2024-08-15
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Am 10. Juni 2024 gab TerraPower, ein von Microsoft-Gründer Bill Gates investiertes Kernenergieunternehmen, bekannt, dass sein Natriumreaktor der nächsten Generation (nächste Generation, auch bekannt als „vierte Generation“) bis zu 4 Milliarden US-Dollar gekostet hat Einbruch in Kemmerer, Wyoming. Bei dem Projekt handelt es sich um einen natriumgekühlten Schnellreaktor mit 345 MW, der mit einem Energiespeichersystem für geschmolzenes Salz ausgestattet ist und die Ausgangsleistung bei Netzbedarf auf 500 MW steigern kann. Er soll im Jahr 2030 in Betrieb genommen werden.
Bill Gates hat schon sehr früh in die Kernenergie investiert und wird 2021 mit der Pacific Power Company, einer Tochtergesellschaft von Buffetts Berkshire Hathaway, zusammenarbeiten, um den natriumgekühlten schnellen Neutronenreaktor (SFR) der „vierten Generation“ weiterzuentwickeln. . und hofft, im Jahr 2035 den Bau von fünf neuen Kernkraftwerken realisieren zu können. Die deutliche Verbesserung der Energieeffizienz wird Produktion, Lebensstil und Zivilisation erheblich fördern.
Im Gegensatz zum „Leichtwasserreaktor“ der Kernenergie der dritten Generation, der Wasser als Moderator und Wärmeübertragungsmedium verwendet, verwendet Natrium, bekannt als Kernenergie der vierten Generation, flüssiges Metall Natrium als Arbeitsmedium. Heutige übliche Druckwasserreaktoren (PWR) können einen Wärmeaustausch bei 325 °C ohne Verdampfung bei 150 Atmosphären erreichen. Der Siedepunkt von metallischem Natrium liegt bei 883 °C, sodass der „nanogekühlte Reaktor“ die Betriebstemperatur des Reaktors ohne Druckbeaufschlagung auf 550 °C erhöhen kann. Die Wärmeleitfähigkeit von metallischem Natrium ist 50-mal so hoch wie die von Wasser. Unter Berücksichtigung der oben genannten höheren Betriebstemperatur schätzt die „Nuclear Regulatory Commission (NRC)“, dass die Wärmeaustauscheffizienz von flüssigem metallischem Natrium 100-mal so hoch ist wie die von Wasser. und seine Arbeitseffizienz ist höher als die der dritten Generation. Die Kernkraft ist viel höher.
„Leichtwasserreaktoren“ (einschließlich Siedewasserreaktoren und Druckwasserreaktoren) können nur Uran 235 verwenden, das etwa 0,72 % des natürlichen Urans ausmacht, nicht jedoch Uran 238, das 99,28 % des natürlichen Urans ausmacht. Daher ist die Reststrahlung des Atommülls nach der Verschrottung der Kernbrennstäbe immer noch sehr hoch, und die Produkte nach der Spaltreaktion enthalten auch eine große Anzahl schwerer Elemente, wie z. B. Aktinide, die schwer zu verwerten sind, und die Die Strahlengefahren sind groß. Die Sicherheit bei der Verarbeitung und Aufbewahrung von Atommüll ist weltweit zu einem Problem geworden.
Der schnelle Neutronenreaktor der „vierten Generation“ kann Uran-238 verwenden, das in natürlichem Uran äußerst häufig vorkommt, um die enorme Verschwendung von Kernmaterial zu vermeiden. Und im Reaktor für schnelle Neutronen fängt Uran-238 schnelle Neutronen ein und durchläuft zwei Betazerfälle, um Plutonium-239 zu bilden, das als Energiequelle der „radioisotopen thermoelektrischen Maschine“ dient und zum Antrieb von Raumfahrzeugen verwendet werden kann. Diese „ein Fisch, zwei Fische“-Eigenschaft wird in der Kernphysik als „Züchtung“ bezeichnet, und schnelle Neutronenreaktoren werden daher auch „schnelle Neutronenbrüterreaktoren“ genannt.
Höhere Effizienz bedeutet höhere Gewinne. Wer möchte so etwas nicht? Schnelle Neutronenreaktoren sind kein neues Konzept. Bereits 1951 nutzte das erste Kernkraftwerk der Menschheitsgeschichte, der „Experimental Breeder Reactor No. 1“ (EBR-1), das Prinzip schneller Neutronenreaktoren Kühlmittel ist eine flüssige Natrium-Kalium-Legierung.
Allerdings ist die Theorie sehr fortgeschritten, aber die Anwendung kann nicht mithalten. Die Wissenschaft ist sehr perfekt, aber die Technologie ist schwer zu verwirklichen. Dies ist bei der Umwandlung reiner Wissenschaft in praktische Technologie oft unvermeidlich dauert Jahrzehnte oder sogar Generationen. Frühe Flüssigmetall-Schnellbrüterreaktoren waren nicht in der Lage, den Korrosionseffekt von Flüssigmetall-Natrium auf Behälter und Rohre zu überwinden.
Metallisches Natrium ist sehr reaktiv und brennt, wenn es der Luft ausgesetzt wird. Bei der industriellen Verwendung muss Natrium daher zur Lagerung eingeweicht werden.
Historisch gesehen ging es den meisten Flüssigmetall-Schnellbrüter-Reaktoren nicht gut: Der 1986 in Japan gebaute „Monju“-Reaktor hatte 1995 einen Riss im Kühlsystem und ließ 640 Kilogramm Natriumdampf austreten, was seitdem zu einem Brand führte Da es weiterhin zu Fehlfunktionen kam, beging der stellvertretende Leiter der Angelegenheitenabteilung der Dongran Group Selbstmord, indem er aus Gründen der Entschuldigung die Situation nicht retten konnte, und der Reaktor wurde 2010 endgültig abgeschaltet. Der 1976 in Frankreich gebaute Superphénix war einst der größte Brutreaktor der Welt. Außerdem kam es zu Korrosion und Lecks im Kühlsystem für flüssigen Stickstoff. Er wurde 1997 aufgrund verschiedener Probleme endgültig abgeschaltet.
Derzeit sind die einzigen „natriumgekühlten Reaktoren“, die weltweit noch in Betrieb sind, die russischen Reaktoren BN600 und BN800. Der große Sprung nach vorn in Wissenschaft und Technologie der ehemaligen sowjetischen Marine nutzte „natriumgekühlte Reaktoren“ auf dem Atom-U-Boot Typ 705, was zu häufigen Nuklearunfällen führte: Sowohl K-64-Boote als auch K-123-Boote hatten schwere Nuklearunfälle Ausfälle der Natriumkühlmittelleitung. Das technologisch fortschrittlichere US-U-Boot SSN-575 ist das einzige Atom-U-Boot des US-Militärs, das über einen „natriumgekühlten Reaktor“ verfügt Leckageunfall, der 1958 zu seiner Demontage führte. Der „natriumgekühlte Reaktor“ wurde durch einen relativ rückständigen Druckwasserreaktor ersetzt.
Als Reaktion auf die Gefahren von metallischem Natrium arbeitet die wissenschaftliche und technologische Gemeinschaft seit Jahrzehnten unermüdlich daran, eine Vielzahl von Materialien wie Quecksilber, Blei, Zinn, Natrium-Kalium-Legierung, Blei-Wismut-Legierung usw. auszuprobieren. Zum Beispiel die Die „Exekutivkommission der Europäischen Union“ investierte zwischen 2015 und 2019 6,6 Millionen Euro in den Bau von drei Demonstrationsprojekten für schnelle Neutronenreaktoren, die Bewertung der thermohydraulischen Simulation und des Versuchsplans zur Untersuchung von SESAME sowie die Untersuchung des Flusses von Metallflüssigkeiten in Pipelines und Kernreaktoren sowie deren Auswirkungen auf Ausrüstung, die sich auf das Studium der Nanokühlung konzentriert, legt den Grundstein für die Entwicklung des Bleikühlungstechnologiepfads.
Selbst wenn das Sicherheitsproblem von metallischem Natrium gelöst ist, muss immer noch ein Problem mit der Sicherheit von Kernwaffen gelöst werden. Der derzeit populäre Kernkraftwerks-„Leichtwasserreaktor“ der dritten Generation kann nicht für Atomwaffen verwendet werden und gilt als Musterbeispiel für die „friedliche Nutzung der Kernenergie“. Plutonium-239, das Reaktionsprodukt des „Schnellen Brutreaktors“, ist jedoch waffenfähiges Kernmaterial. Die zweite Atombombe „Fat Man“, die 1945 in Nagasaki explodierte, war eine Plutoniumbombe. Dies ist auch der Grund, warum Russland auf der Erhaltung „natriumgekühlter Reaktoren“ besteht und Nordkorea Schwerwasserreaktoren baut. Beide Reaktortypen können waffenfähiges Plutonium-239 produzieren, das zur Herstellung von Atomwaffen verwendet werden kann.
Deshalb betont die „Internationale Atomenergiebehörde“, dass Länder mit „Schnellen Brutreaktoren“ klarere Richtlinien und Überwachungsmaßnahmen haben müssen. Aber die historische Erfahrung zeigt uns: Eine „Stärkung des Managements“, die auf menschlichen Schwächen basiert, ist am unzuverlässigsten. Im Vergleich dazu ist die folgende technische Idee etwas zuverlässiger: Das Design des Kernbrennstabs komplett ändern, sodass der Primärfüller direkt bis zur vollständigen Verschrottung betrieben werden kann und unter dem Vorwand der „Wartung“ nicht sicher entfernt werden kann. in der Mitte, um zu verhindern, dass das Spaltprodukt Plutonium heimlich raffiniert und gestohlen wird. Wenn jemand illegal zerlegt oder stiehlt, wird er tödlicher nuklearer Strahlung ausgesetzt, um das Risiko eines nuklearen Terrorismus zu vermeiden.
Projekte mit höherem Risiko sollten in relativ verlassenen, geschlossenen und dünn besiedelten Gebieten gebaut werden. Wenn es zu einem Unfall kommt, sind das Ausmaß des Schadens, die öffentliche Meinungskontrolle und die Entschädigung der Opfer relativ gering. Wyoming, wo sich der von Bill Gates und Buffett investierte natriumgekühlte Reaktor der „vierten Generation“ befindet, liegt im Westen der Vereinigten Staaten und ist der bevölkerungsärmste Bundesstaat der Vereinigten Staaten. Dies steht im Einklang mit den oben genannten konventionellen Erfahrungen.
Die Frage ist: Wurden alle technischen Probleme des Flüssigmetall-Schnellbrüterreaktors, die in den letzten Jahrzehnten immer wieder ausprobiert und gescheitert sind, vom wissenschaftlichen Forschungsteam von Bill Gates gelöst? Sind Nukleartechniksicherheit und Nuklearwaffensicherheitslösungen wirklich zuverlässig gewährleistet? Bis 2035 wird es fünf neue Kernkraftwerke geben. Sind die Technologien und Prozesse wirklich ausgereift? Dies ist natürlich das Geschäftsgeheimnis von Bill Gates, und die Außenwelt kann es nur im Laufe der Zeit überprüfen.
Neben dem Thema Kernenergie gibt es auch eine nichtnukleare, aber verwandte Technologie, nämlich das Energiespeichersystem für geschmolzene Salze, das den Natriumreaktor unterstützt. Es kann überschüssige Energie speichern, wenn die Kernstromerzeugung ihren Höhepunkt erreicht und der Marktenergieverbrauch seinen Höhepunkt erreicht. Der Natriumreaktor muss nicht überlastet werden, kann aber die elektrische Energieproduktion um etwa 45 % steigern Neben der Nachfrage gewährleistet es auch den reibungslosen Betrieb und die Sicherheit von Kernkraftwerken sowie Stromübertragungs- und -umwandlungsnetzen.
Das Energiespeichersystem für geschmolzenes Salz nutzt die überschüssige Energie von Kernkraftwerken, um sichere und kostengünstige anorganische Salze wie Natriumnitrat, Kaliumnitrat und Kalziumnitrat in Hochtemperatur-Lavaspeichertanks zu schmelzen und so große Mengen thermischer Energie zu speichern. Bei der Freisetzung von Energie strömt die Hochtemperatur-Salzschmelze durch den Wärmetauscher und treibt den Dampferzeuger zur Stromerzeugung an. Diese Energiespeichermethode wird „thermische Energiespeicherung“ genannt. Diese Methode der Energiespeicherung kann den Verlust von Wärmeenergie sehr verlangsamen. Ein Artikel in der Wissenschafts- und Technologiezeitschrift „Journal of Energy Storage“ weist darauf hin, dass der Speichertank mit neuer Technologie eine etwa 125 cm dicke Isolationsschicht verwendet und die monatliche Energie speichert Da der Verlust nur 5 % beträgt, kann TES eine Energiespeicherung über Monate oder sogar über Jahreszeiten hinweg erreichen.
Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien, die durchschnittlich nur 0,5–1 % Energie pro Monat verlieren, ist der Energiespeichereffekt von Salzschmelze-Energiespeichersystemen nicht so gut und der Energieverlust ist größer. Seine Mineralsalze sind jedoch kostengünstiger, sicherer und bergen nicht die potenziell enormen Umweltverschmutzungsrisiken chemischer Energiespeicher wie Lithiumionen.
Diese Art von Energiespeichersystemen für geschmolzenes Salz kann nicht nur in Kernkraftwerken, sondern auch in Solarstromerzeugungssystemen eingesetzt werden. Im Jahr 2018 wurde in Spanien Gemasolar geboren, das erste thermische Solarkraftwerk, das 24 Stunden am Tag Strom erzeugen kann. Es ist kein Solarpanel, sondern fokussiert und reflektiert das Sonnenlicht In der Mitte des Geländes errichteter Kraftwerksturm für geschmolzenes Salz. In seinem Inneren ist eine Mischung aus 60 % Natriumnitrat und 40 % Kaliumnitrat gelagert. Wenn es nachts keine Sonne gibt, kann es dank der Freisetzung von geschmolzenem Salz immer noch 15 Stunden lang stabilen Strom erzeugen. Seine Leistung von 19,9 MW kann 27.500 Haushalte mit stabilem Strom versorgen.
Das thermische Solarkraftwerk zur Energiespeicherung von geschmolzenem Salz behebt nicht nur die Schwäche herkömmlicher Solarmodule, die bei fehlendem Sonnenlicht keinen Strom erzeugen können, sondern verwendet auch reflektierende Spiegel anstelle von Photovoltaikmodulen, wodurch die bei der Produktion von Photovoltaik erzeugte Energiemenge reduziert wird Große Mengen an Schwermetallbelastungen und die dauerhaften Auswirkungen entsorgter Photovoltaikmodule auf die Umwelt.
Chile sah den erfolgreichen Fall Spaniens und startete 2019 das Alba-Projekt. Es plant, alle Kohlekraftwerke in seinen Wüstengebieten in Salzschmelzen-Solarkraftwerke mit einer installierten Leistung von 560 MW umzuwandeln. Letztendlich hofft es, traditionelle fossile Brennstoffe vollständig zu eliminieren bis 2040. Methode zur Stromerzeugung aus Kraftstoff. Dies dient nicht nur dem Umweltschutz, da es in Chile, wo es an fossiler Energie mangelt, durch eine neue Struktur und eine stabile Stromerzeugung rund um die Uhr eine Menge wertvoller Devisen einsparen kann Wenn es möglich ist, kann der Export von elektrischer Energie in benachbarte lateinamerikanische Länder viel Devisen einbringen.
Das Natriumreaktor- und Salzschmelze-Energiespeichersystem von Bill Gates wird im Erfolgsfall zweifellos die Stromerzeugungseffizienz der Kernenergie erheblich verbessern. Was Buffett betrifft, der schon immer schlau und berechnend war, macht er selten Fehler. Diese „Atomkraft der vierten Generation“ hat möglicherweise eine breite Marktaussicht.
Eine andere Denkperspektive ist: alsOpenAIDer größte Investor dahinter, Bill Gates, der ebenfalls ein Mann mit wissenschaftlichem und technischem Hintergrund ist, hat längst erkannt, dass KI/AGI-Forschung und -Entwicklung viel Energie und die Atomkraft in seinen Händen sowie geschmolzenes Salz verbrauchen Ein Energiespeichersystem mit überschüssiger Energie kann nicht nur systemweite Sicherheit erreichen, sondern auch die Energieverbrauchskosten für Forschung und Entwicklung im Bereich KI/AGI (künstliche allgemeine Intelligenz) senken.
Dies deckt sich mit Musk, einem weiteren originellen Technologieriesen. Musk investierte sehr früh in SolarCity, was sich als von großer Bedeutung für die Steigerung des Aktienkurses und des Markenwerts von Tesla erwies. In Musks Beschreibung der zukünftigen Entwicklung seiner Marken für künstliche Intelligenz xAI und Neuralink wurde eindeutig die KI/AGI-Forschung und -Entwicklung erwähnt Beim Thema Energieverbrauch kennen zwei der reichsten Männer der Welt „ihre Wurzeln“ und haben tatsächlich die gleiche Vision.
• (Dieser Artikel ist nur die persönliche Meinung des Autors und gibt nicht die Position dieser Zeitung wieder)
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