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





Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
PRo Выставки
Testing&Control
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. E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[06/02/2013]     Исходные предпосылки формулировки глобальных задач

Александр Просвирнов

Человек научился летать как птица, плавать как рыба, осталось научиться жить по-человечески (Бернард Шоу)

До начала XIX века человечество худо-бедно уживалось в гармонии с природой. С приходом индустриализации и экспоненциального роста потребления нарушился баланс сил, и ситуация стала деградировать. Можно сказать, что по воздействию на природу человек сравнялся с техногенными природными катаклизмами.


Либо планета очередной раз сбросит цивилизацию со своих плеч (очередной потоп или столкновение планеты с астероидом), либо человеку надо подумать о своем месте на планете Земля и встроиться в ее природный круговорот энергии и веществ. Пока при существующей экономической модели экспоненциального роста потребления выгодно только производить все новые и новые «игрушки» для развлечения человека и накапливать отходы от своей деятельности.

Посмотрим на рис. 1, где представлены основные ресурсы жизнедеятельности человека, расположенные в порядке необходимости. Без воздуха человек не может прожить больше 5 минут, без воды – трех дней, без пищи – 30 дней, без жилища не выдержит сезона, особенно в нашем климате. Можно, конечно, спокойно спать под пальмой в Африке, если не задерет дикий зверь. В современном обществе уже не мыслимо жить без электричества, а молодежь, наверно, не может представить себе жизнь без гаджета. То ли еще будет? На рис. 1 на морковном фоне представлены сами ресурсы, на синем - существующие решения, на зеленом – проблемы и отходы, на белом – возможные решения в будущем. 


Рис. 1 Ресурсы, решения, проблемы и отходы жизнедеятельности человека

Психология потребления довлеет над всем остальным. Люди даже не задумываются, что оставляют после себя пустыню, что человек становится подобным «обезьяне с гранатой в руке». Как-то во Франции автор спросил выходца из бывшей колонии, почему он бросает окурок мимо урны. «Если я не буду сорить, мой брат – мусорщик потеряет работу»- ответил он. Подобная психология довлеет над большинством людей и в нашей стране. Никто не задумывается над вопросом, что происходит с бытовым мусором, который мы каждый день выбрасываем в мусоропровод или в мусорные баки? А ведь его состав колоссально изменился за последние 20-30 лет.

Прекрасные для природы времена, когда мы ходили в магазины с авоськами, сменились на полное захламление окрестных лесов пакетами и другой упаковочной продукцией, цикл природной утилизации которых до 500 лет. Казалось бы, прекрасный и удобный для многих целей пластик, прекрасно вторично используемый в промышленности, в руках варвара-потребителя превратился в мину замедленного действия для природы. Можно ли человеку, выбрасывающему окурки на мостовую, доверить процессы с радиоактивными отходами (РАО)? Доросли ли мы в своем сознании до уровня человека разумного, или остались «обезьяной с гранатой в руке»? Более 20 лет жители европейских городов сортируют бытовой мусор,  городские власти организуют отдельные специализированные баки для вывоза на перерабатывающие предприятия, а в самом богатом городе России об этом и не слыхивали, хотя работники муниципалитетов, наверно, не вылезают из европейских курортов.

В настоящее время экономически не выгодно производителю думать об утилизации своих «игрушек». Но государство, думая о будущем, посредством кнута закона и экономического «пряника» должно стимулировать 100% реутилизацию потребленных ресурсов и организовывать цепочки переработки, начиная с муниципального уровня. Необходимо создавать экономически выгодные условия, может быть, искусственно завышать стоимость реутилизируемых ресурсов в продукте с последующим выкупом вторичного сырья по экономически выгодным ценам. Необходим  большой налог на вывоз мусора и отходов в могильники, чтобы выгоднее было перерабатывать, а не плодить хранилища мусора и отходов.  Маленький пример с бытовыми отходами показывает, что подобная картина во всем промышленном производстве, только бытовой мусор мозолит нам глаза, а промышленный в еще больших количествах спрятан от городских глаз. Добывающая промышленность выбирает от силы 5-10% из руды, оставляя таблицу Менделеева в отвалах. Вот где потенциал для приложения творческих усилий ученых и инженеров.

Информационный мусор вроде бы и не заметен, но последствия могут быть более значимыми. Происходит информационный взрыв, в процессе которого становится все сложнее отделить истинные знания от ложных и от общего  информационного мусора. Если процесс генерации информационного мусора не остановить, то он поглотит жалкие «зерна» знаний и сделает их недоступными.

Исходя из вышесказанного, можно выделить глобальные вызовы человечества:

•         Безмерное потребление, экспоненциальный рост – путь к катастрофе из-за ограниченности ресурсов. Прогнозируемый экспоненциальный рост потребности в электричестве - химера

•         Индустриальное общество накопило критическую массу отходов, поставивших среду обитания на грань выживаемости – природа сама не переработает, требуются новые безотходные технологии со 100% утилизацией, рынок услуг по утилизации будет расти

•         Военная продукция («игрушки политиков») слишком обременительна для народа и для оптимизации затрат необходимо применить принцип разумной достаточности

•         Интеллектуальные силы человека брошены на поиски новых видов потребления, истребления себе подобных и неограниченного использования ограниченных ресурсов.
 
Среда обитания человека под угрозой.  Необходимо перенаправить часть усилий на поиски решений по встраиванию современных технологий в природные замкнутые цепочки без ограничения ресурсов.

Что касается существующей атомной энергетики, то не надо забывать, что вся она развивалась на базе военных исследований с неограниченным ресурсом, что пагубно отразилось на ее конкурентоспособности с учетом переработки отработанного ядерного топлива (ОЯТ) и утилизации радиоактивных отходов (РАО). Накопление ОЯТ создает массу проблем, например в России, только на 11 энергоблоках РБМК -1000 среднегодовое образование ОЯТ 390т (3500 ОТВС), а заполнение хранилищ – более 90%. Весь наработанный ОЯТ и РАО в США хранится в хранилищах при АЭС. Нет экономически выгодного решения, что же со всем этим накопленным «богатством» делать.

Автора все время настораживает, с какой легкостью наша, в общем, бедная страна бросается на амбразуру ничем не обоснованных исследований, в то время, как богатейшие США очень осторожничают в этих вопросах. США перестали финансировать токамачное направление управляемого термоядерного синтеза (проект ИТЭР), приостановили финансирование могильника в Юкка-Маунтин после $23 миллиардных затрат, очень медленно исследуют замкнутый топливный цикл и направление быстрых реакторов, не торопясь удивить мир сногсшибательными технологиями. Чувствуется, что денежки они считать умеют. В соответствии со стратегией Департамента Энергетики США [8] только к 2021 предусматривается постройка промежуточного хранилища ОЯТ, к 2025 году они должны определиться с большим проектом по хранилищу, а к 2048 году планируется создание постоянного геологического хранилища ОЯТ и РАО. Объявлено, что на цели управления накопленных ОЯТ и РАО (хранение, переработка, утилизация)  государство выделит $7 триллионов, доступ к которым будут иметь и частные компании.

Другой индикатор полезности, это частный инвестор, который,  наверно, лучше считает деньги, чем государство. Билл Гейтс вкладывает деньги в проект быстрого реактора на «бегущей волне».  Его установка как инвестора: «Реактор должен быть «очень дешевым, очень безопасным и производить очень мало отходов». Подобная формулировка требований должна быть и у российского Заказчика, вместо выбора готового проекта под давлением лобби.

Идея саморегулирующегося реактора была предложена еще в 50-х годах советскими физиками, сотрудниками Курчатовского института С.М. Фейнбергом и Е.П. Кунегиным. В 1988 году академик Л.П. Феоктистов «реанимировал» эту идею саморегулирующегося реактора в качестве концепции «бегущей волны». Расчетные обоснования идеи многократно докладывались на международных семинарах и конференциях. В реактор загружается запал (обогащенная зона) и обедненный U238. По мере работы реактора идет наработка плутония за счет утечки нейтронов и по мере выгорания обогащенной зоны и наработки на ее периферии Pu239  геометрически зона перемещается в сторону максимальной его наработки, как бы плывет. Так как тяжело регулировать процесс автоматического перемещения активной зоны, в первой реализации проекта предусматривается роботизированная непрерывная перегрузка, имитирующая вышеописанный процесс.

Иными словами активная зона остается на месте, но в процессе работы из зоны извлекаются выгоревшие кассеты и замещаются на кассеты с наработанным Pu239. Все топливо остается в интегральном корпусе.  Основное преимущество такой схемы - это отсутствие открытых операций с отработанным ядерным топливом (ОЯТ) и радиоактивными отходами (РАО), а также отсутствие передела ОЯТ в новое топливо, при котором экспоненциально вырастают объемы РАО. Все топливо загружается в начале кампании до полного выжигания и оставляется в интегральном корпусе для выдержки по окончании кампании. Этим достигается минимизация РАО, так как ахиллесовой пятой атомной энергетики остаются  операции с ОЯТ и РАО, чем чаще передел, тем больше РАО. Американские инвесторы понимают, что в будущем никто не захочет заморачиваться с РАО, и приоритет должен быть в технологиях их минимизирующих. К сожалению, в России расставлены совсем иные приоритеты, подчас неподвластные логике. Сомневаюсь, что в будущем кто-нибудь купит у нас быстрые реакторы с устаревшей и затратной схемой переработки ОЯТ, интегрально увеличивающей РАО.

Кстати, компания Билла Гейтса Terra Power, продвигающая вышеописанный проект реактора на «бегущей волне», предлагала сотрудничество с Росатомом, однако не нашла заинтересованности. Сейчас идут переговоры с Китаем. Необходимо еще отметить грамотный современный подход Terra Power. Они начали с разработки, верификации и сертификации комплексной математической модели аппарата, описывающей все технологические и физические процессы в нем.

Итак, для атомной отрасли можно сформулировать следующие вызовы:

•         Атомная энергетика (АЭ) и ее конкурентоспособность базируются на остаточном принципе военных исследований. Исторически вопросы жизненного цикла АЭС и ядерного топлива не были проработаны до конца. Эйфория низких операционных затрат на АЭС уперлась в проблемы ОЯТ, РАО и высокие капитальные затраты. В то же время эффективные и экологически чистые технологии сжигания угля,  снижение относительной стоимости газа за счет «сланцевой революции», стремительный рост возобновляемых источников энергии отнюдь не повышают конкурентоспособность АЭ.

•         Не решена проблема ОЯТ. Нет устоявшегося мнения: перерабатывать или хранить ОЯТ и РАО. Переработка и включение этих затрат в цикл производства топлива – риск попасть в зону неконкурентоспособности. Хранение – риск накопления и  экспоненциального роста затрат на хранение. Оба подхода при существующих технологиях отнюдь не улучшают экологию.

•         Неограниченность финансирования Средмаша в эпоху СССР привела к завышенным людским и инфраструктурным ресурсам, откуда возникает проблема их загрузки задачами в настоящее время или массового увольнения.

•         В моногородах отрасли стоит проблема в отсутствии маневра ресурсами, при увольнении специалистам негде трудоустроиться.

•         Монстр Росатома не прокормит только сфера электричества – требуется диверсификация деятельности, освоение новых рынков и технологий, иначе потребуется сокращение численности, что сейчас и наблюдается.

•         Громадные инфраструктурные и интеллектуальные ресурсы отрасли либо  бездействуют – нет всепоглощающей идеи, либо выполняют частные мелкие задачи, так как отсутствует система выработки  и постановки глобальных задач, а формулировка частной задачи подменяет собой глобальную.

Основным приоритетом в выборе глобальных задач должен наконец-то стать человек, его жизненная инфраструктура, место человека в общем балансе материи и энергии в природе. Более столетия основные свои силы мы направляли на создание игрушек для уничтожения всего живого, настало время повернуться к человеку лицом, решить его проблемы с жизненной инфраструктурой и нарастающими по экспоненте отходами.

Прогноз-дело тонкое

В первую очередь при выборе глобальных задач необходимо посмотреть на вызовы и будущие потребности, отбросив из рассмотрения существующие проекты и стоящие за ними лоббистские группы. Исходя из вызовов и будущих потребностей, формулируются цели. Здесь кроются громадные риски. Мы можем сформулировать текущие вызовы и потребности, но совершенно неопределенны будущие вызовы и потребности. Прогноз очень чувствителен к начальным условиям. Достаточно ошибиться в начальных предпосылках, чтобы попасть пальцем в небо. Автор работы  [2], опираясь на «Стратегию развития атомной энергетики России в первой половине XXI века»,  предположил, что развитие экономики России будет расти по экспоненте, а значит,  по экспоненте будут расти и потребности в  электроэнергии. Во-первых, в работе [1] показано, что экспоненциальная модель экономики невозможна, на планете Земля просто не хватит ресурсов, во-вторых, кто сказал, что весь прирост потребностей в электроэнергии будет покрываться за счет роста производства на атомных электростанциях. Не очевидно, так как подтягиваются технологии безотходного сжигания угля, стоимость газа из-за роста добычи сланцевого газа может упасть, идет постоянный рост выработки электроэнергии от возобновляемых источников (солнце, ветер, гидро, геотермальная и т.д.). Конкуренты не дремлют, а вот застарелые проблемы АЭ никак не решаются.  В-третьих, совершенно не рассмотрен потенциал энергоэффективности. Не секрет, что энергозатраты на 1 рубль ВВП в России в 2-3 раза выше, чем в развитых странах, а в условиях рынка конкурентоспособность товара будет напрямую зависеть от этого параметра и заставит подтянуться до лучших значений. Отсюда, рост экономики возможен и при сохранении текущих значений выработки электроэнергии за счет повышения энергоэффективности.
 
Это означает, что прогноз экспоненциального роста потребления энергии завышен в несколько раз. Можно понять, когда прогноз отличается на десятки процентов, но когда он не верен в разы, это уже не прогноз, а профанация, выдача желаемого за прогноз и увод инвестиционных решений  в зону значительного риска. Никто не будет останавливать тепловые электростанции на органическом топливе в угоду роста выработки на АЭС. По оценке автора работы [11]: «1% “перепрогнозирования” спроса в год - это дополнительно $ 5 млрд. инвестиций.»

Разработчики стратегии развития России до 2030 года [9] схитрили и поставили неопределенные «этапы», вместо конкретных лет в своих прогнозах. При этом определили в более ранней стратегии до 2020 года [10] только 1 этап 2010 годом, оставив в неопределенности 2 и 3 этапы. Интересно отметить, что в более ранней стратегии до 2020 года было спрогнозировано значение годового ввода мощностей на АЭС в 2 ГВт/год.(см. рис. 2).

На самом деле уже известно, что России спущен «сверху» план развития не более 3% в год. При определенной стратегии правительства, например, замещении импорта отечественными продуктами, эта цифра могла бы быть увеличена, однако что-то не видно усилий правительства в этом направлении. Это означает, что мечтать о резком скачке производства электроэнергии на АЭС не следует. Вторым сдерживающим фактором является способность промышленности осуществить требуемые поставки оборудования длительного цикла изготовления (ОДЦИ) и производительность и ресурсообеспеченность строительно-монтажного комплекса. Учитывая все факторы, и с учетом работ в области энергоэффективности, не стоит рассчитывать на рост потребления электроэнергии более 3% в год. Если предположить сохранение доли выработки электроэнергии на АЭС в России, то прогноз ее потребности будет пропорциональным росту общего спроса в 3% в год. Можно прогнозировать относительную стабилизацию потребления в России (пессимистическая оценка) или относительно небольшой его рост, в случае роста доходов населения, исходя из стабилизации численности населения страны. В случае наступления финансового кризиса, а его вероятность высока [1], потребление, а следовательно и выработка электроэнергии может упасть на 30-40%. Практика ввода в строй сложных объектов показывает, что ни один не выдерживает графика и запаздывает на 1, 2  а то 3 года. Исходя из реальных сроков задержки ввода в строй 9 строящихся энергоблоков, можно прогнозировать динамику реального ввода мощностей АЭС (см. рис.2) без учета возможного останова части блоков с РБМК или снижения на них мощности из-за проблем с графитом, но с учетом вывода до 2020 года из эксплуатации по Генсхеме 3,7 ГВтэ.


Рис. 2 График прогнозов ввода мощностей АЭС в РФ в ГВт до 2030 года.

Как видим, пессимистическая оценка ввода в строй с учетом задержки сроков строительства энергоблоков АЭС вполне сносно согласуется с прогнозом потребности при выбранных предположениях сохранения доли АЭС в общем балансе установленных энергомощностей России.

Можно согласиться с автором [3] и процитировать его: «Следует принимать в расчет и то обстоятельство, что сейчас мировая экономика находится далеко не в лучшем состоянии и серьезные инвестиции в энергетический сектор будут в ближайшие десятилетия затруднены. В целом, можно достаточно обоснованно констатировать, что мир вступил в полосу экономической стагнации и в каком состоянии он из нее выберется предсказать сложно. Ясно, что энергетика потребуется в любом случае, но ее конкретную конфигурацию сейчас определить трудно. Например, многие исследователи отмечают рост активности в области распределенной энергетики и выражают большой оптимизм в отношении возобновляемой энергетики, за счет энергии, получаемой от ветра и солнечного света. В какой степени это может распространиться в перспективе, сказать сложно. Нужна практика и сейчас она активно нарабатывается в таких странах как Германия, Китай и др. Как будет развиваться в перспективе сетевое хозяйство? Может действительно региональная генерация начнет доминировать лет через тридцать? А тогда, как будет чувствовать себя АЭ, когда практически все современные станции ориентированы на централизованную выработку электроэнергии в большом объеме с ее последующим  сетевым распределением? Вопросов море и бойкий ответ на них каким-то одним проектом, представляется, как минимум, наивным. Конечно, можно прикрывшись авторитетным мнением принять любой прогноз, и на его основе быстренько приниматься за реализацию конкретных решений, как это часто и происходит. Но обоснованность такого выбора сильно зависит от вкусовых приоритетов текущей чиновной элиты (тех кто распределяет деньги), а серьезные аналитические и прогностические исследования просто остаются в стороне и игнорируются. От них и так немного толку, но без них получается даже хуже чем гадание на кофейной гуще.»

Потребности в электроэнергии с АЭС на следующие 15-20 лет могут быть спокойно реализованы за счет текущих проектов с ВВЭР. По всей видимости, для локальных сетей и зарубежного рынка развивающихся и малых стран, потребуется блок с мощностью 500-600 МВтэ, и на эту роль может подойти ВБЭР-500 Нижегородского ОКБМ. Конечно, он требует коренной переработки концепции систем безопасности. Уникальные характеристики реакторной установки (компактность, снижение размера максимальной проектной аварии и т.д.) совершенно не вписываются в существующую концепцию систем безопасности, скопированную с ВВЭР-1000. По сути, весь возможный выигрыш в стоимости съеден громоздкой концепцией систем безопасности, и от этого теряется вся прелесть проекта РУ ВБЭР-500. А пока на указанный период потребность в разворачивании широкомасштабной серии быстрых реакторов с предполагаемым частым переделом ОЯТ и с учетом их большей, чем у ВВЭР стоимости капвложений и операционных затрат, не просматривается. ВВЭР СКД тоже ничего кроме «геморроя» атомной энергетике не даст, так как не решает всех ее проблем, а только добавляет. Это все мелкие частные проекты (задачи), ни имеющие ничего общего с глобальными проблемами.  Скорее всего, все-таки будет найдена более дешевая, надежная и безопасная технология производства электроэнергии на смену энергетике на органическом топливе. Можно предположить, что это будут не традиционные АЭС, так как «вериги» ОЯТ и РАО, не говоря уже о потенциальной опасности тяжелых аварий типа Чернобыля и Фукусимы, не позволят этого сделать. Отработанная технология ВВЭР (PWR) позволит просто пережить «переходный период».

Аналитический Центр

По-видимому, назрела необходимость в создании Аналитического Центра по выработке глобальной стратегии. В задачу Центра должны входить постоянный мониторинг идей по всему миру, выбор приоритетов проверки, формирование задач по проверке идей, организация конкурса идей, механизм отбора наиболее перспективных идей по времени внедрения: дальнесрочные, среднесрочные, текущие.

«Управлять – значит предвидеть» (П. Столыпин). Задачей подобного Центра должна стать разработка реального ответственного прогноза, а не выдача «желаемого за действительное». В прогнозе должны быть учтены все факторы, а не пожелания лоббистских групп.

На базе реального прогноза, мониторинга существующих технологий и идей должна быть разработана программа исследований. В Центре должны быть люди, способные заглянуть за горизонт, можно сказать отчасти «фантасты», которые смогут либо генерировать «безумные» идеи, либо собирать их по миру, классифицировать и расставлять приоритеты их проверки. На Западе таким идеям дали название  «Фриндж проекты» (Fringe Projects). В переводе с английского слово «fringe» означает «выходящий за рамки общепринятого» или «бахрома на границе у ковра»,  а по-русски звучит как Проекты, находящиеся на границе знания и незнания. [4]

В работе [6] Академик РАН  В.А.Рубаков признается, что человечество знакомо только с малой частью возможных частиц, и еще предстоит масса новых открытий. Вот что он пишет: «Космология подсказывает, что известными сегодня «кирпичиками» мир элементарных частиц далеко не исчерпывается. В нашей Галактике в окрестности Солнца масса темной материи примерно равна массе обычного вещества.

Что представляют из себя частицы темной материи? Ясно, что эти частицы не должны распадаться на другие, более легкие частицы, иначе бы они распались за время существования Вселенной. Сам этот факт свидетельствует о том, что в природе действует новый, не открытый пока закон сохранения, запрещающий этим частицам распадаться. Аналогия здесь с законом сохранения электрического заряда: электрон — это легчайшая частица с электрическим зарядом, и именно поэтому он не распадается на более легкие частицы (например, нейтрино и фотоны). Далее, частицы темной материи чрезвычайно слабо взаимодействуют с нашим веществом, иначе они были бы уже обнаружены в земных экспериментах. Дальше начинается область гипотез. Наиболее правдоподобной (но далеко не единственной!) представляется гипотеза о том, что частицы темной материи в 100–1000 раз тяжелее протона, и что их взаимодействие с обычным веществом по интенсивности сравнимо с взаимодействием нейтрино… 

Мы сегодня не знаем, что представляет собой основная часть материи во Вселенной. Мы можем только догадываться, какие явления происходят на сверхмалых расстояниях, и какие процессы происходили во Вселенной на самых ранних этапах её эволюции. Замечательно, что на многие из этих вопросов ответы будут найдены в обозримом будущем — в течение10–15 лет, а может быть, и раньше. Наше время — это время кардинального изменения взгляда на природу, и главные открытия здесь еще впереди».

 Для академика, члена комиссии по лже-науке, это очень необычное признание в ограниченности существующих знаний. Пока другие его коллеги с пеной у рта отрицают все, что не подходит под существующие теории.

Фриндж-проекты

Автор работы [4] предлагает создать Центр проверки «безумных» идей  -  Фриндж проектов (Fringe Projects). Основной принцип – всеядность. Не должны быть приоритетны чъи-то предпочтения или пожелания лоббистских групп. По мнению автора работы [4] основные задачи Центра должны быть:

·         Поиск и экспертная оценка пограничных проектов, которые могут быть интересными для проверки (верификации);

·         Организация верификационных исследований;

·         Способствование публикации и обсуждению результатов таких исследований, проведение семинаров и конференций;

·         Организация и поддержка научных экспертных сообществ по пограничным темам исследований;

·         Организация учебных программ, подготовка специалистов для изучения таких тем;

·         Подготовка положительных результатов верификации для коммерческого внедрения.

Глупо игнорировать необычные экспериментальные факты в других отраслях, вместо того, чтобы взять и проверить их с привлечением опытных специалистов.

К фриндж-проектам можно отнести, например, и управляемый термоядерный синтез (УТС) на базе Токамака. Уровень «безумности» идеи довольно относителен. В США, например, 2 компании объявили о намерении добывать редкие металлы из космоса с астероидов и уже сейчас готовы вкладывать в это деньги. В то же время, что-то не слышно, чтобы частные компании вкладывались в УТС, для них это более «безумная» идея, чем добыча полезных ископаемых в космосе.

10.01.2013 года сотрудники университета Rice разместили в сети интернет ролик (http://www.youtube.com/watch?v=4XDJC64tDR0 ), в котором показан процесс создания графитовой нанотрубной нити неограниченной длины, проводящей ток и обладающей рекордными прочностными показателями. Американским учёным удалось разработать новую технологию производства крупных объектов из углеродных нанотрубок, пригодных для плетения сверхпрочных и электропроводных нитей. «Мы создали волокно из нанотрубок со свойствами, которыми не обладает ни один материал, - рассказывает руководитель исследовательской группы Маттео Паскуали (Matteo Pasquali) из Университета Райса(США). - Его нить похожа на обычную хлопчатобумажную нитку чёрного цвета, но при этом совмещает в себе свойства металлических проводов и прочных углеродных трубок».

Мало кто понимает, что это революция и в электроэнергетике, например, для  аккумулирования энергии на базе супермаховиков, новые проводники, катушки, трансформаторы, электродвигатели, провода для сетей, композиты и т.д. Если встроить станок по производству нити в 3D принтер, то можно ожидать печать любых конструкций из композитов с заданными свойствами, по прочности превосходящими металлы.

Для России это «безумная» идея, а вот в США это уже реальность. Без «безумных» идей на стыке наук мы так и будем прозябать на окраине цивилизации.

Низкоэнергетические ядерные реакции

К Фриндж-проектам можно отнести и установки низкоэнергетических ядерных реакций (LENR) или холодного ядерного синтеза (ХЯС) и трансмутации элементов. До недавнего времени они считались экзотикой и лже-наукой, пока Андреа Росси не протестировал полупромышленный аппарат на 1 МВт тепловой энергии. Вообще А. России продемонстрировал инженерный подход к результатам научных исследований. Пока Фоккарди и Пиантели экспериментировали с ваттами, никто не обращал на эти эксперименты особого внимания. Как только инженер А.Росси повысил мощность экспериментальной установки в 400 раз, об эффекте заговорил весь мир. На рис. 3 представлена некая классификация установок и экспериментов, зафиксированных на сегодняшний день и описанных в Интернете. Что происходит в закрытых лабораториях трудно сказать, хотя по косвенным высказываниям интенсивные исследования проводятся в ВМФ США, Индии и Китае. Даже Массачусетский Технологический институт занялся подобными исследованиями, имеется и курс для студентов по LENR (http://lenr-canr.org/acrobat/StormsEastudentsg.pdf). Большие успехи демонстрируют Южнокорейцы, а их способности можно воочию увидеть на их автомобильной промышленности, да и в традиционной атомной энергетике.


Рис. 3 Классификация экспериментов и установок низкоэнергетических ядерных реакций

Из российских экспериментаторов можно выделить И.С.Филимоненко, стоявшего у истоков исследования процессов низкоэнергетического ядерного синтеза, А.Б.Карабута и И.Б. Савватимову, проводящих эксперименты с тлеющим разрядом в НПО «Луч» на протяжении более 20 лет, А.В. Вачаева, обуздавшего «шаровую» молнию в потоке воды.

Кроме А.Росси, который в США строит завод по производству теплогенераторов на базе трансмутации никеля в медь, заявила о промышленном производстве подобных аппаратов фирма Дефкалион (Греция), а Бриллион Энерджи в Беркли (США) предложила свою концепцию и аппарат на базе преобразований водорода.

История с И.С.Филимоненко носит детективный характер и уже частично описана в работе [5].  Работая в НПО «Красная звезда» в области космической техники, он случайно открыл эффект выделения тепла в электроде с добавками Палладия при электролизе тяжелой воды. При разработке термоэмиссионных источников энергии для космических аппаратов боролись два направления: традиционный реактор на базе обогащенного урана и гидролизная установка И.С.Филимоненко. Победило традиционное направление, И.С.Филимоненко был уволен и помещен на некоторое время в психиатрическую больницу. На некоторое время эта тема была забыта. В НПО «Красная звезда» сменилось не одно поколение и при беседе автора с Главным конструктором обнаружилось, что о И.С. Филимоненко уже никто и не знает в настоящее время. Тема снова всплыла после сенсационных опытов Флейшмана  и Понса в 1989 году (Флейшман умер в 2012 году). Фонд, возглавляемый Раисой Горбачевой, в 1990-1991 годах заказал, но уже на опытном заводе «Луч» в г. Подольск, изготовление двух термоэмиссионных гидролизных энергоустановок (ТЭГЭУ) И.С.Филимоненко. Сам И.С. Филимоненко был принят на работу на завод, и с его непосредственным участием разрабатывалась рабочая документация, по которой сразу шло изготовление узлов и сборка установки. Из бесед автора с Главным конструктором и Главным технологом завода (сейчас оба на пенсии) известно, что была изготовлена одна установка, прототипом которой стала известная установка ТОПАЗ, но в качестве источника энергии использовалась тяжеловодная схема И.С. Филимоненко с низкоэнергетической ядерной реакцией. Был подготовлен жидкометаллический стенд для испытаний установки, но из-за непроплаты последнего транша установка была отгружена без испытаний. Дальнейшая ее судьба неизвестна.

Все рабочие чертежи и рабочая документация были переданы почему-то в Моссовет, на заводе не осталось ничего. Система управления знаниями, о которой так много говорят менеджеры, в этом случае дала 100% отрицательный результат. Утеряны знания, утеряна технология, а она была уникальна, так как основывалась на вполне реальном аппарате ТОПАЗ, который опережал лет на 20 мировые разработки. Сам ТОПАЗ-1 (скорее всего с традиционным реактором) был сдан в аренду в США за 12 млн. долларов. Что уж они там с ним делали неизвестно, но по слухам вернули в целости, и теперь он в музее завода. Печально, что так много прекрасных идей у нас не доводится до финала.

Не менее интересная история произошла и с А.В.Вачаевым. Экспериментатор от бога, он проводил исследования плазменного парогенератора и случайно получил большой выход порошка, в составе которого были элементы, чуть ли не всей таблицы Менделеева. Шесть лет исследований позволили создать плазменную установку, которая давала стабильный плазменный факел – плазмоид, при пропускании через который дистиллированной воды или раствора в большом количестве образовывалась суспензия металлических порошков, получить стабильный пуск и непрерывную работу более двух суток, наработать сотни килограммов порошка различных элементов, получить плавки металлов с необычными свойствами. По теме «Разработка основ технологии получения металлов из плазменного состояния водно-минеральных систем» в 1997г была защищена в Екатеринбурге диссертация к.т.н. Интересная ситуация сложилась при защите. Комиссия сразу запротестовала, как только услышала, что все элементы получаются из воды. Тогда всю комиссию пригласили на установку и продемонстрировали весь процесс. После этого все проголосовали единогласно.

С 1994 года по 2000г  была спроектирована, изготовлена и отлажена, предназначенная для серийного изготовления полупромышленная установка «Энергонива 2». Для получаемых сотнями килограммов полиметаллических порошков в лаборатории была разработана оригинальная технология их переработки. В это же время целенаправленно изучались:

·         трансмутация воды, и веществ в нее добавляемых, сотни экспериментов с различными растворами и суспензиями, которые подвергались плазменному воздействию.

·         преобразование вредных веществ в ценное сырье, использовались сточные воды вредных производств, содержащие органические загрязнения, нефтепродукты и трудно разлагаемые органические соединения. 

·         изотопный состав трансмутированных веществ,  всегда получали только стабильные изотопы.

·         опыты с дезактивацией радиоактивных отходов, нестабильные изотопы преобразовывались в группу устойчивых веществ.

·         непосредственное преобразование энергии плазменного факела (плазмоида) в электричество, - по сути МГД (магнито-гидродинамический) генератор, и  это наиболее интересно для атомной отрасли, (требует проверки и подтверждения в хорошо оборудованной лаборатории для исключения ошибки). 

При переходе на переработку отходов и стоков производств, продуктов жизнедеятельности людей и т. п.  было обнаружено, что новая технология получения металлов сохраняет свои преимущества, позволяя исключить из технологии получения металлов горнорудный, обогатительный, окислительно-восстановительный процессы.  Следует отметить отсутствие радиоактивного излучения, как в ходе реализации процесса, так и в конце его. Отсутствуют также газовые выделения. Жидкий продукт реакции - вода - в конце процесса отвечает требованиям, предъявляемым к пожарно-питьевой. Но эту воду целесообразно использовать повторно, т.е.  можно выполнить многокаскадный агрегат «Энергонива» (оптимально - 3) с получением из 1т воды порядка 600-700 кг металлических порошков.  Проверка экспериментом показала устойчивую работу последовательной каскадной системы, состоящей из 12 ступеней с общим выходом черных металлов порядка 72%, цветных - 21% и неметаллов - до 7 %. Процентный химический состав порошка примерно соответствует распространению элементов в земной коре. Начальными исследованиями установлено, что выход определенного (целевого) элемента возможен при регулировании электрических параметров питания плазмоида. Стоит обратить внимание на использование двух режимов работы установки: металлургический и энергетический. Первый, с приоритетом получения металлического порошка, и второй, - получение электрической энергии.

При синтезе металлического порошка вырабатывается электрическая энергия, которая должна отводиться от установки. Количество электрической энергии оценивается примерно до 3МВт*ч на 1м/куб. воды и зависит от режима работы установки, диаметра реактора и количества наработанного порошка.

Данный вид горения плазмы достигается изменением формы потока разряда. При достижении формой симметричного гиперболоида вращения, в точке пережима плотность энергии максимальна, что способствует прохождению ядерных реакций (см. рис. 4).


Рис. 4 Форма плазмоида А.В. Вачаева 
 
Переработка радиоактивных отходов (особенно жидких) в установках «Энергонива» может открыть новый этап в технологической цепочке атомной энергетики. В работе [12] описываются аналогичные процессы обработки радиоактивных сред. Автор книги [12] проводит работы и для предприятий отрасли.

Процесс "Энергонива" протекает практически бесшумно, с минимальным выделением теплоты и газовой фазы.  Усиление шума (до треска и "рева"), а также резкое повышение температуры и давления рабочей среды в реакторах свидетельствуют о нарушении хода процесса, т.е. о возникновении вместо требуемого разряда обычной тепловой электрической дуги в одном или во всех реакторах.

Нормальным является процесс, когда в реакторе между трубчатыми электродами возникает электропроводящий разряд в виде плазменной пленки, образующей многомерную фигуру типа гиперболоида вращения с пережимом диаметром 0,1…0,2 мм. Пленка обладает повышенной электропроводностью, полупрозрачная, светящаяся, толщиной до 10…50 мкм. Визуально она наблюдается при изготовлении корпуса реактора из оргстекла или через торцы электродов, заглушенные пробками из оргстекла. Водный раствор «протекает» через «плазмоид» аналогично тому, как «шаровая молния» проходит через любые препятствия.

«Энергонива» восстановлена в прошлом году, и есть надежда на возобновление успешных экспериментов в Магнитогорске.

«Странное» излучение

А.Б.Карабут и И.Б.Савватимова на установках тлеющего разряда в г. Подольске, Д.С.Баранов на своей установке в г. Протвино (в настоящее время ИВТАН),  С.В.Адаменко в лаборатории «Протон-21» в Киеве, Л.И.Уруцкоев на своей установке в Москве получали на мишенях очень странные треки, которые нельзя идентифицировать ни с одной известной частицей. В то же время, эти треки (см. рис. 5) поразительно походят друг на друга в качественно различных экспериментах, из чего можно сделать вывод, что их природа может быть единой.


Рис. 5 Треки от «странного» излучения (С.В.Адаменко и Д.С.Баранов)     

Каждый экспериментатор называет их по разному:
•         «Странное» излучение
•         Эрзион (Ю.Н. Бажутов)
•         Шаровые микро молнии (В.Т. Гринев)
•         Сверхтяжелые элементы с массовым числом более 1000 единиц (С.В. Адаменко)
•         Изомеры-(кластеры атомов плотной упаковки) (Д.С. Баранов)
•         Магнитные монополи.
•         Частицы темной материи в 100–1000 раз тяжелее протона (предсказаны академиком В.А. Рубаковым [6]). 

Необходимо отметить, что неизвестно воздействие этого «странного» излучения на биологические объекты. Никто этим не занимался, но фактов непонятных смертей много. И.С.Филимоненко считает, что его спасло только увольнение и прекращение опытов, все его коллеги по работе умерли. Сам А.В.Вачаев сильно болел и умер в возрасте 60 лет. Из 6 человек, занимающихся плазменным электролизом,  умерло пять человек, а один остался инвалидом. Есть данные, что рабочие гальванических цехов не доживают и до 44 лет, но никто не исследовал отдельно, какую роль в этом играет химия, и есть ли воздействие от «странного» излучения в этом процессе. Эти процессы не изучены, и есть, где приложить свой талант будущим исследователям.

Можно, конечно, починять «старый примус», но есть масса прикладных исследовательских тем в нашей и смежных отраслях, куда можно приложить интеллектуальные силы Росатома, например, такие темы как: управление погранслоем, струйные и вихревые технологии, импульсные технологии, бинарные циклы, утилизация тепловых выбросов, тепловые насосы большой промышленной мощности,  сухие градирни и т.д. и т.п. Нельзя в одной статье все перечислить, определить подобный перечень с указанием приоритетов - это задача системных аналитиков.

Заключение

В отсутствии механизма отбора и обоснования приоритетов исследований и выработки глобальных задач срабатывает механизм лобби для выбора первоочередных исследований, что рано или поздно приведет к деградации отрасли.

Аналитический Центр или группа аналитиков должны постоянно мониторить мировые идеи и экспериментальные результаты на стыке наук (аналитическая каждодневная работа) и определять приоритет их проверки, при этом фриндж-проекты должны иметь равноценный ранг. Необходим механизм выработки (формулировки) глобальных задач отрасли, перечня ключевых исследований, включая  рисковые. Для исключения ошибок необходим конкурс идей, а не лоббизм старых решений.

Прогнозная деятельность Аналитического Центра должна опираться на научно-обоснованные методы, а не «хотелки» лоббистских групп и описывать логичные сценарии. Может быть, целесообразно эти прогнозы отдавать на экспертизу в конкурирующие отрасли для отрезвления и исключения «головокружения от успеха».

Установка на экспоненциальный рост потребности в электричестве ошибочна. Росатом чрезмерен только для функции выработки электроэнергии на АЭС – требуется диверсификация деятельности и поиск задач в других областях и  направлениях исследований и разработок, создание некоего эквивалента General Electric.

Лучшие интеллектуальные силы работали на уничтожение человека. Пора уже повернуться к человеку, его потребностям, жизненной инфраструктуре, его проблемам, экологии, к утилизации мусора, который накопило человечество. Этот рынок, по всей видимости, будет развиваться, и необходимо успеть в него въехать.

Годы исследований не поставили точку в споре: перерабатывать или хранить ОЯТ, то есть подождать до лучших времен с переработкой. Необходим качественный скачок в технологиях переработки ОЯТ и утилизации РАО.

Технология трансмутации и низкоэнергетических ядерных реакций (LENR) или холодного ядерного синтеза (ХЯС) может стать спасительным элементом в сохранении конкурентоспособности отрасли и формирования новой технологической платформы промышленности:

•         генерация нано порошков требуемых элементов для 3D принтеров из стоков предприятий (основной ресурс в технологии «добавления», приходящей на смену старой технологии «убирания»)[7];

•         генерация тепловой энергии за счет энергии ХЯС и трансмутации элементов и преобразование ее в электроэнергию [5];

•         прямая генерация электроэнергии за счет ХЯС или трансмутации элементов [5];

•         утилизация радиоактивных элементов - трансмутация РАО до стабильных элементов, решение проблем атомной энергетики с РАО [5];

•         ориентация на потребителя, создание электрогенерирующих установок, приближенных к потребителю, встроенных в SMART сети, гигантомания должна уйти в прошлое;

•         очистка стоков производства и жизнедеятельности человека – возвращение в круговорот природы очищенной воды.

Потребности в электроэнергии с АЭС на следующие 15-20 лет могут быть спокойно реализованы за счет апробированных проектов с ВВЭР масштабируемой мощности.  На этом отрезке времени экономически нецелесообразно разворачивание широкомасштабной серии быстрых реакторов с предполагаемым частым переделом ОЯТ с учетом их большей, чем у ВВЭР стоимости капвложений и операционных затрат. В этот «переходный период» скорее всего, все-таки будет найдена более дешевая, надежная и безопасная технология производства электроэнергии на смену энергетике на органическом топливе. Отработанная технология ВВЭР (PWR) с учетом срока службы в 60 лет позволит безболезненно пережить этот «переходный период».


Литература
1.                              Александр Просвирнов, «Один с сошкой – семеро с ложкой, какое будущее нам готовит «наша элита», «Атомная стратегия», http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=4140, http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=4154
2.                              Виктор Сидоренко, «Концептуальный подход. О стратегии ядерной энергетики России до 2050 года», 2012г, Росэнергоатом, № 6
3.                              В.Ф.Цибульский, « Куда ведет эта дорога?», «Атомная стратегия», 01.2013, http://proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=4275
4.                              В.Ф. Шарков, «ИННОВАЦИОННАЯ ЭНЕРГЕТИКА НА НОВЫХ ФИЗИЧЕСКИХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПРИНЦИПАХ. ЛОГИКА РАЗВИТИЯ.», УДК 620.4; 621.31
5.      Александр Просвирнов, «Состоится ли «Атомный проект – 2»?, «Атомная стратегия», 2012г., http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=3736
6.      В.А. Рубаков, «Темная материя и темная энергия во Вселенной», ИЯИ РАН, http://elementy.ru/lib/25560/25566
7.                              Александр Просвирнов, «Новая технологическая революция проносится мимо нас», http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=4189
8.                              «STRATEGY FOR THE MANAGEMENT AND DISPOSAL OF USED NUCLEAR FUEL AND HIGH-LEVEL RADIOACTIVE WASTE», DOE USA, 01.2013, http://energy.gov/sites/prod/files/Strategy%20for%20the%20Management%20and%20Disposal%20of%20Used%20Nuclear%20Fuel%20and%20High%20Level%20Radioactive%20Waste.pdf
9.                              «ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СТРАТЕГИЯ РОССИИ на период до 2030 года», УТВЕРЖДЕНА распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 г. # 1715-р, http://www.atominfo.ru/files/strateg/strateg.htm
10.                          «ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СТРАТЕГИЯ РОССИИ НА ПЕРИОД ДО 2020 ГОДА»,  Утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации № 1234-р от 28 августа 2003 года, http://www.minprom.gov.ru/docs/strateg/1
11.                          Б.И. Нигматулин, «Состояние и развитие электроэнергетики в России до 2020 года», «Атомная стратегия», 02/06/2009, http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=print&sid=1832
12.                          В.В. Крымский, В.Ф. Балакирев, В.А. Батурин, Е.В. Литвинова, «Электроимпульсная обработка радиоактивных сред», УДК 539.186: 537,539.196:537
 

 
Связанные ссылки
· Больше про Атомная наука
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Атомная наука:
Сомнений не осталось, LENR существует

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 3.92
Ответов: 14


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 9 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Исходные предпосылки формулировки глобальных задач (Всего: 0)
от Гость на 06/02/2013
" С.В.Адаменко в лаборатории «Протон-21» в Киеве, Л.И.Уруцкоев на своей установке в Москве получали на мишенях очень странные треки, которые нельзя идентифицировать ни с одной известной частицей..."

Пришельцы, наверное...


[ Ответить на это ]


Re: Исходные предпосылки формулировки глобальных задач (Всего: 0)
от Гость на 06/02/2013
Очень мало ссылок на реальные публикации выявленных артефактов в экспериментах. Настораживает тенденция давления на концептуальный отход от БН технологий, которые по энергетике сегодня имеют преимущества в 20 раз по сравнению с «классикой», есть вероятность управляемой дезинформации. Хотелось бы послушать участников экспериментов или ознакомиться с их трудами, того же И.С.Филимоненко.


[ Ответить на это ]


Re: Исходные предпосылки формулировки глобальных задач (Всего: 0)
от Гость на 06/02/2013
"Благими намерениями ад вымощен". Занимался весь 2008 г.  работой с изобретателями, просмотрели (коллективом в 15 чел.) более 1200 предложений как от организаций, так и от талантов - одиночек. Набрали к рассмотрению едва паур десятков идей, все сейчас в стадии реализации. Звука много - при реальном рассморении в большинстве звуком и остается.


[ Ответить на это ]


Re: Исходные предпосылки формулировки глобальных задач (Всего: 0)
от Гость на 07/02/2013
Который раз читаю ваш комментарий по поводу работы с изобретателями. Хотя бы перечислили какие-то выбранные идеи, находящиеся в реализации. А то действительно получается, что звука много, а никто не знает, "А судьи кто?", что это за коллектив в 15 чел., где он, что выбрал, что делается и где реализуется? С уважением, А. Просвирнов


[
Ответить на это ]


Re: Исходные предпосылки формулировки глобальных задач (Всего: 0)
от Гость на 07/02/2013
"по воздействию на природу человек сравнялся с техногенными природными катаклизмами"


С терминологией непорядок!!!


[ Ответить на это ]


Re: Исходные предпосылки формулировки глобальных задач (Всего: 0)
от Гость на 07/02/2013
"Вообще А. России продемонстрировал инженерный подход к результатам научных исследований".
Нигде не могу найти формулу ядерной реакции, идущей в аппарате Росси. Уважаемый автор, может вы приоткроете завесу над тайной?


[ Ответить на это ]


Re: Исходные предпосылки формулировки глобальных задач (Всего: 0)
от Гость на 08/02/2013
во все века алхимики хранили тайну.чем и хороша эта тема - сама себя бережет от неумелых рук.а кто решит заявить, того либо объявят сумасшедшим, либо прикроют грифом "сов.серетно" ради блага Родины.так что же Вы хотели услышать? Где ключи от денежной квартиры лежат?


[
Ответить на это ]


Re: Исходные предпосылки формулировки глобальных задач (Всего: 0)
от Гость на 07/02/2013
Смотри Сашок! Обвинят тебя во лженауке! В системе живёшь! Как бы не съели? Боцман. А вообще хоршая статья. Для тех, кто ищет!


[ Ответить на это ]


Небольшая высокотехнологическая войнушка (Всего: 0)
от Гость на 16/02/2013
И пиндец настанет большей части нынешнего человечества.

Что не к тому идет - попрошу привести опровергающие тенденции;)


[ 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: 0.10 секунды
Рейтинг@Mail.ru