WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Таблица 8

Результаты расчёта при стоимости газа 400 долл./тыс.м3 при коэффициенте удержания -излучающих актиноидов равном 10-10

Интервал времени выдержки, лет

Интервал цены времени выдержки, %/год

(Максимальная цена времени выдержки ОЯТ, %/год)/(Удельная стоимость радиохимической переработки, долл./кг)

0,5 – 1,0

-38,77 – -25,76

-25,76/10000

1,0 – 2,0

1,99 – 7,21

7,21/10000

2,0 – 3,0

9,25 – 9,59

9,59/1000

3,0 – 4,0

10,63 – 10,87

10,87/1000

4,0 – 5,0

9,46 – 10,23

10,23/10000

5,0 – 6,0

8,41 – 9,16

9,16/10000

6,0 – 7,0

7,53 – 8,70

8,70/10000

7,0 – 8,0

6,81 – 8,18

8,18/10000

8,0 – 9,0

6,21 – 7,59

7,59/10000

9,0 – 10,0

6,02 – 7,17

7,17/10000

Базовое значение целевой функции – 477,50 млрд.долл.

Видно (таблица 8), что максимальная абсолютная цена времени выдержки ОЯТ принадлежит интервалу времени выдержки от 0,5-и лет до 1,0-го года. Далее, на последующих двух интервалах времён выдержки ОЯТ – от 1,0-го до 3,0-х лет, цена времени выдержки растёт до уровня от 7,32 при удельной стоимости радиохимической переработки 10000 долл./кг; до 12,59 при удельной стоимости радиохимической переработки 1000 долл./кг. На последующих интервалах времён выдержки ОЯТ – более 3,0-х лет цена времени выдержки плавно снижается.

Снижение цены времени выдержки на интервале времён выдержки ОЯТ от 0,5-и лет до 1,0-го года обусловлено более интенсивным вводом быстрых реакторов при времени выдержки 1,0 год и меньшим вводом мощностей традиционной энергетики. Ввод ЭУ на быстрых реакторах влечёт за собой интенсификацию радиохимической переработки на соответствующих заводах. При возрастании времени выдержки объёмы радиохимической переработки возрастают, но из-за того что на обеспечения ЯТЭК требуется больше ресурсов (величина первоначальной загрузки топлива зависит от времени выдержки ОЯТ) затраты на ТЭК возрастают относительно затрат при времени выдержки ОЯТ равном 1,0 год. Аналогичная ситуация складывается при дальнейшем увеличении времени выдержки ОЯТ.

Базовое значение целевой функции при коэффициенте удержания -излучающих актиноидов равном 10-10 примерно в полтора раза больше базового значения для оптимального плана без учёта экологического ограничения по -излучающим актиноидам, но существенно меньше, чем базовое значение при коэффициенте удержания -излучающих актиноидов равном 10-9 (более чем в два раза).

Исходя из такого различия в приведённых затратах на ТЭК России можно вычислить максимальную величину затрат, которые можно пустить на разработку более совершенной технологи, у которой коэффициент удержания -излучающих актиноидов будет соответствовать уровню 10-10.

Таблица 9

Экономия, при переходе к технологии с коэффициентом удержания -излучающих актиноидов равном 10-10

Время выдержки ОЯТ, лет

Экономия, млрд.долл.

Экономия, блок ЯЭУ с ВВЭР мощностью 1 ГВт

0,5

531,43 462,25

177 154

1,0

623,17 523,50

207 174

2,0

628,24 503,75

209 167

3,0

596,50 472,80

198 157

4,0

558,17 434,41

186 144

5,0

526,12 398,81

175 132

6,0

498,75 367,99

166 122

7,0

475,13 338,94

158 112

8,0

454,51 311,91

151 103

9,0

436,73 287,29

145 95

10,0

418,72 264,33

139 88

Рост экономии для времён выдержки от 0,5-и до 2-х лет (таблица 9) обусловлен большим объёмом перерабатываемого топливо, что связано с уменьшением активности ОЯТ с увеличением времени выдержки ОЯТ. Далее начинается уменьшение объёмов радиохимической переработки, что влечёт за собой нехватку ядерных ресурсов для ЯЭУ и, как итог, существующий спрос на электроэнергию покрывается за счёт ЭУ на органическом топливе.

Эти результаты качественно верны и для вариантов расчёта с учётом экологического ограничения по -излучающим актиноидам.

ВЫВОДЫ

  1. Нерешённость проблемы, связанной с ОЯТ, может затруднить крупномасштабное развитие ядерной энергетики, так как проектируемые и существующие хранилища ОЯТ будут заполнены при нынешних темпах развития уже к 2050 году. Переход к замкнутому ЯТЦ, определение его состава, требует обоснования времени выдержки ОЯТ. Отсюда вытекает задача в определении времени выдержки ОЯТ с учётом как экономических, так и экологических ограничений при конкуренции с ЭУ традиционной энергетики. В диссертационной работе эта задача решалась как задача оптимизации развития ТЭК России. Для этого была построена упрощённая математическая модель, включающая в себя основные технологические переделы, начиная от добычи природного урана и заканчивая радиохимической переработкой. Целевой функцией оптимизационной модели, подлежащей минимизации, являются суммарные приведённые затраты на всю программу развития ТЭК на бесконечном интервале планирования. Параметрами упрощённой математической модели ТЭК России в настоящем исследовании являются время выдержки и удельная стоимость радиохимической переработки ОЯТ (таким образом, совершенство технологии радиохимической переработки фактически характеризуется её удельной стоимостью). Задавая разные значения этих параметров можно оптимизировать ТЭК и сравнивать по критерию полученные оптимальные планы. Это сравнение даст оптимальные значения этих параметров.
  2. Использованный подход к поиску оптимального значения времени выдержки оказался результативным. Вначале по написанной упрощённой математической оптимизационной модели развития ТЭК России находятся оптимальные планы развития ТЭК, включающие в себя планы основных технологических переделов ядерного топливного цикла и ядерной энергетики. Затем, используя подтверждённую расчётами гипотезу монотонности зависимости функционала оптимизации от времени выдержки ОЯТ и инструмент измерения - цену времени выдержки, определяется направление, в котором следует двигаться на пути к оптимальному значению времени выдержки. Введением понятия цены времени выдержки, под которым понимается изменение функционала оптимизации ТЭК при изменении времени выдержки на 1 год, облегчается задача анализа большого пространства полученных решений. Если значение цены времени выдержки снижается при варьировании времени выдержки, то это движение в этом направлении приближает к оптимальному значению времени выдержки. Если значение цены времени выдержки растёт, то мы удаляемся от оптимального значения времени выдержки. Этот подход позволил определить время выдержки ОЯТ на множестве полученных при оптимизации развития ТЭК решений.
  3. Выполненные расчёты (без учёта экологических ограничений) подтвердили полученное в конце 1970-х - начале 1980-х годов в результате системных оптимизационных исследований значение времени выдержки, равное 0,5 года. Это значение было получено без учета ограничений на выбросы в окружающую среду -излучающих актиноидов. Тем самым доказана работоспособность построенной упрощённой математической оптимизационной модели ТЭК России.
  4. Оптимизация времени выдержки ОЯТ с учётом нормативов на выбросы -излучающих актиноидов в окружающую среду выявила следующий результат: при коэффициенте удержания -излучающих актиноидов, равном 10-8 (это соответствует современному уровню технологии радиохимической переработки ОЯТ, когда из каждых 10 миллиардов атомов радиоактивных актиноидов, идущих на радиохимическую переработку, сто атомов попадают в окружающую среду) оптимальное значение времени выдержки ОЯТ равно 0,5 года. При коэффициенте -излучающих актиноидов, равном 10-9 (это соответствует уровню радиохимической переработки ОЯТ, когда из каждых 10 миллиардов атомов радиоактивных актиноидов, идущих на радиохимическую переработку, десять атомов попадает в окружающую среду) оптимальное значение времени выдержки ОЯТ равно 0,5 - 1,0 год. Этот уровень технологии радиохимической переработки пока не достигнут, но есть надежда достичь его в ближайшем будущем. При коэффициенте удержания -излучающих актиноидов, равном 10-10 (это соответствует уровню радиохимической переработки ОЯТ, когда из каждых 10 миллиардов атомов радиоактивных актиноидов, идущих на радиохимическую переработку, один атом попадает в окружающую среду) оптимальное значение времени выдержки ОЯТ равно 1 год. Этот уровень технологий радиохимической переработки пока не достигнут.
  5. Большие времена выдержки ОЯТ, которых придерживаются радиохимики, следуют из оптимизации только радиохимического передела топлива, что недостаточно; более общая оптимизация ТЭК выявляет короткие времена выдержки ~0,51,0 года.
  6. Будущее широкомасштабное применение ЯЭ связано с использованием быстрых реакторов на уран-плутониевом топливе и замыкании ЯТЦ. Причём быстрые реакторы имеют большое будущее именно при contiment=10-10. Следовательно, при проектировании технологий ЯТЦ и ЯЭУ следует ориентироваться на время выдержки ОЯТ, равное одному году. Такое время выдержки делает недостаточной существующий метод водно-экстракционной переработки (PUREX) и ставит вопрос о необходимости разработки новых технологий радиохимической переработки, способных работать с короткими временами выдержки от 0,5 до 1,0 года.
  7. Расчеты показывают, что уровень спроса на электроэнергию (оптимистический, пессимистический) не оказывает существенного влияния на цену времени выдержки ОЯТ.
  8. Расчёты при коэффициентах удержания 10-8 и 10-9 показали, что цена времени выдержки незначительно зависит от изменения стоимости радиохимической переработки. Это связано с тем, что при таких коэффициентах удержания радиохимическая переработка ОЯТ производится в малых объемах, что не позволяет широко использовать замкнутый ЯТЦ и, как следствие, ЯЭУ на рециркулированном топливе.
  9. При современных уровнях цен на природный газ (~ 300 долл./тыс.м3) и норме дисконтирования 0,05 год-1 цена времени выдержки меняется в интервале от ~1,88 %/год до ~11,55 %/год, а при норме дисконтирования 0,1 год-1 цена времени выдержки меняется в интервале от ~ 1,99 %/год до ~ 9,30 %/год. Причём, цена времени выдержки ОЯТ для времен выдержки от 5 лет и выше имеет большее значение, чем в окрестности времени выдержки - 1 год. Так как функционал монотонно изменяется от времени выдержки, то он более пологий в окрестности значения 1,0-го года времени выдержки, чем в районе 5,0 лет и выше. Значит значение времени выдержки ОЯТ ~1,0 год ближе к оптимальному. Таким образом, сегодняшняя конъюнктурная ситуация на рынке традиционного топлива выявляет значение времени выдержки, равное 1,0-му году.

Основные результаты работы изложены в следующих публикациях и докладах:

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»