Бъдещето е на светулките

Бил Гейтс и реакторите с плъзгаща се вълна

ОК, и на мен ми е симпатичен, макар като визионер да няма идеална репутация. Това, на което следва да обърнем внимание е, че представата за енергийния портфейл като сложна манджа с много подправки е подложена на съмнение на концептуално ниво. Търсим решение, което хем е мащабируемо до пълния размер на индустрията, хем е евтино и не носи недостатъците на кашата, каквато я забъркахме до днес. В крайна сметка пак ще получим микс, но ще го имаме естествено, в резултат на успеха и провалите на пилотните проекти.

Някой ден хората ще извеждат мобилния си телефон да се изпишка. Но това няма да се случи скоро, засега, а и в обозрима перспектива, производителите ще ни предлагат бездушни парчета стъкло, лишени дори от свойската приветливост на копчетата.

Дерек Абът и скалируемостта на ядрените технологии

Утопичната мечта за свят захранван от енергията на ядреното делене и/или синтез е просто неосъществима. Ядрената енергетика е лакома за ресурси. Освен горивото, конструкцията на реакторите изисква големи количества редкоземлени елементи.

В интересна статия Derek Abbott, Professor of Electrical and Electronic Engineering at the University of Adelaide in Australia екстаполира възможностите на атомната енергетика да посрещне енергийните потребности в перспектива.

Днес общото енергийно потребление е 15 TW, от тях 0.375 TW (2.5%) се покриват от сегашните 440 АЕЦ. И така, целта – покриване на всички нужди – 15 TW се равнява на общо 15,000 реактора със средната проектирана днес мощност – 1000 MW.

  • Територия и местоположение. Една ядрена централа се разполага средно на 20.5 km2 площ. Тук са включени както самата централа, така и прилежащата забранена зона, завод за обогатяване, обработка на руди и съпътстващата инфраструктура. Подходящите за разполагане места са в близост до голям източник на охлаждаща вода, но отдалечени от гъстонаселени или свързани с природни рискове зони. Огромната бройка нови реактори означава съществено разширение на географията и съответно риск от разполагането им на неподходящи места.
  • Време на живот. Маталите изграждащи блока стават крехки поради неутронните бомбардиривки и това ограничава живота на блоковете до 40-60 години. Днес изграждането на нов блок отнема 6-12 години, извеждането му от експлоатация – до 20 години. При такива параметри необходимата честота на замяна на мощностите става нереалистична.
  • Отпадъци. Макар да е на 60 години, индустрията не е достигнала до общоприет начин за третиране на отпадъците. Не е ясно дали погребването на отработеното гориво и реактори няма да предизвика изтичане на радиация към подземни водоизточници вследствие на геологични размествания.
  • Инциденти. Към момента имаме 11 инцидента с частично или пълно разтопяване на активната зона. Изглежда не е възможно такива инциденти да бъдат избегнати чрез усъвършенстване на самите реактори. Това са редки и непредвидими  стечения на обстоятелствата, ситуации които са трудни за моделиране заради огромата сложност и комплексност на една ядрена централа. Мащабирайки тези 11 инцидента получени за 14,000 реактор/години практика върху целта от 15,000 реактора ще получим по един инцидент месечно.
  • Разпространение. И сега е трудно да се удържа режима на неразпространение, при положение, че реакторите непрекъснато произвеждат материали с двойна употреба. При повсеместно разпространение на технологията проблемът ще ескалира в неконтролируеми мащаби.
  • Запаси. Доказани запаси (руди) с икономически оправдан разход за добив – за около 80 години при днешна употреба (или под 5 год. при 15,000 реактора).
    Практически безкраен източник на уран е морската вода – ако се извлече всичкия разтворен уран количествата ще покрият нуждите за около 5,700 години (за 15TW). При използване на брийдери (умножаваме по 60) = 300,000 години.
    Но, според Абот, брийдерите са твърде сложна технология и едва ли са икономически оправдани въобще. Съмнително е доколко е възможно такова пълно извличане, след първия пас водата ще е толкова обеднена, че по-нататък ефективността на процеса би спаднала драстично – може би едни допълнителни 30 години и толкова.
  • Екзотични метали. Материали с уникални характеристики използвани в конструкцията на ядрените реактори – хафний за неутронен абсорбер, берилий като неутронен отразител, цирконий, обратно, заради прозрачността му спрямо неутроните, ниобий за легиране на стоманите, което е необходимо за осигуряване на допълнителни 20-30 (от сегашните 40-60 год.) години живот на реактора. Всеки от тези метали има приложение в други индустрии, специално хафний и берилий имат ключово приложение в микроелектрониката и полупроводниците.
    При мащабно строителство на ядрени реактори необходимостта от тези материали бързо ще доведе до суровинна криза. Този аргумент няма отношение към типа използвано гориво, каквито и да са реакторите – уранови, ториеви, TWR, фаст брийдери или несъществуващите още технологии на синтез, за тези съпътстващи елементи дефицит ще бъде създаден.

Ако сведем целите до по-неамбициозните, но също трудно изпълними 1 TW, това пак ще е отклони огромен паричен поток в посока на технология, която не е мащабируема отвъд тези 1 TW. Внушението на Абът, че такава скалируема технология са соларните ферми, обаче е спорно и звучи намислено.

Саламбек Хаджиев – въглеводородната ера няма да свърши никога

Това пък е мнението на Саламбек Хаджиев, академик в РАН, директор на Института за нефтохимически синтез.

Това, което ще свърши до 40 години според текущите оценки, е евтиният и висококачествен нефт. Но по-тежък, с много сяра и в труднодостъпни области ще има поне още 200 години – отново според доказаните запаси и при сегашното потребление. Тук можем да добавим инсталациите за синтетичен бензин захранвани с въглища и кокс – и сега широко използвани в Китай, страна с огромни запаси на качествени въглища и никакви на нефт. Световните запаси от въглища са значителни, дори на фона на разширяващото се потребление на енергия.

По-отдалеченото бъдеще, според автора, е на изкуствената биомаса, затваряща цикъла емисия/поглъщане на CO2. Разглеждат се три поколения биомаса. В първото е класическата хранителна биомаса, от която се получават горива и сега – захар, пшеница и подобни. Скъпо. Във второто поколение се включва дървесина (целулоза) и отпадни органични продукти, чиято преработка е значително по-сложна, макар пък суровините да са значително по-достъпни. Третото поколение е бъдещата промишлено отглеждана (в реактори) високоефективна биомаса, вероятно водорасли, поради на порядъци ускорения процес на растеж.

Advertisements