Porównanie dostępnych na rynku reaktorów jądrowych: zalety i wady techniczne, ekologiczne i ekonomiczne.
Już od pierwszych lat rozwoju energetyki jądrowej w USA i krajach Europy Zachodniej wymagania bezpieczeń¬stwa jądrowego uznawano za nadrzędne, ważniejsze od wzglę¬dów ekonomicznych, a cała technika reaktorowa ukierunkowa¬na była na osiągnięcie jak największego bezpieczeństwa.

http://www.cire.pl/pdf.php?plik=/pliki/2/porownjadorwych.pdf

Ropy nie zabraknie, niestety
Piotr Kossobudzki

Kiedy zabraknie nam węgla i ropy? Być może nigdy. Bo to, co nam wciskali w szkole o tak zwanych paliwach kopalnych, wcale nie musi być prawdą!
Z grubsza zapamiętałem to tak: drzewiaste paprocie umierają, przewracają się, a bagnisty, pozbawiony tlenu grunt zabezpiecza je przed rozkładem. Z czasem szczątki roślin pokrywają różne osady, piasek, przez co zapadają się coraz głębiej pod ziemię. I tam pod wpływem podwyższonej temperatury i ogromnego ciśnienia po milionach lat dochodzi do przemiany martwych roślin w węgiel. A ropa naftowa? Przez pewien czas żyłem w przekonaniu, że to upłynnione dinozaury... Ale to chyba skrzywienie po jednym z tomów „Tytusa, Romka i A’Tomka”, bo oficjalne wyjaśnienie mówi, że ropa to przekształcone szczątki morskich glonów. Tak czy inaczej, biologia dała składniki, a geologia przerobiła je na paliwo. Proces ten trwał naprawdę długo, a my zużywamy węgiel i ropę w szalonym tempie. Wkrótce więc grozi nam wyczerpanie zapasów paliw, które według tej teorii nazwać można nieodnawialnymi.

http://przekroj.pl/cywilizacja_nauka_artykul,5714,0.html

Tapkeeper napisał:

Wytłumacz mi w takim razie dlaczego cykl LWR jest tańszy od tego prostego właściwie podejścia opisanego powyżej. Reaktor, który tu sugerujesz miałby konstrukcje bazującą na hermetycznym "tyglu" wyposażonym w układ chłodzenia. Do tego nie produkowałby właściwie uciążliwych odpadów (produkty rozszczepienia z wyjątkiem mało szkodliwego Tc-99 rozpadają się szybko), tak więc nie byłoby problemów z przechowywaniem odpadów przez dziesiątki czy nawet setki tysięcy lat.

Tak czy owak kilkaset lat trzeba je przechować: Stront-90 i Cez-137 (skrajnie szkodliwe bo organizmy żywe "mylą" stront z wapniem a cez z potasem) mają czas półrozpadu 30 lat. Po 300 latach ciągle zostanie ich 1/1024 początkowej ilości.

Cytat:

Do tego nie trzeba byłoby często wymiemiać specjalnie fabrykowanych prętów paliwowych, tylko wystarczyłoby dosypać parę kg ThF4 mniej więcej raz na parę dni.

Niestety oprócz tego trzeba usuwać produkty rozpadu.

Skład materiału reagującego w takim reaktorze (molowo) wygląda mniej więcej tak:
58% LiF
29% BeF2
12.2% ThF4 (Th-232 +nieco innych nierozszczepialnych aktynowców)
0.4% UF4 (U-233 + nieco innych rozszczepialnych aktynowców)
0.4% produkty rozpadu.

I zawartość produktów rozpadu nie może przekroczyć tego 0.4%, bo materiał o wyższej ich zawartości będzie pochłaniach zbyt dużo neutronów. Na te 0.4% składa się spora część tablicy mendelejewa i większość produktów rozpadu to po kilka procent z tych 4 promili, czyli po sto kilkadziesiąt części na milion.
Wydobywanie składników o zawartości stu kilkudziesięciu części na milion byłoby kosztowo jeszcze do przyjęcia, gdyby nie niewyobrażalna radioaktywność materiału. Tu trzeba przetwarzać materiał wyjęty wprost z reaktora - nie można odczekać aż najbardziej radioaktywne składniki się rozpadną, a nawet gdyby można było to blisko 1% toru nie absorbuje normalnie neutronu ale ulega reakcji:
Th-232 + n -> Th-231 + 2n
Th-231 po rozpadach beta i absorbcji neutronu przekształca się w U-232, a ten w pewnej części trafia na ścieżkę szybkich rozpadów prowadzących do powstania silnych emiterów twardego promieniowania gamma, które przejdzie nawet przez kilka milimetrów ołowu. Oznacza to, że w całym procesie oczyszczania nie mogą uczestniczyć ludzie - muszą go przeprowadzić roboty - i to specjalnie uodpornione na promieniowanie. To koszt tego oczyszczania zabija opłacalność tego typu reaktora.

Cytat:

Wytłumacz mi w takim razie dlaczego LWR jest tańszym rozwiązaniem, o ile cena uranu jest poniżej $1000 za kg.

Bo tam nie trzeba usuwać produktów rozpadu w ogóle, a jeśli się to robi (na przykład w ramach reprocessingu), to robi się to 10 lat po wyjęciu z reaktora, gdy radioaktywność jest na "sensownym" poziomie (inna sprawa, że przy materiale pochodzącym z Toru nawet tyle by nie wystarczyło: U-232 ma czas półrozpadu 60 lat)

Cytat:

NB. Reaktor tego typu trudno jest raczej nazwać "termicznym". Za dużą część rozszczepień odpowiadałyby prędkie neutrony.

Reaktory torowe są generalnie termiczne. MSR'y torowe są moderowane grafitem (co najmniej 40 atomów węgla na jeden atom toru: tyle potrzeba aby wyhamować większość neutronów z rozpadu poniżej 0.5 eV - czyli poniżej tzw. energii rezonansowych).
Cykl torowy ma "dobry" bilans dla neutronów termicznych, dla neutrów prędkich lepszy bilans ma Uran-238. Więc w reaktorach prędkich stosuje się Uran-238 (choć oczywiście tor też można, ale przy uranie rzadziej trzeba przetwarzać paliwo), a Tor-232 w termicznych (w tych Uranu-238 stowować nie można, bo dla termicznych ma bilans "ujemny").

Szefunio napisał:

I zawartość produktów rozpadu nie może przekroczyć tego 0.4%, bo materiał o wyższej ich zawartości będzie pochłaniach zbyt dużo neutronów. Na te 0.4% składa się spora część tablicy mendelejewa i większość produktów rozpadu to po kilka procent z tych 4 promili, czyli po sto kilkadziesiąt części na milion. Wydobywanie składników o zawartości stu kilkudziesięciu części na milion byłoby kosztowo jeszcze do przyjęcia, gdyby nie niewyobrażalna radioaktywność materiału. Tu trzeba przetwarzać materiał wyjęty wprost z reaktora - nie można odczekać aż najbardziej radioaktywne składniki się rozpadną,

Ponieważ wsad reaktora jest stanie płynnym to można wyobrazić sobie proces oddzielania produktów rozszczepienia poprzez cyrkulację reagującego wsadu przez warstwę zeolitu o właściwościach jonowymiennych.
Ponieważ promień jonowy produktów rozszczepienia jest znacznie niższy od promienia jonowego aktynowców to z pewnością odpowiedni materiał ceramiczny o właściwościach jonowymiennych bądź działający na zasadzie sita molekularnego pracujący w 300-400*C i zarazem nierozpuszczalny w stopionym BeF2 dałoby się opracować.
Tak więc wystarczyłoby po prostu cyrkulować stopiony wsad poprzez zaproponowane materiały i "automatycznie" oddzielać produkty rozszczepienia w miarę powstawania.
Niektóre produkty rozszczepienia (np lekkie platynowce) dałoby się również wydzielić elektrolitycznie.

Cytat:

a nawet gdyby można było to blisko 1% toru nie absorbuje normalnie neutronu ale ulega reakcji: Th-232 + n -> Th-231 + 2n

1. Z tego co wiem to w cyklu termicznym owa reakcja nie zachodzi.
2. U-232 jest rozszczepialny, tak więc tylko niewielka ilość miałaby szansę sie "zpaskudzić".
Z drugiej strony przy starannym prowadzeniu procesu w cyklu termicznym nie byłoby problemu z U232.

Cytat:

Th-231 po rozpadach beta i absorbcji neutronu przekształca się w U-232, a ten w pewnej części trafia na ścieżkę szybkich rozpadów prowadzących do powstania silnych emiterów twardego promieniowania gamma, które przejdzie nawet przez kilka milimetrów ołowu. Oznacza to, że w całym procesie oczyszczania nie mogą uczestniczyć ludzie - muszą go przeprowadzić roboty - i to specjalnie uodpornione na promieniowanie. To koszt tego oczyszczania zabija opłacalność tego typu reaktora.

Patrz powyżej.
U232 można wyeliminować.

Tapkeeper napisał:

Ponieważ wsad reaktora jest stanie płynnym to można wyobrazić sobie proces oddzielania produktów rozszczepienia poprzez cyrkulację reagującego wsadu przez warstwę zeolitu o właściwościach jonowymiennych. Ponieważ promień jonowy produktów rozszczepienia jest znacznie niższy od promienia jonowego aktynowców to z pewnością odpowiedni materiał ceramiczny o właściwościach jonowymiennych bądź działający na zasadzie sita molekularnego pracujący w 300-400*C i zarazem nierozpuszczalny w stopionym BeF2 dałoby się opracować. Tak więc wystarczyłoby po prostu cyrkulować stopiony wsad poprzez zaproponowane materiały i "automatycznie" oddzielać produkty rozszczepienia w miarę powstawania.

Nikt nie mówi, że to niemożliwe. Ale z tego co piszą koszty realizacji takich rozwiązań są za duże by mogły konkurować z tanim uranem.

Cytat:

Niektóre produkty rozszczepienia (np lekkie platynowce) dałoby się również wydzielić elektrolitycznie.

Niebieskie nie tworzą związków, lub mają lotne fluorki
Zielone nie, ale mają lotne chlorki
Z tego co czytałem największy problem jest z usunięciem lantanowców (a to właśnie lantanowce absorbują najwięcej neutronów).

Cytat:

Cytat: a nawet gdyby można było to blisko 1% toru nie absorbuje normalnie neutronu ale ulega reakcji: Th-232 + n -> Th-231 + 2n 1. Z tego co wiem to w cyklu termicznym owa reakcja nie zachodzi.

To nie tak - grubość prętu uranowego (a w MSR kanału z cieczą) jest tak dobierana, aby neutron z dużym prawdopodobieństwem pozostawał wewnątrz prętu póki ma wysoką energię (przy dużej energii neutronu istnieje spore prawdopodobieństwo bezpośredniego rozszczepienia U-238 czy Th-232 ) - kilka procent neutronów w ogóle nie dociera do moderatora - zostaje przechwycona jeszcze wewnątrz materiału - z największym prawdopodobieństwem przez Th-232 lub U-238. Taki neutron, który nie dotarł do moderatora bo przechwycił go Th-232 ulega jednej z poniższych reakcji:
Th-232 + n -> Th-233 [0.1 barnsa, ok. 53% przypadków]
Th-232 + n -> produkty rozpadu [0.071 barnsa, ok. 38% przypadków]
Th-232 + n -> Th-231 + 2n [0.017 barnsa, ok. 9% przypadków]
Bez tej trugiej reakcji ciężko byłoby uzyskać dodatni bilans neturonów w cyklu torowym.

Cytat:

2. U-232 jest rozszczepialny, tak więc tylko niewielka ilość miałaby szansę sie "zpaskudzić".

U-232 ma niską jak na rozszczepialny absorbcję neutronów: 130 barnsów (absorbcja z rozszczepieniem + absorbcja bez rozszczepienia), co daje mu statystyczny czas potrzebny na zaabsorbowanie neutronu w okolicach 2 lat - 1/30 zdąży się w tym czasie rozpaść.

Cytat:

Z drugiej strony przy starannym prowadzeniu procesu w cyklu termicznym nie byłoby problemu z U232.

j.w. - byłby za to problem z uzyskaniem dodatniego bilansu neutronów.

Rzeczywiście nie analizowałem implikacji bezpośredniego rozszczepienia toru przez prędkie neutrony na ogólny bilans neutronów.
Tak więc być może rzeczywiście trzeba pogodzić się z powstawaniem małych ilości U232 jako złem koniecznym.
Tym niemniej U232 ponieważ jest rozszczepialny to nie powinien się akumulować.
Jak sam piszesz tylko około 3% zdążyłoby się rozpaść do produktów z których jeden (o ile pamiętam to któryś z nietrwałych izotopów talu) jest źródłem twardego promieniowania gamma.
Tyle tylko, że osobiście nie widzę tu problemu.
Wszystkie pośrednie produkty rozpadu U232 należą do bardzo nietrwałych i ze względu na krótki czas życia nie powinny stanowić zagrożenia, o ile nie pozostają w równowadze z U232, który je "odtwarza".
Z drugiej strony U232 nie powinien się gromadzić bo jest rozszczepialny.
W optymalnym podejściu być może dałoby się utrzymać jego stężenie na poziomie powiedzmy poniżej 50ppm.

Zastanawia mnie również dlaczego tabelka, którą przedstawiłeś sugeruje, że promet (Pm) nie powstaje w reakcji rozszczepienia.
Z tego co wiem to bodajże 147Pm powstaje i jest znaczącym produktem (około 2-2.5%).

Zgadza się, że separacja lantanowców od aktynowców jest uciążliwym problemem.
W końcu są do siebie chemicznie bardzo podobne.
No dobrze, uran i pluton (a może także neptun i protaktyn ale nie jestem pewien) tworzą lotne fluorki a żaden z lantanowców nie.

Energetyka jądrowa. Czy i dlaczego powinno się ją stosować?
Postarajmy się odpowiedzieć na tak postawione pytanie. Można by w tym miejscu sporo dyskutować, przedstawiać argumenty i zdecydowanie mniej kontrargumentów. Ale cała prawda brzmi tak: wiele istotnych przyczyn przemawia za stosowaniem energetyki jądrowej.

http://www.cire.pl/pdf.php?plik=/pliki/2/Czyidlaczegoejadr.pdf

Tapkeeper napisał:

Do wymiany garderoby czasami zmusi mnie żona, jak stary zestaw na prawdę nie nadaje się do użytku. Mam (i dalej używam) parę kurtek sprzed 15 lat. Dobrze mi się w nich chodzi.

To chyba nieco nierozsądne zachowanie, rozsądne byłoby raczej robienie zapasów, to znaczy kupienie, zmagazynowanie i zakonserwowanie jak największej ilości odzieży, obuwia, narzędzi i tak dalej. Dopóki można kupić.

liberty90 napisał:

Tapkeeper napisał: Do wymiany garderoby czasami zmusi mnie żona, jak stary zestaw na prawdę nie nadaje się do użytku. Mam (i dalej używam) parę kurtek sprzed 15 lat. Dobrze mi się w nich chodzi. To chyba nieco nierozsądne zachowanie, rozsądne byłoby raczej robienie zapasów, to znaczy kupienie, zmagazynowanie i zakonserwowanie jak największej ilości odzieży, obuwia, narzędzi i tak dalej. Dopóki można kupić.

Kufajkę i gumiaki/walonki to chyba zawsze będzie można kupić.
Do tego onuce da się zmajstrować ze starych kaleson i jakoś to będzie.

Hm, zależy od ambicji. Jeżeli ktoś nie ma żadnych poza wegetacją no to ok :P Wolałbym być feudalnym księciem niż chłopem pańszczyźnianym (nie sugeruję tutaj dosłownego powrotu do takich stosunków społecznych, to raczej tylko przykład)

Feudalne systemy mają to do siebie, że nie jest istotne kim ktoś wolałby być.
Istotne jest kim jest, a jak to już jest znane to można przyjąć, że pozostanie tym kimś przez całe życie.
Rotacja pomiędzy chłopstwem/szlachtą/arystokracją była bardzo niewielka.
Nawet jeżeli obecna sytuacja doprowadzi do restauracji czegoś w rodzaju systemów feudalnych, to proces ten zajmie pewnie ze 100 lat a w międzyczasie ludność doświadczy ogólnej ruiny, gdzie zaradni jakoś sie wyżywią i zgromadzą areały rolne, które stopniowo z pokolenia na pokolenie zamienią się w majątki.
Myślę, że ci którzy chcą budować swoją przyszłość w oparciu o gromadzenie pieniądza (w sensie fiat money) okażą się wielkimi przegranymi nadchodzących przemian.
Parę epizodów inflacji/dewaluacji po prostu ich wykończy.

Tapkeeper napisał:

Feudalne systemy mają to do siebie, że nie jest istotne kim ktoś wolałby być.

Na etapie tworzenia się systemu - jest istotne.
Jeżeli teraz zrobię zapasy srebra, złota, przedmiotów różnorakich; to jest bardzo prawdopodobne, że się do nowej arystokracji zaliczę.

Tym, którzy mają ambicje zostać arystokratami; radzę już robić duuuże zapasy. Faktycznie, jak się okazję przegapi - to już się arystokracją nie zostanie !

Tapkeeper napisał:

(w sensie fiat money)

To przecież jasne, że będzie się obracać srebrem i złotem.


Tapkeeper może ma ochotę zostać chłopem zmieniającym kurtkę raz na 20 lat, ale ja mam ambicje arystokratyczne, nie chłopskie.
To jest wykonalne, ale trzeba teraz ciężko pracować, zarabiać dużo pieniędzy i kupować srebro, złoto i zapasy.

liberty90 napisał:

Tapkeeper napisał: Feudalne systemy mają to do siebie, że nie jest istotne kim ktoś wolałby być. Na etapie tworzenia się systemu - jest istotne. Jeżeli teraz zrobię zapasy srebra, złota, przedmiotów różnorakich; to jest bardzo prawdopodobne, że się do nowej arystokracji zaliczę.

Jeżeli zgromadzisz tego przynajmniej z tonę (złota) to może i tak.
To zakładając, że ktoś Ci owych zapasów nie odbierze a później nie utnie łba jako wrogowi ludu.

Cytat:

Tapkeeper może ma ochotę zostać chłopem zmieniającym kurtkę raz na 20 lat, ale ja mam ambicje arystokratyczne, nie chłopskie. To jest wykonalne, ale trzeba teraz ciężko pracować, zarabiać dużo pieniędzy i kupować srebro, złoto i zapasy.

Latwiejszym sposobem na zostanie arystokratą byłoby zgromadzenie bandy oprychów i użycie jej w celu "opodatkowania" miejscowej ludności w zamian za ochronę przed innymi takimi bandami.
Oczywiście należałoby poczekać do chwili gdy rozkład struktur państwa będzie na tyle zaawansowany, że taka działalność będzie możliwa.
Tym niemniej skład osobowy owej bandy można by na dobrą sprawę kompletować już teraz.

Natomiast inwestycje w złoto, ciężka praca, oszczędzanie itd są raczej mało użyteczne w tym kontekście.
W najlepszym wypadku będziesz co parę miesięcy wymieniał po kilka monet, żeby starczyło na życie oglądając się przy okazji za własnym cieniem, żeby nikt Cię nie namierzył.
No bo jak ludzie się zorientują, że masz jakieś zasoby, to zasoby ukradną a Ciebie zaciukają.
A jeżeli byłbyś na tyle głupi, że zasoby chciałbyś trzymać w banku to poczytaj sobie o tym co Roosevelt zrobił w Stanach na wiosnę 1934.

Nic tylko otwierać rusznikarnie z tego co widze bo bedzie zbyt

ja bym się bał, że ze zrobionej przeze mnie broni mnie zastrzelą...