядерной части МАК (парогенератор, кипящий ядерный реактор, паропроводы и т.д.) могут быть разработаны под более низкое давление, чем в оборудовании «стандартных» АЭС, где оно достигает несколько десятков атмосфер (до 180 атм. в зависимости от типа реактора), что повышает уровень его безопасности и снижает стоимости комплекса.

 

Особенности использования атомного энергоисточника для установки крупнотоннажного опреснения морской воды

Крупнотоннажным считается производство пресной воды в объемах не менее десяти тысяч кубометров в сутки. Потребление питьевой воды составляет несколько литров в сутки на человека (плюс несколько литров или десятков литров для хозяйственных нужд), но для выживания людям необходимо иметь значительные орошаемые территории, что и требует крупнотоннажного производства воды. Развитие и расширение атомных технологий и рост мощностей АЭС во многих странах позволит им создавать атомные опреснительные комплексы как для внутреннего потребления, так и на экспорт.

В чем заключаются достоинства атомного опреснения, которые обеспечат в перспективе его широкое применение особенно в странах с большой и растущей потребностью в пресной воде, и в то же время располагающих достаточными финансовыми возможностями для закупки атомных опреснительных производств. Эти достоинства следующие:

- возможность создания МАК в широком диапазоне мощностей (диверсификация мощностей) – от нескольких мегаватт до нескольких тысяч мегаватт, что позволит обеспечить опресненной водой как относительно «малых» потребителей (небольших сельскохозяйственных комплексов, поселков и малых городов), так и более крупных потребителей (больших городов, крупных сельскохозяйственных комплексов);

- обеспеченность МАК ядерным топливом (сейчас и в перспективе) и отсутствие необходимости в масштабной поставке этого топлива источнику энергии, поскольку расход ядерного топлива (по массе урана, плутония, тория) практически ничтожен по сравнению с топливом органическим. В настоящее время на АЭС «сжигается» в основном относительно дешевый уран, которого должно хватить более чем на 100 лет (более дорогого урана хватит еще настолько же лет). «Россия занимает второе место по запасам урана в мире. Сырья российских и зарубежных месторождений (в частности, в Казахстане) хватит для того, чтобы обеспечить как внутрироссийские, так и международные проекты «Росатома» на ближайшие 100 лет» [Сергей Новиков, директор департамента коммуникаций ГК «Росатом», ТАСС].

- перспективы расширения использования тория как ядерного топлива вполне реальны, общая масса запасов тория в земной коре превышает массу запасов урана; кроме того, возможна ситуация, при которой удастся расширить сырьевую базу атомной энергетики во много раз за счет расширенного производства вторичного ядерного топлива в ректорах на быстрых нейтронах;

- экологическая безопасность атомных станций, которые не потребляют при своей работе атмосферный кислород и не выбрасывают вредные вещества в окружающую среду, в отличие от тепловых станций, выбрасывающих в больших количествах целый «букет» вредных веществ (окислы углерода, сернистые и азотистые соединения и т.д.).

У атомного источника энергии имеются и серьезные недостатки, а именно:

- потенциальная опасность аварий с плавлением активной зоны ядерного реактора и выбросом радиоактивных продуктов в окружающую среду. Однако опыт эксплуатации АЭС в мире свидетельствует о значительных достижениях в области повышения безопасности.  Уровень безопасности АЭС будет повышаться и дальше путем радикального снижения вероятности тяжелых аварий. По оценкам специалистов, проводящих вероятностный анализ безопасности (ВАБ), основанный на статистике эксплуатации АЭС в мире со времени «рождения» атомной энергетики (1954-1955 гг.) и кончая актуальными проектами АЭС, наблюдается устойчивая динамика снижения вероятности тяжелых аварий на АЭС. Уровень безопасности современных АЭС соответствует вероятности не более одной тяжелой аварии в мире в течение пятидесяти лет (10-8 – 10-7 соб./реактор*год);

- высокий уровень капитальных затрат на сооружение ядерных энергоблоков (до 5 млрд долл. на один энергоблок мощностью 1000 МВт). Рассчитывать на радикальное снижение этого показателя трудно, поскольку «навешивание» на реакторную установку  многочисленных систем безопасности обходится «в копеечку». Заметное снижение кап. затрат возможно за счет упрощения конструкции РУ, например, при использовании РУ интегрального типа с естественной циркуляцией (ЕЦ) реакторного теплоносителя. При этом из схемы РУ исключаются главные циркуляционные насосы и трубопроводы первого контура (при петлевой компоновке РУ). Возможны разработки принципиально новых более дешевых по сравнению с существующими типов РУ, но не менее безопасных. В пользу практического использования относительно дорогого атомного источника энергии для ОУ говорит также житейски понятный аргумент: «если у тебя не хватает энергии и воды для жизнеобеспечения, то заплатишь продавцу этих ресурсов ту цену, которую он запросит».  По показателю стоимости производимой энергии современные АЭС вполне конкурентоспособны в сравнении с тепловыми, а даже иногда (например, во Франции) превосходят их.

При совмещении АЭС и ОУ (т.н. МАК) возможны различные варианты этого сочетания в зависимости от уровня мощности МАК и потребностей заказчика (потребителя энергии и воды), например:

- наличие в МАК производства только электрической энергии и пресной воды, что означает включение в его схему конденсационной паровой турбины;

- наличие в МАК производства значительного количества тепловой энергии, что означает включение в его схему турбины теплофикационного типа.

В принципе в МАКе возможно использование двух турбин указанных типов. Во всех случаях непременным компонентом МАК будет опреснительный комплекс, который может включать ОУ одного типа, например, обратноосмотического; сочетание ОУ двух или даже трех типов (дистилляционного с аппаратами пленочного типа, дистилляционного с аппаратами мгновенного вскипания и обратноосмотического), в зависимости от потребностей и возможностей заказчика.

 

Физическую сущность промышленных технологий опреснения

Методы термического обессоливания, основанного на выпаривании соленых растворов, включают две разновидности. Первая – многоколонная (многоступенчатая) дистилляция MED (multi effect distillation). В этом случае нагрев морской воды производится паром, подаваемым от энергоустановки. Морская вода стекает по поверхности (обычно трубчатой) в виде пленки. Число колонн в установках MED может достигать нескольких десятков. В каждой колонне имеется система удаления рассола (внизу) и конденсатор пара (вверху), охлаждаемый потоком опресняемой воды (с целью рекуперации энергии), подаваемой насосами в ОУ. Поскольку растворимость солей в паре ниже, чем в жидкой фазе, дистиллят последовательно (от колонны к колонне) становится все боле чистым.

Вторая разновидность термического обессоливания – использование аппаратов мгновенного вскипания MSF (multi stage flash). Пар можно получить как нагревом воды (MED), так и путем снижения (сброса) давления в двухфазной системе пар-жидкость, что и осуществляется в технологии MSF. Внизу аппаратов мгновенного вскипания (число их доходит до нескольких десятков) имеется устройство для дросселирование потока воды, поступающей из предыдущего аппарата, вверху имеется конденсатор.

Достоинством методов MED и MSF является принципиальная возможность достижения очень высокой (теоретически сколь угодно высокой) глубины обессоливания, что важно при приготовлении в ОУ воды питьевого качества. Недостатком MED и MSF является необходимость создания и эксплуатации громоздкого металлоемкого оборудования – колонн MED, аппаратов MSF, трубопроводов и т.д. Поэтому на практике (во многих странах) термические методы уступают технологии опреснения обратным осмосом (RO – reversed osmosis). Действие ОУ обратноосмотического типа основано на использовании эффекта фильтрации солесодержащей воды через специальные фильтры - мембраны. Размеры пор в этих фильтрах (несколько нанометров) таковы, что мембраны оказываются полупроницаемыми: молекулы воды проходят через эти отверстия, а большие по размеру молекулы солей (NaCl, KCl, MgCl2) пройти через эти отверстия не могут. Если давление со стороны питательной воды (морской воды) превышает осмотическое давление (для морских вод с солесодержанием  ̴ 35 г/л оно составляет  ̴ 7 МПа), то возможно осуществление обратного осмоса, т.е. переноса молекул воды через мембраны с задержкой солей мембраной на стороне питательной воды.  

При «прямом» осмосе имеет место термодинамически обусловленный перенос растворенного вещества через полупроницаемые перегородки из области с меньшей концентрацией в область с большей концентрацией. Такое выравнивание концентраций при прямом осмосе происходит под действием осмотического давления, которое тем выше, чем выше концентрация растворенного вещества. Конструкция мембранного элемента модуля опреснительной установки RO рулонного типа представлена на рис. 2.

Рис. 2. Конструкция мембранного элемента RO рулонного типа

Оба вида опреснения – испарительного и обратноосмотического – имеют свои достоинства и недостатки. Энергозатраты на опреснение в рассматриваемых технологиях довольно велики и сопоставимы, но всё же метод RO выигрывает у выпарных методов по этому показателю. В термических методах это обусловлено необходимостью использования большого объема пара (для нагрева опресняемой воды), а в методе RO - использования высокого давления (для продавливания питательной воды через мембраны в установках RO требуется использовать мощные насосы высокого давления). Достоинство дистилляционного метода по сравнению с обратноосмотическим заключается в отсутствии необходимости приобретать дорогостоящие мембраны, которые нужно периодически очищать и при необходимости (повреждениях и износе) заменять, что приводит к значительным эксплуатационным расходам ОУ RO-типа по сравнению с системами дистилляционного типа. Серьезным недостатком дистилляционных систем является их значительная металлоемкость, вызванная необходимостью создания оборудования камер мгновенного вскипания, испарительных колонн, конденсаторов, теплообменников системы регенерации теплоты, трубопроводов и т.д.  Всё это оборудование нужно изготавливать из дорогостоящих коррозионностойких материалов, таких, как нержавеющая сталь и титановые сплавы.

Более детальная информация в специальной литературе, например, в [5].

Поскольку специалисты различных стран работают над совершенствованием и удешевлением систем опреснения, наблюдается мировая тенденция к изменению соотношения объемов производства пресной воды, получаемой различными способами. Если в середине XX столетия на долю обратного осмоса приходилось около 10% общих объемов опреснения, то сегодня на долю RO приходится около половины этого производства, а в ряде стран (Япония, Саудовская Аравия) еще больше. Это объясняется удешевлением технологий изготовления и, соответственно, снижением стоимости мембран систем RO. В настоящее время в этих системах используются полиамидные мембраны. После 2002 г., когда был открыт способ получения однослойного (в один атом) углеродного материала графена (рис. 3), появилась перспектива резкого удешевления эксплуатационных затрат мембран за счет изготовления их из графена [6]. Графеновые мембраны за счет малой толщины обладают в сотни раз большей проницаемостью для воды по сравнению с полиамидными мембранами. Это означает резкое повышение производительности (по воде) опреснительных фильтрационных узлов-модулей с графеновыми мембранами по сравнению с модулями, в состав которых входят полиамидные мембраны.

Рис. 3. Структура графена (черные сферы – атомы углерода)

Рис. 4. Строение графеновой мембраны

Недостатком графеновых мембран на сегодняшний день является относительно высокая стоимость их производства, однако в ряде лабораторий мира уже достигнуты успехи в создании более дешевых способов их массового производства [6].

Для реализации всех технологий опреснения требуется энергия – тепловая и электрическая (для привода насосов). Источниками этой энергии могут быть:

- сжигание органического топлива (на сегодняшний день это самый распространенный источник энергии);

- электрическая и тепловая энергия от АЭС;

- энергия возобновляемых источников (солнечных, ветровых, геотермальных и т.д.)

 Доля участия «органического» энергоисточника для опреснительных систем со временем будет уменьшаться, а доля ВИЭ (прежде всего солнечных), а также атомного энергоисточника будет расти. В пользу этого прогноза можно привести следующие аргументы:

- необходимость использования органических источников энергии на транспорте, химической промышленности и т.д.;

- истощение и удорожание природных ресурсов: нефти, газа и угля;

- рост загрязнения окружающей среды;

- рост потребности населения Земли в крупнотоннажном производстве пресной воды, которую может удовлетворить только такой мощный источник, как атомный;

- развитие технологий использования возобновляемых источников энергии; в силу относительно малой единичной мощности этих источников (не более нескольких сотен литров пресной воды в сутки) их использование будет ограничено.

При проектировании конкретного энерго-опреснительного комплекса необходимо проведение технико-экономического анализа на основе оптимизационных расчетов с выбором варианта МАК, оптимального для данной страны, местности и т.п.

 

Возможные варианты принципиальных схем МАК с ядерными реакторами различных типов

1. Технологическая схема водоподготовительного блока МАК с ОУ системы RO (рис. 5) [4].

Тип реактора может быть любым, поскольку в этом случае для опреснения используется только электроэнергия.

Технологическая схема, представленная на рис. 5, может быть предложена потребителю, заказавшему проект АЭС и заинтересованному в дополнении этого проекта опреснительной «приставкой». Типичный пример – проект второй очереди Бушерской АЭС (Иран), где в составе третьего и/или четвертого энергоблока этой АЭС предполагается создание опреснительной «приставки». Исключительное использование ОУ по схеме RO в данном случае необязательно. Вполне возможно сочетание установки RO с ОУ дистилляционного типа (гибридная технология опреснения). Возможен вариант с исключительным использованием ОУ дистилляционного типа, если такое решение предпочтет заказчик, поскольку при использовании технологии RO Ирану придется заказывать достаточно  дорогие мембраны.

Рис. 5. Упрощенная технологическая схема водоподготовительного блока МАК

2. Технологическая схема МАК с реактором ВВЭР малой/средней мощности (рис. 6) [8] Входящая в состав этого МАК ОУ гибридной технологии состоит из двух ступеней (первая ступень действует по схеме обратного осмоса, вторая – термическая).

Рис. 6. Схема МАК с реактором ВВЭР малой/средней мощности

Оборудование: 1 – парогенератор, 2 – цилиндр высокого давления турбины, 3 – цилиндр низкого давления турбины, 4 – генератор, 5 – конденсатор, 6 – система подогревателей низкого давления (ПНД), 7 – деаэратор, 8 – насос высокого давления, 9 – деаэратор, 10 – установка обратного осмоса (RO), 11 – теплообменник промконтура, 12 – питательный насос, 13 – аппараты многоколонной дистилляции (MED). Трубопроводы: 1’ – питательной вода, 2’ – рассола, 3’ – очищенной вода, 4’ – острого пара.

В данном случае речь может идти о варианте реактора малой (50-200 МВт) или максимум средней (300-500 МВт) мощности интегрального типа с естественной циркуляцией теплоносителя первого контура. Впервые предложение о создании таких РУ (ВВЭР-И-ЕЦI) было дано в проектных работах НПО ЦКТИ им И.И. Ползунова в середине 1960-х гг. (автор предложения П.М.Парамонов). Упрощенная схема такой РУ представлена на рис. 7.

Рис. 7. Схема ВВЭР-И-ЕЦI

1 – тяговая шахта, 2 – активная зона, 3 – секции парогенераторов, 4 – подвод питательной воды, 5 – отвод перегретого пара.

 Действие РУ с ВВЭР в режиме ЕЦ реакторного теплоносителя на стопроцентной мощности возможно только при достаточно малом гидравлическом сопротивлении парогенератора (ПГ) по тракту теплоносителя первого контура. На рис. 6 схематически показана компоновка активной зоны (АЗ) реактора и прямоточного ПГ в корпусе РУ. Здесь подъем нагретого в активной зоне (2) теплоносителя вверх происходит через тяговую шахту (1), а его опускание вниз при охлаждении в процессе обтекания им трубчатки парогенератора (3). Поверхность теплообмена этой трубчатки велика (больше в 3-4 раза) по сравнению с поверхностью нагрева тепловыделяющих сборок в активной зоне реактора (2). Поэтому на долю ПГ приходится «львиная» доля гидравлического сопротивления контура ЕЦ, величина которого равна полезному напору ЕЦ. Величина движущего напора ЕЦ зависит от величины разности высотных отметок АЗ и ПГ, а также от разности температур и, соответственно, плотностей среды на опускном и подъемном участках контура ЕЦ.

Снизить гидросопротивление ПГ до приемлемого (т.е. обеспечивающего работу РУ на 100%-ой мощности) в проекте ЦКТИ ЕЦ I удалось за счет применения в ПГ парогенерирующих элементов (ПГЭ) специальной конструкции. При этом достигнуто сокращение длины ПГЭ до относительно малой величины (не более 3-4 м) за счет использования гидродинамического способа интенсификации теплообмена, парогенерирующего канала (закрутке потока), а также за счет двухстороннего обогрева реакторным теплоносителем канала испаряемой среды второго контура в этих ПГЭ [7].

В данном случае речь идет не о большой, а о малой и средней мощности АЭС. Дело в том, что скорости теплоносителя при ЕЦ значительно (примерно на порядок) меньше скоростей теплоносителя, чем при вынужденной (насосной) циркуляции, поскольку сам движущий напор значительно меньше. Поэтому требующиеся размеры проходных сечений для обеспечения нужного расхода теплоносителя в соответствии с законом неразрывности течения жидкости получаются значительно большими, чем при вынужденной циркуляции в системе той же мощности. Поскольку необходимая прочность оборудования (прочность корпуса реактора) должна быть обеспечена в любом случае, а прочность сосуда меньше, чем больше его размер, переход с вынужденной циркуляции в первом контуре на естественную «автоматически» означает необходимость снизить мощность установки, ибо габариты корпуса реактора не могут превысить определенной величины.

В представленных проектных проработках НПО ЦКТИ было показано, что при размещении активной зоны и парогенератора в корпусе реактора ВВЭР-1000 можно реализовать интегральную установку мощностью в 440 МВт-эл.

 

3. Схема МАК с кипящим реактором корпусного типа (ВК) и с ОУ дистилляционного типа (Рис. 8)

Рис. 8 – Упрощенная технологическая схема водоподготовительного блока МАК

1 – реактор, 1а – активная зона реактора, 2 – сепаратор высокого давления СВД, 3 – регулирующие клапаны, 4 – турбина, 5 – генератор электрической энергии, 6 – система аккумулирования воды для реактора, 7 – система подогревателей высокого давления (ПВД), 8 – насосы, 9 – деаэратор, 10 – конденсатор турбоустановки, 11 – градирня,  теплофикационная установка, 12 – система подогревателей низкого давления (ПНД), 13 – ПВД, 14 – ПНД, 15 – теплообменник для теплофикации, 16 – потребитель теплофикации, 17 – парогенератор, 18 – блоки очистки воды (БОУ), 19 – установка обратного осмоса (RO), 20 – смеситель рассола и морской воды, 21 – аппараты многоколонной дистилляции (MED), 22 – деаэратор-2, 23 – смеситель продуктов MED и RO, 24 – парогенератор.

Комплекс, созданный по такой схеме, может быть привлекательным для стран-заказчиков по следующим причинам:

- корпусной кипящий реактор (нечто похожее на обыкновенный чайник) может действовать при относительно небольшом давлении в корпусе (30-40 атм.), что способствует снижению его металлоемкости и повышению его безопасности;

– наша страна имеет удачный опыт создания и длительной эксплуатации реактора типа ВК50 мощностью в 50 МВт-эл, в НИИАР г. Мелекесс (эксплуатируется и поныне), а также опыт проектирования кипящего корпусного реактора большей мощности (ВК-300) [8].

- для ОУ дистилляционного типа не требуется высоких давлений греющего пара (не выше 5-6 атм.). Это обстоятельство удачным образом может сочетаться с относительно невысоким давлением пара в реакторе типа ВК и в отборах паровой турбины этого комплекса, поскольку невысокие давления соответствуют снижению толщин стенок оборудования и трубопроводов и, следовательно, снижению их металлоемкости и стоимости.

Особенность АЭС с реактором типа ВК (в отличие от ВВЭР) состоит в том, что она одноконтурная, что означает потенциальную вероятность попадания радиоактивной среды в опреснительную систему МАК. Поскольку такая возможность должна быть категорически исключена при проектировании МАК, в его схему (рис.3) должен быть включен дополнительный (промежуточный) конденсатор-испаритель, в котором часть получаемого в реакторе пара, которая используется для испарения морской воды, конденсируется и используется на получение пара, греющего морскую воду. Если же в МАК этого типа будет использоваться исключительно ОУ-обратноосмотического типа, для «привода в действие» которой необходима лишь электрическая энергия, наличие в схеме конденсатора-испарителя становится необязательным. 

 

Заключение

1.                   Расширение использования атомного источника электрической и тепловой энергии в крупнотоннажном производстве пресной воды из морской воды (пока только несколько таких установок в мире), является не только целесообразным, но на перспективу необходимым, поскольку позволит человечеству обеспечить себя достаточным количеством  питьевой воды, и воды для орошения сельскохозяйственных земель.

2.                   В статье приведены примеры возможных технологических схем многоцелевых (получение электрической энергии, теплоты и пресной воды) атомных энерготехнологических комплексов (МАК) с использованием  ядерных реакторов типов ВВЭР и ВК, в сочетании с опреснительными установками дистилляционного и обратноосмотического типа. Однако, для атомного опреснения пригодны реакторы всех известных типов.

3.                   Преимущества МАК в сравнении с энерго-опреснительными комплексами, действующими на основе использования энергии, выделяемой при сжигании органического топлива, очевидны. Это свидетельствует в пользу целесообразности расширения проектирования и сооружения МАК. Особенно для стран с засушливой территорией и протяженной береговой линией, таких как, страны Ближнего Востока и Северной Африки.

Существуют серьезные конкурентные преимущества Российской Федерации при выходе на мировые рынки «атомного опреснения» (в части ее технологических и финансовых возможностей). Наша страна имеет развитую атомную энергетику, развитое энергетическое и химическое машиностроение, располагает богатыми запасами титаносодержащих руд и крупнейшим в мире производством металлургических полуфабрикатов из титана и его сплавов (материалов, коррозионноустойчивых в морской воде).

Пример АЭС отечественной разработки, работавшей в тандеме с опреснительным комплексом, представлен на рис. 9 [5].

Рис. 9.– Дистилляционные опреснительные установки с энергоисточником на базе реактора БН-350 в г. Шевченко (ныне г. Актаy, Казахстан)

 

Список литературы

[1]     

Численность и динамика населения [Электронный ресурс]: Экономическая география URL: https://geographyofrussia.com/chislennost-i-dinamika-naseleniya/ Дата обращения 11 апреля 2020;

[2]     

Мосин O.В. Физико-химические основы опреснения морской воды // Сознание и физическая реальность, 2012;

[3]     

Дефицит пресной воды: проблемы и способы решения [Электронный ресурс] (рус.) THE WALL (28 мая 2015). URL: https://thewallmagazine.ru/lack-of-fresh-water/ Дата обращения 13 января 2019;

[4]     

Макухин С.С. Разработка методики и проведение теплового расчета опреснительной установки обратного осмоса с графеновыми мембранами, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, 2018;

[5]     

Слесаренко В.Н. Опреснение морской воды. – М.: Энергоатомиздат, 1991;

[6]     

David Cohen-Tanugi. Nanoporous graphene as a water desalination membrane – Massachusetts institute of technology&. June 2015

[7]     

Федорович Е.Д. Разработка методов интенсификации теплообмена в прямоточных парогенераторах ядерных энергетических установок. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. НПО ЦКТИ им. Ползунова, 1987 г., 38 стр.

[8]     

Seyed Hadi Ghazaie, Khashayar Sadeghi, Evgeniy Fedorovich, Ekaterina Sokolova, Sergey Makhuhin Assessment of the integrated nuclear plant for electricity production and seawater desalination in Iran // Desalination and Water Treatment, 2020

[9]     

Кузнецов Ю.Н., Митяев Ю.И., Глазков О.М. и др. Технический проект реакторной установки ВК-300 // Годовой отчет НИКИЭТ 2004 г. М.: МГУП. 2005

 

 
Связанные ссылки
· Больше про Атомная энергетика
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Атомная энергетика:
Атомная энергетика России. Время упущенных возможностей

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 4
Ответов: 5


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 29 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 16/07/2020
Домашние системы обратного осмоса я использую как самогонный аппарат нового типа!Основная мысль мне пришла об использовании эффекта, когда я понял, что мембрана пропускает только маленькие молекулы воды, остальное - нет!
А что делает самогонный аппарат? Он "освобождает" бражку от лишней воды!
"Эврика, воскликнул ОН!"
Теперь из самого дешевого сухого вина, можно получать вполне приличный питьевой спирт, из которого, настаивая на дубовой коре, получается неплохой коньячок!
Самоделкин.


[ Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 16/07/2020
Самоделкину. Схемой поделитесь с читателями ПРОАТОМ.


[
Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 16/07/2020
Теперь из самого дешевого сухого вина, можно получать вполне приличный питьевой спирт, из которого, настаивая на дубовой коре, получается неплохой коньячок! =====

Не на коре, а на стружке. Не из сухого, а из браги ))


[
Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 16/07/2020
Кора дуба продается в аптеке, да и цвет с ароматом быстрее дает! Бражку явно дешевле использовать, но фильтровать ее надо от взвесей тщательно, иначе фильтр засорится быстро. 
Но простор для "творчества" здесь не ограничен. 


[
Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 16/07/2020
Так этих фильтров на обратном осмосе в продаже немеряно! Надо только зациклить схему подачи бражки в фильтр, т.к. выход от однократного прогона невелик (зависит от качества фильтра).
Самоделкин


[
Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 16/07/2020
Египтяне заинтересовались опреснением на Эль Дабаа. Им нужно 1 куб. м в секунду. Но зачем им столько пресной воды, где нет жителей? Это север Сахары


[ Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 18/07/2020
Египтяне заинтересовались опреснением на Эль Дабаа. Им нужно 1 куб. м в секунду. Но зачем им столько пресной воды, где нет жителей? Это север Сахары

=======

Иранцы с 70-х годов интересуются.
Немецкий Бушер должен был быть с опреснителем.
Когда мы подписали контракт на достройку, пытались нам навязать свои хотелки по опреснителю, как было изначально в немецком проекте.
Правда, за наш счёт.
Не прокатило.
До сих пор интересуются.


[
Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 16/07/2020
-Уровень безопасности современных АЭС соответствует вероятности не более одной тяжелой аварии в мире в течение пятидесяти лет-
---это много или мало, хорошо или плохо? а по деньгам сколько, в миллиардах долларов если?


[ Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 16/07/2020
  • 50 лет между крупными авария и на АЭС - такой антиреклама атомных проектов ещё не приходилось встречать. Это Пропаганда технологий уничтожения планеты в ближайшие тысячи лет.
  • Почему мне не нравятся статьи российских учёных - они как дети, живут вне времени и вне товаро-денежных отношений.
  • Нормальные специалисты обязательно приводят сравнение экономических показателей. Сравнение удельный энергозатрат на единицу продукции. 
  • Для примера приведу достижения израильских учёных, которые добились цены опресненной воды для полива в 50 центов. Это 40 руб/куб.
  • В Поволжье простая перекачка обходится покупателю в 30 руб/куб, а в Крыму техническая вода из скважины стоит 300 руб/куб.
  • Питьевая вода стандарта США (менее 100ppm) в России стоит от 10000 руб/куб. Доступная питьевая вода советского качества (370ppm) у нас стоит от 2000 руб/куб.
  • Скоко будет стоить (стоил в Шевченко) куб пресной воды? Какого стандарта будет эта вода?
  • И самый простой вопрос: зачем в тропиках АЭС с опреснением, когда там солнца хватит опреснить по 1000 кубов на жителя?
  • Дементий Башкиров 


[ Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 16/07/2020
Надо всерьез заняться Байкалом, как ценнейшим источником качественной (живой!) воды.  Переселить жителей на другие территории, прекратить доступ всяким "туристам", создать особо охраняемую зону вокруг, где прекратить любую хозяйственную деятельность.  Все притоки взять под особый экоконтроль. Наконец начать строительство магистральных водопроводов для продажи байкальской воды. Ближайший платежеспособный потребитель, он же инвестор - Китай. А там подтянутся и другие инвесторы , надо только этот бизнес раскручивать по-взрослому, с господдержкой. Тогда нам и не нужно будет газ с нефтью качать!


[
Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 17/07/2020
  • Для решения проблемы пресной воды нужен дешёвый возобновляемый источник энергии.
  • Атомная энергия одна из самых дорогих, а ресурсы урана-235 крайне ограничены. АЭ не подходит для целей опреснения воды. . 


[
Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 16/07/2020
А законно ли сотрудничество Санкт-Петербургского Политехнического университета с исламистами? Не являются ли они террористами? Фундаменталистами? На всех нас ответственность перед Западным миром: чтобы никто ничего не строил на исламском фундаменте.
В опреснении воды атомным теплом есть такой аспект, что опреснитель с каскадными тарелочками потенциально может быть использован для предварительного концентрирования тяжёлой воды. Метод не особо эффективный зато старый и простой. Концентрируют, условно, со 150 грамм на тонну до 2%, затем концентрат доводят до 100% электролизом снижая в 100 раз массу воды разлагаемой на кислород и водород.Тяжёлая вода - сырьё для производства дейтерида лития. В этом может быть их истинный интерес.


[ Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 16/07/2020
////////////////////
А законно ли сотрудничество Санкт-Петербургского Политехнического университета с исламистами? Не являются ли они террористами? Фундаменталистами? На всех нас ответственность перед Западным миром: чтобы никто ничего не строил на исламском фундаменте.
///////////////////
А законно ли сотрудничество Санкт-Петербургского Политехнического университета с англосаксами? Англосаксы - это же отморозки, которые видят в любой стране свою колонию. И не только видят, а превращают её в реальную колонию.

Вот и Россию превратили в колонию, поставили во главе РФ своего агента, который с 2007 года является агентом западной спецслужбы. Путин В.В. исчез в 2007 году. Все, кто играет его роль после - это двойники, тройники и четвертаки.

Сейчас идет процесс создания очередного двойника, так как избранный в 2018 году якобы Президента РФ, по состоянию здоровья не может исполнять свои обязанности. По этой причине идет процесс фашизации всего общества. Полиция лютует. Суды засуживают.

А знаете, что в РФ нет ни одного законного судьи. У всех судов код ОГРН начинается с единицы, а должен начинаться с двойки. Потом, ни один указ президента РФ о назначении судей не подписан президентом РФ и не имеет гербовой печати. Все указы, якобы опубликованные незаконны. Также незаконны все законы, так как там нет подписи президента и не стоит гербовая печать президента РФ.


РФ - это не государство. Это частная фирма с неизвестными акционерами, в которой генеральный директор - это Медведев Д.А., Причём настоящий Медведев исчез вместе с Путиным в 2007 году. Нынешний Медведев - это очередной тройник.

Вот поэтому в РФ полный беспредел.


[
Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 16/07/2020
А почему не использовать вакуумные опреснители. Обычные водные барометры. Одна труба засасывает солёную воду на высоту в 9,8 м. Вторая труба сливает пресную воду в резервуар с высоты в 9,8 м. В солёной трубе вода нагревается, а в пресной - охлаждается. Поэтому пары воды будут постоянно перетекать из солёной трубы в пресную. Нагревать и охлаждать трубы можно с помощью теплового насоса. Можно для повышения конденсации использовать вихри. А энергию для работы теплового насоса можно подавать по ЛЭП хоть за тысячи километров.


[ Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 17/07/2020
хороший обзор существующих технологий. однако, в нем нет ответа на вопрос о дальнейшей утилизации соли, которая получается в результате выпаривания или осмоса


[
Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 17/07/2020
Статья весьма актуальна и полезна, но содержит часто встречающуюся иллюзию: "Уровень безопасности АЭС будет повышаться и дальше путем радикального снижения вероятности тяжелых аварий". Частота повреждения топлива, измеряемая в 1/реактор*год, может снижаться за счёт совершенствования технологии. Но вероятность ядерной аварии растёт естественным путём за счёт роста количества реакторов и времени их эксплуатации.Б.Гордон


[
Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 17/07/2020
//////////////////
хороший обзор существующих технологий. однако, в нем нет ответа на вопрос о дальнейшей утилизации соли, которая получается в результате выпаривания или осмоса
////////////////////

Часть соли в продажу людям. Часть в промышленность для получения хлора, натрия, марганца и прочее. Остальное вывозить в океан и там выбрасывать, где он там растворится. А со временем пресная вода вернётся в океан.


[
Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 17/07/2020
Предлагаю авторам почитать про гидроволновую технологию здесь и сравнить свои "АТОМНЫЕ МОНСТРЫ" с простой и удобной ГВТ-установкой - начните изучение с этого - https://my.mail.ru/mail/owt2012/photo/1384  посмотрите на эту опреснительную установку - https://my.mail.ru/mail/owt2012/photo/11/247.html  и посмотрите на рисунок 9 - Дистилляционные опреснительные установки с энергоисточником на базе реактора БН-350 в г. Шевченко (ныне г. Актаy, Казахстан)... Вы о чём, ребята ??? Черепанов Алексей Иванович


[ Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 18/07/2020
Кому надо, пусть покупают: «Мобильная ультрафильтрационная установка УФ-2П для получения питьевой воды в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.4.559-96» 


[
Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 18/07/2020
Комплекс химводоочистки и конденсатоочистки для нефтеперерабатывающих  нефтеперерабатывающих  и нефтехимических  заводов  заводов ОАО «ТАНЕКО» г. Нижнекамск 
Технико‐экономические показатели комплекса • Занимаемая площадь 48х78 м2, высота здания 7,2 м• Баковое хозяйство 24х48 м2• Производительность обессоленой воды 257 м3/час
Производительность обессоленой воды 257 м /час• кондесатоочисткм 1000 м3/час• Потребляемая мощность при полной нагрузке 1,0 МВт• Степень автоматизацции 100%• Исходная вода – река Кама• Экологические показатели в пределах ПДК• Качество обработанной воды 0,15мкС/см• Обслуживающий персонал 30 человек• Окупаемость не более 5 лет 


[
Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 18/07/2020
волновой энергии хватает только прокачать через мембрану в малом количестве на распределенной в пространтсве системе. дальше надо собрать и доставить пресную воду потребителю, на то уже энергии не хватит от волн. 


[
Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 19/07/2020
Размечтались. Хозяева денег не позволят обеспечить всех качественной питьевой водой. А пока у власти Лжепутины, не видать нормальной воды в РФ. В нашем селе все 30 лет пьём плохую воду.
Для начала перестаньте бояться кукловодов Лжепутиных. И тогда у вас всё получится.


[
Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 21/07/2020
То что ЦАРЬ НЕ НАСТОЯЩИЙ - вечная тема для России. Тем более что внешне, Лже-Путин всё моложе и моложе. Если правду говорят, то Россия уже 10 с лишним лет под Лже-Путиными живёт. 
А по поводу сотрудничества Санкт-Петербургского Университета с Ираном - форменное безобразие. Надо проверять: нет ли там шпионажа.
Главу Арктической Академииинедавно посадили за шпионаж на Китай, здесь похоже будет такая же история.
Пусть сначала от ислама откажутся и ассимилируются в Западный мир, перейдут под внешнее правление чтобы всё в их стране покупалось и продавалось иностранцам. До того как это произойдёт - нельзя иранцам атом в руки давать иначе потом их не поработишь. Всем было бы лучше, если бы они продолжали быть наёмной рабочей силой для Европейских народов. 


[ Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 21/07/2020
==============
То что ЦАРЬ НЕ НАСТОЯЩИЙ - вечная тема для России. Тем более что внешне, Лже-Путин всё моложе и моложе. Если правду говорят, то Россия уже 10 с лишним лет под Лже-Путиными живёт.

==============
Согласно программе распознавания лиц уже в феврале 2007 год на конференции в Мюнхене выступал ЛжеПутин. Эта же программа показывает, что у настоящий Медведев пропал также в 2007 году. С тех пор работали с докумнтами только ЛжеМедведевы. Настоящий Путин скорее всего был убит ещё в Берлине, а к Собчаку прибыл двойник, шпион. Также Ельцин настоящий в 50-е годы был убит, а вместо его действовал агент иностранной разведки, который поднялся до уровня Политбюро и уничтожил вместе с Горбачёвым СССР.


[
Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 28/07/2020
<<<То что ЦАРЬ НЕ НАСТОЯЩИЙ - вечная тема для России.>>>

Да все нормально - население-то тоже не настоящее, не советское)


[
Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 30/07/2020
Пишу для молодых изобретателей - история одного изобретения - Письмо 1 Черепанова А.И. депутатам Госдумы от 9 сентября 2017 года - https://my.mail.ru/mail/owt2012/photo/1521/1548.html   Письмо 2 Черепанова А.И. депутатам Госдумы от 9 сентября 2017 года -  https://my.mail.ru/mail/owt2012/photo/1496/1557.html   Письмо 3 Черепанова А.И. депутатам Госдумы от 11 сентября 2017 года - https://my.mail.ru/mail/owt2012/photo/1595/1645.html


[ Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 01/08/2020

Письмо 4 Черепанова А.И. депутатам Госдумы от 15 сентября 2017 года - https://my.mail.ru/mail/owt2012/photo/1646   Письмо 5 Черепанова А.И. депутатам Госдумы от 19 сентября 2017 года - https://my.mail.ru/mail/owt2012/photo/1724
1 августа 2020 года 0 часов 14 минут – голосование на канале Караулова – вопрос - «Доверяете ли Вы сегодняшней власти ?» - уже проголосовало более 1400 человек – https://www.youtube.com/channel/UCSqiK-_faZI4YXWppF94zMQ/community


[
Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 01/08/2020
Мои письма Руководителю Росатома Лихачёву А.Е. - https://my.mail.ru/mail/owt2012/photo/1763 Забавно слушать сказки руководителя, который ничего не понимает в ядерной физике - Обращение главы «Росатома» А.Е. Лихачёва (31 июля 2020) - https://www.youtube.com/watch?v=rRvhfB8KE7k


[
Ответить на это ]


Re: Крупнотоннажное опреснение воды с использованием атомного энергоисточника (Всего: 0)
от Гость на 05/08/2020
Компании РОСАТОМ был присвоен ОГРН 1077799032926 18 декабря 2007 г. РОСАТОМ - частная фирма.


[
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: 0.21 секунды
Рейтинг@Mail.ru