Fisszió alapú energiatermelés. Negyedik generációs atomreaktorok fejlesztési irányai

Fisszió alapú energiatermelés. Negyedik generációs

atomreaktorok fejlesztési irányai

Kaprielian Viken MárkVincze István

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudomány EgyetemFizikai kémiai és Anyagtudományi Tanszék

2

Vázlat

• Atommaghasadás• Energiatermelés• Atomreaktorok• Reaktornemzedékek• Negyedik generációs reaktorok• Összefoglalás

2014.04.22.

3

Atommaghasadás

• Nehéz atommagok transzmutációja• Formái• Spontán• Ritka, kis valószínűség• Aktinoidák

• Neutronindukált

2014.04.22.Fizika II.; Kovács Endre, Paripás Béla (2011)

Nuclear Engineering International, 2007 4

Energiatermelés• Uránérc bányászata: Megfelelő kezelés

Fűtőelem• 20ezer tonna 1% U-235 ércből kb. 25 tonna fűtőelem

• Fűtőelem: nukleáris reakció hőenergia gőzturbina

2014.04.22.

5

Atomreaktor

2014.04.22. http://en.wikipedia.org/wiki/Generation_IV_reactor

PWR(nyomottvize

s)

BWR(forralóvizes)

http://www.ne.anl.gov/images/activ/programs/geniv/picture1.jpg 6

Reaktornemzedékek

2014.04.22.

• 2000: Gen-IV projekt bejelentése, nemzedékek felosztása

7

Negyedik generációs reaktorok

• Várhatóan 2030 után megfelelő technológiai érettség • Összesen hat nukleáris rendszert céloztak meg• Fenntarthatóság, gazdasági

versenyképesség, hosszúéletű radioaktív hulladék csökkentése, biztonság

2014.04.22.

8

Negyedik generációs reaktorok

• Termikus reaktorok• VHTR ( Very High Temperature Reactor)• MSR (Molten-salt reactor)• SCWR (Supercritical water reactor)

• Gyors reaktorok• GFR ( Gas-cooled fast reactor)• SFR (Sodium-cooled fast reactor)• LFR  (lead-cooled fast reactor)

2014.04.22.

9

Termikus reaktorok I.

• Termikus neutronokkal működnek• Magas hőmérsékletű reaktor (Very-high

temperature reactor, VHTR) • He hűtőközeg, grafit moderátor• Mag: prizmatikus vagy kavicságyas• 1000 °C-os kimenő hőmérséklet• Hidrogéngyártás iodén-kén termokémiai folyamaton át• Pl. Kínában

2014.04.22.

http://en.wikipedia.org/wiki/Generation_IV_reactor 102014.04.22.

Termikus reaktorok II.

11

• Olvadék só reaktorok ( Molten Salt Reactor, MSR)• Elsődleges hűtőközeg, akár az üzemanyag is

olvadéksókeverék; fluoridok• Kis gőztenziójú fluoridok berendezést kisebb

nyomás terheli• Freeze Plug eljárás: vésztartályok, nincs

grafitmoderátor, szubkritikus állapot

2014.04.22.

Termikus reaktorok III.

http://en.wikipedia.org/wiki/Generation_IV_reactor 12

Termikus reaktorok IV.

2014.04.22.

13

Gyors reaktorok

• Nincs moderátor, fisszióból száramazó neutron közvetlenül felhasználódik• Aktinidák elégetése vagy fissziója,

elhasználódott üzemanyag aktinidataralom csökken• Sőt több üzemanyag előállításra, mint amennyi

felhasználódik• Zárt üzemanyagciklus

2014.04.22.

14

Gyors reaktorok II.

• Gáz hűtéses reaktor (Gas-Cooled Fast Reactor, GFR)• He hűtés, 850 °C kimenő hőmérséklet, hatékony urán

felhasználás, aktinida kezelés• Bryton-ciklus• Többféle üzemanyagforma: kompozit kerámia,

aktinidákból fejlett üzemanyag részecskék vagy kerámia védőburkolat részecskék. 

• Mag: tű – vagy lapokból összeszerelt mag, vagy prizmatikus mag

• Tórium: gyors neutronokat elnyeli, üzemanyagtermelés évekig ugyanazzal a töltettel 2014.04.2

2.

http://en.wikipedia.org/wiki/Generation_IV_reactor 15

Gyors reaktorok III.

2014.04.22.

16

Negyedik generációs reaktorok

• Előnyök:• Ezer évig radioaktív hulladék, csak párszáz évig az • 100-300-szor több fajlagos energiahozam  • Hulladékfelhasználás elektromos áram előállításában• Biztonságosabb működés

• Hátrány:• Kevésbé ismert technikák• BALESET SFR-nél

2014.04.22.

Köszönjük a figyelmet!

Kaprielian Viken MárkVincze István

Felhasznált irodalom

Gadó, J.; A maghasadásra alapuló energiatermelés kilátásai, 1-8.

Lake, J. A.; The 4th generation of nuclear power. Progr. in Nucl. En. 40, 301–307 (2002).

Ragheb, M.; Fourth generation reactor concepts. (2014)Gadó, J.; A maghasadáson alapuló energiatermelés jövője.

31–35