主题:【原创】谈谈核电 -- 不是老陈
核电千瓦装机的成本比水电还要高,尤其不能高度国产化的时候。前期费用占到运营成本的60%以上
核电要从运营利润中抽取一定比例作为退役费用,退役很耗钱,这个比例占到运营成本10%左右甚至更多一点。
商业化的就三种压水堆PWR,沸水堆BWR,重水堆(主要是CANDU),剩下的在原型堆和示范堆耗着的主要是钠冷快堆,高温气冷堆,在概念阶段的就多了,熔盐堆,超临界水堆,气冷快堆,甚高温气冷堆,铅冷快堆等等。商业化之后被淘汰的堆型有石墨水冷堆(切尔诺贝利的那种)和英国人的石墨气冷堆(镁诺克斯堆)。
其他就是各种实验用的和特殊用处的,高通量堆,脉冲堆,溶液堆微堆一类的,一般用于辐照,中子源,同位素生产一类的研究。
石墨,水,重水做慢化剂(铍也可以,不过有毒又贵,一般宇航上天的堆才用)水一般兼职冷却剂,各种气冷堆,也都是以冷却剂来命名。
快堆和一般的热中子堆的区别主要是中子没有慢化剂慢化,能量高不是和一般分子热运动差不多速度的。
含有铀232,这东西的子体有很强的伽玛放射性,导致很多操作不得不遥控进行,是钍燃料循环的主要障碍之一——只有充分慢化才能减少其含量,最好是在重水堆进行或者单纯在快堆中增殖(不在快堆中做燃料用)。
钍燃料循环的另一个难题就是钍232吸收中子生成的镤233半衰期很长将近一个月,比铀238转化成钚长很多,带来一些很麻烦的问题。熔盐堆是解决这一问题最好的方法,但是那东西不好搞,熔盐腐蚀性很NB,要专门的高镍的哈斯特洛伊合金才行。
裂变可以控制,把能量逐渐输出来,这是发电。
不控制裂变,把能量一次性释放,就是原子弹。
聚变目前无法控制,要么没有,要么咣当......咣当前,必须用巨大的能量去引发,目前就是原子弹的能量够用~~~~
“咣当”——世界安静了。
——我的理解。
电-光-热,转换效率太低了
托克马克(磁约束)是正途了。
另外新出现的就是高压放电了
这是ITER存在的技术前提。
ITER要解决的问题是如何延长核聚变时间,使得新发生的能量大于,而且要远大于用于磁约束的能量。这显然是核聚变装置实用化的前提。
对于核电站遭受类似于世贸中心被攻击的案例,并未包括在核电站设计考虑范围之内。但对于飞机撞击,电站外围爆炸,火灾和地震都是设计中所必需考虑的。而且911以后,核电站都加强了多重安保措施以防止恐怖分子袭击。
才能产生聚变所需的压力和温度。
打不过别人, 别人抢了土地钱财, 最后居然便宜了些小角色
如果石油,煤,天然气的化石来源说成立,而且地球早期的大气成分(氨气,氢气等还原性气体)推测也正确的话,在不考虑氢气气体向太空逃逸的情况下,地球上的化石燃料的总和就等于史前大气中还原性气体 与 现在大气中氧化性气体(氧气)的总和。也就是说即使,人类把大气中的氧气烧完了,化石能源也不会用完。
就好像啤酒你点不着,茅台能点着。
当然,你能够提炼,不过提炼需要复杂的工艺,消耗能源。过去我们不会开采油砂,石油价格上涨后,我们现在就会开采,但是能源的利用效率就下降了。总会到了一个地步,收集低能量密度的能源变得不再划算。
作为民用核电,首先是成本。要可转换的能量超过约束控制用的能量。聚变放出的能量当然很多,但能约束转换才算。而聚变的能量密度和极高温度都对控制提出了难以想象的要求。最简单的氘氚聚变为例:入射粒子是10keV量级,产生的a粒子和中子是10MeV量级的能量。在高能物理中,1keV相当于1千万度量级的温度,所以无论是入射还是之后的约束,都是地球上非常难以达到的条件。
聚变约束的方法提出的很多,但转来转去现在公认的还是半个世纪前提出的托卡马克环状磁约束。但是即使这样现在世界上所有的托卡马克都是产出能量小于输入能量。现在在建的国际热核实验堆将是第一座正能量的反应堆,而且聚变脉冲超过8分钟(现有聚变堆一般是几秒到几十秒,没有超过2分钟的),还有可以自我维持几分钟的等离子流等等。
托卡马克示意图
英国Joint European Torus(联合欧洲环流器)内部
点火的成本也是重点考虑的对象。如果能将氘氚加温到千万度(这是最低能量要求),而不加热其他物质,就能将现在这种复杂约束减少很多很多。这种将极小区域加热到极高温度的做法,一看就像是激光的活。所以激光核聚变是现在新兴的又一种研究热点。前年美国国家点火装置才做了一个实验,将192个激光器发出共500TW能量在2mm的燃料球上,激发上亿度高温“点燃”氘氚燃料球。这个方法的难点是在于点火率。无数庞大的激光器同时打到2mm的小球上,其可容忍的误差率达到了让人发疯的程度。
国家点火装置的燃料球
这是一个工人在目标球上工作,那些大洞都是激光入射口
比较几十种提出的受控核聚变来说,只有托卡马克磁约束和激光核聚变是比较有前景的方法。但就算国际热核实验堆和激光核聚变进展顺利,估计也不是我们有生之年能够看到生产化的。想想最低千万度的温度就知道其难度了。
更新:加两张维基上的图。
这个项目已经立项启动了,是一个新一代核电站科研项目,不是核电站建设项目,但核电站的安全问题突出了。