Атомная энергия может стать другим альтернативным источником энергии
- Подробности
- Опубликовано 18.10.2014 13:33
Нам говорят, что солнце будет светить вечно и ветер будет всегда. Приливы, реки и тепло земли – возобновляемые источники энергии, которые мы можем использовать не ограниченно.
Но не стоит понимать все настолько буквально. Через миллиард лет, а может и раньше, когда солнце превратится в красного гиганта, атмосфера земли будет уничтожена. Не будет ни дождя, ни рек и океанов. Людям придется покинуть землю и найти себе новый дом.
А это значит, что возобновляемыми ресурсами мы называем только те ресурсы, которые будут обеспечивать человеческую цивилизацию здесь, на нашей планете.
Ископаемые виды топлива не являются возобновляемыми. Существует фиксированное количество их в земле, мы копаем все глубже, но это лишь отодвигает решение проблемы.
Есть еще атомная энергетика, основанная на урановых ресурсах. Многие считают, что глобальные ресурсы урана скоро будут исчерпаны, и по этой причине не имеет никакого смысла использовать ядерную энергию в долгосрочной перспективе.
Но есть причины, почему уран не закончится даже через миллиард лет, и почему он всегда будет дешевым, даже в конце времен.
Всемирная ядерная ассоциация оценивает текущие запасы урана на уровне 6 млн тонн, и мы в настоящее время используем 60 000 тонн урана в год. Отсюда можно сделать вывод, что его запасов хватит еще на 100 лет.
Но есть одна важная деталь, только 2% стоимости электроэнергии идет на покупку урана. Остальные 98 % тратятся на постройку электростанции, переработку топлива и обслуживание.
Предположим на минуту, что никто никогда больше не будет выполнять разведку урана. Когда мы истощим наши известные ресурсы, цена урана будет расти в связи с законом спроса и предложения. Поскольку количество урана используемого для производства электроэнергии является настолько низким, даже если его цена удвоится, или утроится, это не будет иметь почти никакого влияния на цены на электроэнергию.
Но повышения цен на урановое топливо оказывает серьезное влияние на его запасы, даже без дальнейшего поиска. Это происходит потому что нужно определенное количество денег, чтобы отделить уран от руды и чем ниже сорт руды, тем больше нужно затрат. Поэтому определенную часть руды никто не трогает, и она не считается резервом.
Но как только цена на уран удвоится, ранее не рентабельные месторождения становятся экономически выгодными. Ученые рассчитали, что существует геометрическая прогрессия между ценами на ядерное топливо и запасами. Увеличение цены в два раза приводит к увеличению запасов в четыре раза. Получается чем выше цена, тем больше запасы, доступные по этой цене, при этом цена электроэнергии почти не меняется.
Рассмотрим еще один фактор – эффективность реакторов
В настоящее время топливный цикл почти всех реакторов рассчитан на 12-18 месяцев, после чего уран удаляется из активной зоны и перерабатывается. Но дело в том, что почти вся энергия, которая хранилась в топливе, после использования остается в нем же. На самом деле мы могли бы получать в 160 раз больше энергии из того же количества топлива.
Ученые уже разработали реакторы четвертого поколения, которые могут использовать уже отработанное топливо. Первые такие реакторы будут запущены лет через 20, но так как мы рассматриваем перспективу атомной энергетики на миллиард лет, то ждать осталось совсем недолго.
Что будет означать появление новых реакторов? Все существующие ядерные отходы могут быть переработаны. Цена на атомный киловатт-час снизится с 0,2 центов до 0,00125 цента. Что позволит ценам на уран расти в 10 раз, 100 раз, или в 1000 раз, без существенного увеличения стоимости электроэнергии.
А поскольку запасы увеличиваются с квадратом цены, повышение цен в 1000 раз бы увеличит глобальные запасы в миллионы раз, не поднимая цены на электроэнергию. Таким образом, вместо 100 лет, мы имеем резерв на миллионы лет.
Наихудший сценарий
В настоящее время ядерная энергетика составляет лишь 2,5% от первичной энергии в мире, но эта цифра может быть увеличена до 100%, если мы перейдем на электромобили, на основе синтеза жидкого топлива, и с помощью ядерной энергии будем отапливать наши дома. Предположим, что в этом мире мы используем в 40 раз больше ядерной энергии, чем сегодня.
Давайте также предположим, что население Земли удвоилось, и что средний человек в будущем будет использовать в два раза больше энергии. Новые реакторы, с полным циклом переработки, дающие в 160 раз больше энергии, при заданных условиях потребуют примерно столько же уранового топлива, как и сегодня.
За миллиард лет, нам понадобится 6000000 000 0000 тонн урана. То есть в 10 млн раз больше нынешних мировых запасов по текущей цене. Поскольку запасы увеличиваются с квадратом цены, мы достигнем тех уровней запасов урана, когда цена увеличивается на коэффициент примерно 3200. Стоимость одного кВт*ч увеличится до 4 центов.
Это также будет означать, что в среднем кубометр породы, в любом месте на земле, будет содержать урана на сумму $ 860. Его добыча была бы экономически выгодной по тем ценам.
Возможные сценарии
Уран не единственное топливо, которое мы можем использовать для ядерной энергетики. Мы также можем использовать торий, еще один тяжелый элемент, в реакторе топливного цикла полного использования. Торий более чем в три раза чаще встречается в земной коры, чем уран. Кроме того, торий намного дешевле, чем уран. На самом деле, торий такой дешевый, что это текущая цена может быть отрицательной: некоторые люди будут платить вам чтобы избавиться от него ,поскольку он радиоактивен.
Запасы тория также увеличиваются в квадратичной зависимости от цены. При цене в $ 500 / фунт, его запас будет на уровне 3000 миллионов тонн, что в шесть раз больше запасов урана по той же цене.
Также нельзя исключать возможность добычи ядерного топлива на Луне. Очевидно, что такое мероприятие будет стоить дорого, но как только мы установим на месте необходимое роботизированное оборудование, добыча и отправка сырья на Землю будет обходиться дешево.