Перспективы термоядерной и ядерной энергетики

[Anton_Peplov]

Выделено из темы «Освоение Марса»

dsge в сообщении #1683241 писал(а):

Не рентабильна "зеленная экономика"

Естественно, возобновляемые источники энергии (ВИЭ) нерентабельны. ВИЭ достигли энергетической окупаемости (они вырабатывают больше энергии, чем тратится на их производство), но не рыночной конкурентоспособности с традиционными энергоносителями. Функция ВИЭ - сокращение выбросов углекислого газа, ведущих к глобальному потеплению. На масштабе десятилетий противостоять глобальному потеплению может быть выгодно, но прямо сейчас за это противостояние приходится платить.

Возможно, если бы вложенные в ВИЭ капиталы (включая человеческий) были вложены в термоядерную энергетику, она у нас бы уже была. А возможно, что и нет. Такие вещи трудно прогнозировать.

[EUgeneUS]

dsge в сообщении #1683241 писал(а):

. Крупнейшим американским банкам надоели эти игры.

Тащем-то в Вашей же цитате:

dsge в сообщении #1683241 писал(а):

... amid rising U.S. political pressure

Понятно, что политика - это продолжение экономики. И совершенно понятно, ради чего раскручивалась "зеленая энергетика", и почему сейчас она выпала из повестки.

(а разгадка проста)

Одно дело, когда зеленая энергетика покупается у нужных поставщиков. И совсем другое дело, когда оказывается, что панели, аккумуляторы и силовая электроника - всё китайское. Проще обратно сланцевый газ продавать

-- 21.04.2025, 18:25 --

Anton_Peplov в сообщении #1682964 писал(а):

Но если Вы уж так хотите осваивать Марс, лучше его осваивать после термояда. В экономике с бросовой энергией это будет гораздо легче.

1. Термояд не обеспечит бросовой энергией. Точно также, как гидроэлектростанции не обеспечивают бросовой электроэнергией.

2. Если ITER вселяет некоторые надежды на положительный выход в энергетическом смысле, то миниатюризация термоядерных реакторов до размеров пригодных для вывода в космос - всё ещё где-то за горизонтом.

-- 21.04.2025, 18:34 --

Ghost_of_past в сообщении #1682984 писал(а):

Интерес стал совсем платоническим из-за того, что когда-то термояд считался практически единственной альтернативой невозобновляемым источникам энергетики.

Тут какая-то путаница наблюдается
Термояд не может считаться "альтернативой невозобновляемым источникам энергетики", потому что он сам использует невозобновляемый источник энергии
Если же говорить об альтернативах ископаемому топливу (углеводороды во всех видах и уголь), то альтернатива известна - это ядерная энергетика.
Заждавшись термояда разрабатывают (более-менее успешно) циклы для сжигания урана-238 и тория (на днях китайцы реактор на ториевом топливе запустили, кстати).

Цитата:

With seawater uranium extraction (currently too expensive to be economical), there is enough fuel for breeder reactors to satisfy the world's energy needs for 5 billion years at 1983's total energy consumption rate, thus making nuclear energy effectively a renewable energy.[21][22] In addition to seawater, the average crustal granite rocks contain significant quantities of uranium and thorium that with breeder reactors can supply abundant energy for the remaining lifespan of the sun on the main sequence of stellar evolution.[23]

[мат-ламер]

EUgeneUS в сообщении #1683266 писал(а):

1. Термояд не обеспечит бросовой энергией.

Непохоже на то, что в ближайшем будущем получение электроэнергии через термояд будет экономически выгодным. Там большие технологические трудности. Атомные реакторы на быстрых нейтронах кажутся более экономически оправданными. И то там есть вопросы.

[Ghost_of_past]

(Оффтоп)

Anton_Peplov в сообщении #1683261 писал(а):

ВИЭ достигли энергетической окупаемости (они вырабатывают больше энергии, чем тратится на их производство), но не рыночной конкурентоспособности с традиционными энергоносителями

Да, всё так, EROI у зеленой энергетики сейчас достаточно приличный - у ветроэнергетики от 4 до 16, а в местах с хорошими условиями от 19 до 31. У солнечной энергетики несколько похуже, но исследования показывают EROI от 8 до 34 при сроке службы в 30 лет (у реальных промышленных панелей обычно 8-12 лет), т.е. реальный EROI при достаточной инсоляции будет от 2,5 до 10-11, но даже при низкой инсоляции он окажется практически гарантированно выше 1.

Это хуже, чем у невозобновляемой углеводородной энергетики, но на самом деле очень неплохо по сравнению с тем, что было 15-25 лет назад, когда показатели EROI ветроэнергетики и солнечной энергетики были в 2,5-3 раза ниже. Кстати, ветроэнергетика и солнечная энергетика могут выигрывать у нефти, газа и угля и по рыночной конкурентоспособности, но только при высоких ценах на сырье (от 80-105 долларов за баррель нефти и выше), но конечно не при ценах как сейчас.

Anton_Peplov в сообщении #1683261 писал(а):

Функция ВИЭ - сокращение выбросов углекислого газа, ведущих к глобальному потеплению.

Я бы добавил, что одна из двух функций. Вторая, которая не менее важна - снизить зависимость крупнейших центров мировой экономики от стран-поставщиков углеводородов. Во многом поэтому столь велики вложения в ВИЭ и европейских стран, и Японии, и Китая.

EUgeneUS в сообщении #1683266 писал(а):

Термояд не может считаться "альтернативой невозобновляемым источникам энергетики", потому что он сам использует невозобновляемый источник энергии

Не по сравнению с исчерпаемостью нефти, газа и угля. Но фундаментально Вы правы.

[Sender]

EUgeneUS в сообщении #1683266 писал(а):

Термояд не может считаться "альтернативой невозобновляемым источникам энергетики", потому что он сам использует невозобновляемый источник энергии

Строго говоря, любой "возобновляемый источник энергии" использует невозобновляемый источник энергии.

[mihaild]

EUgeneUS в сообщении #1683266 писал(а):

Термояд не может считаться "альтернативой невозобновляемым источникам энергетики", потому что он сам использует невозобновляемый источник энергии

Источник энергии, которого хватит на 1000 лет при текущем потреблении, можно считать возобновляемым. Формально и ГЭС используют невозобновляемый источник :)

[Anton_Peplov]

EUgeneUS в сообщении #1683266 писал(а):

1. Термояд не обеспечит бросовой энергией. Точно также, как гидроэлектростанции не обеспечивают бросовой электроэнергией.

Это сравнение было бы более корректным, если бы бы через каждый 200-тысячный город (население Братска) текла Ангара.
Кстати, не удивлюсь, если после создания нужных технологий строительство ТЯЭС с инфраструктурой обойдется намного дешевле, чем строительство ГЭС той же мощности с инфраструктурой же. Во всяком случае, не потребуется создавать второе по объему водохранилище мира ради установленной мощности 4500 МВт.

EUgeneUS в сообщении #1683266 писал(а):

миниатюризация термоядерных реакторов до размеров пригодных для вывода в космос - всё ещё где-то за горизонтом

А я про космические термоядерные реакторы ничего не говорил. Я только имел в виду, что в экономике с дешевой энергией будет дешевле всё, включая разработку и строительство ракет.

EUgeneUS в сообщении #1683266 писал(а):

Термояд не может считаться "альтернативой невозобновляемым источникам энергетики", потому что он сам использует невозобновляемый источник энергии

Формально Вы правы. А по сути, подтвержденных и легко извлекаемых запасов лития хватит, чтобы обеспечить термоядерную энергетику тритием на тысячи лет (при текущем энергопотреблении). При извлечении лития из морской воды - на миллионы лет. А уж запасы дейтерия практически неисчерпаемы.

EUgeneUS в сообщении #1683266 писал(а):

Если же говорить об альтернативах ископаемому топливу (углеводороды во всех видах и уголь), то альтернатива известна - это ядерная энергетика.
Заждавшись термояда разрабатывают (более-менее успешно) циклы для сжигания урана-238 и тория (на днях китайцы реактор на ториевом топливе запустили, кстати).

Всё так. И все проблемы, сопутствующие атомной энергетике, тоже известны. Реакторы на быстрых нейтронах решают лишь часть из них. А кое-какие даже обостряют: мало ли что можно размножать в реакторе-размножителе.

[EUgeneUS]

mihaild в сообщении #1683295 писал(а):

Источник энергии, которого хватит на 1000 лет при текущем потреблении, можно считать возобновляемым.

Нельзя. Возобновляемый источник (ресурс) - это тот, который возобновляется после потребления.
Скорее тут можно говорить об "условно неисчерпаемом источнике".

mihaild в сообщении #1683295 писал(а):

Формально и ГЭС используют невозобновляемый источник :)

Формально, при любых хоть как-то принятых определениях "возобновляемости" ГЭС - это именно ВИЭ. Ибо запасы воды в верховьях рек возобновляются. И не нужно доводить до абсурда ссылаясь на то, что они возобновляются благодаря невозобновляемому Солнцу

Anton_Peplov в сообщении #1683297 писал(а):

Это сравнение было бы более корректным, если бы бы через каждый 200-тысячный город (население Братска) текла Ангара.
Кстати, не удивлюсь, если после создания нужных технологий строительство ТЯЭС с инфраструктурой обойдется намного дешевле, чем строительство ГЭС той же мощности с инфраструктурой же. Во всяком случае, не потребуется создавать второе по объему водохранилище мира ради установленной мощности 4500 МВт.

А Вы не задумывались, почему тема с малыми ГЭС находится в состоянии кота Шрёдингера?
Капитальные затраты при строительстве ГЭС - это не только и не столько стоимость вывода из оборота какого-то участка земли под затопление.

Anton_Peplov в сообщении #1683297 писал(а):

Я только имел в виду, что в экономике с дешевой энергией будет дешевле всё, включая разработку и строительство ракет.

С учетом того, что
а) устойчивое удержание плазмы требует циклопических сооружений (на данном уровне развития)
б) источники топлива являются рассеянными
Дешевой энергии ждать не приходится.

Anton_Peplov в сообщении #1683297 писал(а):

Формально Вы правы. А по сути, подтвержденных и легко извлекаемых запасов лития хватит, чтобы обеспечить термоядерную энергетику тритием на тысячи лет
(при текущем энергопотреблении). При извлечении лития из морской воды - на миллионы лет. А уж запасы дейтерия практически неисчерпаемы.

Дейтерий-тритиевый канал, хоть и наиболее легко реализуемый, мало интересен, ибо даёт мало преимуществ перед ядерной энергетикой.

Anton_Peplov в сообщении #1683297 писал(а):

И все проблемы, сопутствующие атомной энергетике, тоже известны. Реакторы на быстрых нейтронах решают лишь часть из них. А кое-какие даже обостряют: мало ли что можно размножать в реакторе-размножителе.

Проблем экономических у ядерной энергетики две:
1. Это рассеянное, малое содержание U-235. Дорого изотопы разделять. Pu-239 тоже не решает проблему ибо PUREX-процесс удовольствие не из дешевых.
2. Стоимость обращения с ОЯТ и прочими ЯО. Вот если её добавлять в расчет стоимости кВт\часа, то всё становится не очень радужно.

Первое как-то решается реакторами-бридерами, частично. Например, ториевым циклом.
Второе не решается в принципе. И ТЯ на дейтерий-тритии тоже имеет этот недостаток (хоть и в меньшей степени - не возникает неприятной проблемы с минорными актинидами).

Кстати, добыть Pu-239 из ОЯТ - не простая задача, требует специального большого производства. А из тория так и вовсе U-233 размножается, который для бомбы мало пригоден из-за огромной собственной радиоактивности. Впрочем, опыты такие были.

[DimaM]

(Anton_Peplov)

Anton_Peplov в сообщении #1683297 писал(а):

Кстати, не удивлюсь, если после создания нужных технологий строительство ТЯЭС с инфраструктурой обойдется намного дешевле, чем строительство ГЭС той же мощности с инфраструктурой же. Во всяком случае, не потребуется создавать второе по объему водохранилище мира ради установленной мощности 4500 МВт.

Я тут прикинул: для обеспечении мощности в 4.5 ГВт на дейтерий-тритиевом термояде, если полностью использовать энергию альфа-частиц, понадобится 1 т/КПД генерации трития в год. Какая нынче совокупная производительность тритиевых заводиков?

[Anton_Peplov]

EUgeneUS в сообщении #1683313 писал(а):

А Вы не задумывались, почему тема с малыми ГЭС находится в состоянии кота Шрёдингера?

Потому что ГЭС на речке Вонючке не окупится. Нет смысла огород городить ради такой малой мощности генерации. Я просил представить, что через каждый город течет Ангара, а не речка Вонючка.

EUgeneUS в сообщении #1683313 писал(а):

С учетом того, что
а) устойчивое удержание плазмы требует циклопических сооружений (на данном уровне развития)
б) источники топлива являются рассеянными
Дешевой энергии ждать не приходится.

Какую долю вырабатываемой реактором энергии надо потратить на производство термоядерного топлива и строительных материалов?

EUgeneUS в сообщении #1683313 писал(а):

Дейтерий-тритиевый канал, хоть и наиболее легко реализуемый, мало интересен, ибо даёт мало преимуществ перед ядерной энергетикой.

Раскройте эту мысль, пожалуйста.

EUgeneUS в сообщении #1683313 писал(а):

Второе не решается в принципе. И ТЯ на дейтерий-тритии тоже имеет этот недостаток (хоть и в меньшей степени - не возникает неприятной проблемы с минорными актинидами).

И эту мысль тоже, пожалуйста, раскройте. ЕМНИП, единственные радиоактивные отходы дейтерий-тритиевого термоядерного реактора - отработанные оболочки реактора.

EUgeneUS в сообщении #1683313 писал(а):

Проблем экономических у ядерной энергетики две:

Еще как минимум:
3. Огромная экологическая цена аварии на реакторе. Термояд сильно уменьшает эту цену.
4. Распространение технологий двойного назначения. Размножители даже обостряют эту проблему. Термояд в этом отношении я не берусь оценить с наскока. Но даже если сделать дейтерий-тритиевую водородную бомбу, она же не взорвется без классической атомной бомбы в качестве детонатора?

DimaM в сообщении #1683314 писал(а):

Какая нынче совокупная производительность тритиевых заводиков?

Чтобы получать тритий, нужен литий и поток нейтронов. Сам термоядерный реактор создает мощный поток нейтронов. Можно получать тритий из лития непосредственно в реакторе и тут же потреблять. Заодно не нужно будет накапливать и перевозить высокорадиоактивный тритий.

[DimaM]

Anton_Peplov в сообщении #1683336 писал(а):

Чтобы получать тритий, нужен литий и поток нейтронов. Сам термоядерный реактор создает мощный поток нейтронов. Можно получать тритий из лития непосредственно в реакторе и тут же потреблять. Заодно не нужно будет накапливать и перевозить высокорадиоактивный тритий.

Оно понятно, что можно. Интересуют масштабы производства. Килограммы и тонны требуют разных усилий.
Ну и чистый термояд кажется малоперспективным, лучше использовать его как источник нейтронов для подкритического реактора и/или переработке урана в плутоний (причем без извлечения, со сжиганием на месте, по заветам Л.П. Феоктистова).

[Anton_Peplov]

DimaM в сообщении #1683342 писал(а):

Оно понятно, что можно. Интересуют масштабы производства. Килограммы и тонны требуют разных усилий.

Не понял эту мысль, простите. Если технология производства трития прямо в реакторе отлажена, то количество лития масштабируется вместе с мощностью реактора. Нынешние тритиевые заводики тут ни при чем.

DimaM в сообщении #1683342 писал(а):

Ну и чистый термояд кажется малоперспективным, лучше использовать его как источник нейтронов для подкритического реактора и/или переработке урана в плутоний (причем без извлечения, со сжиганием на месте, по заветам Л.П. Феоктистова).

Не знаю, насколько "лучше", но уж точно реальнее на нынешнем уровне технологий. Можно даже не добиваться положительного энергетического выхода в термоядерной реакции.

[epros]

Ghost_of_past в сообщении #1683356 писал(а):

Нужен отнюдь не любой положительный энергетический выход, а только такой большой, который позволит экономически сделать энергию термояда существенно дешевле, чем энергию от других источников. Иначе термояд в лучшем случае будет одним из множества видов энергетики, не изменив фундаментально ничего в экономике, или станет экзотикой, вроде немногочисленных приливных электростанций.

А зелёная энергетика существенно дешевле энергии из других источников? Ах да, предусмотрены же штрафы за "углеродный след". Так мы их повысим так, что термояд станет дешевле энергии традиционных источников. А заодно назначим штрафы за площади, занимаемые солнечными батареями. Чтобы термояд стал дешевле и зелёной энергетики тоже.

А вообще давайте подумаем для начала, что составляет стоимость термояда. Добыча лития и дейтерия? Так их нужны мизерные количества. Сама установка? Да, при нынешних технологиях - это грандиозное сооружение. Ну да и ГЭС, вроде, грандиозные сооружения, да ещё и кучу территории затопляют.

[Ghost_of_past]

epros в сообщении #1683368 писал(а):

А зелёная энергетика существенно дешевле энергии из других источников?

Зеленая энергетика ставит своими целями:
а) снижение выбросов парниковых газов для торможения изменения климата;
б) снижение зависимости основных центров мировой экономики от стран-поставщиков энергии;
в) смягчение или избежание ресурсного кризиса с невозобновляемыми углеводорадами.

Вот когда термоядерная энергетика сможет производить энергию хотя бы дешевле, чем ветроэнергетика и солнечная энергетика, то тогда в ней будет смысл. А без этого - экзотика как приливные станции.

epros в сообщении #1683368 писал(а):

Чтобы термояд стал дешевле и зелёной энергетики тоже

Не чтобы, а как минимум дешевле зеленой энергетики, которая в отличие от термояда уже существует и стремительно наращивается по всему миру. Но вообще-то если мы говорим именно про возможность изменить фундаментально энергопотребление на Земле и, как следствие, изменить земную экономику, то нужно чтобы энергия от термояда была радикально дешевле, т.е. требуется огромный положительный выход энергии от термояда.

epros в сообщении #1683368 писал(а):

А вообще давайте подумаем для начала, что составляет стоимость термояда.

Для начала стоимость термояда составляет то, что никакой термоядерной энергетики у нас вообще нет. Её создать сперва надо, чтобы она обеспечивала постоянный или почти постоянный положительный выход энергии в необходимых масштабах. И это еще не завтра случится, если случится вообще.

[EUgeneUS]

Anton_Peplov в сообщении #1683336 писал(а):

Потому что ГЭС на речке Вонючке не окупится. Нет смысла огород городить ради такой малой мощности генерации.

На счет смысла:

Цитата:

Здание Псырцхинской гидроэлектростанции находится в городе Новый Афон.

Пцсырцхинская ГЭС была построена в 1909 году на реке Псырцха русскими монахами из Новоафонского монастыря и является одной из старейших мини-гидроэлектростанций Абхазии. Псырцхинская ГЭС в последний раз ремонтировалась в 1922 году и проработала более 30 лет, а затем была законсервирована.Однако в 2010 году было принято решение восстановить ГЭС, и для этих целей объединились Госкомпания «Черноморэнерго» и Ульяновское Конструкторское бюро приборостроения.

Финансовую поддержку восстановительных работы Псырцхинской гидроэлектростанции оказывал Российский национальный космический банк. Сегодня старое здание уже отремонтировано, в нем установлен новый генератор и турбина китайского производства. Вся система автоматического управления и оборудование для нее изготовлено по заказу в Ульяновске. Новые узлы и агрегаты электростанции смонтированы российскими специалистами. Псырцхинская ГЭС была открыта вновь 4 июня 2012 года и теперь она обеспечивает электроэнергией Новоафонский храмовый комплекс. У входа в здание электростанции имеется табличка "Псырцхинская гидроэлектростанция. 1909 - 1935 г.".

Цитата:

В Швеции действует 1350 малых ГЭС, которые вырабатывают 10 % необходимой стране электроэнергии, в Китае действует около 83 тысяч малых ГЭС.

Anton_Peplov в сообщении #1683336 писал(а):

Раскройте эту мысль, пожалуйста.

Мысль проста: при дейтерий-тритиевой реакции вылетает нейтрон, отсюда высокие уровни наведенной радиации в конструкции реактора. Проблема с оборотом ЯО не снимается.

Anton_Peplov в сообщении #1683336 писал(а):

И эту мысль тоже, пожалуйста, раскройте. ЕМНИП, единственные радиоактивные отходы дейтерий-тритиевого термоядерного реактора - отработанные оболочки реактора.

Да. И их будет не мало.
А вот минорных актинидов не будет (а это крайне неприятное составляющее ОЯТ).

Anton_Peplov в сообщении #1683336 писал(а):

Еще как минимум:
3. Огромная экологическая цена аварии на реакторе. Термояд сильно уменьшает эту цену.

"Экологическая цена" оказалась не такой уж большой, на длительном горизонте. А вот социальная, да, большая. Впрочем от обстоятельств зависит. На Фукусиме три реактора взорвалось, а от радиации никто не погиб, 30 километровую зону не выселяли.

Anton_Peplov в сообщении #1683336 писал(а):

4. Распространение технологий двойного назначения. Размножители даже обостряют эту проблему. Термояд в этом отношении я не берусь оценить с наскока. Но даже если сделать дейтерий-тритиевую водородную бомбу, она же не взорвется без классической атомной бомбы в качестве детонатора?

Гораздо сложнее контролировать сколько и чего в центрифугах крутится, чем что обрабатывается на мега-заводе с PUREX-процессом. А реакторы на троиевом цикле могут сжигать U-233 прямо на месте, без его отделения.