Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://conf.msu.ru/file/event/3383/eid3383_attach_2ecf522778003f0365af9a3ee9db3adbe8177285.doc Дата изменения: Sun Nov 22 20:23:44 2015 Дата индексирования: Sun Apr 10 23:04:51 2016 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: изотопы

ЯДЕРНАЯ И СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА: ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ И :МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ
АСПЕКТ

Н.И.Ерёмин

Сегодня энергетические потребности человечества удовлетворяются в
основном за счет нефти, природного газа и угля, суммарная доля которых в
структуре мирового электропотребления составляет около 90%. Оставшуюся
часть примерно поровну делят гидроэнергетика и ядерная энергетика. Около 1%
приходится на быстро развивающуюся солнечную энергетику и другие
возобновляемые источники. Общая мощность гелиоустановок на планете
превысила 100 ГВт; в 2012 году она выросла на 31 ГВт, тогда как суммарная
мощность европейской ветровой энергетики за тот же период увеличилась на 12
ГВт, а газовых электростанций - на 5 ГВт; одновременно из эксплуатации
выводились электростанции, работающие на нефти (3 ГВт), и АЭС (1 ГВт) [1].
Представляется, что исчерпаемые углеводороды будут в перспективе замещаться
ядерным горючим и солнечной энергией: в мировом энергетическом балансе доля
электроэнергии, производимой на атомных и солнечных электростанциях будет
возрастать.
«Ядерное горючее» - делящиеся во всем спектре энергий нейтронов
нуклиды (природный изотоп 235U, искусственные изотопы 233U, 239Pu, 241Pu,
243Pu), используемые в ядерных реакторах для осуществления ядерной цепной
реакции деления; это - «четно-нечетные» ядра актиноидов (с четным числом
протонов и нечетным - нейтронов). «Четно-четные» ядра актиноидов (природные
изотопы 238U, 232Pu, 232Th искусственные изотопы 232U, 234U, 236U, 240Pu,
242Pu и др.) могут делиться только на нейтронах с энергией более 1 МэВ;
однако в процессе нейтронного захвата эти ядра способны превращаться в
делящиеся изотопы, открывая возможность воспроизводства ядерного горючего.
Наибольшее значение для такого воспроизводства имеют природные изотопы 238U
и 232Th, образующие при поглощении нейтронов делящиеся искусственные
изотопы 239Pu и 233U («оборотное ядерное горючее»). Как исходный материал
для воспроизводства ядерного горючего изотопы 238U и 232Th получили
название «топливного сырья». Расширение топливной базы атомной энергетики,
связано с использованием ядерных реакторов на быстрых нейтронах с энергией
более 1 МэВ, позволяющих нарабатывать оборотное ядерное горючее, открывая
возможности воспроизводства ядерного горючего в цепной реакции деления, а
торий становится потенциальным сырьем ядерной энергетики [2, 3].
Хотя РФ по запасам урана и занимает третье место в мире после
Австралии и Казахстана, ее потребности в собственном сырье пока
удовлетворяются менее чем на 20%: недостающая часть компенсируется из
различных источников. По выпуску ядерного (реакторного) топлива (ядерное
горючее) страна делит третье-четвертое место с Японией вслед за США и
Францией [4]. Основные источники тория - прибрежно-морские монацитовые
россыпи в Индии, Бразилии, Австралии и Малайзии. Торий извлекается попутно
из комплексных руд совместно с Nb, Ta, Zr, U, REE [2].
Главным ресурсом, способным внести значительный вклад в мировое
энергопотребление, обладает солнечная энергетика. С помощью солнечных
элементов (полупроводниковых фотоэлектрических преобразователей) световая
энергия солнца преобразуется в электрическую. Более 90% солнечных элементов
производится на основе кристаллических моно- и мультикремния с
эффективностью (КПД) преобразования 16-18% для первого и 14-16% для
второго. Сборка электрически соединённых между собой солнечных элементов
(солнечный модуль) имеет электрическую мощность от 10 до 300 Вт, срок
эксплуатации - 20 - 30 лет. Генерирующая постоянный ток электрическая
установка (солнечная батарея) состоит из ориентированных по солнцу
солнечных модулей на общей несущей конструкции; ее электрическая мощность
может достигать нескольких КВт.
Монокристаллический и мультикристаллический кремний производятся
методами Чохральского или бестигельной зонной плавки из продукта сложного
химического производства - поликристаллического кремния чистотой 5N
(99,999%) и более. По содержанию электрически активных примесей кремний
солнечной градации (SG) находится между кремнием металлургической (MG) и
электронной градации (EG).
Особо чистые кварцевые концентраты (ОЧК) как плавочное сырье для
получения специальных прозрачных кварцевых стекол, поликристаллического
кремния, широко используются во многих отраслях промышленности высоких
технологий. Фактическим монополистом на мировом рынке ОЧК является фирма
«Юнимин» (США), производящая концентраты йота-кварца. В РФ к плавочным
сортам ОЧК предъявляются жесткие требования, лимитирующие содержание
минеральных, структурных и флюидных примесей. Основными геолого-
промышленными и технологическими типами для получения ОЧК являются жильный
гранулированный и прозрачный фрагментарно-стекловидный метаморфогенный
кварц Мировая МСБ кварца для плавки (ресурсный потенциал) практически
целиком приходится на РФ, США и КНР [5].

Библиография.
1. 100 ГВт от Солнца «Интерфакс» Газета «Ъ». 3 июня .2013 г. No 93/п
(5124).
2. Пелымский Г.А., Котова В.М., Чехович П.А., Капитонов И.М. Торий -
перспективный сырьевой ресурс атомной энергетики // Рациональное освоение
недр. 2012. No 1. С. 30-45.
3. Машковцев Г.А., Константинов А.К., Мигута А.К., Шумилин М.В., Щеточкин
В.Н. Уран российских недр. М., ВИМС, 2010, 850 с.
4. О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской
Федерации в 2012 году (Государственный доклад). Гл. редактор А.Г.Храмов.
М., с. 97-104.
5. Серых Н.М., Борисов Л.А., Федотов В.К. Минерально-сырьевая база
пьезооптического и кварцевого сырья России // Горный журнал. 2009. No 6. С.
34-37.[pic]