На российский проект добычи лунного гелия-3 выделены миллиарды?

>Если бы вы все-таки почитали по ссылке, которую я только что дал, то узнали бы, что гелия в атмосфере вообще мало, а Не3 - считай совсем нет. Скорость диссипации гелия такова, что в атмосфере Земли он практически не задерживается
По абсолютному количеству - достаточно много. Но концентрация очень низкая.
Это как золото из океанской воды добывать - вроде его там на порядок больше, чем во всех месторождениях - но не добывают.
А что касается ископаемого гелия - у него другое соотношение изотопов...

А.С.> Точно! Поэтому - давно посчитано и признано экономически невыгодным добывать гелий-3 из воздуха

По каким технологиям посчитано? Конечно, если сжижать миллионы тонн воздуха, то может и невыгодно.

Вопрос нужно ставить не о сегодняшних технологиях. Нужно сравнить, что легче: НАУЧИТЬСЯ добывать гелий на Луне или на Земле.

А.С.> То есть тридцать кубометров в секунду. Сквозь мембрану. Не мимо мембраны, а сквозь.

Почему всё - сквозь? Если весь воздух сквозь, то и весь гелий сквозь, где же разделение?

Но даже если и так, то 30 кубов воздуха в секунду - это примитивная задача по сравнению с толпой комбайнов на Луне. Почему-то мне так кажется.

А.С.> Почему водород диффундирует хуже, чем гелий? Молекула сравнимого размера, сравнимой массы, а гелий диффундирует быстрее.

Водород - двухатомная молекула, значит почти вдвое больше гелия. Кроме того, молекула водорода гораздо более поляризуема, а значит сильнее взаимодействует с другими веществами, т.е. медленнее проходит мимо других молекул.

Но вопрос остался: насколько велика разница между He3 и He4, и между любым гелием и кислородом или азотом?

А как Вам такая альтернатива ?
Форумы Авиабазы

Это не альтернатива. Это, возможно, следующий шаг, уже после того, как земная гелиевая энергетика устаканится. Т.е. в самом лучшем случае это задача второй половины века. И даже тогда это будет не альтернатива, а дополнение.

Приблизительный (весьма грубый) график работ по гелиевому проекту.

Еще об экономической и организационной сторонах вопроса:

Традиционные подходы к оценке перспективности инвестиционных проектов (метод NPV – метод приведенной стоимости) плохо применимы к долгосрочным инвестиционным проектам, поскольку не позволяют предсказать величину коэффициента дисконтирования в длительном периоде. Примером этому является обсуждение экономических оценок последствий климатических изменений. Поэтому более применимыми представляются подходы, основанные на оценках энергозатрат и энергетических выгод при реализации проекта (оценки с точки зрения свободной энергии – экологической безопасности и устойчивого развития). С другой стороны, даже при таком подходе сохраняется высокая степень неопределенности при оценке энергетических затрат и выигрышей на определенных технологических стадиях, если эти стадии еще не реализованы на практике. Поэтому при выборе тех или иных проектов для реализации важную роль играет оценка вероятностей осуществления того или иного технологического этапа с заданным результатом и/или оценка неопределенности этого результата.
Кроме того, энергоэффективность (перспективность) инновационного проекта важна не столько в абсолютных величинах, сколько относительно показателей эффективности имеющихся альтернатив использования ограниченного (в том числе энергетического) ресурса.
В этой связи представляется перспективным для построения свободно-энергетических оценок использование метода, по своей идее аналогичного методу финансовых оценок доходности инвестиций в модели CAPM (Capital Asset Pricing Model):

Rd=Rf+β(E(Rm)-Rf)

где Rd – требуемая норма энергоотдачи от реализации проекта, Rf - норма энергоотдачи реально применяемых технологий (аналог нормы доходности по безрисковым активам), Rm – норма энергоотдачи инвестиционного проекта “M”, принятого к реализации, β – коэффициент, характеризующий риск инвестирования в данный проект по сравнению со средним риском инвестирования в другие принятые к реализации проекты (аналог коэффициента ценной бумаги, отражающий риск инвестирования в акции данной фирмы по сравнению с риском рыночного портфеля), (E(Rm)-Rf) - рыночная премия за риск, характеризующая разницу средней энергоотдачи альтернативных инвестиционных проектов и энергоотдачи реально применяемых технологий (аналог разницы доходности инвестирования в рыночный портфель по сравнению с доходностью вложения в безрисковые активы).
Отметим, что для разных стран даже нормы энергоотдачи применяемых в энергетике технологий, и нормы энергоотдачи инвестиционных энергетических проектов, могут, вообще говоря, сильно различаться, не говоря уже о коэффициенте β, характеризующем риски реализации конкретных проектов.


Для того, чтобы оценить, стоит ли вкладывать средства в реализацию данного проекта, и если стоит, то сколько, когда, и на решение каких именно задач, необходимо:
· проанализировать технологическую схему процесса – добычи, транспортировки и использования гелия-3 в энергетике;
· выделить те этапы, для которых технологические решения уже существуют, в том или ином виде;
· оценить затраты на доведение имеющихся технологий до промышленного использования;
· выделить технологические процессы, которые еще предстоит разработать;
· провести (на первом этапе экспертную) оценку вероятности и необходимых для их успешной реализации затрат;
· наметить список разрабатываемых технологических процессов, которые могут иметь «двойное» применение – таким образом, затраты на их разработку могли бы быть частично покрыты до завершения проекта в целом;
· построить сетевой график реализации этапов проекта и проекта в целом, исходя из максимального повышения вероятности успешной реализации проекта при минимальных затратах на каждом этапе.


Суммарные энергозатраты на доставку гелия-3 на Землю составляют 2,4*10³ ГДж/кг. При сжигании гелия-3 в термоядерном реакторе выделяется 6*10⁵ ГДж/кг, т.е. получаем 250-кратный выигрыш в энергии. Для сравнения: выигрыш энергии при сжигании ископаемых топлив не выше 30-ти (16 для угля, 20 для урана). Столь высокий выигрыш в энергии даёт основания предполагать, что, несмотря на риски, он вполне может оказаться выше Rd.


Проект состоит из трёх основных стадий (см. Рис.), продолжительность каждой - 10-15 лет. Каждая последующая стадия проекта требует бÓльших затрат (примерно на порядок), но её неопределенность меньше, чем у предыдущей. Важно также, чтобы три части проекта – создание термоядерного реактора, космической транспортной системы, и технологии добычи гелия-3 – развивались параллельно и согласованно. Основные реперные точки – достижения величины коэффициента усиления термоядерной мощности Q~1 (после чего на Луну отправляются опытные образцы добывающих комбайнов) и достижение Q~10 (после чего проект вступает в основную, промышленную, фазу, требующую наибольших затрат).

Чем больше проясняется деталей с добывающей частью гелиевого проекта, тем больше он похож на невероятную авантюру типа "выйду замуж за президента, и вот тогда..."

> Суммарные энергозатраты на доставку гелия-3 на Землю составляют 2,4*103 ГДж/кг.

Это заявление делается без малейшего намёка как эта доставка (с добычей, как я понял) организована, так чтобы она таки работала. Анализировать её только собираются вроде (см. текст).

"Кто хочет делать - ищет способы, кто не хочет - причины"

au> Чем больше проясняется деталей с добывающей частью гелиевого проекта, тем больше он похож на невероятную авантюру типа "выйду замуж за президента, и вот тогда..."
Хм... Даже если так, то за президента можно и не выходить (небо на землю не упадет), а вот без гелия-3 нам довольно скоро уже будет не обойтись...


Вот такая, блин, вилка - и дорого, и без него - никак.
Мне вот тоже не нравится, что дорого. И Факиру наверно - тоже не нравится. Но куда деваться??? :ph34r:

А может "как"? Может вы действительно верите в альтернативные источники (в необходимых количествах) или на худой конец - в грязный дейтриевый цикл?

Bell> А может "как"? Может вы действительно верите в альтернативные источники (в необходимых количествах) или на худой конец - в грязный дейтриевый цикл?

Это не вопрос веры, это вопрос технический и экономический. Насчёт альтернативных — у меня свой "оригинальный" взгляд на методы использование термояда, и я считаю что тот путь действительно стоит больших инвестиций, тем более что отдача пропорциональна вложениям. Насчёт дейтериевого цикла — он по крайней мере реален и к нему у меня вопросов нет. Грязный, а разве есть что-то лучше, что "можно купить"?

Да, уточняющий вопрос: а сколько угля, газа или нефти нужно для замены 1 кг Не3? И сколько эти тонны стоят? Себестоимость, для угля - с человеческими жизнями, плиз (есть такая закладываемая статья).

Полл>Себестоимость, для угля - с человеческими жизнями, плиз (есть такая закладываемая статья).
Ну какие там жизни, в карьере?

au

"Семь раз отмерь, один раз отрежь" (с)Русский народ

 

Да кто ж спорит? Ясен пень, считать надо, и считать много. Первая фаза проекта, по сути, этому и посвящена - уменьшению неопределенностей, т.е. уточнению коэффициентов бета (которые в формуле). И она, повторюсь, отнюдь не требует колоссальных вложений.

Дело в том, что уже однозначно ясно, что энергетика второй половины нынешнего века волей-неволей будет радикально отличаться от современной. Какой именно будет её структура - разумеется, пока точно предсказать нельзя. Альтернатив нынешней углеводородной энергетике немало, и, по уму, уделить свою долю внимания и вложений нужно всем. Размер этой доли зависит от того, насколько легко реализуется эта альтернатива, насколько она является многообещающей, от того самого Rd и возможности его превышения и т.д. и т.п. И, ИМХО, по здравому и грамотному расчету термояду в этой раскладке должна достаться заметная доля - ИМХО, на нынешнем этапе не менее 10-15%. Аналогия с распределением сбережений по валютам - в одной хранить глупо, нужно разбросать вклады по разным валютам - если одна и упадет, другая подымется, и чем больше набор приличных валют - тем надежнее сбережения защищены от "прогара", особенно когда речь идет о длительных сроках.

При выборе необходимо учитывать и отдаленные последствия - накопление долгоживущих отходов, радиоактивные выбросы (от угольных станций в том числе), тепловое загрязнений и т.д.

Это не вопрос веры, это вопрос технический и экономический.

 

Вообще-то, когда речь идёт о столь долгосрочных проектах со многими неизвестными - вопрос всегда является в каком-то смысле вопросом веры, т.к. всё на полвека вперед просчитать невозможно. "Будущее непредсказуемо" (с) Сахаров.

Насчёт альтернативных — у меня свой "оригинальный" взгляд на методы использование термояда, и я считаю что тот путь действительно стоит больших инвестиций, тем более что отдача пропорциональна вложениям.

 

Ну так поделитесь с общественностью!

Насчёт дейтериевого цикла — он по крайней мере реален и к нему у меня вопросов нет.

 

D-D цикл - довольно грязный (присутствуют нейтроны как с энергиями 2,45 МэВ, так и 14,1 МэВ - со всеми вытекающими), горит заметно хуже гелия-3. Максимальная мощность в единице объёма в 3,5 раза меньше, чем у D-He3. Значительная доля энергии в виде нейтронов - КПД хуже, чем у гелиевых реакторов.
Вообще, D-D реактор сложнее и хуже гелиевого. Если мы можем спалить чистый дейтерий - жечь гелий-3 тем более не проблема, и добыча топлива на Луне становится однозначно целесообразной, даже спорить не о чем. Сейчас-то основной (и весомый) аргумент против лунно-гелиевого проекта - отсутствие подходящего реактора, и невозможность точно предсказать сроки его создания. Поэтому и необходимо делать сетевой график гибким (вернее, эластичным), с провязкой по основным реперным точкам, с минимальными затратами на первых стадиях.

Полл

Да, уточняющий вопрос: а сколько угля, газа или нефти нужно для замены 1 кг Не3?

 

Угля - примерно 70 000 тонн, с учетом разницы КПД угольных и гелиевых электростанций - более 100 000 тонн.
Нефти - примерно 150 000 баррелей, с учётом разницы КПД - более 200 000.
Газа - не знаю, под рукой нет цифр по энергосодержанию.

И сколько эти тонны стоят?

 

Ну посчитайте, цены-то дергаются постоянно. В любом случае, если гелий-3 будет стоить 2 млрд. за тонну - это будет дешево в сравнении с нефтью и даже углем.

Себестоимость, для угля - с человеческими жизнями, плиз (есть такая закладываемая статья).

 

Ну это уж сами поищите, у меня таких цифр нет

ED

Ну какие там жизни, в карьере?

 

Так уголь вроде в основном в шахтах добывается (с сопутствующими жертвами)? По крайней мере - в России. ЕМНИП, в карьерах его разве что в Китае добывают.

Bell

а вот без гелия-3 нам довольно скоро уже будет не обойтись...

 

Ну обойтись-то можно, конечно. Только не так уж долго, и потом это крепко аукнется. Да и с экономической точки зрения вполне может оказаться накладнее.
Можно, конечно, настроить АЭС, довести их долю в мировой энергетики с 10-15% до 50-70% и охреневать от долгоживущих отходов и проблем с демонтажом отслуживших станций. Но это не так уж дешево - например, на обеспечение безопасности сейчас приходится 20-30% стоимости АЭС. А с учетом затрат на переработку и хранение отходов, на демонтаж отслуживших станций - может стать совсем кисло. Вроде бы при расчете экономики АЭС просчитывают, как правило, лишь часть цикла - непосредственно "сжигание" урана на АЭС, изредка учитывают этап добычи и переработки урана. Утилизацию пока не учитывают вообще. Что там получится с её учётом - одному аллаху известно.
Далее. Если бы мировая энергетика состояла из АЭС на тепловых нейтронах - урана хватило бы... всего на 50 лет. С реакторами на быстрых нейтронах - вроде бы лет 200 (возможно, это без учета тория). Правда, за абсолютную достоверность цифр не поручусь - отложились в памяти с какой-то давней лекции.

Вот такая, блин, вилка - и дорого, и без него - никак.
Мне вот тоже не нравится, что дорого. И Факиру наверно - тоже не нравится. Но куда деваться???

 

Да судя по всему, не так уж и дорого. Думается, что весь проект (в его космической части) в сумме, вряд ли будет стоить более 100 млрд. (и это на 30-40 лет). По прикидкам "Энергии" - вроде 50-60 млрд. на 50 лет. Удвоим эту сумму - пусть столько же уйдёт на термоядерную часть (если 50-100 млрд. дать на термояд - вы представляете, как он вперед рванет? Я - так с трудом На ИТЭР 20 лет 15 млрд. выбивали...). Что такое в масштабах мирового сообщества даже 200 млрд. на 30-40 лет? Да плюнуть и растереть, копейки, если вдуматься - даже в масштабах одного приличного государства. Просто для примера - постройка Москва-Сити будет стоить 100 млрд.
К тому же некоторые разработки, необходимые для гелиевого проекта, будут проходить по другим статьям - например, в ФКП уже вписаны работы по созданию буксиров с высокоимпульсными двигателями, работы по ЯРД. Военные хотят космические реакторы с электрической мощностью порядка 100 кВт. Т.е. если эти работы пойдут нормально - вопрос создания транспортной системы Земля-Луна наполовину решен. И это только в России!

К тому же, повторюсь, на начальных этапах затраты невелики (см. ниже приблизительный график необходимых вложений).

Т.е. каждый последующий этап требует примерно на порядок больших вложений. Грубо говоря, первые 10 лет - 1 млрд., последующие - 10 млрд., заключительные - 100 млрд. Это что касается космической части, с термоядерной, видимо, несколько иначе, но характер тот же.

2 Fakir
>>Утилизацию пока не учитывают вообще.
Ну не все так плохо - все гораздо хуже
Поучаствовав тут недавно в паре дискуссий на разных форумах в итоге могу попробовать изложить некие более или менее согласованные выводы.
1 Старые реакторы - создавались исключительно под войну и в жуткой спешке даже "гражданские" - в итоге действительно себестоимость электроэнергии, безопасность, вопросы утилизации особо расчет не принимались. Все окупалось оружейным плутонием - причем его заводы страдают темиже проблемами - дебильное проектирование итд итп.
2 Современные реакторы - Себестоимость электроэнергии просчитана по полному циклу - от добычи руды до захоронения отходов, в итоге 3 место после газа и нефти. Экология - уверенное второе место после газа, рядом с нефтью - как разумные люди всякие глупости вроде CO2 мы не учитываем - а то было бы первое. Причем это с учетом обязательных аварии - теорию вероятностей никто не отменял.Конструкция - в рамках обычного цикла отработано все . Зацените красотупроекта
3 Проблемы - К моему огромному изумлению бридеры так и остались на уровне начала ядерной энергетики. Так что массовые сверхединичные АЭС реалистичны настолько насколько и ТЯЭ. И финансов на это нужно примерно столькоже

Так что - Drang nach der Mond - однозначно

если создать обшемировую сверхпроводящую сеть ЭП , то сэкономится 20-30 процентов от всей вырабатываемой электроэнергии ....

Fakir>Так уголь вроде в основном в шахтах добывается (с сопутствующими жертвами)? По крайней мере - в России. ЕМНИП, в карьерах его разве что в Китае добывают.
Доля добычи угля открытым способом постоянно растёт. В СССР к 1991 году уже более половины угля добывали в карьерах. В России, думаю, соотношение не худшее, к примеру компания «Кузбассразрезуголь» в 2001 году давала 13,6 процента общероссийской добычи угля.
В теме обсуждается производство энергии, а в этом случае доля «карьерного» угля будет ещё выше, ведь возможность производства кокса из «шахтного» угля становится не важной.

Fakir:

То что вы написали жирным прочитайте сами, но не как учёный или инженер, а как босс. Боссы не будут "по уму" решать, и "здравый и грамотный расчёт" у них другой будет. Смотрите на штаты - потребляют больше всех, делать особо ничего не хотят, ибо "вредит экономике". И будут вредить всем на благо своей экономики пока будет такая возможность. Сбережения они хранят в вооружённых силах, чтобы возможность так дела вести продолжала сохраняться как можно дольше. Проблему радиоактивных отходов дешевле "решить" за счёт других, а своим мозги промыть что "это ради их свободы и образа жизни". И так далее. А вы всё про реакторы и лунные тракторы...

Если просчитать невозможно, то лучше не соваться. Риск такой ничем не оправдан - рискуете всем, а получаете кота в мешке.

Делиться с общественностью смысла не вижу — всё равно у общественности своё мнение по всем вопросам. Мои мысли - мои скакуны А то ещё растопчут красивую и реально-несбыточную мечту

Про дейтериевый цикл. Он лучше гелиевого и дейтериевый реактор лучше гелиевого. И вы уже должны догадываться почему Потому что дейтерия дофига, а гелия пипетка, и как следствие "дейтериевый паровоз" можно построить и закрутить когда вздумается (=когда припрёт), а про гелиевый будут спорить и мечтать в паверпоинте, как про заказную ламборгини. Чтобы гелий закрутить, нужно чтобы кто-то очень умный и смелый составил программу, причём с ощутимыми и убедительными результатами на каждом небольшом её этапе, и кто-то очень богатый и добрый её оплатил. Тогда можно серьёзно попробовать добывать, и будет ясно получится ли масштабное добывающее предприятие, или ждёт облом на полдороги. Но ни умных+смелых, ни особенно добрых+богатых пока не видно. Вот смотрю я на насу. Объявили конкурс на добывающего робота, приз что-то 50к или около того. Т.е. вот уровень их интереса к этому делу - как в однорукого бандита сыгрануть: авось щастя набросится в виде гениального проекта отданного за полушку. Ясно что ни одна контора серьёзно не взглянет даже, разве что картинки "а-ля Кульчински" нарисует для дармовой саморекламы. Если бы на гелий смотрели как на спасательный круг, то его бы финансировали, а не круиз на Луну за 104млрд стариной тряхнуть. Это ещё одно вам напоминание что вы смотрите на проблему не так как боссы с полномочиями, а они определяют что будет делаться в металле, и что будет делаться в паверпоинте.

D-D цикл - довольно грязный (присутствуют нейтроны как с энергиями 2,45 МэВ, так и 14,1 МэВ - со всеми вытекающими),

 

А вот тут поподробней - какие у нас "вытекающие"?
Возможность нарабатывать плутоний? Или ещё что не менее интересное?

Dem_anywhere

А вот тут поподробней - какие у нас "вытекающие"?
Возможность нарабатывать плутоний? Или ещё что не менее интересное?

 

Да 10 раз ведь уже писано, что если нейтронов много - то это, во-первых, большая радиационная нагрузка на стенку (и как следствие - срок службы заметно менее 10 лет), во-вторых накопление радиоактивных отходов (наведенная радиоактивность - из-за высокого потока приходится применять радиационнопрочные, а не слабоактивирующиеся конструкционные материалы). Худший по сравнению с гелиевыми КПД, из-за необходимости обычного теплового цикла - в 1,5 раза. Необходимость в большем объёме магнитного поля для получения той же мощности - как из-за меньшей плотности энерговыделения, так и из-за необходимости экранировки сверхпроводящих обмоток от нейтронного потока. Как следствие - значительное усложнение и удорожание магнитной системы.
Ну и плутоний в принципе можно, конечно.

Wyvern-2

Ах, о чем я? Аааа... - о гелиевой энергетике!

 

Привет кщеешу

Дейтриевый термояд наврядли станет промышленным. Радиоактивная опасность от нее даже выше, чем от урановой.

 

Не выше, ниже на порядок-два (примерно как у тритиевого). Но очень уж много геморроя. Дейтериевый термояд перед тритиевым практически не имеет преимуществ - только что тритий из лития нарабатывать не надо, а сложностей - вагон с тележкой.

Думается, что основа будущей энергетики - БОР. Реакция чистая, высокоэффективная, есть возможность (видимо) сделать такие станции малогабаритными. Ну и бора на земле - что грязи

 

Да не светит бору, тоже десять раз ведь обсуждали. Сечения хуже, чем у гелия-3, заряд больше, как следствие - охренительные потери на тормозное излучение (пропорциональны квадрату заряда ионов), почти полностью покрывающие весь энерговыход реакций синтеза. Добавить к этому потери на циклотронное излучение (в данном случае они будут заметно больше, чем для гелия-3, где их доля поряка 5-10%) - и если даже не уйдём в чистый минус, то потребное время жизни удержания частиц станет совершенно запредельным - частицы наверняка успеют уйти на стенку даже безо всяких неустойчивостей, за счет чистой диффузии (даже не бомовской).
Чтобы у борового реактора появился минимальный шанс на реализацию - он должен иметь колоссальные размеры.

есть возможность (видимо) сделать такие станции малогабаритными.

 

Не видно пока таких возможностей. Даже для трития, увы, не видно - куда там бору! Реакторы на десяток мегаватт спроектировать пока не получалось - нормально выходит начиная с гигаваттного уровня (ну, с сотен мегаватт - не одной сотни, заметьте).