Научно-Технический·LAB-66·Лабораторный журнал беларуского химика
19.9K subscribers
638 photos
123 videos
50 files
1.76K links
Блог химика-энциклопедиста (Сергей Бесараб | Siarhei Besarab)

Знания-наш щит! Радбезопасность· химия· токсикология· гражданская наука· DIY· Технический междисциплинар

Спонсорам→ is.gd/1bOTPg
Об авторе →bit.ly/3lcUm0I
Задать вопрос → bit.ly/40Lnyfx
加入频道
April 11, 2023
April 12, 2023
April 13, 2023
April 13, 2023
​​Пятничная ТЯ редакторская колонка

Хочется чем-то отвлеченно технологическим перебить мерзкое послевкусие от "этического кодекса научного работяги". Может про риски термояда?

Среднестатистический cотрудник LABы не любит "урановую энергетику" и грязь долгоживущих изотопов. Но при этом надеется и верит в термояд. Помню, как в прошлом году мы все искренне [радовались] успешному зажиганию цилиндрика в Ливерморской лаборатории и гадали какой же тип ТЯ реакторов первым коммерциализируется. Представим что мы с вами в 2087 году и ТЯ уже вовсю работает, заменил везде АЭС.

Термояд принято считать экологически чистым, хотя справедливости ради не стоит забывать о том что реакций используемых в ТЯ реакторах довольно много, и некоторые из них имеют свойство в процессе работы генерировать мощные потоки нейтронов. Нейтроны облучают металл и генерируют наведенную радиацию (cм. [Centurion 169041]). Напомню, что среднестатистическая Cr-Ni-Mo сталь, при нейтронной активации дает изотопы вроде никель-59 (T½ = 100 тыс. лет), молибден-93 (T½=4 тыс. лет), железо-55 (T½=2,737 года), хром-51 (T½=28 дней). Т.е. тысячи тонн активированных отходов потерявших конструкционную форму металлов будут фонить дольше чем прожил Лето Атрейдес II

Типичная D-T реакция в условиях токамака является автокаталитической (генерируемое тепло, является её же катализатором). Если система пойдёт в разгон, сбросить магнитные поля можно и не успеть. Как в теории может выглядеть такой разгон. По каким-то причинам возникает некий процесс, создающий в плазме мощную акустическую волну. Такие волны через сотни периодов распространения превращаются в ударные (синусоида становится пилой). Ударная волна уже нелинейна, на её пиках наблюдается рост температуры и плотности, а значит и рост вероятности протекания D-T реакции, что вызывает дальнейший автокаталитический рост температуры и плотности. И наконец система разгоняется до взрыва.

В нашем воображаемом ТЯ реакторе с мощностью в ГВт-ы электрической энергии (и х3 ГВт-ы тепловой) за один проход реагирует доля процента топлива. Не задействованное топливо циклически улавливается на диверторе, очищается от продуктов реакции и инжектируется обратно в активную зону. Т.е. в активной зоне топлива достаточно для выделения тепловой энергии мощностью в тысячи раз больше штатной.

Чтобы взрыв как-то воздействовал на реальный мир он должен продавить магнитное поле, т.е. увеличение нагрузки должно произойти быстрее реакции автоматики, что кажется фантастикой. Но при этом магнитное поле обладает достаточной инертностью. Т.е. даже если мгновенно испарить магниты, само наведённое ими поле никуда не денется на протяжении какого-то времени.

Далее в случае D-T реакции 80% энергии уходит в виде нейтронов, причём очень быстрых, близких к скорости света. При нормальной работе энергетического реактора эти нейтроны будут скорее всего улавливаться защитным слоем воды вокруг реактора. Но при взрывном всплеске нейтронного излучения эта стена может внезапно закипеть и выдать на гора полноценный [паровой взрыв]. Активированная быстрыми нейтронами вода сама по себе сильно радиоактивна, хотя и недолго (десяток секунд).

Второй по мощности канал вывода энергии из зоны термоядерных реакций — тормозное излучение, в основном рентген с разной энергией. За защитным слоем воды скорее всего будет слой свинца, бериллия с примесью урана, или просто нашего любимого [обедненного урана], т.е. материалов, тяжелые ядра которых способны поглощать высокоэнергетические фотоны. Так вот и свинец, и уран, при активации потоком быстрых нейтронов делятся с выделением энергии и новых нейтронов, образуя радиоактивные отходы с составом ≈ таковым в классическом ядерном реакторе. И вот эти отходы разметае за секунды на площадь X км² благодаря закипевшей воде абзацем выше.

В итоге что получается? Потенциально получаем аналог "грязной бомбы 1986-го". Мы же условились с вами, что авария на ЧАЭС это самый известный и самый масштабный в истории человечества пример "радиологической бомбы", да?
April 14, 2023
April 15, 2023
April 18, 2023
​​Лучший подарок 8 Марта

Давал с пылу с жару комментарий по поводу инновационной новинки из Беларуси, решил поделиться мнением и с @lab66. Суть прорывной беларуской "инновации" (которой справедливости ради уже 50+ лет) в том, что швейная фабрика ОАО «8 Марта» начала шить кальсоны из термостойкой ткани [Арселон] от ОАО «СветлогорскХимволокно» . Раньше такое могли себе позволить только пожарники. А теперь каждый беларус и беларуска, вне зависимости от возраста, могут защитить себя от "термических рисков электрической дуги" (сварочной?) В сертификате соответствия Таёжного союза RU C-BY HB38.B.02478/23, правда указано что белье надо использовать вместе с "одеждой специальной защиты от термических рисков электрической дуги" оранжевого цвета, но не суть.

Состав ткани - 98% полиоксадиазолы. Полимеры это интересные,сохраняют свой механические свойства вплоть до температуры разложения в 500 °С. Арселон, который получается из растворов ароматических полиоксадиазолов растворенных в конц. серной кислоте, допускает температуры в 270-320 °С (т.е. сохраняет до 70% от исходной прочности). Это единственный тип волокон, который десятилетиями выпускает светлогорское предприятие. По сравнению с арамидными волокнами (см "кевлар"), арселон имеет чуть больший модуль упругости и прочность, но и большую плотность, примерно в пять раз хуже растягивается.

Не знаю что за маркетинговый отдел в той фабрике ОАО «8 Марта», который придумал сочетать детей, кальсоны и сварочную дугу. Но получилось двусмысленно и творчески

p.s. "в случае пожара кальсоны будут как новенькие" (С)
April 18, 2023
​​Немецкий атом

Одна из важных последних новостей, особенно для тех кто все еще живет в мире технологий, это полная остановка атомных электростанций Германии. Произошла она четыре дня назад, 15 апреля, когда были остановлены три последних АЭС: Emsland A в 23:15, Izar 2 в 23:45, Neckarwestheim-2 в 00:00

Что это значит для нас? А ровным счетом ничего, кроме наглядной иллюстрации того, какой реальной силой может быть общественность в нормальных странах. Потому что именно на общественности лежит бОльшая часть ответственности за этот ход. Хорошо это, или плохо - покажет время.

Но даже сейчас можно сказать, что любые упоминания "проблем в ядерной отрасли Германии" способны вызвать лишь горький смех. Потому что Германия в плане ядерной энергетики это жемчужина мира, уникальнейшая в плане творческой мысли мирного энергоатома страна. Поем ей песню, ибо она прекрасна.

💥 В городе Хайгерлох, в земле Баден-Вюртемберг находится музей Atomkeller, посвященный ядерной программе Третьего Рейха. Именно здесь под руководством нобеленосного В. Гейзенберга в 1945 году был построен первый в Европе ядерный реактор, где кубики природного урана в нем помещались в емкость с тяжелой водой и графитом (фактически, прототип cовременных канадских CANDU).

💥 Уже в 1950-х годах правительство Германии создало ряд ядерных НИИ, авторитет которых сегодня известен во всем мире. Как пример - Институт физики Макса Планка, Центр ядерных исследований Карлсруэ. В последнем, кстати, в 1959 году был запущен первый исследовательский реактор уникальной немецкой конструкции и дизайна. И еще не раз техническая мысль Западной Германии рождала прототипы реакторов, опережавшие свое время. Например еще в 1966 году был запущен высокотемпературный реактор мощностью 15 МВт, в котором топливо шло не в виде стержней ТВЭЛов, а в виде шариков, которые охлаждались газообразным гелием. Сейчас лидером в этом направлении считается Китай, со своими двумя высокотемпературными газовыми реакторам, запущенными в 2021 году

Еще в далеком 1974 году в Германии была построена АЭС Biblis A с PWR реактором на 1200 МВт. В РФ пока еще строится подобных два блока на Курской АЭС-2

В 1977 году немцы создали натриевый реактор мощностью 17 МВт, который послужил прототипом для более мощного реактора, построенного в 1985 году. В 1986 году был запущен высокотемпературный газоохлаждаемый ториевый реактор. Всего в Германии почти полсотни абсолютно разнообразных исследовательских ядерных реакторов. И, кстати, самый мощный в мире стелларатор (вид исследовательской термоядерной установки) Wendelstein 7, запущенный в 2016 году, тоже в Германии

💥 За все время своего существования своей атомной энергетики Германия успела произвести полный демонтаж нескольких АЭС. Во-первых это станция Гросвельцхайм в Баварии с реактором на 25 МВт и расположившаяся позднее на ее месте исследовательская станция Каль (1х15 МВт), тоже демонтированная. Это место в баварской коммуне Карлштайн-на-Майне является первой территорией на немецкой земле, где были демонтированы сразу два блока АЭС. Во-вторых это станция Нидерайхбах, с канальным реактором на 100 МВт, где топливом служил необогащенный уран, а теплоносителем углекислый газ. Разборка этой АЭС стала первым в Европе актом полного демонтажа АЭС, на который было потрачено 143 миллионов евро. В третьих это станция Брунсбюттель на 806 МВт. Эта АЭС в Германии считалась наиболее подверженной рискам, поэтому в 2011 году министерство экологии решило закрыть ее навсегда. Каждый демонтаж чем-то похож на остальные, и чем-то уникален

******
Я ни раз говорил, что атомная отрасль - высокотехнологичное направление, где уровень технической культуры должен быть "на немецком уровне", впитан с молоком матери. И если в случае Беларуси и ужасающего поделия под брендом БелАЭС я полностью поддерживаю опасения беларусов и литовцев за свою жизнь, то в случае Германии я испытываю грусть, как если бы у талантливого инженера, у инженера-художника, забрали и уничтожили его любимый инструмент. Искренне жаль.
April 19, 2023
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
April 19, 2023
​​Навеяно «киевским болидом»

Вчера в LAB-чате в дискуссии по поводу происхождения вечернего метеора прозвучала интересная версия. Совсем мельком был упомянут советский спутник «Космос-954». А ведь это интересная история ядерного наследия СССР, которая прекрасно иллюстрирует отношение "после нас - хоть потоп". Но обо всем по порядку.

Спутники серии «Космос» относились к проекту активной радиолокационной разведки "Легенда", развернутом в 1970-х годах. Спутники УС–А (Управляемый Спутник Активный, 17Ф16) имели радарную установку двухстороннего бокового обзора (мощность ~ 5 КВт) и работали на низкой орбите (~270 км). На таких высотах невозможно использовать привычные солнечные батареи, ибо аппарат слишком много времени проводит в тени. Поэтому данный "орбитальный радарный пост" был оснащен ядерной силовой установкой.БЭС-5 "БУК" (собиралась на московском НПО «Красная звезда»). В состав входил реактор на быстрых нейтронах БР-5А мощностью 100 КВт. Топливо - около 50 кг урана-235 с 90% обогащением и бериллиевым отражателем,
всего 37 ТВЭЛов, каждый состоял из трех уран-молибденовых блоков. Теплоноситель - расплав металлического калия и натрия, который прокачивался электромагнитными насосами, питаемыми своим же током. В активной зоне находилось 79 электрогенерирующих каналов, электричество давал термоэмиссионный преобразователь (прямое преобразование). Сброс тепла производился излучением.

Первый спутник серии был запущен в октябре 1970г, а до 1988 г. спутников стало целых 32. Каждый спутник весил порядка 4 тонн, на реактор приходилось порядка 1200 кг. Что интересно система была разработана так, что экранировался реактор только со стороны радара. Время работы реактора ограничивалось 120 сутками, поэтому приходилось запускать по 3 спутника в год.

Спутники оказались отвратительного качества. Первый же выведенный на орбиту в 1969 году реактор космического аппарата "Космос-367" уже на втором витке получил расплав активной зоны и был спешно выведен на орбиту захоронения. В 1973 году один из Космос-ов не смог выйти на орбиту и вместе с реактором упал в Тихий океан. И т.д. и т.п.

Отдельно отмечу, что т.н. орбита захоронения военных спутников с ядерной энергетической установкой - около 650-900 км от Земли. Предполагается, что на решение проблемы захоронённых таким методом реакторов у человечества есть ещё лет 250. Потом они начнут спускаться и падать обратно на Землю.

Не известно, знали ли бы мы вообще про этот проект с его спутниками, если бы не инцидент со спутником «Космос-954» (запущен в 1977 году, инцидент произошел в январе 1978 года, на 111 день работы). Спутник по непонятным причинам перестал отвечать, его решили упрятать на орбиту захоронения. Но спутник так не думал, по причине отказа системы управления началось неуправляемое падение с разрушением. В результате чего радиоактивные обломки разлетелись на территории площадью более 100 тыс км². На северо-западе Канады было найдено (операция Morning Light) 100 фрагментов общим весом 65 кг, часть из которых имела радиоактивность 200 рентген в час. фрагмент аппарата с частью ядерного реактора, в котором находился уран-235, упал неподалеку от канадского городка Uranium City (Saskatchewan). СССР за этот инцидент был вынужден заплатить (по разным данным) от 3 до 7 млн. долларов.

Логично, что спутники эти все еще представляют угрозу (и будут представлять еще столетия). Из последних новостей можно упомянуть спутник «Космос-1818» («Плазма-А») из этой же серии, который частично разрушился в 2009 году и вызвал переполох. Кстати стоит отметить, что после аварии «Космос-954» в конструкцию силовой установки внесли изменения, теперь все ТВЭЛы в случае отказа управления принудительно выталкивались исполнительным механизмом в космос.

Больше иллюстративного материала и подробностей [здесь]
April 20, 2023
Для понимания ситуации с "ядерным наследием в космосе". Большинство аппаратов типа УС-А с установками БУК (~30 кг урана-235), несколько последних - с установками Топаз-1 (~12 кг урана-235). Значок показывает что спутник отработал штатно и из ЦУП отправлен на орбиту захоронения, значок - показывает что спутник не отработал и из-за каких-то неисправностей отправлен на орбиту захоронения, комбинация значков 💥 говорит об аварии с попаданием радиоактивных обломков в атмосферу земли. Те реакторные блоки что еще не упали на Землю - просто висят и ждут своего времени. Будет обновляться :)

🛰️ «Космос-367» декабрь 1970 (расплавление АЗ)
🛰️ «Космос-402» апрель 1971 (пару витков)
🛰️«Космос-469» декабрь 1971 года (9 дней)
🛰️«Космос-516» август 1972 года) (32 дня)
🛰️«Космос-626» декабрь 1973 года (штатно)
🛰️ «Космос-651» декабрь 1973 года (штатно)
🛰️ «Космос-654» май 1974 года (штатно)
🛰️ «Космос-723» апрель 1975 (штатно)
🛰️ «Космос-724» апрель 1975 года (штатно)
🛰️«Космос-785» декабрь 1975 года (не сработал)
🛰️«Космос-860» декабрь 1976 (отказ датчика давления)
🛰️«Космос-861» декабрь 1976 (штатно)
🛰️«Космос-952» сентябрь 1977 года (штатно)
🛰️💥«Космос-954» сентябрь 1977 года
🛰️«Космос-1176» апрель 1980 (штатно)
🛰️«Космос-1249» март 1981 (штатно)
🛰️«Космос-1266» апрель 1981 года (8 суток)
🛰️«Космос-1299» август 1981 года (30 суток)
🛰️«Космос-1365» май 1982 года (штатно)
🛰️«Космос-1372» июнь 1982 года (штатно)
🛰️💥«Космос-1402» август 1982 (120 суток)
🛰️«Космос-1412» октябрь 1982 (штатно)
🛰️«Космос-1579» 29 июня 1984 года (штатно)
🛰️«Космос-1670» август 1985 (отказ управления)
🛰️«Космос-1677» август 1985 (отказ управления)
🛰️«Космос-1736» март 1986 (штатно)
🛰️«Космос-1771» август 1986
🛰️💥«Космос-1818» февраль 1987 (Топаз-1)
🛰️«Космос-1860» июнь 1987
🛰️«Космос-1867» июль 1987 (Топаз-1)
🛰️«Космос-1900» декабрь 1987 года (Топаз-1)
🛰️«Космос-1932» 14 марта 1988 года (68 суток)
April 20, 2023
​​🚀🚀🚀🚀🚀!

К сожалению из-за отказа системы отделения Super Heavy B7 (и входа ракеты в неконтролируемое вращение) была отправлена команда на самоликвидацию Starship. Запуск прошел успешно, 39 км пройдено. Но.
Будем ждать следующий шаг, друзья 🤝

p.s. для понимания - весь мир в едином порыве, даже политические и треш-каналы написали про запуск Starship. То, что объединило планету
April 20, 2023
April 22, 2023
April 23, 2023