რა არის ბირთვული წყალბადის წარმოება?

ბირთვული წყალბადის წარმოება ფართოდ განიხილება, როგორც წყალბადის მასშტაბური წარმოების სასურველი მეთოდი, მაგრამ, როგორც ჩანს, ის ნელა ვითარდება. მაშ, რა არის ბირთვული წყალბადის წარმოება?

ბირთვული წყალბადის წარმოება, ანუ ბირთვული რეაქტორი, რომელიც შერწყმულია წყალბადის წარმოების მოწინავე პროცესთან, წყალბადის მასობრივი წარმოებისთვის. ბირთვული ენერგიიდან წყალბადის წარმოებას აქვს სათბურის აირების არარსებობის, წყლის, როგორც ნედლეულის, მაღალი ეფექტურობისა და მასშტაბური წარმოების უპირატესობები, ამიტომ ეს მნიშვნელოვანი გადაწყვეტაა მომავალში წყალბადის მასშტაბური მიწოდებისთვის. ატომური ენერგიის საერთაშორისო სააგენტოს შეფასებით, მცირე, 250 მეგავატიანი რეაქტორით შესაძლებელია დღეში 50 ტონა წყალბადის წარმოება მაღალი ტემპერატურის ბირთვული რეაქციების გამოყენებით.

ბირთვულ ენერგიაში წყალბადის წარმოების პრინციპია ბირთვული რეაქტორის მიერ გამომუშავებული სითბოს გამოყენება წყალბადის წარმოებისთვის ენერგიის წყაროდ და შესაბამისი ტექნოლოგიის შერჩევით წყალბადის ეფექტური და მასშტაბური წარმოების რეალიზება. ასევე, სათბურის გაზების გამოყოფის შემცირება ან თუნდაც აღმოფხვრა. ბირთვული ენერგიით წყალბადის წარმოების სქემატური დიაგრამა ნაჩვენებია ნახაზზე.

ბირთვული ენერგიის წყალბადის ენერგიად გარდაქმნის მრავალი გზა არსებობს, მათ შორის წყალი, როგორც ნედლეული ელექტროლიზის, თერმოქიმიური ციკლის, მაღალტემპერატურული ორთქლის ელექტროლიზის, წყალბადის წარმოების, წყალბადის სულფიდის, როგორც ნედლეულის, კრეკინგის, ბუნებრივი აირის, ქვანახშირის, ბიომასის, როგორც ნედლეულის, პიროლიზის წყალბადის წარმოების და ა.შ. როდესაც წყალი ნედლეულად გამოიყენება, წყალბადის წარმოების მთელი პროცესი არ წარმოქმნის CO₂-ს, რაც ძირითადად ამცირებს სათბურის აირების გამოყოფას; სხვა წყაროებიდან წყალბადის წარმოება მხოლოდ ამცირებს ნახშირბადის გამოყოფას. გარდა ამისა, ბირთვული ელექტროლიზის წყლის გამოყენება მხოლოდ ბირთვული ენერგიის წარმოებისა და ტრადიციული ელექტროლიზის მარტივი კომბინაციაა, რომელიც ჯერ კიდევ ბირთვული ენერგიის წარმოების სფეროს მიეკუთვნება და ზოგადად არ განიხილება, როგორც ბირთვული წყალბადის წარმოების ნამდვილი ტექნოლოგია. ამიტომ, თერმოქიმიური ციკლი წყლით, როგორც ნედლეულის, ბირთვული სითბოს სრული ან ნაწილობრივი გამოყენებით და მაღალტემპერატურული ორთქლის ელექტროლიზით, ბირთვული წყალბადის წარმოების ტექნოლოგიის მომავალ მიმართულებად ითვლება.

ამჟამად, ბირთვულ ენერგიაში წყალბადის წარმოების ორი ძირითადი გზა არსებობს: ელექტროლიტური წყალბადის წარმოება და თერმოქიმიური წყალბადის წარმოება. წყალბადის წარმოების ზემოთ ჩამოთვლილი ორი მეთოდისთვის, შესაბამისად, ელექტროენერგიას და სითბურ ენერგიას ბირთვული რეაქტორები უზრუნველყოფენ.

წყლის ელექტროლიზი წყალბადის მისაღებად გულისხმობს ატომური ენერგიის გამოყენებას ელექტროენერგიის გენერირებისთვის, შემდეგ კი წყლის ელექტროლიტური მოწყობილობის მეშვეობით წყლის წყალბადად დაშლას. წყალბადის წარმოება ელექტროლიტური წყლით შედარებით პირდაპირი წყალბადის წარმოების მეთოდია, მაგრამ ამ მეთოდის წყალბადის წარმოების ეფექტურობა (55% ~ 60%) დაბალია, მაშინაც კი, თუ შეერთებულ შტატებში დანერგილია ყველაზე მოწინავე SPE წყლის ელექტროლიზის ტექნოლოგია, ელექტროლიტური ეფექტურობა იზრდება 90%-მდე. მაგრამ რადგან ატომური ელექტროსადგურების უმეტესობა ამჟამად სითბოს ელექტროენერგიად გარდაქმნის მხოლოდ დაახლოებით 35%-იანი ეფექტურობით, ატომურ ენერგიაში წყლის ელექტროლიზიდან წყალბადის წარმოების საბოლოო საერთო ეფექტურობა მხოლოდ 30%-ია.

თერმოქიმიური წყალბადის წარმოება ეფუძნება თერმოქიმიურ ციკლს, ბირთვული რეაქტორის თერმოქიმიური ციკლის წყალბადის წარმოების მოწყობილობასთან შეერთებით, ბირთვული რეაქტორის მიერ მოწოდებული მაღალი ტემპერატურის გამოყენებით, როგორც სითბოს წყარო, ისე, რომ წყალი აკატალიზებს თერმულ დაშლას 800℃-დან 1000℃-მდე ტემპერატურაზე, წყალბადის და ჟანგბადის წარმოებისთვის. ელექტროლიტური წყლით წყალბადის წარმოებასთან შედარებით, თერმოქიმიური წყალბადის წარმოების ეფექტურობა უფრო მაღალია, მოსალოდნელია, რომ საერთო ეფექტურობა 50%-ზე მეტს მიაღწევს, ხოლო ღირებულება უფრო დაბალია.