Использование продуктов деления для производства электроэнергии

Почему нельзя использовать продукты деления для производства электроэнергии?

Насколько я знаю, продукты деления на нынешних атомных электростанциях производят достаточно «отработанного» тепла, чтобы вскипятить воду; а температура снижается слишком медленно для человеческой жизни. Так почему бы нам не спроектировать реактор для использования этой энергии?

Я предполагаю, что Вы имеете в виду отработавшее топливо, верно? Потому что собственно основная роль продуктов деления (точнее энергии, выделяемой при делении) заключается в нагреве воды и производстве электроэнергии.
Я предполагаю, что вы уже изучили тепловую мощность отходов реактора (обычно выражаемую в единицах Вт/кг) и решили, что это экономически выгодно, верно?
Да. Отходы мы пытаемся закопать в недра земли на долгое время.
С точки зрения @DumpsterDoofus, это экономически целесообразно, потому что отходы уже существуют, и мы тратим много денег на их управление.
Фактическое отработавшее топливо составляет всего пару процентов от твэла. Многие страны перерабатывают отработавшие топливные стержни, чтобы извлечь уран, который не сгорел, и снова использовать его в качестве топлива. Я могу гарантировать, что это намного экономичнее.
Как МОКС? да. Но я спрашиваю о витрификации отходов до того, как мы их витрифицируем. Нет другого плана, кроме как поместить их глубоко в землю/океан/космос.

Ответы (1)

Вот некоторые аргументы «порядка величины»:

Цитирую https://en.wikipedia.org/wiki/Decay_heat#Spent_fuel :

Через год типичное отработавшее ядерное топливо вырабатывает около 10 кВт остаточного тепла на тонну, а через десять лет оно уменьшается примерно до 1 кВт/т.

Теперь, поскольку это тепло, вы не можете преобразовать его в электричество со 100% эффективностью, максимально возможная эффективность определяется эффективностью Карно . η :

η ≤ 1 − Т с о л д Т час о т

где Т час о т будет температура отработавших топливных стержней (в Кельвинах) и Т с о л д будет температура холодного резервуара, против которого будет работать генератор. Придется провести еще один расчет, какой будет приемлемая температура топливных стержней (на практике они в настоящее время поддерживаются на уровне 50 градусов по Цельсию ).

С «первичным» топливом обычно может быть произведено 55 ГВт-дней на тонну , т.е. силовая установка мощностью 1 ГВт будет использовать 365,25/55 = 6,6 т в год.

Даже если предположить, что вы сможете преобразовать это в электричество со 100% эффективностью и предположить, что в среднем 5 киловатт на тонну за 10 лет, это даст около 18 000 киловатт-дней или 0,018 гигаватт-дней, что составляет около 0,03% производства первичной энергии .

Вы также увидите из приведенного выше КПД Карно, что более высокие температуры подразумевают более высокий возможный КПД, т. е. если можно потратить некоторую энергию на извлечение все еще расщепляющегося материала для повторного использования в реакторе, это, вероятно, будет более эффективным с точки зрения производство электроэнергии.

С другой стороны, радиоизотопные термоэлектрические генераторы (радиоактивные источники в сочетании с термопарами) использовались в спутниковых миссиях.

Таким образом, производство на тонну может быть примерно таким же, как у средней ветряной турбины. Я слышал, что радиоизотопные термоэлектрические генераторы не популярны из соображений безопасности. Устройство с истекшим сроком службы требует особого ухода.
Использование продуктов деления для производства электроэнергии
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v