• Вход
  • Регистрация
аналитика
27 Сентября 2015, 21:35


Когда закончится уран?

4 727 28
Когда закончится уран? Фото: abc.net.au

Я писал, на сколько в мире хватит газа, угля, нефти. Выглядит картина достаточно оптимистично: не то чтобы мы были обеспечены ресурсами навечно, но время у человечества есть. Как оно его использует — это другое дело. Однако если потребление будет расти, и через 20, 40, 100 лет не произойдет качественного прорыва в энергетическом развитии, то однозначно придет тот момент, когда человечество упрется в пустые карьеры и свистящий в скважинах ветер, и вслед за этим наступит коллапс. Откат к темным векам, к технологиям 19 столетия без шанса на возрождение.

Мы этого не узнаем — лишь на седую старость наших еще не рожденных правнуков может выпасть участь видеть эпоху заката человечества.

Но время еще есть, впереди десятилетия нарастающей добычи ресурсов и развития технологий. У грядущих поколений есть шанс выстроить благополучное будущее.

Я не тешу себя иллюзиями увидеть, как автобаны заполнят уютные электромобили, как по выделенным полосам городских артерий будут спешить на работу тысячи велосипедистов, сбивая капли чистейшей росы с листьев городских деревьев. Но кое-что уже можно изменить в ближайшие десятилетия.

Вот так выглядит динамика мирового производства электроэнергии (Год — млрд кВт/час):

  • 1890 — 9
  • 1900 — 15
  • 1914 — 37,5
  • 1950 — 950
  • 1960 — 2300
  • 1970 — 5000
  • 1980 — 8250
  • 1990 — 11800
  • 2000 — 14500
  • 2005 — 18138,3
  • 2007 — 19894,9

Миру нужно больше электроэнергии, чтобы прятаться от темноты в ярко освещенных городах, привлекать стайки покупателей к витринам, а также растить, строить и добывать.

37% от всей произведённой энергии расходует промышленность: станки должны работать 24 часа в сутки, им нужно много электричества. Транспорт забирает себе еще 20%. В личных целях люди всей планеты используют еще 11% — и 5 % остается на коммерческое потребление (освещение, отопление и охлаждение коммерческих зданий, водоснабжение и канализация). Куда делись еще 27%? Потерялись при производстве и передаче электроэнергии.

Такие дела, а что поделать.

Вот такие виды топлива использовались при генерации электроэнергии в далеком 1973 году:

Фото: Интернет

А вот как ситуация выглядела в 2011 году:

Фото: Интернет

Нефть подорожала, ее место заменил газ. У кого не хватило денег на то и другое, жжет уголек. ГРЭС в мире не то чтобы стало меньше, просто они не поспели за увеличивавшимися в 4 раза объемами генерации электричества. Атомные электростанции упорно отвоевывают свое место под солнцем, но недостаточно быстро. О них и поговорим.

Очевидно, что производить электроэнергию, сжигая мазут, газ или уголь — дело глупое. Гораздо более разумно изготавливать из них полимеры, пластмассы и извлекать редкоземельные металлы. А уран ресурс такой — только на электричество и войну годен.

Генерация электроэнергии с помощью ядерных технологий — процесс чрезвычайно сложный. Чего стоит только добыча урана.

Вообще, если речь идет об уране, нужно сразу понять: это сложно. Сложно его добывать, сложно его перерабатывать, сложно запускать на нем реакторы, сложно читать об этом, сложно понять и сложно рассказывать.

Но я попробую.

Добывают уран из урановых руд. Это могут быть самые разные минеральные образования, главное, чтобы в них содержался уран. При этом, если урана более 0,3%, то это уже супербогатые залежи, и если их более 59 тыс. тонн — то это очень крупное месторождение. Вот такие дела.

Если у вас имеется такое месторождение, то вы добываете оттуда руду шахтным способом. Но богатых руд в мире остается все меньше, а это значит, что сложности начинаются уже с этого этапа.

Чтобы добыть уран из бедных руд, вам нужно закачать под землю, внимание, серную кислоту и затем откачать ее обратно, уже с ураном. Серную кислоту, Карл! Кем нужно быть, чтобы работать на добыче урана? Серная кислота иногда, бывает, не подходит, поэтому применяется другая магия, на которой мы не будем останавливаться.

Из раствора, который мы получили, нужно выделить уран, при том, что его содержание может быть десятые доли на литр. Для этого процесса требуются множественные окислительно-восстановительные реакции, чтобы избавиться от каждого нежелательного попутчика.

Затем требуется получить уран в твердом состоянии, но перед этим очистить его от примесей. На этом этапе применяется уже азотная кислота.

И теперь можно загружать в реактор? — Не-а, теперь начинаем собственно обогащение урана посредством разделения изотопов. На выходе получаем обогащенную смесь и обедненную. Методов добиться этого добрый десяток. Кто-нибудь еще считает, что этим занимаются действительно химики, а не маги высшей категории?

И лишь после всех этапов на выходе получаем ТВЭЛы — тепловыделяющие элементы, наполненные таблетками ядерного топлива.

Сложно? По-моему очень. И, что показательно, по добыче урана Россия находится на 6 месте в мире, однако по обогащению —на первом.

Это вам не седаны собирать.

Для того, чтобы получить 20 тонн уранового топлива, требуется обогатить 153 тонны природного урана. Однако одна тонна обогащенного урана выделяет столько же тепла, сколько 1 миллион 350 тысяч тонн нефти или природного газа.

Теперь понятно, почему жечь газ ради электричества глупо?

Только вот после того, как мы добудем, обогатим уран, построим архисложную АЭС, запустим ее, нам нужно что-то сделать с отработанным ядерным топливом.

Отслужившие свой срок ТВЭЛы очень радиоактивны и очень горячи. После извлечения из активной зоны реактора их нужно выдержать лет 5 в бассейне выдержки, а затем отправить в хранилище, где он будет «выдыхаться», остывая от радиоактивного излучения. После этого с ним станет проще работать и можно будет захоронить навечно, а лучше переработать, в процессе чего можно извлечь полезные элементы, а отходы все же отправить на хранение куда-нибудь подальше.

Очевидно, что такие производственные процессы явно не только не по карману многим странам, но и просто сложны в эксплуатации. Рабочая культура на таком производстве — это не упражнение в духе модных корпораций. Наплевательское отношение здесь — бух! — и чернобыльская зона отчуждения готова.

Отсюда и медленные темпы постройки АЭС по всему миру. Присосаться к газовой трубе все же гораздо проще. Так может, атомная энергетика невыгодна?

Я нашел одну любопытную табличку. Правда, на иностранном языке. В таблице приведены данные по количеству полученных единиц энергии на каждую затраченную. Чем выше значение — тем перспективнее направление.

Фото: IAEA, TecDoc

Что мы видим: гидроэлектростанции — это круто, особенно большие. Они на первом месте. Но большие и удобные реки есть не везде.

Ветрогенераторы (в конце таблички) — тоже неплохо, но не везде дуют сильные и постоянные ветра. Тем более, что тут встает вопрос аккумулирования энергии про запас, ветер может и стихнуть. Газ, уголь, а уже тем более солнце — все недостаточно эффективно, в отличие от ядерной энергетики.

Nuclear diffusion enrichment — метод обогащения урана посредством газовой диффузии, сложный и энергозатратный. Но даже он наносит серьезный удар по газу, не говоря уж об угле.

Nuclear centrifuge enrichment — метод обогащения, называемый газовым центрифугированием. Современный метод с уменьшенным энергопотреблением, к слову, основной промышленный метод разделения изотопов в России. Нокаутирующий удар по любым другим способам получения электроэнергии, если у вас только под рукой нет хорошей речки в ущелье, которую вы можете перегородить.

Поэтому АЭС хотят многие, но далеко не всем по силам ее построить и эксплуатировать.

Однако, если вы все же решите приобрести для вашей страны пару ядерных реакторов, вы знаете куда обратиться: РосАтом предложит вам линейку безопасных ядерных электростанций по доступной цене с сервисным обслуживанием.

У русских есть хобби: собирать свои автомобили и ругать их. Но у них есть и работа: строить чудовищно сложные проекты и гордиться ими.

Только тут такое дело. Урана в мире достаточно много, он есть везде: в земле, воздухе, в воде. Только извлечь его — задачка та еще. Те же запасы, которые можно извлечь, достаточно ограниченны.

В мире всего 5 327 200 тонн этого добра, добывают же по 59 637 тонн ежегодно, и объемы добычи продолжают увеличиваться. Запасов хватит на 89 лет максимум.

Не очень оптимистично?

А что поделать. Но есть способы и оттянуть приближения дна:

  • Во-первых, уран добывают из старых ядерных бомб. Хранить их вечно все равно нельзя.
  • Во-вторых, уран по новой добывают из старых месторождений. Технологии-то не стоят на месте.

Однако уже сейчас 21% урана, потребляемого энергетикой, поступает из вторичных источников. Так что удастся ли продлить атомный век, перерабатывая старые атомные бомбы, неизвестно.

Россия занимает 3 место по залежам урана — 487 200 тонн 9,15% от мировых (на первом — Австралия, на втором — Казахстан). По добыче, как я говорил, мы на 6 месте (3 135 тонн в год) — не торопимся никуда. А вот по обогащению — на первом, оставив далеко позади конкурентов. Наших запасов при нынешних объемах добычи хватит на 155 лет. Да и запас стареющих атомных бомб у нас более чем внушителен.

Можно расслабиться?

Не стоит. Уран — это не панацея. Это очень эффективный ресурс, но грязный в производстве и опасный в обращении. Развивать атомную энергетику необходимо, однако нужно двигаться дальше.

Либералы спрашивают, что будет с Россией, когда кончится нефть (газ, уран, если хотите)?

К тому времени, когда они кончатся, наши дома будут снабжать электричеством термоядерные электростанции, и на ядерных двигателях мы будем летать к соседним планетам за ресурсами.

И нет, я не скажу за все человечество, но мы — русские — будем заниматься именно этим.

Однако об этом в следующей статье.

Подписывайтесь на наш канал в Telegram

Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter

Помочь проекту


Новости партнеров
Реклама
ОБСУЖДЕНИЕ
Чтобы оставить комментарий, необходимо
зарегистрироваться или авторизоваться
или вы можете оставить анонимный
комментарий без регистрации.
Стас
СтасВетеран
Комментарий удален
0
Стас
СтасВетеран
Комментарий удален
0
Стас
СтасВетеран
Комментарий удален
0
Стас
СтасВетеран
Комментарий удален
0
Стас
СтасВетеран
Комментарий удален
0
Андрей Ермолов
Вот опять статья не о чем. На сколько хватит запасов урана можно посмотреть и википедии. Хорошо хоть показатель EROI, но таблица непонятная и точно врет. А вот уран интересен прежде всего 238, потому что его деление не вызывает свободных нейронов. И соответственно нельзя сделать цепную реакцию на U-238 простым способом. Но энергоемкость всего U-238 на всей планете в 10 раз больше чем всех вместе взятых энергоресурсов, даже тех что еще не добывают. А Росатом это самая крупная атомная компания в мире и обладающая лучшими технологиями. В мире назревает через 20 лет энергетический кризис. Это когда производство энергии в мире пойдет на спад. И тогда могут начаться воины, а не тогда когда выкопают последний килограмм урана или добудут последний баррель нефти. До этого момента мы можем тупо не дожить. И сейчас Россия это единственная страна которая смотрит в далекое будущее. А не какая то Дания с 50% вырабатываемой электроэнергии ветряками и ценами по 20-30 рублей кВт*час.
0
Аноним
Аноним
Украина, Киев
Мутная статья.
Автор просто многого не знает. Что основными добываемыми изотопами являются Уран-235 (1%) и Уран-238 (99%).
Пока используется Уран-235 в тепловых ядерных реакторах и его мало. Раньше, при его добыче, попутно выбрасывался Уран-238 (99% Урана в породе).
В России уже есть экспериментальные реакторы на быстрых нейтронах, работающие на Уране-238. Строятся промышленные серийные реакторы.
В России разработан и реализуется проект замкнутого цикла использования ядерного топлива, где для получения энергии используются различные смеси ядерного топлива (MOX fuel).
Россия старается принимать разные ядерные отходы - выгодный бизнес с получением сырья для развивающихся технологий.
2
Аноним
Аноним
Украина, Киев
Вы, безусловно, правы. Но по стилю изложения статья очень даже хороша для широкого круга читателей
2
Гопота Мытищинская
Плюсую. Статья увы, дилетантская. Для интересующихся темой рекомендую почитать http://crustgroup.livejournal.com/61137.html раздел Капитан Атом. Там в 27 (!) статьях по полочкам разложено про атомную энергетику в очень доступном для усвоения виде.
0
Андрей Хабаров
Вы правы автор описал обычные реакторы топлива для них действительно хватит на 90 лет, а по пессимистичным прогнозам речь даже о 20 годах.
Аноним правильно пишет в реакторах на тепловых нейтронах используют Уран235, которого очень и очень мало. Отработка получается - Уран238.
Реактор на быстрых нейтронах работает на Уране238 и Тории232 или на так называемом MOX-топливе - сплав нескольких видов радиоактивных материалов (оружейный, отходы АЭС, природный). Для таких реакторов топлива хватит на 1000 лет точно!
Поэтому считаю ваш вывод не верным - атом самый безопасный источник энергии.
Термояд конечно сильно привлекательный, но реальный горизонт его появления и использования 150 лет.
0
Сергей Черкасов
Вывод о безопасности атомной энергетики исходя из запасов Урана 238 несколько нелогичный:)
Однако да, действительно, реакторы на быстрых нейтронах работают. Правда Россия сейчас едва ли не единственная страна в которой остались эти реакторы. Из 34 работающих у нас, только 1 на быстрых нейтронах да 1 вводили в эксплуатацию, не знаю ввели уже или нет. Я не стал заострять на этой технологии внимания, потому как пока она явно не выражает надежд человечества на будущее.
Другое дело термояды, до которых гораздо ближе чем 150 лет:)
0
Гопота Мытищинская
Нет здоровых людей, есть недообследованные(с) Почитайте эти две статьи и ваш оптимизм по поводу термояда поуменьшится
http://crustgroup.livejournal.com/53557.html
http://crustgroup.livejournal.com/54009.html
0
Сергей Черкасов
Не склонен я принимать во внимание статьи в ЖЖ:)
-1
Гопота Мытищинская
Напрасно. Там печатаются многие уважаемые люди, например Вассерман или ваши коллеги fritzmorgen и crimsonalter
0
Андрей Хабаров
Вывод о безопасности не из запасов урана выходит,а из того что реакторы на бн строятся на замкнутом цикле - выжигаются практически все, отходов по сравнению с нынешними реакторами почти нет. Просто вы неполно вникли в матчасть. Поэтому ваш вывод неверен.
Что до термояда - 150 лет это еще оптимистично. Все что строится это не более чем экспериментальные установки. У ученых нет даже теоретического способа рентабельного снятия электричества с таких установок.Не существует материалов обеспечивающих рентабельность термояда.
В конце концов они не могут даже ITER достроить! В термояде столько проблем и со временем их становится все больше, а технологии не сильно растут, а с учетом предстоящего сверхкризиса - перспектив вообще нет.И правильно что РосАтом сделал основной упор в БН реакторы.
С другой стороны есть направление-без нейтронная реакция на основе Бора.Но это направление не получает развития из-за сложности поджига бора.Вот это направление перспективней можно уложиться в 30-40ле
1
Аноним
Аноним
Украина, Киев
Сергей, "термояда", как энергетической установки, никогда не будет. Поясню: в любой реакции синтеза выход энергии или в виде гамма-квантов, нейтронов или альфа-частиц технологически в принципе невозможно преобразовать в тепловую.
Для Солнца ситуация иная: гамма-кванты, нейтроны и альфа-частицы - от идущего в ядре Солнца "термояда", проходя через огромную толщу материи передают именно ей свою энергию, превращаясь в "солнечный свет"
0
Сергей Черкасов
Об этом под следующей статьей поговорим.
0
Андрей Хабаров
БН-800 еще экспериментальный.
БН-1200 будет серийным. Будет готов к 2020 году. Это реальный выход из энергетического кризиса.
0
Сергей Черкасов
К 2020 нужно будет написать статью:)
0
Аноним
Аноним
Россия, Сочи
Так дополните - все знать невозможно, как и собрать и обработать материал за пару недель одному человеку.
На гитхабе бы (или может специализированные есть такие ресурсы?) такие статьи писать с привлечением коллективного разума - может даже книга бы получилась )
1
Эмиль Боев
"И нет, я не скажу за все человечество, но мы — русские — будем заниматься именно этим./http://videobox.tv/video/15542928/ Однако об этом в следующей статье"
А надо,ОНА ! /следующая статьЯ/.
0
Аноним
Аноним
Нидерланды
Ну кончится ну да и ладно
0
39регион Рябец Илья
Есть мнение, что во времена исхода иудеев из Египта они имели при себе ядерный конвертер, так называемая "манна небесная", что по нынешней науке совершенная фантастика. В любом случае расти есть куда, а будущее именно за ядерной энергетикой.
0
ГрантоедОвальный
Последние слова меня рассмешили. Честно. Это какойто большевистский лозунг прям) А так статья ни о чём.
-7
Rohl
RohlС нами навсегда!2000 комментариев
Сергей, я так понимаю, про новейшие АЭС, работающие на урановых отходах, разговор будет позже?
4
Сергей Черкасов
Не, хватит с меня этого. Всю голову сломал пока разбирался:) Отходы, не отходы, уран - это уходящее прошлое, будущее за термоядерным синтезом:)
1
Дозорный
кстати, Вы обещали об этом статью написать. Ждем-с.
0
Rohl
RohlС нами навсегда!2000 комментариев
В таком случае:
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%9D-600
Поломайте голову над этим. Я считаю, что раз уж вы сказали "а", нужно говорить и "б".
Если вы откажитесь, я буду разочарован, так как в данной статье, я расчитывал увидеть именно это.
0
Сергей Черкасов
Ну, если вы настаиваете:)
0
Александр Забылфамилию
Помню в начале Перестройки (а это уж 30 лет назад!) - везде только и говорили о том, что время термоядерного синтеза уже пришло, что вот-вот ещё меленько, ещё саааамую чуточку - и всё, будет у человечества источник нескончаемой энергии, будем из водорода гелий производить!
Но так всё и умерло потихоньку.
Также припоминаю многолетние вопли про сверхпроводимость - мол, сколо супраляйтеры будут при комнетной температуре, а не в жидком азоте. Нобелевку дали 30 лет назад за высокотемпературные сверхпроводники. Но так до сих пор и нет прорыва в этой области. И, боюсь, так больше и не будет...
0
Сергей Черкасов
Это вы ошибаетесь:) В следующей статье разберу тему термоядерного синтеза
0
Александр Забылфамилию
Эх, Ваши бы слова, да Богу в уши!
В Грайфсвальдовский Макс-Планк-институт в разработку термоядерного синтеза вбухали уже больше миллиарда Евро. Европейский Союз каждый год ещё по 200 миллионов даёт. И всё - при нулевом выхлопе...
0
Аноним
Аноним
Россия, Нижний Новгород
предполагаемый вами термояд - слишком ТЕРМО...
на мой взгляд, будущее за реакторами, основанными на технологиии ускорителя на обратной волне (Богомолова). можно будет и U238 использовать и отходы накопившиеся. и безопаснее будет.
0
Владимир Волгин
микроядерная батарейка в фоллауте тоже ведь не с пустого места взялась, да да. есть идеи у светлых умов в этом, несомненно, многообещающем направлении.
0
Аноним
Аноним
Украина, Киев
Микро-ядерные батарейки уже используют в кардиостимуляторах, а в невозвращаемых космических аппаратах давным-давно.
0
наши услуги
Видео
Реклама
Новости партнеров