Компания Relativity Space готовится напечатать за два месяца на 3D-принтере космическую ракету, это будет двухступенчатая ракета-носитель, предназначенная для вывода на низкую орбиту спутников и космических аппаратов массой 20 тонн. Согласно их заявлению, стоимость пуска ракеты Terran 1 составит всего 12 млн долларов, она будет многоразовой. Relativity Space — базирующаяся в Лос-Анджелесе аэрокосмическая компания, которая была основана в 2015 году Тимом Эллисом и Джорданом Нуном. По мнению компании, их конкуренты — SpaceX и Blue Origin — недостаточно внимания уделяли и уделяют технологии 3D-печати. Её широкое использование, позволило Relativity Space быстро разработать все элементы ракеты, используя намного меньше человеческого труда. До 95% компонентов носителя разрабатывалось с применением искусственного интеллекта и автономных роботов, что позволяет значительно экономить материалы и добиться уникальных аэродинамических характеристик и форм (так они говорят).



Носитель Terran Relativity Space — двухступенчатый. Для выхода на орбиту в нем будет использовано семь тоже напечатанных на принтере двигателей Aeon R для первой ступени и один двигатель второй ступени — Aeon Vac. Для 3D-печати крупных компонентов компания Relativity Space создала систему под названием Stargate, которая, по её утверждению, является самым большим металлическим 3D-принтером в мире, где применяется принцип послойного осаждения порошкообразного металла при помощи лазера. Stargate позволяет изготавливать точные и сложные многокомпонентные структуры. Компания уже заключила контракты на сотрудничество с Telesat, Spaceflight Industries, Iridium. А в марте нынешнего года контракт на запуск Terran 1 в 2023 году подписало Министерство обороны США.

И вот вопрос залу, а как они все компоненты упрочнять будут или сразу с принтера в полёт? Ясно, что основная масса ракеты может быть напечатана, но как с ценой относительно традиционных технологий? Неужели труд человека в районе голивудских холмов настолько дорог по сравнению с техасщиной, что в отличии от Маска с корпусными работами из нержавейки из металлических рулонов они в тотальную 3D-печать лезут?

https://engineering-ru.livejournal.com/595992.html

— Вовочка, кем работает твой папа?
— Трансформатором.
— Это как?
— 380 получает, 220 отдает, на остальное гудит…

В другом, очевидно более древнем, варианте было 220 и 127.

На днях поглядел вокруг и увидел, что уже нет электроприборов, нуждающихся в переменном 50 Гц токе. Разве что на фазенде есть парочка 3хфазных моторов, питаемых от однофазной сети, да и те унаследованы.

~220 вольт - атавизм, который уже начинает доставлять неудобства своими пульсациями.

Когда-то массивный трансформатор был единственным экономичным способом преобразовать напряжение. И электроэнергия, добираясь от турбины до конечного преобразователя в тепло, вращение или музыку, проходила до десяти трансформаторов. Целая битва стандартов была - постоянный или переменный ток.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Война_токов
Которую по означенной причине выиграл переменный.
Впрочем, не только трансформация, но вращение. Когда-то получать без дорогостоящих преобразователей более-менее постоянные обороты было значительным удобством. А для изменения оборотов - всякие коробки передач, редукторы, цепи, ремни.

Впрочем кроме тех преимуществ были у переменного тока и недостатки.

Необходимость компенсирования реактивной мощности в электрических сетях и у промышленных потребителей связана с тем, что большую часть установленного оборудования составляют асинхронные двигатели, трансформаторы, индукционные печи и т.п.

Для того чтобы компенсировать реактивную мощность, применяют батареи статических конденсаторов (БСК), синхронные компенсаторы (СК) и шунтирующие реакторы. Но наличие в схеме постоянно включённых шунтирующих реакторов даёт возможность передавать только часть полной мощности в результате понижения напряжения до недопустимого уровня.

Про индукционные печи конечно фигня - там частоты от 10 кГц. А сейчас и двигатели даже 3хфазные предпочитают запитывать через инверторы, позволяющие регулировать не только мощность, но и обороты и даже направление вращения - синхронно-асинхронные и трансформаторные удовольствия устремились к нулю.

Переменный ток - это помехи и вибрации, беспрестанный гул силовых устройств. В доцифровую эпоху снижение помех и наводок в РЭА было важнейшей задачей. Сами линии электропередачи также обладают индуктивностью, которую приходится компенсировать. И являются достаточно неприятными излучателями. Энергетики, устав бороться с потерями в ЛЭП переменного тока, начали переходить на постоянный. Т.е. на входе преобразователь в постоянный, на выходе обратно переменный, который и поступает в привычные трансформаторы/реакторы/компенсаторы. Привычка настолько сильна, что

последняя система постоянного тока в Нью-Йорке была отключена в 2007 году.[1]

Т.е. с одного боку уже меняют на постоянные, тогда как с другого - уря! - отключли "последнюю" :-)))
Зато никчемная борьба за поддержание частоты в сети.

В приницпе, несложные схемотехнические решения позволяют питать инверторы хоть переменным, хоть постоянным током в довольно широком диапазоне напряжений. Многие - уже сейчас. Начинают возникать сети постоянного тока даже в жилье - питание светодиодных светильников, генерация солнечных батарей, бесперебойник... Правда напряжения разнообразны. Ждем "войну напряжений".

Вернуться к постоянному току - технически несложная задача, но требуется политическое решение как с зарядниками для мобилок. Тогда только усилием воли удалось добиться единых 5 вольт и единого разъема.

https://engineering-ru.livejournal.com/595796.html

Как все мы хорошо знаем, ветроэнергетика уверенной поступью движется на замену классической топливной энергетике. Преимущества очевидны - энергия ветра бесплатна. Ветряки не дымят, не пахнут, не особо даже шумят, и главное - они не выделяют в атмосферу гигатонны СО2, вызывающего глобальное потепление. Казалось бы - сплошные плюсы?

Беда пришла откуда не ждали. Лопасти ветряков оказались не вечными. Мало того - выяснилось, что утилизировать стеклопластик из которого они сделаны не особо получается. Отделить стекловолокно (которое незачем утилизировать, песок он и есть песок) от эпоксидки (с которой тоже непонятно что делать) оказалось еще труднее, чем мух от котлет. Выход был найден. Ну как всегда...

Не так давно мир облетели впечатляющие кадры полигона, на котором отработанные лопасти тупо закапывают в землю. Огромные территории оказались заваленными этими никому не нужными обломками.

Утилизация лопастей турбин: ахиллесова пята ветроэнергетики

Тысячи лопастей покрыли землю




В несколько слоев




Я все же решил воспользоваться гуглем и лично посмотреть на этот ждущий нас всех апокалипсис.
из космоса это кладбище выглядит не менее впечатляюще


https://www.google.com/maps/@42.8854532,-106.2957104,201m/data=!3m1!1e3


Попробуем оценить масштаб катастрофы в цифрах, ого!



100х100 метров! 10000 квадратных метров!

Десять! Тысяч!! Квадратных!!! Метров!!!!

Што блин? Один гектар что ли?
Ой
Лопасти напилены на кусочки по 15 метров. Вроде нормальные лопасти, диаметр у основания около 3 метров, вполне взрослый размер.


Да, все верно. Весь апокалипсис, растиражированный по всем новостным сайтам занимает 1 (один) гектар.
Вон, он, белеет в уголке муниципальной свалки города Каспер, штат Вайоминг, США






В дальнем углу от проходной. А вокруг - пустыня на сотню-две километров в каждую сторону


А что у нас с традиционной энергетикой? Можно посмотреть, например, кто меня в моем медвежьем углу Европы снабжает электричеством. Эстонская ГРЭС под Нарвой. Максимальная мощность 1,6 ГВт. Работает на довольно поганом местном горючем сланце. Только площадка с оперативным запасом топлива занимает 100х500метров - свалка лопастей уютно расположилась бы в уголочке. На полном ходу станция потребляет в день 800 вагонов сланца.



Так, а что это за пучок ржавых труб по диагонали идет направо?




Ой. Это система золоудаления. Она идет на золоотвал. Размер отвала - 4,5х2,5км. (Сколько там свалок лопастей поместится? У меня 1125 получилось). И высотой эта штука как бы не метров под сто




Ой, у нас тут оказывается еще одна электростанция (Балтийская ГРЭС) со своими золоотвалами обнаружилась!




Таак, а что это такое полосатенькое, размером 20х8 км? (сколько там свалок лопастей влезет, посчитайте сами, я в порядках запутался)



А это всего лишь источник топлива для этой станции - сланцевые карьеры. В толще известняка на глубине пары десятков метров лежит слой в несколько метров того же известняка но с органикой - горючего сланца. Вот его потихоньку раскапывают - верхние 20 метров откидывают за спину, слегка разравнивают и высаживают видимость леса, слой сланца - втопку. Так за полвека-век территория с большой город превращается в какой-то заросший лесом лунный ланшафт.

На промышенно развитом Западе тоже красиво получается. Вот например угольный карьерчик, километров 10 длиной





Красиво. Думаю там где-нибудь в уголке можно вообще все лопасти со всего света сложить,




рядом с экскаватором.



Вывод? да как обычно вывод - увидев страшную картинку - проверяйте информацию!

https://engineering-ru.livejournal.com/595711.html

Давно хотел и вот наконец сделал — обзор всех атомных станций России. Это популярный обзор станций глазами реакторщика, как минимум по образованию. Так что я постарался показать в чем технические и исторические особенности каждой из наших АЭС, какие реакторы на них работают или работали раньше, какие важные для отрасли технологии там осваивались. На многих из этих АЭС я был, поэтому иногда тут встречаются и личные впечатления и фотографии.

Помимо действующих АЭС я упомянул и те станции, которые уже остановлены, и те, что планировались, но так и не были реализованы, и те, которые могут появиться в ближайшие годы. Так что это обзор практически всех АЭС, которые когда-либо работали на территории России.

К сожалению, ЖЖ ограничивает размер поста, поэтому исходная моя статья, написанная для блога компании Itsoft, целиком сюда не влезает. Полностью она доступна у меня на Хабре (ссылка). Под катом выложу лишь описание первых 8 станций.

Ну или вы можете посмотреть подробную видеоверсию, которую я традиционно сделал для своего youtube-канала про атомную энергетику (подписывайтесь на него, кстати!). Видеоверсия получилась даже более наглядной чем статья, т.к. в ней на порядок больше визуального материала. И это видео уже стало один из самых популярных на канале, так что рекомендую)

Ну а под катом — первые несколько АЭС.

01. Обнинская АЭС. Первая АЭС

Начнем с самой первой АЭС в мире. Она заработала в июне 1954 г в Обнинске, недалеко от Москвы. Ее мощность была всего 5 МВт, что по современным меркам даже не мини, а микро-АЭС. Это в 200-250 раз меньше, чем мощность современного энергоблока АЭС. Тем не менее, это была первая полноценная атомная станция, которая выдавала электроэнергию в сеть. В США за несколько лет до этого уже получали электроэнергию от экспериментального реактора, но в еще меньшем количестве и она шла на собственные нужды этой установки, а не в общую сеть. Подробнее я про это писал в отдельной статье. Так что для желающих померяться кто был первым в тех или иных достижениях, вопрос атомного электричества дает почву для дискуссий, но мы не из их числа. Все же первая крупная АЭС, выдающая электричество в сеть, была построена именно в Обнинске.

Сам реактор Первой АЭС был спроектирован на основе промышленных реакторов для наработки оружейного плутония - начинки для ядерного оружия. Это тоже канальный водо-графитовый реактор. Т.е. его активная зона состоит из графитовой кладки, в которой сооружены каналы, в эти каналы установлено топливо и по ним же прокачивается вода для отвода тепла. Графит выступает как замедлитель нейтронов, что необходимо для протекания цепной реакции деления, а вода как теплоноситель.

Энергетический реактор для АЭС и промышленный реактор для наработки плутония на самом деле серьезно отличаются. Во-первых, важное отличие в тепловой схеме – в энергетическом реакторе вода в каналах должна нагреваться до более высокой температуры, чтобы в итоге создавать пар высокого давления, который сможет крутить турбину. Первая АЭС работала по двухконтурной схеме, т.е. вода первого контура нагревалась, передавала тепло воде второго контура, которая уже кипела и этот пар шел на турбину. При этом все таки турбину на первую АЭС поставили не очень мощную, а КПД станции был менее 20%, что примерно в полтора-два раза ниже, чем у современных АЭС.

Второе важное отличие энергетического реактора от промышленного – топливо. В реакторе для наработки плутония топливо находится в активной зоне всего несколько недель, чтобы образовалось нужное соотношение новых изотопов плутония. По сути через реактор прогоняется огромное количество топлива, выступающего как сырье. В энергетическом же реакторе топливо должно работать как можно дольше – в современных реакторах оно находится в активной зоне реактора по 4-5 лет. И в нем должно делиться как можно больше атомов, чтобы вырабатывать как можно больше энергии, т.е. у него должна быть большая глубина выгорания.

Все это нужно для улучшения экономических показателей электростанции. При этом топливо не должно разрушаться. Так что создание топлива именно для АЭС отличается от топлива промышленных реакторов - это отдельная сложная задача, которую приходилось решать для Первой АЭС.

Интересно, что внешне Обнинская АЭС совершенно не похожа на современные АЭС. С виду это простое трехэтажное административное здание, ну разве что труба на заднем фоне выдает его промышленное назначение. Здание, в котором располагается реактор и турбина вообще расположены через дорогу друг от друга. С одной стороны, это было сделано из соображений секретности, хотя объект в итоге стал статусным и его потом посещали многие делегации, в том числе иностранные. С другой стороны, конечно, современные АЭС строятся совсем по другим правилам и требованиям, и там гораздо больше мощных защитных сооружений, призванных защитить как саму АЭС от внешних воздействий, так и окружающую среду от последствий возможных аварий.

Первая АЭС проработала почти 48 лет, дала много новых знаний и позволила обучить огромное количество специалистов. Она была остановлена в 2002 году. Ядерного топлива и радиоактивных материалов на ней уже нет. Сейчас она признана объектом культурного наследия России, на ее базе создан музей. Я был в этом музее и рекомендую его посетить всем, кто интересуется историей науки и техники, особенно атомной. Она находится на территории Физико-энергетического института и там можно узнать не только про первую АЭС, но и про другие работы ФЭИ.

02. Сибирская АЭС. Даже две

Следующая АЭС на территории России, которая уже тоже не работает – это малоизвестная широкой публике Сибирская АЭС. Сейчас практически все АЭС в Росси находятся в Европейской части, но был период в 60-е, когда основное атомное электричество в СССР вырабатывалось в Сибири. Сибирская АЭС находилась на площадке Сибирского химического комбината (СХК) в г. Северск Томской области. Это был закрытый комбинат по наработке оружейного плутония, он и сейчас работает, но занимается уже другими задачами. Несмотря на секретность, фильм о Сибирской АЭС показали в 1958 году на Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии.

На тот момент она была одной из мощнейших АЭС мира – первый энергоблок имел мощность 100 МВт. В дальнейшем на ней работали 4 реактора, а суммарная мощность выросла до 600 МВт.

Промышленные реакторы СХК были двойного и даже тройного назначения. Т.е. они нарабатывали плутоний, но их спроектировали уже так, что они позволяли вырабатывать электроэнергию и давать тепло для отопления Северска и Томска. С окончанием программы наработки плутония был остановлен и последний реактор станции, в 2008 году.

На другом сибирском комбинате по наработке оружейного плутония, Горно-химическом комбинате, в Железногорске, с 1964 по 2010 год тоже работал двухцелевой реактор АДЭ-2. Хотя, как таковой отдельной АЭС его не называли. Но по сути это была третья атомная станция тепло- и электроснабжения в СССР, причем единственная – подземная, т.к. сам комбинат ГХК размещался в горной выработке под землей. Подробнее про отечественные промышленные реакторы я писал отдельную статью.

Кстати, АЭС двойного назначения – это не чисто советская выдумка. Первая такая "двойная" АЭС заработала в Великобритании на два года раньше Сибирской АЭС. Это АЭС Колдер Холл - первая АЭС в Великобритании и на Западе вообще, работавшая на атомном комбинате Селлафилд, где производили оружейный плутоний. В далеком 1956 году ее открывала молодая Елизавета II.

1. Белоярская АЭС. Дважды первопроходец

Итак, теперь давайте перейдем к действующим АЭС. Первая из них – это Белоярская АЭС, в 20 км от которой я живу. Это моя любимая АЭС, на которой я бывал уже много раз. После Обнинской, это была первая крупная гражданская АЭС, т.е. не двойного назначения и не на территории ядерного комбината. Она построена именно для выработки электроэнергии и тепла и не применялась для наработки плутония. Ее топливо даже не перерабатывали, о чем у меня, как ни странно, тоже есть отдельная статья.

АЭС заработала в 1964 году. Суммарная мощность двух реакторов первой очереди станции составила 300 МВт. Эти реакторы назывались АМБ, что расшифровывается как «Атом Мирный Большой», что и отражает их назначение. Это тоже канальные уран-графитовые реакторы, но уже улучшенной конструкции. На них пытались повысить КПД за счет дополнительного перегрева пара. Те. кроме каналов с топливом и водой, которая отводила тепло от активной зоны, по некоторым каналам через реактор дополнительно заново пропускали пар перед его отправкой на турбину для повышения его давления, чтобы улучшить КПД всей установки. Первый энергоблок мощностью 100 МВт работал по двухконтурной схеме. Второй энергоблок работал уже по упрощенной одноконтурной схеме, где пар вырабатывался прямо в первом контуре реактора, затем еще раз подогревался в реакторе и затем шел на турбину, его мощность была уже 200 МВт. В дальнейшем такая одноконтурная схема, пусть и без перегрева пара, ляжет в основу мощных реакторов РБМК. КПД первой очереди Белоярской АЭС достигал 37%, и это на несколько процентов больше, чем у многих современных АЭС.

Реакторы первой очереди выработали свой ресурс и были остановлены к 1989 году. Сейчас на АЭС работают два новых реактора с совершенно иной конструкцией – это реакторы на быстрых нейтронах.

С 1980 года на Белоярской АЭС работает реактор БН-600, а с 2015 года – БН-800. 600 и 800 – это проектная электрическая мощность этих реакторов, хотя по факту она увеличена почти на 10%. Это единственные в мире на текущий момент энергетические реакторы АЭС на быстрых нейтронах. Благодаря им, хотя были и другие меньшей мощности, у нашей страны накоплен самый большой опыт эксплуатации быстрых реакторов, которые могут составить основу или существенную долю атомной энергетики в будущем. Им, конечно, надо посвятить отдельные статьи и видео.

Скажу лишь о главной особенности. Это реакторы, в которых основное деление тяжелых ядер идет быстрыми нейтронами, частично о том что это такое я рассказывал в прошлой статье про реакторы со спектральным регулированием. Быстрые реакторы позволяют вовлекать в топливный цикл не только уран-235, которого в природном уране всего 0,7%, но и основной изотоп уран-238, которого там более 99%. Они же позволяют замыкать топливный цикл, используя в качестве топлива то, что выгружается из других реакторов. БН-800 уже переводится на полную загрузку МОКС-топливом, не требующем добычи природного урана. Оно изготавливается из плутония, выделенного из отработавшего топлива других реакторов, и из запасов отвального обедненного урана.

Про обедненный отвальный уран и МОКС-топливо у меня тоже есть отдельная статья, и даже целый цикл статей, если говорить в целом о проблеме обедненного гексафторида урана, который к нам периодически завозят из-за границы под шум антиядерных экологических активистов.

Белоярская АЭС долгое время была единственной станцией в нашей стране, на которой работали реакторы разных типов – канальные уран-графитовые АМБ и быстрые натриевые БН. Сейчас к такой станции можно отнести Ленинградскую АЭС, т.к. там одновременно работают и РБМК и ВВЭР, но мы до этого дойдем.

2. Нововоронежская АЭС. Сухопутная колыбель ВВЭР

Как и Белоярская АЭС, это одна из старейших АЭС страны. Первый ее энергоблок заработал в том же 1964 году, всего через полгода после пуска АМБ-1. Но в отличии Белоярской АЭС, где отрабатывали технологию канальных уран-графитовых реакторов с ядерным перегревом пара, а затем технологии быстрых реакторов, в Нововоронеже занимались и занимаются освоением другого направления – водо-водяных реакторов. Здесь были построены все первые, головные блоки энергетических реакторов ВВЭР мощностью от 210 МВт, 440, 1000 и сейчас 1200. Всего на этой АЭС построено 7 энергоблоков – максимальное количество на российских АЭС.

В настоящее время из них работают 4. Это один ВВЭР-440, один ВВЭР-1000 и два первых в нашей стране и мире ВВЭР-1200. Получается, что каждый из этих реакторов – самый первый в своем роде. В том числе и нынешний флагманский продукт отечественной атомной промышленности – энергоблок с реактором ВВЭР-1200, которые активно приходят на замену старых блоков на АЭС в России и строится для зарубежных заказчиков. В России их уже построено 4, и в разной стадии строительства за рубежом еще более 10 штук.

Подробно про водо-водяные реакторы я рассказывал в прошлой статье про Кольскую АЭС. Коротко повторю, что эти реакторы отличаются от канальных графитовых тем что в них нет ни графитовой кладки, ни каналов. Это более компактные реакторы, топливо которых находится внутри прочного толстостенного металлического корпуса. Водо-водяной в названии реактора означает, что вода выступает в нем и замедлителем нейтронов и теплоносителем, который отводит тепло от ядерного топлива. Это реакторы, работающие по двухконтурной схеме, т.е. вода в самом реакторе и первом контуре нагревается до большой температуры – более 300 градусов, но не кипит, т.к. находится при этом под давлением более 150 атмосфер (для чего мощный корпус и нужен). Тепло через теплообменник передается второму контуру, где уже вода кипит, пар идет на турбину, ну и дальше обычная схема. КПД таких установок около 32% и выше.

Такой же тип водо-водяных реакторов используется и на атомных подводных лодках в силу ряда преимуществ, в первую очередь более компактных размеров. Собственно, изначально он для них и разрабатывался, но потом вышел на сушу и прочно обосновался в мирной атомной энергетике. Сейчас это самый популярный тип реактора в мире. Более чем на 80% энергоблоках АЭС в мире работают водо-водяные реакторы под давлением.

3. Кольская АЭС. Первая за Полярным кругом

Самая первая и самая мощная АЭС, построенная за Полярным кругом. Я подробно рассказывал про нее в прошлой статье и видео. Отмечу тут, что это АЭС, которая состоит из четырех блоков средней мощности с реакторами ВВЭР-440. Такие в России работают только на упомянутой выше Нововоронежской АЭС. Это тоже одна из старейших АЭС – ее первый энергоблок работает с 1973 года, т.е. уже 48 лет. В 2033 он будет остановлен, и это будет первый блок отечественной АЭС, который отработает 60 лет. На смену первой очереди АЭС к тому времени планируют построить два энергоблока ВВЭР-600С со спектральным регулированием – первые блоки такого типа в нашей стране. В целом - Кольская АЭС, это такая достаточно уникальная станция, работающая в условно изолированной небольшой энергостистеме, отсюда и набор нескольких небольших энергоблоков. Но есть и еще более изолированные АЭС.

4. Билибинская АЭС. Советская малая АЭС

Раз уж мы идем примерно в хронологическом порядке, и затронули тему крайнего севера, то следующая АЭС – Билибинская. Она еще чуть севернее Кольской АЭС, но не в Мурманской области, а на другой стороне России – на Чукотке. И примерно на полгода моложе Кольской АЭС. Ее первый блок заработал в 1974 году.

Всего эта АЭС состоит из четырех довольно уникальных энергоблоков. Это тоже канальные уран-графитовые реакторы, но специально разработанные для этой АЭС. Это реакторы ЭГП-6 - Энергетический Гетерогенный Петлевой реактор с 6-ю петлями циркуляции теплоносителя. Их электрическую мощность сократили всего до 12 МВт. Но важное условие для работы на севере – они предназначены для выдачи тепла. Ведь эта АЭС проектировалась и строилась для работы в небольшой и изолированной Чаун-Билибинской энергосистеме, в условиях суровой Арктики, для снабжения энергией горнорудных и золотодобывающих предприятий Чукотки. По сути это первая малая АЭС СССР.

Сама Билибинская АЭС в ближайшие годы будет выводиться из эксплуатации, первый блок уже остановлен в 2019 г. Поэтому суммарная текущая установленная электрическая мощность АЭС – 36 МВт. И ей на смену уже пришла современная малая АЭС.

5. ПАТЭС. Самая плавучая, самая северная

Понятно, что на замену одной уникальной по задачам и условиям работы АЭС – Билибинской, спустя полвека должна была прийти не менее уникальная установка, но созданная уже на основе других технологий. И она пришла, причем в прямом смысле – ее прибуксировали из Мурманска. И с весны 2020 года уже принята в промышленную эксплуатацию первая плавучая АЭС, или точнее Плавучая атомная теплоэлектростанция (ПАТЭС), с головным плавучим энергоблоком (ПЭБ) под собственным именем «Академик Ломоносов». Это самая новая российская АЭС, работающая на новой площадке, в порту Певек. От нее до Билибинской АЭС более 240 км по прямой на северо-восток. Так что ПАТЭС ко всему прочему еще и самая северная АЭС мира.

Конструкционно это несамоходная баржа, пришвартованная к специальной береговой инфраструктуре для приема тепло и электроэнергии. На ее борту два энергоблока с двумя водо-водяными реакторами, построенными на базе тех, что работают на некоторых наших атомных ледоколах – КЛТ-40С. Суммарная электрическая мощность ПАТЭС – до 70 МВт, а тепловая – до 50 Гкал/ч. Она должна заменить не только выбывающую Билибинскую АЭС, но и угольную Чаунскую ТЭЦ, которой уже более 70 лет.

Сейчас уже прорабатываются проекты оптимизированных ПАТЭС с новыми реакторами РИТМ-200 большей мощности, которые уже работают на атомном ледоколе нового поколения «Арктика». Планируется построить еще 5 плавучих АЭС для другого района Камчатки, а интерес к подобным плавучим АЭС проявляют разные регионы за рубежом. Но и конкуренты не дремлют. Планы по разработке и строительству плавучих АЭС есть у Китая и Южной Кореи.

Продолжение и полная статья — вот тут. Ну или в видео. Там можно будет узнать о 6 самых мощных наших АЭС с серийными гигаваттными блоками, о недостроенных и о планируемых к постройке в ближайшие годы АЭС.

https://engineering-ru.livejournal.com/595453.html

Насколько я понял, на сегодня построены три судна на подводных крыльях типа Комета-120М. Но эксплуатируются всего два - под названиями "Ялта" и "Севастополь". Куда делось третье? (т.е. скорее первое, которое должно называться не то "Чайка", не то "Феодосия"). Или "Чайка" и "Феодосия" - разные пропавшие без вести теплоходы, и всего их было четыре? Конечно, статью в википедии прочел и раздел на флитфото изучил, но похоже, что там наврато и наврано...

https://engineering-ru.livejournal.com/595063.html

Недавно были озвучены планы по строительству новых энергоблоков Кольской АЭС-2. Директор Кольской АЭС Василий Омельчук на пресс-конференции 18 июня 2021 года заявил, что станция замещения будет двухблочной, то есть в ее составе будет два энергоблока типа ВВЭР мощностью 600 МВт каждый со спектральным регулированием. В настоящее время проект находится на этапе подготовки к разработке. Начало сооружения запланировано на 2028 год, а ввод в эксплуатацию первого блока - на 2034 год.

Но чтобы понять, зачем нужно замещение энергоблоков и почему выбраны именно такие их параметры, давайте посмотрим сначала на саму АЭС и ее роль в энергосистеме региона.

Кстати, как обычно я записал видеоверсию этой статьи. Не забывайте подписываться на мой youtube-канал (это очень поможет его развитию!), где я рассказываю об атомной энергетике и ядерных технологиях, и не только о том, что публикую в виде больших статей.

Первая АЭС за полярным кругом

Кольская АЭС находится на Кольском полуострове, на 170 км южнее Мурманска и в 12 км от города атомщиков Полярные Зори. Это первая в мире атомная станция, построенная за полярным кругом, еще в начале 1970-х. На самом деле за полярным кругом всего три АЭС в мире, и две другие тоже в России, на Чукотке - Билибинская АЭС и пришедшая ей на смену несколько лет назад плавучая АЭС. Они севернее Кольской АЭС, однако их мощности в 20 раз меньше. Так что Кольская АЭС - самая мощная из построенных в Заполярье и самая северная в Европе. Из иностранных АЭС самая северная - это АЭС Олкилуотто, в Финляндии, и она на 700 км южнее.

Кольская АЭС состоит из четырых энергоблоков с реакторами ВВЭР-440, суммарная установленная мощность всей АЭС – около 1760 МВт. Это примерно половина от всей установленной мощности энергосистемы Мурманской области (ок 3500 МВт). Сам регион энергоизбыточный, примерно треть всей вырабатываемой электроэнергии идет за его пределы – в соседнюю Карелию, в Ленинградскую область и за границу – в Финляндию и Норвегию.

Особого роста потребления энергии в регионе нет, поэтому АЭС уже не первый год работает недозагруженной – примерно на 60-65% максимальной мощности, при этом покрывая почти 80% от потребностей области. Более 90% электроэнергии потребляет промышленность – многочисленные предприятия региона по добыче сырья для химической и металлургической промышленности, производству алюминия и цветных металлов и т.д. Население потребляет менее 10% электроэнергии.

Еще около 1600 МВт мощностей в регионе - это гидроэлектростанции, и всего 250 МВт - станции на угле. Так что казалось бы, в регионе довольно чистая электроэнергетика, с низким уровнем выбросов. Однако электричество далеко не главный энергоресурс региона. Большая часть энергии в Заполярье идет на отопление. Поэтому среди всех энергоресурсов, потребляемых в области в пересчете на условное топливо, примерно 80% приходится на мазут. Именно мазутом, например, отапливается весь 300-тысячный Мурманск – крупнейший в мире город за полярным кругом. Еще около 18% энергии, в первую очередь тепла, регион получает из угля. А на электричество приходятся менее 4% всей потребляемой энергии. Так что суммарно Мурманская область потребляет в год около 2 млн. тонн мазута. И все это топливо завозное. При этом когенерация, т.е. совместное производство электричества и тепла на ТЭЦ, практически отсутствует, т.к. электричество получается гораздо дороже, чем от АЭС и гидроэлектростанций.

Мурманская область с ее незамерзающими портами и базой атомного ледокольного флота - это наши ворота в Арктику через Северный морской путь, где добывают природный газ и транспортируют его в сжиженном виде в Европу. Но при этом сама область так до сих пор и не газифицирована. Кроме того, в порту Мурманска в центре города идет перевалка открытым способом миллионов тонн угля, идущего на экспорт. И хотя в последние годы там предпринимаются меры по снижению пыления, все же уголь умудряется доставлять неприятности мурманчанам даже не будучи сожженным для отопления.

Так что с одной стороны, сейчас в регионе электроэнергии хватает с избытком, серьезного прироста ее потребления не ожидается. С другой – есть огромный потенциал по снижение выбросов, по электрификации региона, переводу отопления на электричество или на производство водорода с помощью чистой низкоуглеродной энергии АЭС и гидроэлектростанций.

Возможно поэтому Мурманскую область планируют включить в число российских регионов, где будет проводиться эксперимент по достижению углеродной нейтральности - Carbon free zone. Насколько я понимаю, к сожалению, не на всей территории региона, а лишь в ограниченном масштабе. В прошлой статье я уже рассказывал, что такой эксперимент будет проводиться в ближайшие 5 лет на Сахалине. Компания Энел к концу 2021 года планирует построить в Мурманской области ветропарк на 200 МВт. На основе ветроэнергетики планируется с 2025 года производить по 12 тыс. т. "зеленого" водорода. Хотелось бы, чтобы он пошел на озеленение энергетики самого региона и замену мазута и угля в отоплении, а не на экспорт.

На Кольской АЭС Росатомом тоже реализуется пилотный водородный проект. К 2023 году там планируют ввести в работу стендовый испытательный комплекс с электролизными установками для производства водорода мощностью 1 МВт, а в дальнейшем увеличить его мощность до 10 МВт. В дальнейшем этот опыт могут распространить на другие АЭС. Но для самой Кольской АЭС это возможный вариант увеличения ее загрузки и повышения эффективности.

Маленькое лирическое отступление. Автор этих строк не раз бывал на Кольском полуострове и в Мурманске, и однажды около недели был в командировке на Кольской АЭС. Край этот прекрасен своей природой, радующей своей суровостью глаз уральца, а сама станция полна технических новинок и приятных мелочей. Но чтобы не перегружать эту статью личным, просто отправлю желающих к отдельным записям в моем блоге по этой теме - раз и два.

Реакторы ВВЭР-440

Давайте теперь посмотрим на энергоблоки, работающие на Кольской АЭС, которые собираются заменить. Это четыре реактора ВВЭР-440. "440" – это его электрическая мощность в мегаваттах. ВВЭР – это тип реактора. Расшифровывается это как водо-водяной энергетический реактор. Это значит, что вода в нем используется и как замедлитель нейтронов, для поддержания цепной реакции деления урана, и как теплоноситель, который отводит тепло от ядерного топлива. Причем вода в реакторе нагревается до 300 градусов, но не закипает, поскольку находится под давлением более 120 атмосфер. Затем эта вода из первого контура через герметичный теплоомбенник передает тепло воде второго контура, и уже та кипит, пар крутит турбину и генератор. На западе такой тип реакторов называется PWR – Pressurized water reactor, или водяные реакторы под давлением.

Водо-водяные реакторы - это основная технология мировой атомной энергетики. Около 300 действующих реакторов АЭС мира из 442 - это PWR и ВВЭР. И еще около 60 тоже водо-водяные, но построены по одноконтурной схеме, с кипящей прямо в реакторе водой. Причем идет тенденция к увеличению мощности - в 1960-е начинали с сотен мегаватт, а теперь основные игроки на рынке нового строительства водо-водяных блоков - блоки мощностью от 1000 до 1600 МВт.

Конкретно энергоблоков с реакторами ВВЭР-440 в мире было построено более 30, из которых до сих пор работают около 20. Причем большая часть из них за границей, где их строил СССР – в Финляндии (АЭС Ловииса, 2 блока), Чехии (4 блока АЭС Дукованы), Венгрии (4 блока АЭС Пакш), Словакии (2 блока АЭС Богунице и 2 блока АЭС Моховце), Украине (2 блока Ровенской АЭС) и Армении (1 блок Армянской АЭС). Еще были в Болгарии и Германии, но там их закрыли раньше всех. Большую часть корпусов ВВЭР-440 для АЭС Восточной Европы, кстати, делала чешская Шкода.

В России работающих энергоблоков ВВЭР-440 осталось лишь пять: четыре на Колькой АЭС и один на Нововоронежской АЭС, где строились все первые референсные типы реакторов ВВЭР от мощности в 220 МВт до 1200 МВт. В регионах с высоким потреблением энергии, что у нас в стране, что за рубежом, сейчас более востребованы реакторы большой мощности – 1000 МВт и выше. Основной флагманский энергоблок ВВЭР, который сейчас строит Росатом на замену старым блокам и в России и на новых АЭС за границей – это ВВЭР-1200.

Как продлить жизнь реактору

Первые два энергоблока Кольской АЭС начали работу еще в далеких 1973 и 1974 годах. Это одни из самых старых ВВЭР-440. Сейчас им уже больше чем по 45 лет. При этом изначальный срок службы реакторов был 30 лет, и он, соответственно, закончился в начале 2000-х. Но их срок был продлен сначала на 15 лет, а в последние годы еще на 15 лет – до 2033 и 2034 годов. Т.е. в итоге они должны будут проработать по 60 лет.

Тут надо отметить несколько моментов. Во-первых, продление эксплуатации - это не просто самовольное решение собственника станции работать дальше на свой страх и риск. Это сложный многолетний процесс обследования оборудования, его ремонта и модернизации, а затем обоснования безопасности перед контролирующими органами. На самом деле эти процессы идут на любой атомной станции постоянно, чтобы поддерживать ее работоспособность, повышать эффективность и приводить в соответствие с периодически ужесточающимися нормативными требованиями, в т.ч. по безопасности.

Наука и техника не стоят на месте, поэтому на станциях обновляются все их системы и внедряются новые технологии. Поэтому за несколько десятилетий сама станция сильно меняется. Зачастую в процессе модернизации повышается ее КПД и увеличивается мощность. Например, модернизация первых двух блоков Кольской АЭС позволила помимо прочего повысить их мощность на 7%, а модернизация на финской АЭС Ловииса с реакторами ВВЭР-440 позволила повысить их мощность почти на 15%. Для удовлетворения новым требованиям станцию укомплектовывают новыми и более совершенными системами безопасности, близкими к тем, что появляются на новых АЭС, чтобы она могла избегать все более опасных потенциальных аварий. Поэтому, как бы парадоксально это ни звучало, но зачастую с возрастом и показатели работы и безопасность АЭС не снижаются, а растут.

Но для продления сроков эксплуатации этого мало. Есть оборудование, которое невозможно заменить или модернизировать. В первую очередь к таким элементам относится сам реактор, точнее незаменяемая его часть - корпус. Он подвергается наибольшим нагрузкам, и температурным, и механическим, и радиационным - от широкого спектра излучений, в первую очередь нейтронного, идущих от ядерного топлива в процесс работы реактора. Это приводит к так называемому радиационному охрупчиванию стали и снижению ее пластичности, особенно в критических сварных соединениях корпуса. Зачастую именно ресурсом корпуса реактора и его сварных швов технически и ограничен срок работы ядерного энергоблока.

Кстати, на современных энергоблоках с реакторами ВВЭР-1200, которые у нас сейчас строят, новые материалы сталей и технологии их обработки позволяют делать корпус реактора сразу рассчитанным минимум на 60 лет работы с возможностью будущего продления еще на 20. А вот на корпуса ВВЭР-440 и ВВЭР-1000, изготовленные почти 50 лет назад, давали гарантию лишь на 30 лет. А дальше надо было их исследовать и смотреть за их состоянием. И чтобы получить от контролирующих органов лицензию и разрешение на дальнейшую эксплуатацию блока, нужно доказать, что эти элементы еще могут безопасно работать. Или придумать, как восстановить их свойства.

Еще в 80-е технологию по омоложению реакторов разработали. В 1989 году впервые на одном из самых старых реакторов ВВЭР-440 на третьем блоке Нововоронежской АЭС впервые была проведена операция так называемого отжига реактора. Физический принцип метода простой – если плавно нагреть металл до высокой температуры, а затем плавно охладить, то можно убрать накопившиеся в нем напряжения и дефекты, тем самым восстановив пластичность и трещинностойкость стали. Это позволяет продлить срок работы реактора на 10-15 лет, а саму операцию можно повторять, хоть и не бесконечно.

Отжиг проводят в сухом корпусе реактора, освобождая его от топлива и внутрикорпусных устройств, и помещая внутрь специальную электропечь. Разработчики часто сравнивают принцип работы установки с большой сушилкой для обуви. ВВЭР-440 отжигают при температуре 475 градусов в течение 150 часов. А на всю процедуру с подготовкой уходит 2-3 недели. Сейчас отжигают уже не только корпуса ВВЭР-440 но и корпуса ВВЭР-1000, например, на Балаковской АЭС.

Кстати, такой отжиг делают и на зарубежных реакторах. Например, те же ВВЭР-440 на АЭС в Финляндии и Словакии отжигала Шкода. А СССР и Россия уже проводили отжиг ВВЭР-440 на Ровенской АЭС (Украина), Армянской АЭС, АЭС Грайфсвальд (Германия) и АЭС Козлодуй (Болгария). На реакторах первого и второго энергоблоков Кольской АЭС такой отжиг проводили в 1989 и повторили перед последним продлением сроков эксплуатации в 2017 и 2019 годах.

Надо сказать, что продление сроков эксплуатации АЭС – это нормальная, общемировая практика. Большинство реакторов АЭС в мире старше 30 лет, 14 из них работают уже более 50 лет. В США, например, есть несколько энергоблоков, которые уже получили повторную лицензию на работу до 80 лет. Да, модернизация и продление сроков требует затрат, не всегда возможны и не бесконечны, поэтому собственник всегда считает что выгодно - продлевать работу, если это вообще возможно, или останавливать блок. Но тем не менее, продлевать срок эксплуатации АЭС - это чаще всего гораздо дешевле, чем строить новый блок взамен старому, и это один из самых экономически эффективных способов создания (сохранения) низкоуглеродных источников энергии, что важно в свете глобального тренда на снижение выбросов.

ВВЭР-600 со спектральным регулированием

Итак, давайте теперь наконец то вернемся к исходной новости о том, чем же решено заменить выбывающие энергоблоки. Как сообщил директор Кольской АЭС Василий Омельчук: «Кольская АЭС-2 будет двухблочной, то есть в составе двух энергоблоков типа ВВЭР мощностью 600 МВт каждый со спектральным регулированием и высокими показателями безопасности.»

Что такое ВВЭР понятно, что такое 600 МВт понятно. Почему выбрана такая средняя мощность тоже, в принципе, понятно. Сейчас Кольская АЭС имеет мощность 1760 МВт, но используется на 60-65%. Т.е. два блока по 600 МВт вполне заменят нынешние четыре. Пока речь идет о замещении первого и второго блоков Кольской АЭС. Третий и четвертый смогут проработать еще почти на 10 лет дольше. Так что есть запас по времени на принятие решения о расширении Кольской АЭС-2 для их замены, если вдруг будет понятно, что эти мощности будут востребованы.

Почему вместо двух по 600 МВт не построить один на 1200 МВт тоже вполне понятно. Думаю дело в том, что энергосистема региона может не суметь компенсировать отключение такого крупного единичного источника в случае его плановой остановки на перегрузку и ремонт и тем более в случае неплановой остановки. А вот возможность маневрирования несколькими блоками меньшей мощности, как и сейчас, сделает всю энергосистему более надежной. Кстати, этот пример как раз объсняет нынешний огромный мировой интерес именно к малым модульным АЭС, поскольку они открывают рынок для таких вот небольших или условно изолированных энергосистем в отдельных регионах и странах.

Давайте теперь разберемся, что же это такое диковинное - спектральное регулирование, которое впервые упоминается в связи со строительством новых энергоблоков в нашей стране. Сразу скажу, что ранее о таком говорили лишь как о проектах, их было много разных у нашего головного конструкторского бюро по реакторам ВВЭР - ОКБ Гидропресс. Скорее всего речь о проекте ВВЭР-С, но пока конкретных технических деталей не раскрывается.

Итак, давайте с основ. В ядерном реакторе происходит деление тяжелых ядер урана. При их делении выделяются нейтроны, они попадают в другие ядра урана и процесс повторяется. Так идет цепная реакция деления. Но у нейтронов может быть разная энергия. У вылетающих при делении из ядра урана она высокая (более 1 МэВ) и они движутся с огромной скоростью – это быстрые нейтроны. Такие нейтроны плохо захватываются делящимся изотопом урана-235. Чтобы повысить вероятность захвата и, соответственно, деления, надо нейтроны замедлить до тепловых энергий (менее 0,4 эВ). Для этого в активной зоне реактора размещают замедлитель нейтронов.

Замедлителем в ВВЭР выступает вода, а точнее водород в ее составе. Нейтроны и ядра водорода (протоны) почти равны по массе, поэтому при упругом соударении с протоном нейтрон наиболее эффективно делится кинетической энергией, теряет ее и замедляется. В других типах реакторов замедлителем может выступать графит, как, например, в реакторе РБМК. Или тяжелая вода, как например, в канадском CANDU, где есть и тяжелая вода и графит, что позволяет работать вообще на необогащенном уране - настолько там хорошо удается сохранить все нужные нейтроны без их лишнего поглощения.

Примерно раз в полтора года реактор останавливают для замены части топлива на свежее. Время работы на одной загрузке топлива называется кампания реактора. Зачем меняют топливо? Не только потому что уран-235 расходуется при делении, как говорят «выгорает». При делении образуются продукты распада, которые тоже начинают поглощать часть нейтронов, "отравляя" реактор. Поэтому к концу кампании нейтронам все сложнее попадать в нужную цель - в делящиеся изотопы урана. А в начале кампании легко, нейтронов и нужных мишеней с избытком. Для компенсации этой разницы в начале кампании лишние нейтроны пытаются как-то утилизировать - борным регулированием (добавлением борной кислоты в воду первого контура, т.к. бор поглощает нейтроны), специальными выгорающими поглотителями в топливе и т.д. А к концу кампании концентрация борной кислоты регулируемо снижается, а поглотители выгорают и не так поглощают нейтроны.

Но что если эти нейтроны использовать с пользой? Быстрые нейтроны плохо поглощаются делящимся изотопом уран-235, но зато они могут захватываться ураном-238 с последующим образованием плутония-239. Это тоже делящийся материал, как и уран-235, т.е. новое ядерное топливо. На этом принципе построены быстрые реакторы-бридеры, в которых нейтроны не замедляют, и они могут даже нарабатывать нового топлива больше, чем сжигать изначально загруженного. Отношение количества делящихся изотопов топлива в конце кампании к их количеству в начале называется коэффициент воспроизводства. У бридеров он может быть выше 1, у обычных ВВЭР он около 0,4. У ВВЭР же со спектральным регулированием может быть до 0,8.

Таким образом, если часть нейтронов в начале кампании не замедлять, то можно использовать их для наработки нового топлива, а не тратить впустую. Но для этого надо по ходу кампании менять энергетический спектр нейтронов в реакторе – с большей долей быстрых нейтронов в ее начале к обычному тепловому спектру медленных нейтронов в конце. Как это сделать?

В теории есть разные варианты, но судя по всему в предлагаемом проекте будет метод изменения водно-уранового отношения. В активной зоне реактора ВВЭР находится вода и урановое топливо в соотношении около 2. Этого достаточно, чтобы все вылетающие из урана нейтроны успевали замедляться в воде. Но если количество воды уменьшить, часть нейтронов не будет успевать замедлиться. Такими образом, вытесняя из активной зоны часть воды можно повысить долю быстрых нейтронов. Предлагается именно это и делать, добавив в топливные сборки дополнительные вытесняющие стержни, например, с обедненным ураном. Уран-238 в них и в самом топливе будет поглощать лишние быстрые нейтроны с пользой – наработкой нового топлива. А по ходу кампании эти вытесняющие стержни можно извлекать из активной зоны реактора, увеличивая водно-урановое соотношение и меняя спектр нейтронов на более традиционный и мягкий.

В одной из старых, 7-летней давности презентаций Курчатовского института, или в их публикации, можно посмотреть на предлагаемые варианты конструкций таких ТВС. В модернизированной для спектрального регулирования ТВС добавляется 19 пучков с обедненным ураном общей массой до 250 кг.

Другое следствие такого регулирования – уменьшение в активной зоне теплоносителя, которым является все та же вода. А значит меньшие возможности для теплосъема. В сочетании со снижением числа топливных элементов это приводит к меньшему удельному энерговыделению активной зоны, т.е. выделяемой тепловой мощности на единицу объема. В обычном ВВЭР оно не менее 110 кВт/л, в ВВЭР-С ожидается на уровне не более 80 кВт/л.

Поэтому, например, реактору ВВЭР-С с электрической мощностью 600 МВт вполне может понадобиться корпус от реактора ВВЭР-1000 или ВВЭР-1200. Это может повысить материалоемкость первого контура установки. Но с другой стороны, парогенераторов надо не 4, а 2, так что по некоторым прикидкам масса первого контура ВВЭР-600 может быть даже ниже, чем у ВВЭР-440 (1890 т. против 2314 т). За счет уменьшения числа петель с парогенераторами сам герметичный объем пространства под защитным контейнментом тоже может уменьшиться. К тому же у снижения энергоемкости есть и позитивная сторона – судя по этим расчетам Гидропресса, можно будет отказаться от ловушки расплава, т.к. в случае запроектной аварии и расплавления топлива можно обеспечить удержание расплава внутри корпуса за счет его внешнего охлаждения.

Еще один спорный момент спектрального регулирования - возможный положительный пустотный эффект реактивности. Как с ним будут бороться конструкторы посмотрим в итоговых проектах. Но пока готового проекта установки нет, поэтому судить о конкретных технических решениях рано. Подождем, когда их подготовят и представят. Разброс обсуждавшихся и предлагавшихся ранее решений довольно большой, а те наработки, которые ранее показывались в публикациях и на разных конференциях Гидропрессом и Курчатовским институтом довольно разнообразны - вплоть до одноконтурного кипящего реактора на сверхкритических параметрах или регулирования с применением тяжелой воды. По словам директора станции, сам проект пока находится "на этапе подготовки к разработке".

Потенциальные преимущества ВВЭР-С – повышение эффективности использования урана. Судя по интервью генерального конструктора Гидропресса от 2019 года, реактор будет потреблять минимум на 30% меньше свежего урана. Кроме того, такой реактор позволит полностью загружать его активную зону MOX-топливом, используя регенерированный плутоний и обедненный уран. Текущие ВВЭР могут использовать MOX-топливо лишь частично.

Т.е. это такой вполне эволюционный переход ВВЭР от открытого к частично закрытому топливному циклу. К тому же сама технология ВВЭР хорошо отработана, многие элементы унифицированы, что может положительно отразиться на экономике проекта и на сроках проектирования. Так что это наверно наименее революционный новый проект из тех новинок, что реализуются в последние годы. К тому же средняя мощность позволяет легче отработать технологию, не замахиваясь сразу на новый корпус гигаваттника.

Отдельный бонус ВВЭР со спектральным регулированием и отказом от борного регулирования - снижения образования и накопления трития в теплоносителе, по реакции захвата нейтрона бором-10 с выходом двух альфа-частиц и ядра трития. Радиоактивный тритий образуется на всех водо-водяных реакторах (отдельно я про это писал в статье про Фукусиму) и переходит в жидкие радиоактивные отходы и упаренные кубовые остатки. На самой Кольской АЭС хорошо с этим знакомы, т.к. там располагается один из самых продвинутых комплексов по обращению с ЖРО (очистка ионоселективной сорбцией с образованием упаренного солевого плава с концентратом борной кислоты), где я, собственно, и был как-то в командировке.

Вместо выводов

Вообще, довольно интересно получается. На фоне стагнации экономики и отсутствия большого спроса на новые энергомощности в стране, Росатом умудряется реализовывать новые энергетические проекты. На смену выбывающим мощностям старых АЭС и на смену устаревшим реакторам РБМК приходят новые блоки с ВВЭР-1200 поколения 3+, которые идут в серию и на экспорт. Направления быстрых реакторов двух типов тоже реализуются - уже 5 лет работает БН-800 (ожидается что планы на БН-1200 озвучат уже этим летом) а совсем на днях был дан старт строительству БРЕСТ-ОД-300 (поколение "4"). Новые площадки для малых АЭС на базе реакторов РИТМ-200 в плавучем (Чукотка) и сухопутном (Якутия) вариантах тоже определены и заложены в планы, а на базе КЛТ-40 уже реализованы (ПАТЭС). Для получения референса по ВВЭР-С тоже вот нашли (скорее дождались) пожалуй единственное подходящее в стране место.

Так что у России вырисовывается довольно широкая линейка гибких и разнообразных ядерных решения для атомной энергетики будущего, куда сейчас очень серьезно целятся и США с их программой продвинутых малых реакторов, и Китай и Франция и масса стартапов. Так что будем следить за меняющимся обликом атомной энергетики.

Использованные и рекомендуемые источники по теме:

• РЕАКТОРНАЯ УСТАНОВКА СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ ВВЭР-600. Презентация ОКБ Гидропресс, 2014 г.
• ВВЭР со спектральным регулированием – путь к эффективному использованию урана - 238. Презентация ОКБ Гидропресс и Курчатовского института, 2014 г.
• РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКИЕ ПРОРАБОТКИ АКТИВНЫХ ЗОН ВВЭР СО СПЕКТРАЛЬНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ. Статья Гидропресса и Курчатовского института
• Интервью генерального конструктора ОКБ «Гидропресс» Владимира Пиминова Стране-Росатом в 2019 г.
• Виктор Мохов: перспективные проекты РУ ВВЭР. ATOMINFO.RU
• Статья Валентина Гибалова (@tnenergy) о водяных бридерах.
• Стратегия социально-экономического развития Мурманской области до 2020 года и на период до 2025 года.

PS: Статья изначально написала мной для блога на Хабре и выложена в блоге компании Itsoft.

https://engineering-ru.livejournal.com/594815.html

Май, да и июнь на Урале выдался довольно жарким. Конкретно в моем родном Екатеринбурге был поставлен температурный рекорд за более чем 100 лет: + 34 градуса 24 мая. В связи с этим хочется сказать пару слов о глобальном потеплении и том, как к нему относятся и что делают в России для борьбы с ним. Конечно, связывать температуру за окном и климат не корректно. Хотя обыватели обычно так и делают. И я прекрасно помню как этой же зимой, во время аномальных морозов, многие шутили как раз в духе «ха-ха, ну и где ваше глобальное потепление?». Ну так вот оно. Не только в майской жаре, сколько в росте частоты таких температурных аномалий. И зимой, и, конечно, летом. И будет их дальше только больше. Но давайте по пунктам о том чем нам это может грозить, что Россия в этой связи делает, а чего не делает, со ссылками и картинками.

Кстати, как обычно я записал видеоверсию этой статьи. Не забывайте подписываться на мой youtube-канал (это очень поможет его развитию!), где я рассказываю об атомной энергетике и ядерных технологиях, и не только о том, что публикую в виде больших статей.

Глобальное потепление в России. Плюсы, минусы, подводные камни

Глобальное потепление (далее ГП) – это не про жаркое лето, а про рост средней глобальной температуры в приземном слое. В России, кстати, по данным нашего Росгидромета, она растет в 2,5 раза быстрее, чем в среднем по планете - на 0,51°С в десятилетие против среднемировых 0,18°С. А в арктическом регионе рост еще выше. Так что нас это очень даже касается. Многие в такие дни наверно просто радуются возможности покупаться и позагорать не в сезон, и не очень думают о том, что такие периоды жары, если они будут продолжительными, повлекут за собой рост смертности. Причем счет может пойти на тысячи и десятки тысяч по стране, как было в 2010-м. Под угрозой пожилые люди, обладатели сердечных и прочих хронических заболеваний. Лесные и торфяные пожары могут этот эффект еще и усилить. Но на фоне нашего наплевательского отношения к коронавирусу это, конечно, совсем не то, что приходит на ум при виде очередного температурного рекорда.

Если кто-то думает, что все не так плохо, и глобальное потепление – это вообще для северной России хорошо, что будет больше лета и возможность в Сибири и на Урале снимать по два урожая апельсинов, то боюсь вас разочаровать. Да, у ГП теоретически могут быть потенциальные положительные последствия, например, в виде снижения затрат на отопление, снижение избыточной смертности зимой, или того же сельского хозяйства. Но само ничего не возникнет. К любым изменениям надо готовиться. А чтобы извлечь из них пользу - готовиться вдвойне. А значит нужны исследования, технологии, инвестиции и упорный труд.

Но кроме возможных плюсов есть и риски. Риски именно для России описаны, например, в подробном отчете Росгидромета от 2017 г, который так и называется - "Доклад о климатических рисках на территории Российской Федерации". В частности, там отмечено, что за последние 20 лет число наносящих ущерб опасных гидрометеорологических явлений (ОЯ) - паводков, наводнений, засух и т.д, выросло в 1,5-2 раза. При этом сами эти опасные явления оказались более интенсивными и разрушительными, чем когда-либо. Такая же тенденция наблюдается и по всему миру.

Кроме того, растут риски повышения частоты таких волн жары, температурных аномалий, в том числе и отрицательных (вспоминаем морозный апокалипсис и недавний блэкаут в Техасе, о котором я писал ранее); риски деградации земель; риски для крупных сооружений из-за изменения привычных температур и нормы осадков; риски для инфраструктуры, стоящей в зоне многолетней мерзлоты (вспоминаем прошлогоднюю аварию в Норильске с разливом топлива и представляем, что что-то подобное из-за таяния мерзлоты может случиться с кучей нефте- и газопроводов на северах); риски нарушения транспортной связности из-за снижения периода работы зимников в северных регионах, риски тех же пожаров в лесах; риски роста вспышек численности насекомых-вредителей и появление их чужеродных видов в новых ареалах обитания.

Коротко о причинах

Не хочу сильно уходить в эту сторону причин, иначе это уведет разговоры в отдельную тему, как уже было в одной из моих прошлых публикаций, но пропустить некоторые пояснения для текущей темы тоже нельзя. Несмотря на массу скептиков (которые по совпадению не являются специалистами по климату), научный ответ на причины глобального потепления вполне однозначный - дело именно в антропогенном влиянии.

Помимо непоследственных научных данных, обобщенных в докладах Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) (кужа входят и ученые из России), существует и научный консенсус по поводу причин ГП - анализ более 11 тыс. научных статей по теме климата за 2019 г показывает 100% согласие с тем, что текущее изменение климата реально и что его причина именно в деятельности человека (см J.Powell, 2019). Собственно, и наш родной Росгидромет не допускает двояких толкований по поводу существования и причин ГП.

Человечество за последние пару веков выбросило слишком много углерода, сжигая ископаемое топливо, и слишком серьезно изменило земную поверхность. Естественные колебания климата, наблюдавшиеся ранее, не идут ни в какое сравнение с тем что происходит сейчас - ни по скорости роста температуры, ни по глобальному эффекту. Об этом говорит и анализ изотопного состава выброшенного углерода, и многочисленные исследования по моделированию климата, неспособные объяснить наблюдаемые эффекты без учета антропогенного влияния.

Ниже на картинке из доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) обобщены данные сотен исследований по вкладам различных факторов, как природных, так и антропогенных, влияющих на изменение энергетического потока Земли (радиационного воздействия), т.е. грубо на "потепление/похолодание" планеты. Видно, что влияние колебаний солнечной активности на несколько порядков ниже, чем влияние антропогенных выбросов парниковых газов, в первую очередь CO2. Кстати, среднегодовая вулканическая активность, тоже едва достигает 1% от того что выбрасывает человек. Так что человек просто "задавил" все другие процессы, влияющие на климат, и задал один конкретный тренд на глобальное потепление.

За последние пару веков человечество высвободило в атмосферу порядка 600 Гт (млрд. тонн) углерода (более 2400 Гт CO2). Углерод очень медленно выводится из атмосферы, поэтому там и накапливается. Поэтому CO2 играет куда боле важную роль в потеплении, чем другой парниковый газ - водяной пар, который легко конденсируется. Всего из выброшенных 600 Гт около 40% так и остались в атмосфере, повысив концентрацию CO2 в ней на 40% по сравнению с доиндустриальным уровнем до самых высоких величин за последние 800 тыс. лет. Остальные 30% углерода поглощены океаном, что приводит к росту его кислотности, и еще 30% поглощены биомассой, за счет чего наблюдается ее прирост. Так что планета, конечно, пытается переварить наше влияние, но не успевает за ним. Люди по прежнему выбрасывают по 11 Гт углерода в год, поэтому рост температуры неизбежен, со всеми вытекающими рисками, описанными выше.

Кто виноват и что делать

Понятно, что рост населения и промышленности на планете шел неравномерно. Западный мир прошел индустриализацию пораньше сегодняшних развивающихся стран, а потому и основной объем выброшенного углерода пришелся на них. На картинке ниже видно, что к 2019 году исторический накопленный объем всех выбросов сформирован на 25% США, на 22% Европой, на Китай приходится 12,7%, на Россию 6% (источник).

Но на текущий момент расклад поменялся и развивающиеся страны "нагоняют" упущенное за счет бурного роста экономики и необходимости удовлетворения растущего спроса в энергии, за которым не поспевают экономически оправданные меры по снижению выбросов. По текущим годовым выбросам лидирует Китай (28%), США (15%), Индия (7,0%). Россия же снова на четвертом месте 4,6% ежегодных глобальных выбросов.

В рамках уже нескольких международных соглашений - Киотский протокол, Парижское соглашение и т.д., большинство стран собираются сокращать выбросы, а многие уже это делают. Например, Европа по Киотскому протоколу сократила выбросы по отношению к 1990 году более чем на 23%, при росте ВВП на 60%. США к Киотскому протоколу не присоединялись, но они прошли пик выбросов в 2000 году и с тех пор их снизили на 20%, вернувшись на уровень 1990 года. Мотивация к снижению выбросов, кстати, не ограничивается вопросами глобального изменения климата. Иногда гораздо более важным аргументом становится банальная забота о чистоте воздуха в крупных городах и мегаполисах, напрямую связанная со здоровьем сотен миллионов людей.

Однако суммарные выбросы на планете за счет развивающихся стран продолжают расти. Общемировые выбросы CO2 с 1990 года выросли в 1,6 раза. В Китае и Индии за то же время - больше чем в 4 раза.

Помимо взятых на себя в рамках Парижского соглашения обязательств о сокращении выбросов, многие страны обозначили планы по их полному снижению, до нуля, т.е. по достижению углеродной нейтральности. Евросоюз, США, Япония, Южная Корея и десятки других страны собираются достигнуть углеродной нейтральности к 2050 году. Китай обещает пройти пик выбросов до 2030 года и достигнуть углеродной нейтральности не позже 2060 года. По данным ООН, на начало 2021 года обозначили планы по углеродной нейтральности страны, составляющие 70% мирового ВВП и ответственные за 65% всех выбросов.

А что Россия?

У нас все сложно. С одной стороны, Россия внесла довольно существенный вклад в снижение выбросов, о чем наше руководство не забывает напоминать миру. Например, месяц назад на климатическом саммите в США Путин сказал следующее:

«По сравнению с 1990 годом Россия в большей степени, чем многие другие страны, сократила выбросы парниковых газов. Эти выбросы уменьшились в два раза – с 3,1 миллиарда тонн эквивалента СО2 до 1,6 миллиарда тонн. Это стало следствием кардинальной перестройки российской промышленности и энергетики, ведущейся в последние 20 лет»

Это правда, что Россия больше всех сократила выбросы от уровня 1990 года (см диаграмму ниже). Но сокращение произошло в результате той самой «величайшей геополитической катастрофы», выражаясь словами вышеупомянутого персонажа, т. е. развала СССР. Когда в начале 1990-х рухнула экономика, тогда и сократились выбросы, почти вдвое. Но об этом скромно умалчивается, а причиной успехов называется реформа экономики.

С 1990 по 1998 года в России и экономика, а за ней и выбросы, падали. А после стабилизации экономики, с 1998-99 годов выбросы только росли, периодически притормаживая во время очередных экономических кризисов и проблем - после 2008 и после 2014.

Но надо отдать должное, росли выбросы не так быстро как могли бы. Рост неэнергетического сектора экономики, особенно бурный с 2000 по 2008, и модернизация энергетики за последние 20 лет позволили снизить углеродоемкость экономики, т.е. удельные выбросы на единицу ВВП, почти вдвое. Однако по моим оценкам, это внесло лишь около 10% в кумулятивное сокращение выбросов с 1990 года. Все остальное - за счет падения в лихие 90-е. Что, конечно, не мешает Путину рассказывать с высоких трибун о том, что сокращение выбросов России - это заслуга его 20-летнего правления.

Взятые Россией обязательства в рамках Парижского соглашения тоже весьма скромные. Мы обязались сократить к 2030 году выбросы на 30% от уровня 1990 года. Но мы уже достигли этого показателя к 1995 году по описанной выше причине, задолго до подписания Парижского соглашения! Сейчас наши выбросы, без учета поглощающей способности лесов, на уровне 67,6% от уровня 1990. С учетом поглощения лесов - почти 50% от уровня 1990 г. Т.е. по сути, чтобы нам выполнить взятые на себя обязательства, до 2030 года можно выбросы даже увеличить. С учетом низких темпов роста экономики это ни разу не амбициозная задача, можно практически ничего не делать.

Когда Россия собирается стать углеродно-нейтральной тоже непонятно. Какой-то принятой стратегии у нас нет. В начале 2020 года Минэкономразвития подготовило проект Стратегии долгосрочного развития с низким уровнем выбросов парниковых газов до 2050 года [3]. Так там даже в оптимистичном сценарии мы к 2050 будем примерно на том же уровне выбросов, что и сейчас, а углеродная нейтральность ожидается ближе к концу XXI века (см график ниже). Блин, даже у коптящего как паровоз Китая, с его растущей экономикой и в два раза большими удельными выбросами, цели куда амбициознее! Впрочем, полгода назад наш Совет Безопасности эту стратегию завернул и отправил на доработку. Посмотрим, в какую сторону ее поправят. Почему вообще СБ занимается оценкой таких стратегий – отдельный вопрос.

Есть отдельный штрих, характеризующий приоритетность вопроса изменения климата для руководства страны. Вроде бы дело важное, существует даже такая должность - советник Президента и специальный представитель Президента по вопросам климата. Создал ее Медведев в 2009, и занял ее тогда ушедший с поста главы Росгидромета президент Всемирной метеорологической организации Александр Бедрицкий. Но после рокировки 2018 года Путин выбрал себе другого советника. Им стал 44-летний Руслан Эдельгериев [6], бывший глава правительства Чечни, до того глава минсельхоза Чечни, до того 10 лет проработавший в милиции. Выпускник Кубанского университета по специальности «садоводство». Сын школьной учительницы Кадырова…

Честно говоря, в плане советников и спецпредставителей в области климатической повестки у меня куда больше надежд вызывает недавно назначенный Анатолий Чубайс, который с декабря 2020 года является спецпредставителем Президента по связям с международными организациями для достижения целей устойчивого развития.

Но есть и хорошие новости

Но что же я все о плохом. Давайте расскажу что у нас имеется или даже специально делается для климатического ответа. А кое-что все же делается и в чем-то мы лучше, чем в среднем по миру.

Во-первых, у нас достаточно «зеленая» структура электроэнергетики. Доля низкоуглеродных источников в ней около 40%. Половина из них приходится на гидроэнергетику, половина на АЭС. Доля атома по итогам прошлого года впервые перевалила за 20%, а к 2040 году должна вырасти до 25%. Еще около 30% энергобаланса приходится на природный газ, который приводит к почти вдвое меньшим выбросам для получения киловатта электроэнергии, чем сжигание угля. Так что удельные выбросы электроэнергетики России очень неплохие по мировым меркам - около 350 г CO2/кВт*ч. Это ниже, чем в среднем по миру и чем во многих развитых странах (см график ниже, источник).

Кстати, удельные выбросы за жизненный цикл атомной энергетики. согласно данным МГЭИК - около 12 г CO2/кВт*ч, вместо около 500 г CO2/кВт*ч в среднем по миру, или в среднем по России без учета гидро- и атомной энергетики. Так что получается. что наши 11 АЭС, выработав в 2020 году около 215 млрд кВт*ч, позволили избежать выбросов около 100 млн.т. CO2. Это около 5% всех годовых выбросов страны. И это примерно 1/6 от того объема CO2, что поглощают все наши леса.

Во-вторых, у нас есть возобновляемая солнечная и ветровая энергетика. Мало, всего 0,2% выработки, но есть. Пока мощностью около 2 ГВт, но через 4 года будет втрое больше. Так что будем надеяться, что будет развиваться, хотя программы поддержки все пытаются урезать.

В-третьих, уже сейчас идет процесс принятия закона об ограничении выбросов парниковых газов, что позволит ввести в стране учет их выбросов, связанное с ними налогообложение, продажу зеленых сертификатов, а главное – взаимодействие с ЕС по вопросу углеродных налогов и отслеживания углеродного следа произведенных в России товаров. Кстати, в ближайшие 4-5 лет на Сахалине будет проводиться эксперимент по учету выбросов и созданию там углеродно-нейтрального региона. Весьма любопытная идея. А еще у нас есть планы развития водородной энергетики и желание занять 20% мирового рынка водорода. А пока из ближайшего – развитие водородного ж/д транспорта на все том же Сахалине с участием Росатома.

Перспективы и выводы

Конечно, борьба с изменением климата не должна становиться самоцелью и затмевать все остальные проблемы. Ситуации в разных странах свои, приоритеты свои и свои возможности. Развитые страны уже достигли высокого уровня потребления энергии и ресурсов и могут позволить себе довольно затратную трансформацию своих экономик без ущерба для уровня жизни людей. Развивающиеся страны, например Китай, не могут сейчас себе позволить снижение потребления энергии, которое им необходимо для роста экономики, т.к. это приведет к снижению уровня жизни людей. За последние 30 лет Китай увеличил потребление энергии на душу населения в 10 раз (хотя оно все равно ниже чем в России), и сократил число бедных более чем на 100 млн человек за последние 10 лет.

Так что они решают свои первоочередные проблемы. Но и про климат не забывают, и про улучшение качества воздуха в городах, напрямую связанное с промышленными выбросами и автотранспортом - именно на Китай приходится половина всех установленных мощностей возобновляемой энергетики, половина ее ежегодного прироста и половина мирового автопарка электромобилей. Так что Китай для удовлетворения огромного спроса на энергию строит все виды тепло и электростанций, включая угольные. Но при этом озеленение экономики, т.е. снижение удельных выбросов на единицу ВВП, в Китае идет такими же темпами или даже быстрее, чем в России. Поэтому они хоть и отодвигают задачу по достижению углеродной нейтральности на 10 лет по сравнению с США и Европой, но четко о ней заявляют и двигаются к ней.

В России же уже достаточно высокий уровень потребления энергии на душу населения, он очень медленно растет на 1-2% в год. Да и роста экономики не наблюдается. Поэтому наши проблемы ближе к ситуации Европы и США, чем к Китаю. Вот только уровень жизни не совсем такой. И структура экономики. Углеводороды и энергоресурсы – это по-прежнему 25% ВВП и 60% экспорта. И менять что-то кардинально мы не планируем. Наоборот, рассчитываем на рост добычи и продажи ресурсов. Да, мир, в основном Азия, еще какое-то время будут потреблять ископаемое топливо. Скорее всего пройдет еще лет 20-30 прежде чем будет пройден мировой пик потребления угля, нефти и газа. Так что еще пару десятилетий застоя можно протянуть, разворачивая поставки сырья в сторону востока и Китая. Хотя к экономической целесообразности и экологическим последствиям такой политики тоже есть масса вопросов. Но Европа, как основной наш внешнеэкономический партнер, откажется от нашего сырья раньше. Поэтому все эти западные, а на самом деле уже мировые климатические и экологические инициативы, вся эта возобновляемая энергетика, электромобили и углеродные налоги зачастую воспринимаются и руководящими товарищами, и многими простыми жителями, как антироссийский заговор. Хотя что сейчас так не воспринимается?

Отдельный свежий пример. Буквально на днях наше Министерство иностранных дел (там, конечно, работают большие специалисты по климату) прислало в Минэкономразвития страны рекомендации по формированию климатической политики, где рекомендовало финансирование исследований, которые позволили бы России продвигать «альтернативные» точки зрения на изменение климата, которые «не обязательно означают отказ от ископаемого топлива и ограничение промышленного роста». При этом документ намекает, что наши российские ученые, поддерживающие позиции МГЭИК, делают это потому что ведут исследования на иностранные гранты. Удивительное непонимание того как вообще ведутся научные исследования и попытка влезть со своими политическими бреднями в научную проблему. Подробнее об этом отзыве МИДа и мнении о нем наших ученых можно почитать по ссылке.

Печально, что и на бытовом уровне отношение к климатическим проблемам довольно неоднозначное. Куда ни глянь, все жалуются на «плохую экологию» (не говорите так никогда! Экология – это наука, а плохим может быть состояние нашей окружающей среды или отношение к ней), но при этом сторонников идеи о заговоре климатологов по моим ощущениям не меньше, чем антипрививочников. И не меньше, чем тех, кто реально занимается наукой в области климата и экологии, или создает экологичные бизнесы или технологии, или на бытовом уровне занимается сортировкой мусора, или отказался от автомобиля живя в городе, или готов добиваться каких-то действий в области охраны окружающей среды от властей, или противостоять мракобесию в головах принимающих решение чиновников. Зато желающих пошутить и позлорадствовать над практичностью электромобилей в России, над девочкой Гретой или глобальным потеплением морозной зимой – хоть отбавляй. А смешного то тут мало.

PS: Изначально статья наипсана мной для блога на Хабре и выложена в блоге компании ItSoft.

https://engineering-ru.livejournal.com/594477.html

https://engineering-ru.livejournal.com/594371.html

https://engineering-ru.livejournal.com/594149.html

Два года назад я написал несколько статей про установку системы на крыше дома, и год назад написал про итоги первого года. Сейчас можно подвести итоки второго года.

1. Измерение производства электроэнергии

Общее производство электроэнергии по месяцам (период с 1 июня 2020 по 31 мая 2021). Всего за 12 месяцев я произвел 17005 кВтч (это немного выше чем годом раньше - 16985 кВтч).

2. Финансовые результаты

До установки панелей я потреблял примерно 17000-18000 кВтч в год, и платил за это около $2100. Сеичас цены на электричество немного выросли, и я наверно платил бы около $2200-$2300 за те же самые 18000 кВтч.

С 1 июня 2020 до 31 мая 2021 года я потребил из сети 9930 кВтч, но я также отправил в сеть 8792 кВтч. В итоге мое нетто потребление было 1138 кВтч. На конец мая 2021 у меня еще есть в запасе 644 кВтч которые я могу потом использовать. Мое общее потребление (из сети и напрямую от солнечных панелей) можно примерно посчитать: 9930 + (17005 — 8792) = 18143 кВтч. Я заплатил компании FPL $263.72. В итоге, я за этот год сэкономил около $2000.

Типичный счет за электричество за это время выглядел вот так. $8.34 customer charge, плюс $1.60 налоги.

3. Поломки

За год была одна незначительная поломка, которая немного снизила выработку энергии одной панели. Подробно про поломку я написал вот тут.

4. Деградация панелей за год

Деградации панелей пока незаметно. В этом году немного больше энергии было получено, чем в прошлом году, и это несмотря на поломку одной из панелей. Самым лучшим месячем пока был май 2021.

5. Защита от отключений электричества

Помимо этого, у нас было несколько отключений электроэнергии.

3 июня 2021 года отключили на 4 часа, 49 минут (ветки деревьев достигли проводов, закоротило трансформатор)

18 ноября 2020 года отключили на 6 часов, 24 минуты (не знаю почему)

31 октября 2020 года отключили на 1 час, 11 минут (деревья обрезали)

25 сентября 2020 года отключили на 50 минут

3 августа 2020 года отключили на 1 час, 36 минут

Благодаря батарейкам Tesla Powerwall и солнечным панелям, я все эти отключения не заметил совсем, и узнал о них только из приложения на телефоне.

Вот например, 3 июня, между полуднем и 17 часами, не было электричества. Дом питался от солнечных панелей и батарей. Все работало без перебоя, и никто дома не заметил отключения.

https://engineering-ru.livejournal.com/593675.html

Координаты: 54.2 С.Ш., -4.4 В.Д.

Колесо Лакси (мэнск. Queeyl Vooar Laksaa), известно также как Леди Изабелла, — это большое водяное колесо, построенное в деревне Лакси (о. Мэн) в 1854 году местным талантливым архитектором Джоном Кейсментом, которое до сих пор считается самым большим в мире.

Диаметр колеса 72 фута 6 дюймов (22,10 м), окружность 227 футов (69,18 м), ширина 6 футов (1,83 м).

Спроектированная Робертом Кейсментом и построенная в 1854 году
Great Laxey Mining Company на острове Мэн, чтобы откачивать воду из
шахт Лекси. Это верхнебойное колесо (2,5 оборота в минуту) с
диаметром в 21,9 м и шириной в 1,85 м имело 48 деревянных спиц
(9,75 м длиной), но ось и диагональные тяжи были сделаны из чугуна. Все потоки на склоне над колесом собирали в
огромные металлические резервуары, и затем воду по трубам подавали
к каменной башне и поднимали по деревянному водостоку. Мощность
передавалась на шток насоса, затем на 451 м в глубину свинцово-
цинковой шахты с помощью коленчатого рычага главной оси и 180 м
соединяющих тяжей из дерева. Теоретическая пиковая мощность колеса
была около 427 кВт, но при обычной работе оно выдавало около 200
кВт полезной энергии. «Леди Изабелла» работала до 1926 года и была
восстановлена после 1965-го

Колесо Лэкси было построено в 1854 году для откачки воды из шахты и позже получило название Леди Изабелла, в честь жены лейтенант-губернатора Хоупа, который в то время являлся губернатором острова. Колесо приводило насос с участка Глен-Мур, который входил в индустриальный комплекс Great Laxey Mines. В шахте работали свыше 600 горняков, добывая свинец, медь, серебро и цинк вплоть до закрытия шахты в 1929 году.

В 1965 года правительство купило участок и колесо на нём. После реставрации в 1989 года колесо было передано под управление Manx National Heritage.

Ещё во времена работы шахт туристы часто навещали это колесо.

Видео, показывающее устройство колеса:
https://youtu.be/PF930FjCTx0

https://engineering-ru.livejournal.com/593599.html

https://engineering-ru.livejournal.com/593294.html

В конце марта вышел отчет научного центра Еврокомиссии (Joint Research Centre) об экологических аспектах атомной энергетики. Еврокомиссия попросила его разобраться, стоит ли поддерживать атом так же как возобновляемую энергетику в рамках европейского Зеленого курса. Общий вывод отчета – конечно да, ведь атомная энергетика не опаснее для людей (даже с учетом Чернобыля и Фукусимы, см. ниже) и окружающей среды, чем другие возобновляемые источники энергии, развитие которых уже поддерживается в Европе в рамках инициативы Таксономия. А атом не поддерживается. Но этот отчет показал, что научных оснований для такой дискриминации нет. Но обо всем по порядку, в 23 пунктах под кактом.

А для желающих я записал видеоверсию этой статьи на для моего youtube-канала (подписывайтесь на него!):

1. Не секрет, что мир и Европа стараются справиться с последствиями глобального потепления или как-то притормозить его развитие. А оно вызвано деятельностью человека, в первую очередь выбросами CO2. Это сейчас научно совершенно точно обосновано, и я не буду сейчас на этом останавливаться. Для сомневающихся рекомендую посмотреть прекрасную лекцию гляциолога Алексея Екайкина. Так что десятки стран приняли на себя обязательства по снижению выбросов.

2. Европа на этом пути одна из лидеров. В рамках Зеленого курса (European Green Deal), они хотят стать первым в мире углеродно-нейтральным регионом к 2050 году. Не случайно именно оттуда идут основные новости о переходе на возобновляемые источники энергии (ВИЭ), постепенном запрете двигателей внутреннего сгорания, углеродные налоги и прочие экологические инициативы. Впрочем, в абсолютных показателях и по выбросам, и по вводу ВИЭ, лидируют пока Китай и США.

3. Для реализации Зеленого курса в Европе существует множество разных стимулирующих и поддерживающих механизмов. Один из важнейших – это регламент EU Taxonomy. Это такой свод рекомендаций для финансовых и инвестиционных фондов о том, в какие технологии можно вкладываться, а в какие нежелательно, с точки зрения их помощи целям Зеленого курса, экологичности и устойчивого развития. Так что Таксономия не ограничивается только вопросами климата, она направлена на достижение 6 важных целей:

• смягчение последствий изменения климата
• адаптация к изменению климата
• охрана водных и морских ресурсов,
• повторное использование ресурсов (циркулярная экономика),
• сокращение выбросов и загрязнений,
• защита биоразнообразия

Для включения в Таксономию технология или практика должна помогать в достижении минимум одной из целей, а другим не наносить серьезного ущерба (критерий DNSH, т.е. Does not significantly harm). Не могу точно сказать насколько это жесткое правило и верно ли я вообще в этом разобрался, но понятно, что включение в Таксономию той или иной технологии сильно упрощает ей жизнь в Европе, а невключение может поставить вопрос о ее конкурентоспособности и перспективах без национальной поддержки.

4. Таксономию долго готовили и в общих чертах приняли весной-летом прошлого года. Помимо прочего, туда включили ветровую и солнечную генерацию, а вот атомную пока не включили. Нет, сомнений в том, что АЭС помогает в борьбе с изменением климата нет. За жизненный цикл АЭС выбрасывают очень мало CO2. Критерий для включения в Таксономию технологии электрогенерации – выбросы менее 100 г/кВт*ч. По данным отчета JRC, у АЭС выбросы CO2 в среднем 28 г/кВт*ч, что сопоставимо с выбросами гидро- и ветровых станций, и даже ниже, чем у солнечных панелей, у которых средний выброс около 85 г/кВт*ч (см стр. 40 из отчета [4]). Цифры разнятся в разных источниках (например, в отчете ICPP 2014 указываются средние показатели выбросов для АЭС в 12 г/кВт*ч, а для промышленной фотовольтаики в 48 г/кВт*ч) но порядок и соотношение примерно такие. При этом выбросы газовых и угольных станций составляют порядка 500 и 900 г/кВт*ч, соответственно. А средние удельные выбросы в электроэнергетике в Европе сейчас около 275 г/кВт*ч (ссылка, стр 6).

Почему у солнечных панелей углеродный след выше? Не копал глубоко, но на днях на глаза попалось как раз на эту тему любопытное расследование Bloomberg о производстве кремния в Китае. Китай контролирует 80% мировых поставок кремния для солнечных панелей, а 4 крупнейшие его фабрики расположены в полузакрытой провинции Синьцзян (Xinjiang) и дают 50% мирового производства. Репортеры Bloomberg выяснили, что эти фабрики используют дешевую но грязную угольную электроэнергию (40% затрат на производство кремния - электричество), и судя по всему еще и подневольный труд. Так что вопрос об экологическом следе этой технологии, так сильно завязанной на одну не самую прозрачную страну, не так прост.

5. Отдельно надо отметить, что АЭС на текущий момент обеспечивают около 30% всей низкоуглеродной энергии в мире, а в Европе – все 40%. Доля атомной энергетики в Европе (28 стран ЕС) – 26%, что больше, чем в любой неевропейской стране. При этом доля солнца+ветра в ЕС - 17%, а гидроэнергетики – всего 12% (данные на 2019 г из Eurostat Energy data, см стр. 28). И по основному сценарию развития энергетики в Европе (EUCO30, стр. 37 отчета), для достижения европейских климатических целей доля атома к 2050 году должна составлять около 22%. Но поддерживать его хотят не все.

6. Поводом для отказа во включении АЭС в Таксономию стали усилия стран, в которых сильны антиатомные настроения – Германии, Австрии и Италии. Они выразили опасения по поводу того, что проблема радиоактивных отходов и отработавшего ядерного топлива нарушает критерий DNSH. Поэтому то Еврокомиссия и поручила экспертам своего научного центра (Joint Research Centre) разобраться в вопросе и подготовить доклад на эту тему. Его то они и представили в конце марта (ссылка).

Отдельно хочется отметить, что это довольно круто, что внутри руководящего органа ЕС вообще есть такой научный центр, который помогает анализировать различные решения и предложения с научной точки зрения.

7. Эксперты представили 400-страничный отчет с обзором доступных научных исследований по всем аспектам атомной энергетики – от добычи урана, его обогащения и изготовления топлива, эксплуатации и вывод АЭС из эксплуатации, до вопроса обращения с отходами и ядерным топливом при разных сценариях топливного цикла, а также влияние на здоровье людей как в штатных условиях, так и в случае серьезных аварий. Отчет в итоге состоит из двух частей: сравнения экологических аспектов различных видов генерации, и отдельно из подробного анализа обращения с радиоактивными отходами.

8. Общие выводы такие. По удельным выбросам загрязняющих веществ за жизненный цикл, а кроме CO2 это и оксиды азота и серы, твердые частицы PM2.5 (ответственны за миллионы смертей в год по данным ВОЗ) и всякая канцерогенная органика типа бензола и формальдегидов, атомная энергетика сопоставима, а по ряду параметров и лучше ветровой и солнечной.

В плане образования химически-опасных отходов и загрязнения водоемов (закисление, сброс соединений азота и фосфора) АЭС гораздо чище ветровой и солнечной энергетики.

9. АЭС в меньшей степени влияют на экосистемы и биоразнообразие, чем солнечные и ветровые электростанции, т.к. требуют гораздо меньшего изменения земной поверхности. И речь не только о месте, занимаемом станциями сопоставимой мощности, но о всей цепочке добычи ресурсов и утилизации отходов.

Кстати, удельная потребность в добыче ресурсов для АЭС тоже гораздо меньше, чем для ветровой и солнечной энергетики. Все это следствия самой большой концентрации атомной энергии из всех существующих видов энергии. По крайней мере в сотни тысяч раз выше, чем химической.

10. Но как и у любой технологии, кроме плюсов у атома есть и минусы. В плане теплового загрязнения и потребления водных ресурсов атомная энергетика уступает фотовольтаике (солнечным панелям) и ветроэнергетике, и сопоставима с воздействием концентрационной тепловой солнечной энергетики (это когда тепло солнца собирается зеркалами), угольной и гидроэнергетики. Поэтому требуется подбор площадок, технологии (пруд-охладитель, прямоточное охлаждение, градирни и пр.) и внимание к этому аспекту, чтобы минимизировать его негативные эффекты. В этом плане наименьшее негативное воздействие получается при расположении АЭС на морском берегу, где их обычно и стараются размещать.

11. Что же касается радиоактивных отходов, то обзору практики и теории обращения с ними и их захоронения посвящена большая часть доклада и вердикт тут однозначный – да, это важная проблема, но существующие решения, как по поверхностному хранению низкоактивных отходов (частично об этом я писал отдельную статью), так и по подземному захоронению высокоактивных отходов в природных формациях (и об этом я писал отдельную статью, применительно к тому что делается в России), позволяют обращаться с ними безопасно и без вреда людям и окружающей среде.

Отмечено, что существует «широкий научно-технический консенсус» относительно возможности безопасного захоронения отходов. И отдельно подчеркнуто, что в Таксономии уже одобрены технологии подземного захоронения СO2, базирующиеся на тех же научных данных и похожих нормах регулирования, что и захоронение радиоактивных отходов.

12. Что касается радиационного воздействия на человека, то оно пренебрежимо мало. Дополнительное облучение, вызванное всем жизненным циклом АЭС, составляет не более 1/10000 от обычной дозы, получаемой людьми от природных источников. Это эквивалент употребления двух бананов в год. Один банан – это доза в 0,1 мкЗв за счет содержащегося в нем природного изотопа калий-40.

13. Но это все были в основном отдельные показатели воздействия по разным факторам или элементам окружающей среды. В чем-то АЭС лучше, в чем-то сопоставимы, а в чем-то хуже других видов генерации. При этом ни один из показателей для АЭС не является запретительным по критерию DNSH (Does not significantly harm). Но чтобы оценить суммарное негативное воздействие на здоровье человека разные виды генерации сравнивают по величине удельной преждевременной смертности или потерянных лет жизни на единицу выработанного электричества. И по этим показателям АЭС уступают только гидроэнергетике, сопоставимы с ветровой и превосходят солнечную генерацию. Ну и само собой, самые опасные в этом плане все виды сжигаемого топлива, особенно уголь, поскольку его выбросы реально убивают миллионы людей каждый год. Не говоря уже о их влиянии на климат.

14. Что касается аварий и серьезных инцидентов. Тут есть два показателя. Первый – это максимальное число жертв при крупной аварии. Для АЭС оно сопоставимо с гидроэнергетикой или крупными авариями в нефтяной индустрии и оценивается в 30000 человек в случае крупной аварии. Причем, если для гидроэнергетики это исторические цифры реальных аварий (см. дамба Баньцяо, Китай, 1975 г.), то для АЭС это величина расчетная, поскольку суммарное число жертв крупнейших аварий на АЭС - Чернобыля и Фукусимы, по оценкам ВОЗ, порядка 5000 человек [6,7].

Авторы отчета подчеркивают, что для общественного восприятия куда страшнее редкие (в случае АЭС – очень редкие) но серьезные аварии, чем частые, но менее фатальные события. Однако статистика показывает, что же на самом деле больше убивает. В этом смысле важнее второй показатель.

15. Второй показатель – это удельная смертность от аварий на единицу произведенного электричества (fatality rate – см. картинку выше). По этому показателю АЭС второго поколения, составляющих основу текущего парка АЭС, лучше любого сжигаемого топлива и гидроэнергетики, сопоставимы с ветрогенерацией, и уступают лишь солнечной генерации. АЭС третьего поколения, которые строятся последние 10 лет и спроектированы с учетом опыта крупных аварий как раз с особым вниманием к локализации их последствий, превосходят по этому показателю все виды генерации.

Т.е. это означает, что даже с учетом жертв Чернобыля и Фукусимы, удельная смертность от атомной энергетики сопоставима с включенными в Таксономию ветровой и солнечной генерацией и гораздо меньше, чем у станций на ископаемом топливе.

Более того, даже безаварийное сжигание ископаемых топлив приводит к тому, что ежегодно только в Европе 400 тыс. человек умирают из-за загрязнения воздуха. АЭС же за счет сокращения выбросов за всю историю «спасли» около 1,8 млн человек [8] – т.е. куда больше, чем ветряки и солнце.

16. Отдельно поясню, что отчет касается именно экологических аспектов и не касается экономики. Задача отчета – дать экспертам Еврокомиссии рекомендации и критерии для включения или невключения отдельных аспектов атомной энергетики в механизмы поддержки Таксономии. Будут ли потом этой поддержкой пользоваться частные или государственные инвесторы – это дело инвесторов. Тем не менее, в части сравнения с другими видами генерации есть в отчете и экономический показатель LCOE, т.е. усредненной по пожизненному циклу показатель себестоимости электроэнергии.

Так вот, себестоимость атомного электричества существующих АЭС в Европе к 2030-му году будет самая низкая в сравнении с любыми другими видами генерации, а если говорить о новых энергоблоках, то она будет немного дороже солнечных и ветровых, но вполне конкурентоспособна и сопоставима с газовыми станциями.

17. Общие выводы отчета – атомная энергетика отлично помогает смягчать последствия изменения климата, при этом не выявлено никаких научно-обоснованных доказательств, что она наносит больший ущерб здоровью людей или окружающей среде, чем другие виды генерации электроэнергии, уже включенные в Таксономию.

18. Что дальше? Теперь этот отчет будут еще 2 месяца изучать в двух других экспертных группах Еврокомиссии (по радиационной защите и по здоровью). В итоге Таксономию должны быть внесены поправки, расширяющие список включенных в нее технологий, к которым были вопросы ранее. Кроме атома идут споры и по природному газу, как переходному топливу от угля, и по некоторым технологиям в сельском хозяйстве, биоэнергии и т.д. Вопрос о включении или невключении в Таксономию атомной энергии остается открытым. Хотя что тут может быть непонятно после такого отчета...

19. Реакция. Европейский Гринпис уже ожидаемо заявил [9], что эксперты, написавшие отчет, связаны с атомной отраслью и необъективны, а Еврокомиссии надо прислушаться к мнению общественности. Атомная отрасль, конечно, отнеслась к отчету очень позитивно, и представители разных атомных ассоциаций и организаций предлагают не затягивать с включением атомной энергетики в Таксономию. Высказываются даже мнения, что после такого отчета хорошо бы и Германии пересмотреть свое отношение к атому.

20. Примерно в то же время, в конце марта, лидеры 7 европейских стран – Франции, Чехии, Венгрии, Польши, Румынии, Словакии и Словении, отправили в Еврокомиссию коллективное письмо [10] с призывом включить атомную энергетику в Таксономию и перестать ее дискредитировать и притеснять. Аргументы политиков более приземленные, типа она не только помогает в борьбе с климатическими изменениями и сокращении выбросов, но и важна для экономики, что логично, т.к. все эти страны либо имеют развитую атомную энергетику, либо планируют ее развивать.

21. Кроме того, в конце марта в Еврокомиссию направили открытое письмо и 46 некоммерческих организаций из 18 стран (в т.ч. из Германии, Австрии и Италии, правительства которых отказываются или отказались от атома) с тем же призывом - принять усилия по поддержке всех низкоуглеродных источников, помогающих бороться с изменениями климата, включая атомную энергетику, которая уже много лет вносит в эту борьбу самый большой вклад. Собственно, это тоже голос общественности, к которому призывает прислушаться Гринпис. Ссылка на письмо - [12].

22. А на днях еще и в Германии аудит их счетной палаты показал [11], что их энергопереход и отказ от атома не так однозначно хорош (дорог и небезопасен), как могло показаться раньше.

23. Короче, весьма увлекательно следить за Европой, в которой вопрос атомной энергетики стоит так вот остро и неоднозначно и вокруг которого ломается так много копий. Хочется, конечно, надеяться, что в итоге решения будут приниматься на основании научных исследований и прозрачного анализа, а не из популистских и политических соображений. Какими бы в итоге эти решения не были. Споры спорами, но климат, окружающая среда и умирающие от загрязнений люди ждать не будут.

PS: Подписывайтесь на мой youtube-канал об атомной энергетике и ядерных технологиях.

Список источников:

1. Лекция об изменении климата Алексея Екайкина

2. European Green Deal

3. EU Taxonomy Regulation

4. Собственно тот самый отчет JRS

5. Eurostat Energy data

6. ВОЗ о количестве жертв Чернобыля

7. Моя статья о последствий аварии на АЭС Фукусима, в т.ч. количество жертв.

8. Оценка числа спасенных жизней благодаря АЭС - Prevented Mortality and Greenhouse Gas Emissions from Historical and Projected Nuclear Power Pushker A. Kharecha* and James E. Hansen

9. Заявление Гринпис по поводу отчета и его критика.

10. Письмо лидеров 7 стран в главе ЕС в поддержку атомной энергетики.

11. Критика Энергоперехода Германии по результатам правительственного аудита.

12. Письмо главе Еврокомиссии от 46 НКО со всего мира в поддержку атома и включения его в Таксономию.

PPS: статья изначально написана мной для блога компании ITSOFT на Хабре. Ссылка на первоисточник.

https://engineering-ru.livejournal.com/593062.html

Пару лет назад я написал несколько статей про установку системы на крыше дома и про итоги первого года работы. И вот, на втором году работы панелей, у меня случилась первая техническая неисправность.




Я заметил что одна из панелей (одна из 38) стала вырабатывать меньше энергии (примерно на 25% меньше) чем соседние. Общая производительность системы при этом снизилась где-то на 0.5%. Сначала я думал что это может грязь скопилась на этой панеле, однако снижение мощности было не постоянным, а лишь иногда. И похоже что оно зависило от температуры - чем выше температура, тем больше вероятность снижение мощности этой панели. То что снижение мощности ровно на 25%, привело меня к мысле что дело в bypass diode. Каждая солнечная панель разделена на несколько сегментов, и у нее есть несколько диодов которые дают возможность каждому сегменту работать независимо от других. В моих панелях 4 диода, и выход из строя одного из них как раз должен снизить мощность на 25%. Ну и зависимость от температуры тоже наводило на мысль о плохом диоде.



На телефонном приложении это выглядело вот так. Одна из панелей дает на четверть меньше энергии.




Я отправил емаил производителю панелей. Они удаленно подключились к системе слежение за панелями, и подтвердили что панель сломалась, и подлежит замене по гарантии. И отправили мне новую панель. Через пару недель я получил новую панель перед домом. Старая панель была 355 ватт, они такие больше не делают, и вместо этого прислали 360 ватт.



П.С. еще из новостей, в этом году манго у меня созрели в мае.

https://engineering-ru.livejournal.com/592824.html

https://engineering-ru.livejournal.com/592506.html

140 лет назад родился Валентин Петрович Вологдин, выдающийся ученый и талантливый организатор, основоположник отечественной высокочастотной техники. Особое место среди его работ занимает создание процесса поверхностной закалки, изменившего промышленность, ведь вологдинская закалка сокращала цикл обработки отдельных танковых деталей с 30 часов до 37 секунд. Вологдин был основателем Нижегородской радиолаборатории и руководителем Научно-исследовательского института промышленного применения токов высокой частоты (НИИТВЧ). Сегодня предприятие носит его имя и входит в "РТ-Капитал", дочернюю компанию Госкорпорации Ростех.



Валентин Вологдин родился 22 марта 1881 года в рабочем поселке одного из пермских металлургических заводов в семье смотрителя горных рудников. По наставлениям отца будущий изобретатель много времени уделял учебе и книгам. Всю жизнь физик с благодарностью вспоминал учителей Пермского реального училища, которое он окончил в 1900 году. Продолжить учебу было решено в Петербурге, где к тому времени обосновались старшие братья Вологдина. В Петербургском технологическом институте Валентин серьезно увлекается электротехникой, а познакомившись с работами изобретателя Александра Попова, "заболевает" темой радио.



Вологдин живет у брата Сергея, работавшего на франко-русском заводе, где строились военные корабли. Он помогает брату по работе и постепенно втягивается в самостоятельную инженерную деятельность. Стоит отметить, что из пятерых братьев Вологдиных трое впоследствии стали знаменитыми учеными. А в начале XX века все братья очень увлекались общественно-политической деятельностью. За политическую активность Валентин отстранялся от учебы, бывал в ссылке и в тюрьме. Только в 1907 году ему удалось закончить вуз, и Вологдин идет работать на завод заведующим испытательной станцией строящихся электрических машин.

В это время Вологдин создает первые отечественные радиогенераторы повышенной мощности, которые пришли на смену дорогостоящему и не всегда качественному немецкому оборудованию компании "Телефункен". Его устройства использовались на флотских радиостанциях. Позже Валентин Петрович создает еще более мощные генераторы, которые позволяли передавать радиотелефонный сигнал на расстояние до 5 км. Во время Первой мировой войны Вологдин занимается радиотехникой для авиации, в том числе в 1915 году создает бортовой генератор для самолета-гиганта "Илья Муромец".

Радиогенераторы для Страны Советов

В разгар всеобщей разрухи, вызванной Гражданской войной, в 1918 году специальным ленинским декретом формируется Нижегородская радиотехническая лаборатория, куда Вологдина вызывают на работу как ведущего в стране специалиста по радиотехнике. Здесь начинаются работы по созданию усилительных ламп, поставки которых из-за рубежа прекратились. Валентин Петрович трудится под началом руководителя лаборатории, легендарного ученого-электротехника Михаила Александровича Бонч-Бруевича.



В кратчайшие сроки Вологдиным был сконструирован электродвигатель большой мощности, в 1922 году установленный на Ходынской радиостанции. Она обеспечивала сверхдальнюю связь как внутри страны, так и со странами Европы и США. Уникальную тончайшую сталь для своих генераторов Вологдин заказывал на уральских заводах, пользуясь старыми связями. Еще одной важной разработкой ученого было создание ртутных выпрямителей, которые стали основным источником питания советских ламповых радиостанций и даже поставлялись на экспорт.

В 1922 году Валентина Петровича назначают членом правления Треста заводов слабого тока, а в 1923 году в Ленинграде создается Центральная радиолаборатория, в состав которой включена лаборатория машин высокой частоты и выпрямителей Вологдина. Деятельность лучших радиотехников страны, работавших в лаборатории, обеспечила советское радио прочной производственной базой.

Как закаляли сталь

Когда на смену машинным генераторам в радиотехнику пришли более современные ламповые генераторы, команда Вологдина переключилась на плавку металлов с помощью токов высокой частоты. В 1925 году в лаборатории создается первая промышленная плавильная печь. Основным направлением работы лаборатории становится поверхностная закалка, и коллектив переводится в Ленинградский электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина).



В 1930-е годы разрабатываются методы поверхностной закалки металлических деталей различной конфигурации – рельсов, коленчатых валов, изделий с отверстиями, с углами и т. п. Возникает целое перспективное направление, которое активно внедряется на машиностроительных заводах. Поверхностная закалка с индукционным нагревом постепенно вытесняет иные методы упрочнения деталей на заводах автомобильной и тракторной промышленности, в станкостроении.

В Великую Отечественную войну лаборатория В.П. Вологдина эвакуируется в Челябинск в составе Кировского завода. Здесь коллектив в короткие сроки осваивает поверхностную закалку танковых деталей, обеспечивая ускоренный выпуск танков для фронта на знаменитом Танкограде. Ученый с удовлетворением наблюдал, как, вопреки сомнениям многих противников, его методы занимали прочное положение в танкостроении. Поводов для гордости было более чем достаточно, ведь вологдинская закалка сокращала цикл обработки отдельных танковых деталей с 30 часов до 37 секунд.


Наследие ученого

В 1947 году на базе лаборатории основывается Научно-исследовательский институт промышленного применения токов высокой частоты (НИИТВЧ), научным руководителем и директором которого назначается Валентин Петрович. В 1948 году Вологдин первым в стране получает золотую медаль имени А.С. Попова за выдающийся вклад в радиотехнику.

Кроме индукционного нагрева в институте развивались и другие технологии: ростовое оборудование для обработки полупроводников, высокочастотная сварка, плазменная индукционная технология. Интересно, что первые СВЧ-печи для приготовления пищи были разработаны в НИИТВЧ еще в 1950-е годы, и использовались они на подводных лодках.



В 1953 году в возрасте 73 лет Валентин Петрович ушел из жизни. Судьбоносно, что похоронен Вологдин был недалеко от могилы А.С. Попова, который всегда был для ученого образцом.

Валентин Петрович остался в памяти коллег и учеников большим изобретателем, ученым мирового уровня, организатором науки, умевшим ладить с разными людьми и объединять коллектив ради задач государственной важности. Сегодня созданный им институт носит его имя, на книгах Вологдина до сих пор учатся студенты, а потомки ученого, дети, племянники и внуки, пришли в ту отрасль, которой Валентин Петрович посвятил жизнь.

https://engineering-ru.livejournal.com/592327.html

11 марта 2011 года у побережья Японии произошло крупнейшее в истории страны Великое восточно-японское землетрясение и вызванное им цунами. В результате погибло и пропало без вести почти 20 тысяч человек, было разрушено около миллиона домов, около полумиллиона человек были вынуждены эвакуироваться.

Но для многих главным событием тех дней стала авария на АЭС Фукусима-Дайичи, крупнейшая авария на атомной станции после Чернобыльской катастрофы. Цунами обесточило станцию, вызвало перегрев реакторов и последовавшие за ним взрывы трех энергоблоков в течение 12-15 марта. Как физик-ядерщик я наблюдал за событиями тех дней, переживая за людей в Японии и коллег по отрасли на станции. Многое уже написано о причинах аварии и событиях тех дней. Но в своей статье я хочу рассказать не об этом, а о последствиях аварии — для людей, окружающей среды и мировой атомной отрасли, и о том что сделано за эти 10 лет. Сама статья под катом, а ниже - ее видеоверсия на моем youtube-канале о радиации о ядерных технологиях. Можете подписаться на него чтобы поддержать его развитие:



1. Выброс, загрязнение территории и океана

Основные выбросы радиоактивных веществ произошли в первые две недели аварии. Они начались через сутки после цунами и обесточивания АЭС, и были связаны с последовательными взрывами на блоках №1 (12 марта), №3 (14-го) и №4 (15-го). При этом до 15 марта выброс шел в сторону моря. Туда же сливалась вода, направляемая для охлаждения реакторов. Поэтому до 80% выбросов с АЭС Фукусима попали в океан, а не на сушу.

В отличие от Чернобыля, на Фукусиме были разрушены 3 реактора, а не один. Однако их активные зоны не взрывались, поэтому в выбросах практически не было трансурановых элементов и частичек топлива, а были в основном летучие компоненты и благородные газы. Главные из них с точки зрения угрозы здоровью – это йод (в основном I-131) и цезий (в основном Cs-137). Первый имеет период полураспада всего 8 суток и опасен на ранних стадиях аварии. Второй имеет период полураспада 30 лет и определяет длительные загрязнения. Суммарный выброс I-131 (до 200 ПБк) и Cs-137 (до 16 ПБк) составили около 10-15% от чернобыльских выбросов.

Основное загрязнение территории – это след выпадений на северо-запад от АЭС на расстоянии около 40 км. При этом площадь территории с загрязнением более 185 кБк/м2 (или 5 Ки/км2) составила в 2011 году около 1700 км2 — 6% от площади загрязнения такого же уровня после Чернобыля). Из них 75% — леса, около 20% — сельхозугодия и 5% — территории населенных пунктов. К 2014-му площади такого загрязнения сократились до 600 км2.


Плотность выпадения радиоцезия (134-го и 137-го примерно пополам).

Выбросы Cs-137 в океан через атмосферу оцениваются в 5-8 ПБк. (Отчет МАГАТЭ, стр 38), и еще от 1 до 6 ПБк Cs-137 попало в океан путем прямых сбросов с территории станции во время аварии.

Но тут важно помнить, что цезий в океане был и до Фукусимы. Это искусственный радионуклид, но "благодаря" атмосферным испытаниям ядерного оружия (частично я об этом писал в прошлой статье про ядерное разоружение), в мировом океане его скопилось уже более около 300 ПБк. А конкретно в северной части Тихого океана — около 70 ПБ, т.е. минимум в 5 раз больше, чем добавила Фукусима.


Моделирование распространения Cs-137 от АЭС в океане. Видно, как быстро океан его разбавляет.

На схеме выше видно, что сброшенный Cs-137 довольно быстро разбавился до концентраций 1 Бк/м3 и ниже. Доаварийный уровень содержания Cs-137 в морской воде был около 3 Бк/м3. Для сравнения, норматив для питьевой воды по требованиям Всемирной организации здравоохранения в 3000 раз выше – до 10000 Бк/м3 (10 Бк/л). Так что следы фукусимского цезия, конечно, с хорошими приборами можно обнаружить и у берегов США, но опасность для здоровья людей он не представляет.

Впрочем, цезий может накапливаться в рыбе. Поэтому поначалу рыболовство в районе АЭС вообще было запрещено, а потом вся продукция подвергалась тщательному контролю. Хотя цунами и без того нанесло ущерб рыбакам, уничтожив 10% от всех рыболовных судов Японии. Однако уровень содержания цезия в образцах рыбы с годами снижался. Если после аварии до 57% отобранных проб показывали превышение японских нормативов в 100 Бк Cs-137 на килограмм сырого веса рыбы, то уже с апреля 2015-го таких превышений не обнаружено (см. статью и картинку из нее ниже), а в большинстве образцов содержание цезия было ниже 5 Бк/кг. При этом рекомендации ВОЗ по содержанию цезия в еде, даже для детей – до 1000 Бк/кг. Поэтому ограничения на вылов рыбы в префектуре в итоге были полностью сняты.


Результаты мониторинга содержания Cs-137 в рыбе из префектуры Фукусима по годам. ND - предел обнаружения, равен 5 Бк/кг

Но все эти цифры как обычно не сильно важны широкой общественности, поскольку до сих пор в отношении всей продукции из префектуры Фукусима существуют опасения как внутри Японии, так и за рубежом. До 10% японцев до сих пор предпочитают не покупать продукты из префектуры Фукусима. А в 6 странах до сих пор запрещен импорт продуктов из Японии, еще в 9 они проходят проверку. Хотя 39 стран сняли введенные ранее ограничения. Вылов морепродуктов в префектуре пока восстановился лишь на 12% от доаварийного.

2. Жертвы и пострадавшие

В первые дни после аварии были эвакуированы жители в радиусе 20 км вокруг АЭС, а затем дополнительно и жители загрязненных районов вне этого участка. Все они находятся внутри префектуры Фукусима. Всего же из префектуры с населением 1,8 млн человек по всем причинам, из-за цунами, землетрясения и аварии на АЭС, было эвакуировано 164 тыс. человек. По всей же Японии суммарно было эвакуировано 470 тыс. человек в трех провинциях. Постепенно территории очищали и восстанавливали. На сегодняшний момент около 130 тыс. эвакуированных в провинции Фукусима уже вернулись обратно.


Зоны эвакуации (цветные) вокруг АЭС Фукусима на 2017 год. Зоны "в горошек" возвращены к использованию

При этом сам процесс эвакуации — штука не только сложная, но и опасная. Во время самого цунами в префектуре Фукусима погибли 1829 человек. Но еще 2259 жертв относят к так называемым связанным с катастрофой смертям – это погибшие позже из-за стресса или медицинских осложнений, вызванных эвакуацией. В основном это пожилые люди и/или пациенты больниц. При этом 573 случаев из них связывают с эвакуацией из-за аварии на АЭС. В некотором смысле эвакуация убила больше людей, чем сама авария и риск облучения. А он на самом деле был не так уж и велик.

По различным оценкам, включая данные Всемирной организации здравоохранения, эвакуированные в первые дни после аварии могли получить дозы до 6 мЗв, эвакуированные позже — до 10 мЗв. Это для взрослых и это консервативные оценки. Для детей оценка дозы в два раза выше. При этом дозы от природных источников в Японии составляют около 2,1 мЗв/год, и еще столько же от медицинских процедур. Т.е. средний японец и без всякой Фукусимы получает около 4 мЗв в год или порядка 200-300 мЗв за всю жизнь. Кстати, критерием для отселения территорий была величина дополнительной дозы в размере 20 мЗв, получаемая при проживании на ней в течении жизни.

Таким образом, радиационное воздействие от аварии на население получилось небольшое, сопоставимое с обычными дозами от природных источников. До сих пор, даже спустя 10 лет многочисленных исследований, как отмечается в свежем отчете Научного комитета по действию атомной радиации ООН, нет никаких свидетельств наличия негативных последствий для здоровья жителей префектуры Фукусима, связанных с радиационным воздействием от аварии.

А что с ликвидаторами? Среди рабочих и сотрудников АЭС во время прихода цунами на станцию 11 марта погибли двое рабочих. Однако из-за облучения никто во время аварии не погиб. Так же не было ни одного случая заболевания лучевой болезнью. Для сравнения, в Чернобыле 28 человек погибли от переоблучения в первые же недели, более 130 получили лучевую болезнь.

Из около 25 тыс. работников компании TEPCO (оператора АЭС Фукусима-Дайичи) и подрядных организаций, занимавшихся ликвидацией последствий аварии, средние полученные дозы составили 12 мЗв (UNSCEAR 2013 Report, стр 2018). 173 человека получили дозы более 100 мЗв, шестеро — более 250 мЗв (норматив для чернобыльцев в первые годы аварии) до 680 мЗв. Но и эти дозы ниже уровней, представляющих непосредственную угрозу здоровью в виде детерминированных эффектов или начала лучевой болезни (от 1000 мЗв).

За всеми работниками ведется наблюдение и регулярные медосмотры. Однако ожидается, что как и для населения, среди ликвидаторов статистически не удастся выявить повышение частоты рака над обычным уровнем из-за малой выборки и низких доз (ВОЗ). А в каждом конкретном случае отличить радиационно-индуцированный рак от спонтанного невозможно. Тем не менее, специальная комиссия рассматривает случаи возникновения заболеваний среди ликвидаторов для определения связи их с облучением и выделения компенсаций. Связанными с облучением уже признаны три случая заболевания лейкемией. В 2018 году был признан первый связанный с аварийным облучением смертельный случай от рака легкого. Впрочем, сторонними экспертами связь его с облучением ставится под сомнение.

3. Площадка АЭС и проблемы с радиоактивной водой

На самой станции активно идут работы по подготовке АЭС к выводу из эксплуатации. В 2014-м году было выгружено топливо из аварийного блока №4, а буквально пару недель назад, 28 февраля, была завершена выгрузка топлива из бассейна выдержки на блоке №3. Как это делали лучше посмотреть в этом ролике:



К 2028 году планируется выгрузить и разместить в безопасном хранилище топливо из остальных блоков. Но несмотря на уникальность операции по извлечению топлива из аварийных блоков, это все же событие более интересное для специалистов. Как и обращение с твердыми отходами, образующимися при очистке загрязненных территорий вне и на станции. Хотя это и серьезная по масштабам задача, но опыт и технологии для ее решения имеются. К 2028 году все их планируют переработать и разместить в специализированных хранилищах. Так что не буду перегружать статью их описанием.

Но вот главная проблема вокруг Фукусимы, которая волнует общественность в последние годы и которая весьма специфична для этой аварии — это обращение более чем с миллионом тонн загрязненной воды, накопленной на площадке АЭС. И волнует она общественность потому, что ее предполагается слить в океан.

Очень хорошее и понятное описание процесса образования этой воды уже сделал Валентин Гибалов (tnenergy), рекомендую почитать его статью на хабре "Водные преграды TEPCO".


Фото площадки АЭС Фукусима Дайчи, 2015 г. 4 энергоблока внизу, а в середине кадра видны многочисленные баки для хранения загрязненной воды.

Я лишь коротко поясню, что с самого начала аварии в марте 2011-го главной проблемой на АЭС Фукусима-Дайичи было охлаждение реакторов. Его недостаток из-за обесточивания станции, вызванного цунами, привел к расплавлению топлива в трех реакторах, образованию водорода и взрыву гермооболочек трех энергоблоков. Для охлаждения реакторов в них и заливали воду, сначала морскую, а затем пресную. Но из-за негерметичности конструкций в разрушенные здания постоянно подтекает грунтовая вода, стекающая через площадку АЭС в сторону океана. Попадая в здания АЭС она загрязняется, поэтому ее приходится откачивать и очищать. Постепенно объем этой добавки удалось снизить с 540 м3 в сутки в 2014-м до около 140 м3 в сутки сейчас. К 2025 году ее собираются снизить до 100 м3/сутки. Но в итоге суммарный объем воды, прошедшей частичную очистку, только накапливался (см картинку ниже отсюда).


Текущая схема движения воды на АЭС. Видно что грунтовые воды проходят станцию и многочисленные барьеры на пути к океану, но улавливаются во многих местах и направляются в систему очистки и хранения.

В результате, к текущему моменту на площадке АЭС накоплено более 1 200 000 м3, собранных примерно в 1000 контейнерах. И ожидается, что к 2022 году места для хранения просто не останется. Эта вода прошла многоступенчатую очистку, благодаря чему из нее удалены 62 вида радионуклидов. 30% ее даже уже отвечают всем нормативам (кроме содержания трития). Но 70% имеют превышения по некоторым нуклидам и помимо трития.

Что такое тритий? Это изотоп водорода, т.е. этот тот же атом водорода, но с парой лишних нейтронов в ядре. Поэтому он не накапливается в организме или в каком-то органе, а участвует в обмене веществ как и водород, в основном в составе воды. Он радиоактивен, но не сильно. Это мягкий бета-излучатель, поэтому его излучение еще и экранируется окружающей водой. А несмотря на период полураспада в 12,3 года, его период полувыведения из организма всего 10 дней. Поэтому тритий гораздо менее опасен для организма чем, например, цезий-137. Это видно и по рекомендациям ВОЗ по допустимому содержанию трития в питьевой воде в 10 000 Бк/л, в то время как у цезия-137 оно всего 10 Бк/л.

К тому же тритий — это природный радионуклид. Ежегодно под действием солнечных и космических лучей его на Земле образуется 70 000 ТБк. А общий запас трития в хранилищах на Фукусиме — 860 ТБк, т.е. менее 1% этой величины, и это накоплено за 10 лет.

При этом среднее содержания трития в воде хранилищ Фукусимы около 700 000 Бк/л, в 11 раз выше требований японских регуляторов для сброса в океан – 60 000 Бк/л. Выше норматива для питьевой воды, но ниже отнесения к радиоактивным отходам (1 млн. Бк/л). Такое требование регулятора появилось не на пустом месте. Оно действовало и до аварии. На самом деле сброс трития делают все АЭС в штатном режиме – в допустимых регуляторами пределах, которые рассчитываются исходя из минимальной дозовой нагрузки на окружающую среду и людей.

Поэтому та же АЭС Фукусима-Дайичи в 2010 году, до аварии, спокойно сливала в океан суммарно около 2,2 ТБк воды с тритием. При том что регулятор разрешал в 10 раз больше — 22 ТБк в год. Если сбросить весь объем воды с тритием Фукусимы за один год то это даст дозу для местных жителей в 0,8 мкЗв. Это доза, которую они получают от природных источников за 3 часа. Такую же дозу можно получить просто съев 8 обыкновенных бананов.

И такие штатные сбросы осуществляют все АЭС — от десятых долей до сотен ТБк в год. А перерабатывающие заводы и того больше. Вот лишь некоторые примеры объемов сбросов для АЭС и заводов:


Примеры годовых сбросов (liquid) трития различных АЭС и заводов по переработке ядерного топлива.

Поэтому если бы Фукусима сливала по те же 22 ТБк в год, как разрешал регулятор до аварии без всяких угроз для населения, то от запасов трития можно было бы избавиться за 40 лет. С учетом того что после аварии все АЭС Японии были остановлены и сброс трития с них прекратился — запасы трития на Фукусиме это лишь малая часть от того, что могло бы быть сброшено в океан у Японии по всем нормативам за эти 10 лет.

Похожая же история и с углеродом-14 (C-14). Гринпис рассказывает о нем страшное, как и про тритий – что он может изменить человеческую ДНК. Но дело как обычно в цифрах, поскольку риск мутаций связан с дозой, а значит с количеством радионуклида, попавшего в организм, а не с самим фактом его попадания. На самом деле он в нас с самого рождения, и даже с зачатия. В теле 70-кг человека содержится около 3000 Бк C-14. Т.е. каждую секунду в нашем теле распадается с испусканием бета-частиц 3000 атомов углерода-14. Всю жизнь. Что дает нам прибавку по 10 мкЗв в год. Но больший вклад дает другой природный нуклид – калий-40, которого в каждом из нас по 5000 Бк, и от которого мы получаем более 200 мкЗв в год.


Заголовки CNN по поводу возможного сброса воды с Фукусимы: Гринпис беспокоится о том что сброс воды с Фукусимы может изменить человеческую ДНК

Но вернемся к фукусимским цифрам. Содержание C-14 в воде хранилищ от 2 до 220 Бк/л. Норматив ВОЗ для питьевой воды — 100 Бк/л. Ну т.е. это не всегда питьевая вода, но явно всегда ниже нормативов для сброса в океан. Но даже если в течение года ежедневно пить по 2 л воды с 220 Бк/л С-14, вы получите максимум 100 мкЗв, что ниже, чем вы получаете от содержащегося в организме калия-40. Общее же содержание C-14 в хранилищах Фукусимы называется в 63,6 ГБк. В атмосфере Земли благодаря космическому излучению такое количество C-14 синтезируется (считай - сбрасывается для изменения человеческой ДНК) каждые 40 минут.

Впрочем, это все рассуждения о средних величинах. Как показано выше, воды имеют разный состав, и помимо трития отвечают критериям для сброса лишь 30% их объема. В остальных есть и другие радионуклиды, превышающие нормативы.


Распределение объемов накопленной воды по уровню соответствия их критериям для сброса (не включая тритий). Данные на март 2019.

Поэтому выбор не стоит между необходимостью резко слить миллион тонн воды в океан или этого не делать. Нужен дифференцированный подход к водам разного состава. Грубо говоря – для наиболее чистых, которых больше всего по объему, можно рассматривать вариант контролируемого сброса, растянутого по времени для освобождения емкостей, с обоснованием безопасности процесса. А более грязные нужно доочищать, либо искать иные способы утилизации. В отчете TEPCO в прошлом году они рассматриваются — это может быть выпаривание, электролиз или закачки в геологические формации. Кстати, опыт последнего имеется у России, я писал о нем отдельную статью — ссылка. Но насколько я понимаю, в приоритете (см платы METI) все же вариант доочистки вод от всех радионуклидов, а затем разбавление для выполнения нормативов по тритию и сброс.

Так что в целом, проблема сброса вод в техническом плане несколько сложнее чем представляется публике, но в большей степени носит политический характер. Так что дело за регуляторами и решением правительства Японии. Ну и грамотностью населения.

UPD: Пока я переносил сюда статью, правительстов Япони таки приняло решение о том что делать с водой. И... это именно ожидаемое решение о сливе в океан. Причем, перед сбросом воду будут разбавлять до 1500 Бк/л по тритию, что в 7 раз ниже норматива для питьевой воды и в 40 раз ниже требований для сброса воды в океан. Годовые же суммарные допустимые сбросы трития остантуся такие же, как были для АЭС Фукусима Дайичи до аварии - до 22 ТБк/год. МАГАТЭ уже приветствовало это решение как разумное и безопасное.

4. Последствия для экономики и энергетики Японии

Общие затраты Японии на ликвидацию последствий аварии на АЭС Фукусима-Дайичи по данным японского правительства могут составить около 188 млрд. долларов. Из них около 70 млрд $ — выплаты компенсаций, около 45 млрд. $ — расходы на очистку территорий и обращение с отходами. При этом вклад самой компании TEPCO составляет около 140 млрд.$, а других энергетических компаний — около 30 млрд $. Сама компания TEPCO чтобы избежать банкротства была вынуждена перейти под контроль государства.

Прямые экономические потери от землетрясения и цунами в 2011 году для Японии составили более 200-320 млрд. долларов, без учета ядерной аварии. Правда в тех же оценках потери от Фукусимы оценивались в 60-70 млрд, а потом выросли.

До аварии Япония обладала развитой атомной энергетикой — 54 энергоблока АЭС давали 30% всей электроэнергии. Планировалось к 2030 году довести эту долю до 50%. Но после аварии все АЭС были остановлены до проведения проверок, стресс-тестов, модернизации с повышением безопасности и получения разрешения на перезапуск от местных жителей. Около 20 энергоблоков были окончательно выведены из эксплуатации. Действующее правительство хотело вообще пойти на отказ от атомной энергетики, но в итоге проиграло выборы.

Возникший дефицит электроэнергии в 2011 году (до 40%!) перекроил энергетику Японии, и без того бедную на ресурсы, на большее использование завозного угля, газа и нефти. Сейчас Япония является крупнейшим в мире импортером сжиженного природного газа, потребляя его больше, чем вся Европа целиком. К 2015 году доля сжигаемого топлива в энергобалансе Японии выросла до 88% по сравнению с 62% в 2011, а затраты на топливо после закрытия АЭС выросли в полтора раза. Несмотря на усилия по развитию возобновляемой энергетики, ни она, ни импорт зарубежного топлива пока не очень выгодны ни с экономической точки зрения, ни с точки зрения сокращения выбросов и достижения цели углеродной нейтральности экономики к 2050 году.

Утвержденный в 2015 году план развития энергетики Японии предполагает восстановление доли атома до 20-22% к 2030 году. Для этого надо будет запустить в работу оставшиеся 33 энергоблока и построить новые. С 2013 года энергоблоки стали перезапускать и сейчас работают уже 9 из них, вырабатывая 6% электроэнергии Японии.


Динамика различных источников электроэнергии в Японии. После 2011 года атом резко упал и его заменили уголь и газ.

5. Последствия для мировой атомной энергетики

Помимо Японии, другие страны имеющие АЭС тоже провели их стресс-тесты по переоценке безопасности и устойчивости на случай природных катастроф. В России в том числе. Даже на ближайшей ко мне Белоярской АЭС на всякий случай установили дополнительные мобильные генераторы (их отсутствие на Фукусиме повлияло на ход аварии), хотя до ближайшего океана почти полторы тысячи километров.

Из атомных технологий, на которые повлияла авария, можно наверно выделить три. Это большее внимание к разработкам толерантного топлива - менее склонного к пароциркониевой реакции при авариях с потерей охлаждения. Именно из-за такой реакции образовывался водород на энергоблоках Фукусимы, а затем взрывался. Впрочем, по борьбе с ним есть много других направлений, например специальные дожигатели водорода, которые ставятся в реакторных залах новых российских энергоблоков. Второе направление – малые модульные реакторы с повышенной безопасностью. Но и они развивались до Фукусимы. Третье направление – ионоселективная сорбция для очистки жидких радиоактивных отходов. Это то, чем очищают воду на Фукусиме и это реально сильно выстрелившее направление за последние годы. Сам в нем успел поработать. Но в целом атомная отрасль очень консервативна, так что технологические изменения тут идут медленно.

Ряд стран вроде Германии и Бельгии ускорили свои планы по отказу от атомной энергетики, которые у них были и до 2011 года. Крупные атомные страны, США, Великобритания, Франция, Россия, а так же Финляндия, Чехия, Венгрия, рассматривают атомную энергетику как важную часть своей будущей низкоуглеродной экономики и не собираются от нее отказываться. Бурными темпами строит АЭС Китай, планируя в ближайшие 5 лет увеличить мощности АЭС с 50 до 70 ГВт. За последние 10 лет построили у себя первые АЭС Объединенные Арабские Эмираты, Белоруссия, строят Бангладеш, Турция, планирует строить Польша. Пожалуй единственной страной, политику которой Фукусима развернула, стала Италия. После Чернобыля она свернула свою атомную энергетику, но перед Фукусимой планировала ее восстановить. После аварии эти планы отложили.

Несмотря на спад атомной генерации в Японии, мировое производство электричества на АЭС уже вернулось на дофукусимский уровень.


Производство электроэнергии на АЭС мира по регионам.

Так что в гораздо большей степени, чем авария на АЭС Фукусима, на развитие атомной отрасли в мире влияют экономические факторы, доступность ресурсов и климатические соображения.

Ну а я надеюсь что мифов, заблуждений и страхов, связанных с этой аварией, по крайней мере у прочитавших мою статью, будет чуть меньше.

А в конце хочу напомнить, что даже с учетом жертв Фукусимы и Чернобыля, атомная энергетика остается одной из наиболее безопасных форм производства электроэнергии:




PS: Оригинал статьи написан для блога компании ITSOFT на Хабре. При перепечатке ссылка на первоисточник обязательна.

Ссылки и источники:
1. Доклад МАГАТЭ по Фукусиме
2. Сайт префектуры Фукусима с описанием мер по реабилитации (ссылка) и презентация.
3. Why The Cancer Death Of A Fukushima Worker Was Likely Not Due To Fukushima (Forbes, 2018)
4. It's Really OK If Japan Dumps Radioactive Fukushima Water Into The Ocean (Forbes, 2019)
5. Comparison of the Chernobyl and Fukushima nuclear accidents: A review of the environmental impacts
6. Обновление данных по Фукусиме на сайте МАГАТЭ
7. Отчет TEPCO по сбросу воды "The Subcommittee on Handling of the ALPS Treated Water Report"
8. Current Status of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station. April 2020 (презентация японского правительства)
9. Доклад NEA о последствиях для отрасли, 2017 г.
10. IAEA: Nuclear Power 10 Years After Fukushima: The Long Road Back

https://engineering-ru.livejournal.com/591986.html

Сегодня мы будем разбираться в том, кто такой "профессиональный инженер-строитель" в Америке? Как получить такой статус, какие экзамены необходимо сдать, и зачем вообще нужен такой статус.
Так что запасайтесь чаем и усаживайтесь поудобнее, будем разбираться.


Сразу отмечу, статус "Профессиональный инженер" относится ко многим инженерным дисциплинам. В данном случае наш разговор пойдет о строительной области.
Итак, если вы встали не с той ноги, и решили стать инженером-строителем, я вас сердечно поздравляю. Первый шаг к вашей мечте - это поступление в университет на инженерно-строительный факультет. Срок обучения в универе от 4 до 6 лет, все зависит от того, как быстро вы учитесь.
Для тех, кто не знает, поясню. В США нет фиксированного расписания занятий. Есть список курсов и их относительная последовательность. Курсы каждый студент себе набирает сам, в начале каждого семестра. Если вы учитесь на полной ставке, то теоретически, вы закончите за 4 года, если вы параллельно работаете, то времени, скорее всего, уйдет больше. В свою очередь, летний семестр ускорит ваше обучение.

Официального ограничения по сроку обучения как бы нет, тем не менее, углубляясь в детали, декан, скромно опустив глазки, и неуверенно шаркая ножкой скажет, что ограничение все же как бы есть - обычно это 6 лет, за это время вы обязаны закончить университет.
Во время обучения в университете вы начнете узнавать новые для себя вещи. Самая первая и очевидная вещь о которой вы узнаете, - это то, что вся работа инженера подчиняется различным строительным нормам и правилам, которые курируются различными ассоциациями. Капитан очевидность намекает, что самая важная и центральная ассоциация для строителей это - Американская ассоциация инженеров-строителей (American Society of Civil Engineers). Эта ассоциация выступает в роли координатора общей деятельности строителей. Они занимаются образованием, научными публикациями, этикой, семинарами и имеют кучу полезных ссылок на все случаи жизни.

Так же существуют узконаправленные ассоциации, которые занимаются написанием норм и правил по строительной деятельности.

Среди многих можно выделить четыре главных:
1. Институт железобетонных конструкций (American Concrete Institute).
2. Институт стальных конструкций (American Institute of Steel Construction)
3. Департамент транспорта (Department of Transportation)
4. Ассоциация испытаний и материалов (American Society for Testing and Materials)

Все эти ассоциации состоят из ряда ведущих профессоров, которые занимаются кипучей научной деятельностью, открывают неотрытое, познают непознаное, патентуют мысли о светлом и пишут книги.
Если вы поступили в хороший вуз, то звезды могут повернуться к вам, и вы можете попасть на обучение к такому профессору. Все эти ассоциации так же имеют всякие узконаправленные полезные издания, семинары и обучение, очень многие из них интересны и полезны, поэтому подписка на них имеет довольно важное значение для инженеров и позволяет следить за новостями мира науки.
Второе, что вы узнаете, это то, что в каждом штате существует свой отдельный коллегиальный орган управления, который курирует всех инженеров. Называется он "Комитет профессиональных инженеров" с приставкой штата, в котором вы находитесь (Board of Professional Engineers). Его отличие от всех ассоциаций в том, что это юридический орган, и занимается он только юридическими и этическими вопросами связанными с судебными тяжбами по инженерным вопросам.

Затем, вы удивитесь еще больше, узнав, что закончив университет и получив диплом, вы как-то не очень-то и инженер. Чтобы стать полноценным кирпичиком в инженерном сообществе и иметь право самостоятельно работать с технической документацией вам необходимо сдать ряд экзаменов в течении нескольких лет, после окончания университета.
Узнав все это, и подумав еще раз, вы, конечно же, решите продолжить учебу.

Следующие несколько лет пройдут спокойно. Движуха начнется на последнем годе обучения. В это время вас могут допустить до сдачи первого экзамена на пути становления инженером с приставкой про. Первый экзамен может сдаваться после выпуска, или во время учебы, но с условием, что вы уже закончили все курсы, которые включены в экзамен, случается это, как правило на последнем годе обучения. Называется этот экзамен «Основы инженерной науки» (Fundamentals of Engineering).

Всеми экзаменами занимается специальная контора, которая называется «Национальная экзаменационная комиссия инженеров и геодезистов» (National Council of Examiners for Engineering and Surveying).

Итак, первое что вам будет нужно сделать это зайти на сайт, зарегистрироваться, и заполнить обычную анкету о себе, выбрав свой университет. Теперь вам необходимо собрать пакет документов. Для этого придется топать в деканат. Там знают что делать. При вас распечатают табель вашей успеваемости, на бланках университета, которые подтверждают прохождение всех требуемых для экзамена курсов, а так же само ваше присутствие в университете. Затем это все при вас подпишут, после чего вас отправят восвояси. Опечатанный конверт отправит сам университет напрямую в комитет, чтобы не было каких-либо подделок. После того, как ваше присутствие в универе официально будет подтверждено, а также комиссия убедится, что вы уже прошли все необходимы курсы, вам нужно будет заплатить за экзамен ($175).

Получив денюжку, комитет подобреет, и предложит вам выбрать дату экзаменовки. Раньше экзамен сдавался два раза в год, сейчас, вроде как, правила поменяли, и сдача проходит каждый месяц.
Экзамен длится 6 часов, и разбит на 2 равные части по 3 часа, с часовым перерывом на чашечку чая.

Все вопросы тестовые, и имеют 4 варианта ответа. Суммарно обе части экзамена имеют 110 вопросов. На экзамен можно принести простенький калькулятор, который умеет делать базовые математические действия. Помимо этого, есть книжка с формулами, эту шпарглаку вы получите на экзамене, так что если вы забыли формулу – можно посмотреть. Смысл экзамена – проверить знания, а не память. Сам экзамен состоит из общих вопросов по точным наукам, которые составляют фундамент инженерной науки, собственно отсюда и название экзамена. Помимо основных дисциплин, таких как, математика, физика, сопромат, и т.д. экзамен также включает в себя различные строительные расчеты базового уровня, по железобетону, стальным конструкциям, геотехнике, материалам и т.д. Согласно статистике на январь 2021 года, экзамен успешно сдают 69% студентов. Если не сдали – есть прцесс пересдачи.

Сдав экзамен, вы получите специальное уведомление, что вы стали зарегистрированным инженером-стажером. В этом письме будет также указан ваш номер, а ваше имя попадет в онлайн реестр, где его может проверить любой желающий. Делается это опять же для того, чтобы не было каких-либо подделок. Теперь вам предстоит работать какое-то время, до сдачи следующего экзамена. Срок работы сильно разнится по штатам, обычно это где-то между 4 и 6 годами.

Если вы решите продолжить учебу, то диплом мастера скосит вам один год работы, а ученая степень, возможно, - еще один. Но поработать пару лет все равно придется. Некоторые штаты так же имеют поблажку для тех, кто получает степень – можно откосить от фундаменталки.

Во время работы стажером вы будите заниматься кипучей инженерной деятельностью, затем отдавать работу профессиональному инженеру на проверку. После проверки инженер будет подписывать и опечатывать чертежи и другую документацию которую вы насочиняли. Этот вопрос мы разберем подробно чуть дальше.

Затем начнется подготовка к самому главному экзамену, собственно из-за которого, вся каша и началась – экзамен профессионального инженера.
Для того, чтобы его сдать - топаем на уже знакомый сайт комиссии, не забываем сдать денюжку куда следует ($350), и выбираем дату экзамена. Сдается он два раза в год, в апреле и октябре.

Итак, для того, чтобы получить допуск к экзамену после регистрации необходим ряд документов:
1. Во-первых наличие пройденного фундаментального экзамена, если вы его не сдали – вас не допустят.
2. Второе требование, как мы уже знаем – это стаж работы. Опыт работы нужно будет доказать. Доказывается он с помощью двух документов –
a) Во-первых нужно подать свое резюме, в которым вы расскажите какой вы пушистый молодец, и опишите где вы работали и какую работу выполняли.
b) Во-вторых, вся работа должна проходить под присмотром профессиональных инженеров, которые должны заполнить специальные формы, в которых подтвердят, что вы ах какой молодец.
3. Кроме этого, необходимо подать рекомендательное письмо от себя, в котором содержится контактная информация профессиональных инженеров, с которыми вы работаете или работали.
4. Ну и последнее, - нужно сдать экзамен по этике. Это юридический экзамен который проверяет знание законов и субординации инженеров.

После чего документы будут тщательно рассматриваться комиссией. Писать нужно все очень досконально, четко документируя в чем именно проявлялись ваши инженерные навыки. Очень многим отказывают в допуске из-за мутного описания работы, в котором непонятна инженерная сторона. Комиссия, рассматривающая ваше дело может посчитать, что опыт работы недостаточен, или глубина инженерных навыков недостаточна, и отказать. Придется все переписывать и смело сражаться за допуск к экзамену. В конце-концов, если комиссия все же увидит ваше сияние, то ваше величество допустят к экзамену.

Теперь нужно выбрать, в какой категории вы сдаете экзамен, категория должна соответствовать вашей компетенции. На выбор есть 5 категорий: общий инженерно-строительный экзамен, геотехнический, строительного проектирования, транспортный и гидрологический.

Сам экзамен длится 8 часов, и разбит на 2 части по 4 часа, с часовым перерывом на обед. Каждая часть содержит по 40 вопросов с несколькими вариантами ответа. Первая часть покрывает все пять дисциплин, вторая часть содержит детальные вопросы по одной из заранее выбранной вами дисциплины. В отличии от фундаменталки, этот экзамен можно нести все, что к полу не приколочено. Любые книги, журналы, ссылки, документы – допускаются. Опять же, смысл в проверке знаний, а не памяти. Всего можно тащить 3 шпаргалки, из которых 1 должна быть книгой или склееной намертво подшивкой, а две – папками с кольцами. При этом толщина этого всего хозяйства нигде не оговаривается, так что если вы мечтали изготовить мегашпаргалку, - вы сорвали джекпот. Но есть оговорка, – все должно быть намертво скреплено, и не вываливаться. Обычно студенты просто делают папку с файликами, куда вставляют всякие страницы из учебников или книг. В дополнение берется книга, обычно это какой-то стандарт, в нем есть все формулы.

Перед входом папки и книги потрясут, все – что выволится – отберут, так что делаем файлики на совесть. У моего друга из папки выволилась шоколдка, про которую он забыл, – шоколадку без озрения совести отобрали, и наверное съели, но это не точно.

Здесь я отмечу нюанс. Хитрые студенты могут подумать, что можно списать, ведь с собой можно тащить все что угодно. Увы, но списать у вас не получится. Во-первых, задачи на экзамене это темная и непонятная сущность, т.к. за разглашение настоящих задач можно очень хорошо огрести. В подготовительных материалах имеются лишь подобные примеры возможных задач, и не более. Во-вторых, задачи довольно объемные, и времени на поиск чего-то подобного у вас не будет. Ну и в последних, проверяется не только конечный тестовый бланк с ответами, но и ваши каляки-маляки в тетради, поэтому если вы думаете, что это просто тестовый экзамен – то это не совсем так. И если ваши каляки-маляки отсутствуют или решение задачи не совпадают с вашими ответами – у вас возникнет неудобный технический упс, и придется объясняться. Правила на экзамене очень жесткие, так что не воодушевляйтесь наличием книг.

И вот, после всех страданий, вы наконец сдали экзамен. В связи с тем, что проверяют не только тестовый бланк, но и решение задач, как я уже упомянул выше, о результате сдачи вы узнаете месяца через три. Вам придет поздравление. Так же вам пришлют красочный диплом с автографами важных лиц, что бдели над вашим экзаменом. Но самое главное, вам присвоят номер, и выдадут специальный штамп, с вашем именем, и этим самым номером.

Идентично фундаменталке, после сдачи экзамена ваше имя попадет в открытый реестр, который доступен любому желающему, дабы небыло каких-то непонятных самозванцев. Там будет содержаться ваше имя, номер, дата получения и истечения лицензии, а также название компании в которой вы работаете в данный момент.

Но и тут все не закончилось. Для поддержания лицензии необходимо учиться определенное количество часов каждый год, после чего отправлять документацию о своем обучении и повышении квалификации в комитет. Учеба обычно проходит в ассоциациях, о которых я упомянул в начале. Если вы положите кое-что на учебу, то вашу лицензию через какое-то время отзовут.
И вот наконец возникает вопрос, так зачем же это все было нужно?

Дело в том, что при завершении работы над проектом архитектурно-проектное бюро выдает два документа – техническое описание требований к выполнению работ и чертежи. Каждый, без исключения, лист чертежей опечатывается профессиональным инженером ответственным за этот лист, на своей печати инженер ставит свою подпись и дату. Техническая документация опечатывается на титульном листе, всеми, кто ее составлял.

Подрядчик, выполняющий работы, не имеет право самостоятельно вносить изменения в документацию. Если что-то непонятно или не так – спрашиваем у инженера, и разбираемся.
Изменения может вносить только сам инженер, который делал данный лист чертежей, после чего в листе изменяется ревизия, он снова опечатывается и подписывается. Именно здесь всплывает на поверхность тип экзамена, а также штат, в котором вы сдавали экзамен. Есть определенные ограничения при подписании документов по дисциплинам, отличным от вашей, а так же в штатах, где вы не сдавали экзамен, вплоть до полного запрета на подпись. Чем более проблематичен штат, тем более жесткие требования к инженерам. Самым трудными штатам считается Калифорния, из-за сейсмической активности. Очень часто инженеры сдают несколько экзаменов по разным дисциплинам, дабы расширить свои возможности. Ведущие инженеры в компаниях также могут иметь лицензии в нескольких штатах.

Для личной карьеры инженера – штамп дает возможность работать самостоятельно, а значит быть оплачиваемым клиентами напрямую, что выгодно работодателю. Так же лицензированный инженер может открыть свою собственную инженерную компанию. Многие проектные бюро нанимают студентов только при наличии успешно сданной фундаменталки, и устанавливают определенный срок для сдачи на лицензию. Что же делать если вы инженер-строитель по образованию, но без лицензии? Увы, но заниматься самостоятельно какой-то официальной разработкой технической документации или чертежей вы не имеете права.

Вникая в детали, для особо-знающих экспертов которые обычно сидят во всяких там интернетах, отмечу, что конечно, в каждом правиле есть и исключения, и некоторая техническая документация не требует штампа. Но это очень редкие исключения для очень мелких проектов. Собственно именно поэтому такие мелкие проекты и находятся в списке исключений. Не очень разумно требовать техническую документацию чтобы сделать заплатку на стоянке или тротуар. В то же время, я не думаю, что вы бы хотели жить на 30-ом этаже элитной высотки, зная, что ее спроектировал непонятный дядя Вася.

Таким образом в США регулируются инженерные дела в строительной области.

Любопытный читатель может спросить, насколько же это серьезно?

Случаи бывают разные, начиная от мелкой ругани и заканчивая судебными расследования серьезных происшествий. Иногда случаются и курьезы.

Например в 2019 году в штате Орегон был наложен штраф на нелицензированного инженера, который в одном неофициальном документе назвал себя инженером. Штат посчитал, что только лицензированный инженер может называться инженером. Разобравшись в вопросе, федеральный суд конечно отменил штраф, и признал, что в неофициальных документах человек имеющий диплом инженера может называть себя инженером. Но суд также отметил, что в официальных документах инженером может называться только профессиональный лицензированный инженер.

К слову, нужно иметь ввиду, что слово «инженер» в профессиональной среде действительно регулируется законом. Например в Техасе за это отвечает Административный Кодекс, раздел 22, часть 6, глава 137. Так что если вы живете в США и решили назвать себя инженером в каком-то официальном документе, будьте осторожны.

Нужен ли статус про-инженера непременно вам, если вы инженер? И да и нет. Если вы работаете в компании-подрядчике и руководите строительством – нет, титул профессионального инженера для вас бесполезен. Если же вы работаете в проектном бюро – то лицензия вам необходима как коту хвост, и без нее у вас не будет ни хорошей карьеры ни роста.

Так что сдавать или нет – решать только и исключительно вам.

В следующий раз я расскажу о том, как устроена большая стройка в США изнутри, мы разберемся в том, кто за что отвечает, в субординации, и том, какая документация требуется для начала и во время строительства.



Подписывайтесь на мой секретный Instagram.

https://engineering-ru.livejournal.com/591855.html

Крепеж ограждений на ТТК (Москва). Не кажется ли вам, что узел спроектирован с какой-то корявой избыточностью? Хотя я не инженер-конструктор, могу и не понимать.

https://engineering-ru.livejournal.com/591485.html

Пишет babs71:

В прошлые выходные я вновь вырвался в Эрмитаж - еще раз посмотреть "Линию Рафаэля", а также посетить три новые выставки. И самой интересной из них неожиданно оказалась выставка "Сундук с историей, или История с сундуком. Дорожный сундук Александра III". Представляет она по сути выставку одного предмета - особого походного сундука конструкции Огнеслава Костовича, подаренного Александру III еще в бытность его цесаревичем. Сундук этот, в комплектацию которого входит аж 232 предмета, содержит в себе все необходимое для путешествий по меркам XIX-го века.
Вот сам сундук в разложенном виде:


Крышка его превращается в туалетный столик:


А сам он - в походную кровать:


В комплект входят также письменный стол:


с письменным прибором:


И пара стульев:


Стекла для палатки:




Гомеопатическая аптечка и справочник по гомеопатии:






Несессер:


Фонарик:


Кухонная посуда и примус:








Столовая посуда:


Разнообразная посуда для выпивки:


Емкости для чая, кофе, сахара, различных жидкостей, мешки для сыпучей пищи:






Стоит сказать пару слов и о самом Огнеславе Костовиче:




Он довольно известная фигура среди любителей истории воздухоплавания, так как являлся автором проекта дирижабля "Россия":


Для дирижабля он разработал двигатель собственной конструкции:


Увы, дирижабль так и не был в итоге построен. Сперва строительству помешал пожар в мастерской, а затем финансовые затруднения. Так что в итоге этот чемодан стал практически единственным реализованным изобретением Костовича.

https://engineering-ru.livejournal.com/591127.html