В то время, когда Кириенко возглавлял атомную отрасль России, он допустил досадную ошибку. Неосторожно оброненные слова, теперь усугубляют положение с жертвами ЕГЭ.
Выступая на 388-м заседании Совета Федерации 2 марта 2016 года, он заявил следующее:
Положение усугубилось тем, что на основе этого выступления, ТАСС выпустил "тезисы", которые разошлись на цитаты и на ссылки, как обоснование параметров ядерного топлива в рассказах про атомную энергетику.
Между тем, в этом небольшом фрагменте допущено сразу несколько ошибок, давайте их разберем и сформируем правильный текст.
1. Энергия 400 килограммов угля не равна 350 килограммов нефти
...по энергетическому эффекту она равна 350 килограммам нефти, 400 килограммам угля.
400 килограмм самого калорийного угля, даже чистого углерода дадут меньше энергии, чем 350 килограмм самой низкой энергетической нефти.
Из-за этой ошибки собственно непонятна энергетическая ценность "таблетки".
Но в дальнейшем станет понятно, какое именно значение надо брать.
2. Тепловая энергия отличается от электрической
...реакция – горени[я], когда при сжигании килограмма каменного угля можно получить 7 киловатт-часов электроэнергии, при сжигании аналогичного количества газа – в два раза больше, 14 киловатт-часов электроэнергии.
7 кВтч это строго определенное количество энергии:
7 * 3,6 МДж = 25,2 Мдж.
Но чтобы получить такое количество электроэнергии надо затратить в 2-2,5 раза больше тепловой энергии при сжигании угля, так как тепловая энергия переходит в электричество с потерями.
Промышленный КПД преобразования теплоты в электричество на сегодняшний день составляет 55% максимум, 40% в среднем.
Значит, для того, чтобы получить 25,2МДж электричества, нужно:
25,2/55% - 25,2/40% = 45,8 - 63 МДж энергии с 1 килограмма угля.
Такого угля в природе нет! Калорийность любого угля меньше 30 МДж/кг.
☢️ Значит здесь допущена ошибка. Цифры соответствуют не энергии электричества, а тепловой энергии сгорания угля 25,5 МДж.
То же самое с газом.
14 кВтч * 3,6МДж = 50,4 МДж Это соответствует приблизительно теплоте сгорания 1 килограмма природного газа, а не количеству электроэнергии, которое можно произвести с помощью такого количества теплоты.
Логично предположить, что и 620 000 кВтч - это не выработка электроэнергии, а количество тепла, для последующей выработки электроэнергии.
При сжигании 1 килограмма урана можно получить почти в 90 тысяч раз больше, это будет при использовании такой "таблетки" 620 тыс. киловатт-часов.
Но это предположение нуждается в дополнительной проверке
3. Уран это не топливо для АЭС
В последней цитате идет отсылка к урану. Вообще говоря, совершенно непонятно о каком уране идет речь:
- О чистом уране-235?
- О смеси урана-235 с ураном-238? В какой пропорции?
- О ядерном топливе?
Где смесь изотопов урана присутствует в виде оксида UO2 - та самая таблетка, о которой говорится в первой части цитаты. В такой таблетке присутствует 12% кислорода по массе.
Давайте разбираться.
Один атом урана при распаде дает около 200 МэВ энергии. Но не вся эта энергия выделяется в виде тепла в реакторе. Например:
- 9 МэВ уходит вместе с нейтрино.
- Какие-то реакции не успевают завершиться за время эксплуатации топливного элемента и эта часть энергии является потерянной для реактора.
- Ну и наконец, не весь уран-235 сгорит.
Кинетическая энергия осколков составляет около 170 МэВ. Без энергии нейтрино энергия распада составляет 190 МэВ.
Для ОЦЕНКИ возьмем среднее значение 180 МэВ.
Тогда килограмм чистого урана даст энергию:
(180*10⁶)*(1,6*10⁻¹⁹)*(6*10²³)/235*1000 = ~75*10¹² Дж., что соответствует ~ 20 млн кВтч., это значительно больше, чем заявленные 620 000 кВтч.
Даже если предположить, что в этот раз речь идет действительно об электрической энергии, тогда из 1 кг урана 235 с КПД 40% можно получить ~8 млн. кВтч. Что так же очень много.
☢️ Значит, речь идет не о чистом уране-235, а о топливе для АЭС - тех самых "таблетках".
Осталось понять, это все же энергия электричества или тепловая.
Для этого рассчитаем сколько чистого урана надо для того, чтобы получить 620 000 кВтч тепла и такого же количество электричества.
- 620 000 кВтч (= 2*10¹² Дж тепла ) / 75*10¹² = 30 грамм чистого урана 235
- 620 000 кВтч /55% (= 4*10¹² Дж тепла) = 54 грамма урана 235
С учетом того, что в каждом килограмме таблеток вес урана составляет только 880 грамм (остальное кислород), то степень обогащения получается или 3,4% или 6,1%.
Последний явно выше текущей степени обогащения урана для нужд АЭС. А если учесть, что скорее всего КПД не 55%, а те же 40%, то степень обогащения получится вообще 8,1%!
Таким образом, можно сделать вывод:
☢️ 620 000 кВтч - это энергетическая ценность килограмма ядерного топлива по теплу, а не по произведенному электричеству.
Возвращаясь к первой рассмотренной ошибке, можно посчитать, что 4,5 граммовая таблетка даст 10 Гдж тепловой энергии, что соответствует 400 килограмм угля с энергетической ценность 25 МДж/кг.
☢️ А вот в цифру с нефтью, вкралась ошибка. 10 ГДж соответствует 250 кг нефти, при калорийности 40 МДж/кг, что приблизительно соответствует калорийности нефти.
Как правильно должен звучать этот отрывок
Эта "таблетка" весит 4,5 грамма, но по энергетическому эффекту она равна350 250 килограммам нефти, 400 килограммам угля. И это, собственно, и есть главный ответ, потому что энергетический потенциал вещества
несопоставим.
Никакого волшебства здесь нет. Человечество всегда стремилось получить максимальное количество энергии из природных ресурсов, но просто сначала человечество это делало с помощью химических реакций. Очевидная реакция – горение, когда при сжигании килограмма каменного угля можно получить 7 киловатт-часов электроэнергии тепла, при сжигании аналогичного количества газа – в два раза больше, 14 киловатт-часов электроэнергии тепла. При сжигании1 килограмма урана ядерного топлива можно получить почти в 90 тысяч раз больше, это будет
при использовании такой "таблетки" 620 тыс. киловатт-часов ТЕПЛА.
Заключение
Стоило ли так долго разбираться в ошибках, которые допустил глава отрасли в подготовленном докладе перед сенаторами, которые или ничего не поняли или вообще спали?
Однозначно да!
Мы получили очень простую энергетическую характеристику, со слов руководителя отрасли:
☢️ 10 ГДж тепла получают в реакторе из 1-й таблетки весом 4,5 грамма.
Кстати, может быть именно этим и объясняется такой ее странный, "неровный" вес - 4,5 грамма.))
☢ Алексей
Подписывайтесь на мой канал @menapulse
Все мои статьи на тему #экономика_и_энергетика_беседка
