35
Tepelné jaderné Tepelné jaderné elektrárny elektrárny

Tepelné jaderné elektrárny

  • Upload
    selia

  • View
    74

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Tepelné jaderné elektrárny. Reaktory ve světě. Stavba atomu. Hmotnostní nukleonové číslo:. Atomové číslo:. Jaderná reakce. Energetický zisk s vazební jaderné energie. Štěpení atomových jader. Slučování atomových jader. Energetický zisk. Co je to reaktor?. - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Tepelné jaderné elektrárny

Tepelné jaderné Tepelné jaderné elektrárnyelektrárny

Page 2: Tepelné jaderné elektrárny

Reaktory ve světěReaktory ve světě

Page 3: Tepelné jaderné elektrárny

Stavba atomuStavba atomu

271,6602.10u kg

Atomové číslo:

Hmotnostní nukleonové číslo:

AZ E

Page 4: Tepelné jaderné elektrárny

Jaderná reakceJaderná reakce

1 2E W W W

1 2E W W W

Energetický zisk s vazební jaderné energie

Štěpení atomových jader

Slučování atomových jader

Energetický zisk

2E mc

Page 5: Tepelné jaderné elektrárny

Co je to reaktor?Co je to reaktor?

zařízení s řízenou řetězovou reakcí štěpenízařízení s řízenou řetězovou reakcí štěpení část reaktoru, která obsahuje štěpný část reaktoru, která obsahuje štěpný

materiál a ve které probíhá řetězová materiál a ve které probíhá řetězová reakce štěpení, se nazývá reakce štěpení, se nazývá aktivní zónaaktivní zóna

Page 6: Tepelné jaderné elektrárny

Vliv T na reaktivituVliv T na reaktivitu nana začátku práce reaktoru se mění jeho teplota začátku práce reaktoru se mění jeho teplota vvzrůst teploty má vliv na reaktivitu minimálně ze dvou příčinzrůst teploty má vliv na reaktivitu minimálně ze dvou příčin

– vzroste průměrná energie neutronů a tím se změní vzroste průměrná energie neutronů a tím se změní účinné průřezy pro absorpci neutronů účinné průřezy pro absorpci neutronů

– změní změní se se hustota materiálů, tím i střední volná dráha a hustota materiálů, tím i střední volná dráha a pravděpodobnost, že nedojde k úniku neutronů pravděpodobnost, že nedojde k úniku neutronů

zz praktického hlediska je vhodné, aby teplotní koeficient praktického hlediska je vhodné, aby teplotní koeficient reaktivity byl malý a záporný. reaktivity byl malý a záporný. – jje-li malý, pak malé změny teploty vyvolají pouze malé e-li malý, pak malé změny teploty vyvolají pouze malé

změny reaktivity a reaktor bude nadále v ustáleném změny reaktivity a reaktor bude nadále v ustáleném stavustavu

– bbude-li teplotní koeficient navíc záporný, to znamená, že ude-li teplotní koeficient navíc záporný, to znamená, že reaktivita klesá se vzrůstající teplotou, bude se reaktor reaktivita klesá se vzrůstající teplotou, bude se reaktor samočinně regulovat.samočinně regulovat.

– kkladný teplotní koeficient podporuje nestálý chod ladný teplotní koeficient podporuje nestálý chod reaktoru, neboť kritický reaktor se vzrůstem teploty se reaktoru, neboť kritický reaktor se vzrůstem teploty se stává nadkritickým stává nadkritickým

Page 7: Tepelné jaderné elektrárny

Skladba jaderného reaktoruSkladba jaderného reaktoru ZZákladních částákladních části standardního reaktorui standardního reaktoru palivpalivoo

– dochází dochází v něm v něm ke štěpení a uvolňuje se energieke štěpení a uvolňuje se energie moderátormoderátor

– pomocípomocí srážek neutronů s jádry atomů snižuje kinetick srážek neutronů s jádry atomů snižuje kinetickouou energienergiii neutronů neutronů

chladivchladivoo– tekutintekutinaa odvádějící vznikající tepelnou energii ven z reaktoru odvádějící vznikající tepelnou energii ven z reaktoru

stavební materiálstavební materiályy– tvoří ochranný obal paliva a moderátoru a dále vnitřní tvoří ochranný obal paliva a moderátoru a dále vnitřní

vestavby reaktoruvestavby reaktoru reflektorreflektor

– část reaktoru přiléhající k aktivní zóně a sloužící k odrážení co část reaktoru přiléhající k aktivní zóně a sloužící k odrážení co největšího počtu unikajících neutronů zpět do aktivní zónynejvětšího počtu unikajících neutronů zpět do aktivní zóny

regulační a ovládacíregulační a ovládací zařízenízařízení – absorpcabsorpcíí neutronů umožňují udržovat výkon reaktoru na neutronů umožňují udržovat výkon reaktoru na

žádané hodnotěžádané hodnotě ochrannochrannýý kryt kryt

– chrání obsluhu reaktoru před zářením vznikajícím v rektoru chrání obsluhu reaktoru před zářením vznikajícím v rektoru

Page 8: Tepelné jaderné elektrárny

Klasifikace jaderných reaktorů (I)Klasifikace jaderných reaktorů (I)lze klasifikovat podle řady hledisek:lze klasifikovat podle řady hledisek:

podle způsobu využití podle způsobu využití – školní účely, výzkum, výroba radioisotopů, pohon lodí, výroba školní účely, výzkum, výroba radioisotopů, pohon lodí, výroba

energie pro účely energetické a teplárenské, pro chemickou energie pro účely energetické a teplárenské, pro chemickou výrobu,...výrobu,...

– většinou víceúčelovévětšinou víceúčelové podle schopnosti reprodukovat palivopodle schopnosti reprodukovat palivo

– konvertor – produkuje nový štěpitelný materiálkonvertor – produkuje nový štěpitelný materiál– breeder – pokud vyrobí více štěpného materiálu než sám breeder – pokud vyrobí více štěpného materiálu než sám

spotřebujespotřebuje– burner – nepodílí se na produkci palivaburner – nepodílí se na produkci paliva

podle energie n vyvolávajících štěpenípodle energie n vyvolávajících štěpení– rychlý rrychlý reeaktor – Enaktor – En > 100 keV > 100 keV– tepelntepelný reaktor – používá termální energii ný reaktor – používá termální energii n– epitermální (resonanční) reaktor – používá n s energiemi 1 – epitermální (resonanční) reaktor – používá n s energiemi 1 –

1000 eV (řídké)1000 eV (řídké)

Page 9: Tepelné jaderné elektrárny

Klasifikace jaderných reaktorů (II)Klasifikace jaderných reaktorů (II) podle uspořádánípodle uspořádání

– homogenní reaktor – palivo s moderátorem tvoří homogenní reaktor – palivo s moderátorem tvoří homogenní roztok nebo směshomogenní roztok nebo směs

– heterogenní reaktor – palivo od moderátoru prostorově heterogenní reaktor – palivo od moderátoru prostorově oddělenoodděleno

základní fyzikální koncepci aktivní zóny určujezákladní fyzikální koncepci aktivní zóny určuje– druh použitého paliva a jeho chemická vazbadruh použitého paliva a jeho chemická vazba– moderátormoderátor– chladivochladivo

existuje řada kombinací, ale jen některé jsou fyzikálně možné existuje řada kombinací, ale jen některé jsou fyzikálně možné a jiné technicky, či ekonomicky vhodnéa jiné technicky, či ekonomicky vhodné

prozatím se používá výhradně uran-plutoniový palivový cyklus prozatím se používá výhradně uran-plutoniový palivový cyklus a obstály kombinace moderátor-chladivo:a obstály kombinace moderátor-chladivo:– grafit-plyn, grafit-lehká voda, lehká voda-lehká voda, těžká grafit-plyn, grafit-lehká voda, lehká voda-lehká voda, těžká

voda-těžká vodavoda-těžká voda+ u rychlých reaktorů chlazení sodíkem+ u rychlých reaktorů chlazení sodíkem

pro perspektivní Th-U cyklus se uvažuje o kombinacíchpro perspektivní Th-U cyklus se uvažuje o kombinacích– grafit-plyn, grafit-tavené soli, lehká voda-lehká vodagrafit-plyn, grafit-tavené soli, lehká voda-lehká voda

Page 10: Tepelné jaderné elektrárny

Kategorizace reaktorůKategorizace reaktorů

Generace I: Generace I: – Prototypy komerčních reaktorů z 50. a 60. Prototypy komerčních reaktorů z 50. a 60.

let let Generace II: Generace II:

– Reaktory postavené v 70. a 80. letech, které Reaktory postavené v 70. a 80. letech, které nyní tvoří páteř jaderné energetiky. nyní tvoří páteř jaderné energetiky. Nejběžnějšími typy jsou lehkovodní reaktory Nejběžnějšími typy jsou lehkovodní reaktory (např. VVER v Temelíně) a těžkovodní (např. VVER v Temelíně) a těžkovodní reaktory (např. CANDU využívaný v Kanadě).reaktory (např. CANDU využívaný v Kanadě).

Page 11: Tepelné jaderné elektrárny

Schéma reaktoru MagnoxSchéma reaktoru Magnox

Typické parametry Typické parametry reaktorureaktoru Magnox Magnox ((s s výkonem 600 výkonem 600 MMWW)): :

palivo: palivo: přírodní uran přírodní uran ((s obsahem 0s obsahem 0..7% 7% 235235UU))

rozměry aktivní zóny: rozměry aktivní zóny: 14 m průměr a 8 m výška 14 m průměr a 8 m výška

tlak COtlak CO22:: 2 2..75 MPa 75 MPa

teplota COteplota CO22 na výstupu na výstupu

reaktorureaktoru:: 400°C 400°C účinnost elektrárnyúčinnost elektrárny:: 25 25..8% 8% aktivní zóna obsahuje 595taktivní zóna obsahuje 595t

UU

Page 12: Tepelné jaderné elektrárny

Schéma CANDU reaktoruSchéma CANDU reaktoru

Typické parametry Typické parametry reaktoru reaktoru CANDU (CANDU (s výkonem s výkonem 6600 00 MWMW):):

rozměry aktivní zóny: rozměry aktivní zóny: 7 m průměr a 57 m průměr a 5..9 m výška 9 m výška

tlak těžké vody v reaktorutlak těžké vody v reaktoru::

99..3 MPa3 MPa teplota těžké vody na teplota těžké vody na

výstupu reaktoruvýstupu reaktoru:: 305°C 305°C tepelná účinnost tepelná účinnost

elektrárnyelektrárny:: 3030..1% 1%

množství paliva v množství paliva v reaktorureaktoru:: 117 tun UO117 tun UO22. .

Page 13: Tepelné jaderné elektrárny

Lehkovodní reaktory s obohaceným ULehkovodní reaktory s obohaceným U je to dnes základní typ elektráren, především PWRje to dnes základní typ elektráren, především PWR nutnost použít obohacený U, či Pu jako palivonutnost použít obohacený U, či Pu jako palivo existují 2 základní typy:existují 2 základní typy:

– tlakovodní reaktor (PWR) (1957 – Shippingport, USA)tlakovodní reaktor (PWR) (1957 – Shippingport, USA) PWR - PWR - Pressurized light-Water moderated and cooled ReactorPressurized light-Water moderated and cooled Reactor VVER VVER - - Vodo-Vodjanoj Energetičeskij Reaktor)Vodo-Vodjanoj Energetičeskij Reaktor) (ruský typ) (ruský typ)

– varný reaktor (BWR) – pára vzniká přímo v aktivní zóně (1960 – varný reaktor (BWR) – pára vzniká přímo v aktivní zóně (1960 – Dresden, USA)Dresden, USA)

lze páru užít pro pohon turbíny lze páru užít pro pohon turbíny BWRBWR - - Boiling Water Reactor Boiling Water Reactor

výborné autoregulační vlastnosti (vysoký záporný T koef. reaktivity)výborné autoregulační vlastnosti (vysoký záporný T koef. reaktivity) jsou prostorově kompaktníjsou prostorově kompaktní technickým limitem není ocelová tlaková nádoba, ale teplota povlaků technickým limitem není ocelová tlaková nádoba, ale teplota povlaků

palivových článků z hlediska dlouhodobých mechanických vlastností a palivových článků z hlediska dlouhodobých mechanických vlastností a korozekoroze– užívají se materiály na bázi Zr (T musí být menší než 380užívají se materiály na bázi Zr (T musí být menší než 380ooC)C)

Page 14: Tepelné jaderné elektrárny

Elektrárna typu PWRElektrárna typu PWR

Page 15: Tepelné jaderné elektrárny

JE typu BWRJE typu BWR

Page 16: Tepelné jaderné elektrárny

LWGRLWGRReaktor typu RBMK Reaktor typu RBMK (LWGR) (LWGR) (Reaktor Bolšoj Moščnosti Kanalnyj)(Reaktor Bolšoj Moščnosti Kanalnyj)

používá používá se se výhradně na území bývalého SSSRvýhradně na území bývalého SSSR ttohoto typu reaktor ohoto typu reaktor 1.1. jaderné elektrárny v Obninsku i reaktor v jaderné elektrárny v Obninsku i reaktor v

ČernobyluČernobylu ddalší reaktory tohoto typu se již nestavíalší reaktory tohoto typu se již nestaví ppalivem je přírodní nebo slabě obohacený alivem je přírodní nebo slabě obohacený UU ve formě ve formě UOUO22 (díky (díky

grafitu)grafitu) ppalivové tyče jsou vloženy v kanálech, kudy proudí chladivo - alivové tyče jsou vloženy v kanálech, kudy proudí chladivo - lehkálehká

vodavoda vv tlakových kanálech tlakových kanálech (1600) (1600) přímo vzniká pára, která po oddělení přímo vzniká pára, která po oddělení

vlhkosti pohání turbínuvlhkosti pohání turbínu mmoderátorem je grafitoderátorem je grafit (hořlavý) (hořlavý), který obklopuje kanály , který obklopuje kanály eelektrárna je tedy jednookruhoválektrárna je tedy jednookruhová v Černobylu nebyla ochranná obálka a v Černobylu nebyla ochranná obálka a ani systém řízení reaktoru ani systém řízení reaktoru

neodpovídal bezpečnostním požadavkům neodpovídal bezpečnostním požadavkům IAEAIAEA ttzv. inherentní nestabilita těchto reaktorů spočívá v tom, že dojde-li zv. inherentní nestabilita těchto reaktorů spočívá v tom, že dojde-li

k růstu k růstu TT a v kanálech roste počet bublinek páry, pak reaktivita a a v kanálech roste počet bublinek páry, pak reaktivita a tím i výkon mají tendenci stoupat, na rozdíl od vodo-vodních tím i výkon mají tendenci stoupat, na rozdíl od vodo-vodních reaktorů, u kterých by byla reakce tlumenareaktorů, u kterých by byla reakce tlumena

Page 17: Tepelné jaderné elektrárny

Schéma LWGRSchéma LWGR

Typické parametry Typické parametry reaktorureaktoru RBMK RBMK ((s s výkonem 1000 MWvýkonem 1000 MW))::

obohacení uranu izotopem obohacení uranu izotopem 235235UU:: 1 1..8% 8%

rozměry aktivní zóny: rozměry aktivní zóny: 1111..8 m průměr a 7 m výška8 m průměr a 7 m výška

počet kanálůpočet kanálů:: 1693 1693 tlak nasycené párytlak nasycené páry:: 6 6..9 MPa 9 MPa teplota parovodní směsi na teplota parovodní směsi na

výstupu reaktoruvýstupu reaktoru:: 284°C 284°C tepelná účinnost elektrárnytepelná účinnost elektrárny::

3131..3% 3% množství paliva v reaktorumnožství paliva v reaktoru::

192 tun UO192 tun UO22

Page 18: Tepelné jaderné elektrárny

Kategorizace reaktorůKategorizace reaktorů

Generace III: Generace III: – Někdy označované jako „pokročilé reaktory“, vznikají od Někdy označované jako „pokročilé reaktory“, vznikají od

90. let minulého století. Od roku 1996 fungují například v 90. let minulého století. Od roku 1996 fungují například v Japonsku, do této kategorie spadá i nový reaktor EPR Japonsku, do této kategorie spadá i nový reaktor EPR budovaný ve Finsku. Ve Spojených státech získal licenci budovaný ve Finsku. Ve Spojených státech získal licenci reaktor AP-600 od Westinghouse Company, žádná nová reaktor AP-600 od Westinghouse Company, žádná nová elektrárna se tam však zatím nestaví.elektrárna se tam však zatím nestaví.

Generace III+: Generace III+: – S uvedením do provozu se počítá kolem roku 2010, S uvedením do provozu se počítá kolem roku 2010,

zatím procházejí vývojem nebo jsou ve schvalovacím zatím procházejí vývojem nebo jsou ve schvalovacím řízení u regulátorů. Patří sem především reaktory s řízení u regulátorů. Patří sem především reaktory s kuličkovým keramickým palivem PBMR (s výstavbou kuličkovým keramickým palivem PBMR (s výstavbou počítá Čína) a americký AP-1000.počítá Čína) a americký AP-1000.

Page 19: Tepelné jaderné elektrárny

Schéma HTGR reaktoru (americký typ)Schéma HTGR reaktoru (americký typ)

Page 20: Tepelné jaderné elektrárny

Schéma HTGR reaktoru (německý typ)Schéma HTGR reaktoru (německý typ)

Parametry (Parametry ( výkon výkon 3300 00 MWMW):):   

obohacení obohacení UU izotopem izotopem 235235UU:: 93% 93%

rozměry aktivní zónyrozměry aktivní zóny:: 55..6 m průměr a 6 m 6 m průměr a 6 m výška výška

tlak heliatlak helia:: 4 MPa 4 MPa teplota helia na výstupu z teplota helia na výstupu z

reaktorureaktoru:: 284°C 284°C účinnost elektrárnyúčinnost elektrárny:: 39% 39% množství paliva v množství paliva v

reaktorureaktoru::00..33 tuny UO33 tuny UO22 a 6 a 6..6 tuny 6 tuny

ThOThO22

Page 21: Tepelné jaderné elektrárny

Bezpečnost reaktorůBezpečnost reaktorů

Bezpečnost je kromě dosavadních bariér Bezpečnost je kromě dosavadních bariér opřena o základní fyzikální principy, opřena o základní fyzikální principy, vylučující možnost havárie (tzv. inherentní vylučující možnost havárie (tzv. inherentní bezpečnost), a o tzv. prvky bezpečnost), a o tzv. prvky pasivní bezpečnostipasivní bezpečnosti, které by i při nesmírně , které by i při nesmírně nízké pravděpodobnosti nehody zabránily nízké pravděpodobnosti nehody zabránily úniku nebezpečných látek mimo prostor úniku nebezpečných látek mimo prostor reaktoru a reaktoru a kontejnmentukontejnmentu i v případě, že by i v případě, že by všechny instalované systémy aktivní všechny instalované systémy aktivní bezpečnosti selhaly, například v důsledku bezpečnosti selhaly, například v důsledku výpadku dodávky proudu. výpadku dodávky proudu.

Page 22: Tepelné jaderné elektrárny

PBMR (Pebble-bed modular reactor)PBMR (Pebble-bed modular reactor)HTGR - modulární reaktor s oblázkovým HTGR - modulární reaktor s oblázkovým

ložem ložem keramické palivokeramické palivo chladící médium - helium.chladící médium - helium. moderátor grafitmoderátor grafit rozměry desetkrát menší než konvenční rozměry desetkrát menší než konvenční

zařízenízařízení systém zabezpečení založený na systém zabezpečení založený na

fyzikálních zákonech – je tedy naprosto fyzikálních zákonech – je tedy naprosto nemožné jej roztavit, či zničit nemožné jej roztavit, či zničit výbuchem aktivní zóny, jak se stalo v výbuchem aktivní zóny, jak se stalo v Černobylu. Černobylu.

Page 23: Tepelné jaderné elektrárny

EPR (European Pressurized Reactor) EPR (European Pressurized Reactor)

První se začal stavět před rokem ve První se začal stavět před rokem ve Finsku v lokalitě Olkiluoto, druhý Finsku v lokalitě Olkiluoto, druhý exemplář by se měl podle nedávného exemplář by se měl podle nedávného rozhodnutí EdF vybudovat ve Francii rozhodnutí EdF vybudovat ve Francii ve Flammanville. EdF také předložila ve Flammanville. EdF také předložila nabídku britské vládě na dodávku nabídku britské vládě na dodávku deseti těchto reaktorů a doufá, že deseti těchto reaktorů a doufá, že další zakázky získá v Číně a v Indii. další zakázky získá v Číně a v Indii.

Page 24: Tepelné jaderné elektrárny

Koncepce EPRKoncepce EPR

Zjednodušení bezpečnostních systémů, Zjednodušení bezpečnostních systémů, čímž se předejde zbytečné složitostičímž se předejde zbytečné složitosti

Čtyři subsystémy bezpečnostních Čtyři subsystémy bezpečnostních systémůsystémů

Konstrukční oddělení jednotlivých Konstrukční oddělení jednotlivých redundantních subsystémů redundantních subsystémů bezpečnostních systémůbezpečnostních systémů

Ochrana proti porušení systémů v jedné Ochrana proti porušení systémů v jedné divizi způsobenému poruchou v jiné divizidivizi způsobenému poruchou v jiné divizi

Page 25: Tepelné jaderné elektrárny

AP 1000AP 1000

Page 26: Tepelné jaderné elektrárny

Zneškodnění vyhořelého palivaZneškodnění vyhořelého paliva

přepracovánípřepracování– není to vlastně způsob zneškodněnínení to vlastně způsob zneškodnění

ADTT ADTT – vypadá vypadá poměrně nadějně, poměrně nadějně, ale zatím stále ve stadiu vývojeale zatím stále ve stadiu vývoje

hlubinné uloženíhlubinné uložení – dnesdnes nejjistější metod nejjistější metodaa zneškodnění vyhořelého paliva zneškodnění vyhořelého paliva– kkonečná úložiště by měla zabezpečit, aby radionuklidy obsažené ve onečná úložiště by měla zabezpečit, aby radionuklidy obsažené ve

vyhořelém palivu nepronikly k člověku a do biosféry minimálně sto tisíc let, vyhořelém palivu nepronikly k člověku a do biosféry minimálně sto tisíc let, tedy po dobu potřebnou ke snížení tedy po dobu potřebnou ke snížení RARA vyhořelého paliva na úroveň přírodního vyhořelého paliva na úroveň přírodního pozadípozadí

– jjsou projektována jako systém vzájemně svázaných přírodních a technických sou projektována jako systém vzájemně svázaných přírodních a technických bariér bariér

– nnejdůležitější a nejtrvalejší bariérou by měla být sama geologická formaceejdůležitější a nejtrvalejší bariérou by měla být sama geologická formace - - jjako vhodné formace se nejčastěji volí tufy, granity (žuly), solná ložiska, ako vhodné formace se nejčastěji volí tufy, granity (žuly), solná ložiska, jílovité sedimenty a ruljílovité sedimenty a rulyy

– ttechnickechnickéé bariér bariéry - 3 „slupky“y - 3 „slupky“ kke znehybnění radionuklidů se používá borosilikátové sklo nebo keramické e znehybnění radionuklidů se používá borosilikátové sklo nebo keramické

materiálymateriály kovové obaly - kontejnery na vysoce kovové obaly - kontejnery na vysoce RARA odpady, vyrobené z oceli, odpady, vyrobené z oceli, CuCu nebo nebo

TiTi jílovité materiály, jako například betonit, jimiž budou kontejnery v úložišti jílovité materiály, jako například betonit, jimiž budou kontejnery v úložišti

obklopenyobklopeny

Page 27: Tepelné jaderné elektrárny

Kategorizace reaktorůKategorizace reaktorů

Generace IV: Generace IV: – Plán na jejich využití je rozvržen až do roku Plán na jejich využití je rozvržen až do roku

2030. Místo tradiční vody bude většina využívat 2030. Místo tradiční vody bude většina využívat k chlazení látky umožňující provoz s mnohem k chlazení látky umožňující provoz s mnohem vyšší teplotou a tím i účinností. Budoucí reaktory vyšší teplotou a tím i účinností. Budoucí reaktory mají být výkonnější a bezpečnější a mají mají být výkonnější a bezpečnější a mají produkovat méně nebo nejlépe žádný produkovat méně nebo nejlépe žádný dlouhodobě radioaktivní odpad. Úvahy o dlouhodobě radioaktivní odpad. Úvahy o „jaderném spalování“ nynějšího použitého paliva „jaderném spalování“ nynějšího použitého paliva v reaktorech zcela nového typu stavějí otazník v reaktorech zcela nového typu stavějí otazník nad nákladným budováním trvalých úložišť, kde nad nákladným budováním trvalých úložišť, kde by měly tyto odpady ležet až tisíce let. by měly tyto odpady ležet až tisíce let.

Page 28: Tepelné jaderné elektrárny

Další směry vývoje Další směry vývoje další možné „reaktory“ mají k realizovatelnosti zatím hodně další možné „reaktory“ mají k realizovatelnosti zatím hodně

dalehodaleho

Reaktory chlazené vodouReaktory chlazené vodou I standardní technologie jaderného reaktoru s vodním I standardní technologie jaderného reaktoru s vodním

chlazením má nové vyhlídky na budoucnostchlazením má nové vyhlídky na budoucnost Reaktor IRIS Reaktor IRIS (International Reactor Innovative and Secure)(International Reactor Innovative and Secure) s případnou stavbou takovéhoto reaktoru se počítá nejdříve s případnou stavbou takovéhoto reaktoru se počítá nejdříve

počátkem příštího desetiletípočátkem příštího desetiletí informace o projektu lze nalézt na informace o projektu lze nalézt na

http://hulk.cesnef.polimi.it/http://hulk.cesnef.polimi.it/

Rychlé reaktoryRychlé reaktory

FúzeFúze

Urychlovačem řízené systémy (ADTT)Urychlovačem řízené systémy (ADTT)

Page 29: Tepelné jaderné elektrárny

Rychlý množivý reaktorRychlý množivý reaktorRychlý množivý reaktor FBRRychlý množivý reaktor FBR (Fast Breeder Reactor) (Fast Breeder Reactor)

nepoužívá se moderátornepoužívá se moderátor 1. demonstrační elektrárna v USA (1963 – E. Fermi)1. demonstrační elektrárna v USA (1963 – E. Fermi) je je postaven postaven v Rusku (BN-600), ve Francii (Superphénix) a Velké Britániiv Rusku (BN-600), ve Francii (Superphénix) a Velké Británii vv USA, Německu a Japonsku byly demonstrační elektrárny tohoto typu USA, Německu a Japonsku byly demonstrační elektrárny tohoto typu vv dlouhodobé perspektivě je těmto reaktorům přisuzován velký význam dlouhodobé perspektivě je těmto reaktorům přisuzován velký význam

ppalivem je alivem je PuPu ve směsi ve směsi PuOPuO22 a UO a UO22 - o - obohacené na 20 až 50% 239Pu bohacené na 20 až 50% 239Pu (nebo 235U) (nebo 235U)

kk udržení řetězové reakce tyto reaktory používají nezpomalené neutrony udržení řetězové reakce tyto reaktory používají nezpomalené neutrony ÞÞ re reaktor nemá moderátoraktor nemá moderátor

vvysoké obohacení vede k intenzivnějšímu uvolňování tepla než u ysoké obohacení vede k intenzivnějšímu uvolňování tepla než u tepelnýchtepelných reaktorů reaktorů ÞÞ p plyn ani voda takové množství tepla nemohou odvádět, voda navíc lyn ani voda takové množství tepla nemohou odvádět, voda navíc zpomaluje nzpomaluje nÞÞ pr proto je chladivem oto je chladivem NaNa, který je při teplotách nad 100°C tekutý, který je při teplotách nad 100°C tekutý

NaNa má mnohem lepší tepelnou vodivost i mnohem vyšší teplotu varu má mnohem lepší tepelnou vodivost i mnohem vyšší teplotu varu (téměř 900°C při atmosférickém tlaku)(téměř 900°C při atmosférickém tlaku) než vodanež voda

zzásadním problémem sodíku je jeho velká chemická reaktivita s kyslíkemásadním problémem sodíku je jeho velká chemická reaktivita s kyslíkem Þ Þ mmusí se proto zajistit co nejbezpečnější oddělení usí se proto zajistit co nejbezpečnější oddělení NaNa okruhu od vody i okruhu od vody i vzduchuvzduchu

NaNa ze sekund ze sekund.. okruhu okruhu jdejde do parogenerátoru, kde v do parogenerátoru, kde v dalším dalším okruhu ohřívá okruhu ohřívá vodu na páru vodu na páru

Page 30: Tepelné jaderné elektrárny

Schéma FBRSchéma FBR

Typické parametry reaktoru Typické parametry reaktoru FBRFBR(s výkonem 1300 MW):(s výkonem 1300 MW):

palivo: palivo: obohacené 20% obohacené 20% 239239Pu (nebo Pu (nebo 238238U) U)

rozměry aktivní zóny včetně rozměry aktivní zóny včetně plodivé oblasti: plodivé oblasti: 3.1 m průměr a 2.1 m výška3.1 m průměr a 2.1 m výška

tlak sodíku v reaktoru: tlak sodíku v reaktoru: 0.25 MPa0.25 MPa

teplota sodíku na výstupu z teplota sodíku na výstupu z reaktoru: 620°Creaktoru: 620°C

tepelná účinnost elektrárny: tepelná účinnost elektrárny: 42%42%

množství paliva v reaktoru: množství paliva v reaktoru: 31.5 tun směsi PuO31.5 tun směsi PuO22/UO/UO22

Page 31: Tepelné jaderné elektrárny

Recyklování paliva v rychlých Recyklování paliva v rychlých reaktorechreaktorech

Page 32: Tepelné jaderné elektrárny

ADTTADTT

vvyhořelé palivo yhořelé palivo z jaderných elektráren z jaderných elektráren by mělo v novém reaktoru by mělo v novém reaktoru cirkulovat ve formě roztavených solícirkulovat ve formě roztavených solí

štěpitelnštěpitelnéé prvk prvkyy budou budou ostřelovány n ostřelovány n ÞÞ uvolní uvolní se se další ndalší n kkoncentrace štěpitelných prvků však nebude taková, aby se v oncentrace štěpitelných prvků však nebude taková, aby se v

reaktoru udržela samovolná řetězová štěpná reakce (reaktor je reaktoru udržela samovolná řetězová štěpná reakce (reaktor je podkritický)podkritický)

ppřísun chybějících neutronů zajistí vedlejší zdroj - vzniknou při tříštění řísun chybějících neutronů zajistí vedlejší zdroj - vzniknou při tříštění jader těžkých kovů, například jader těžkých kovů, například PbPb či či W protony (s velkou energií) W protony (s velkou energií)

šštěpení a transformace by pravděpodobně mohly pokračovat, dokud těpení a transformace by pravděpodobně mohly pokračovat, dokud zcela nezmizí dlouhodobě radioaktivní prvkyzcela nezmizí dlouhodobě radioaktivní prvky - - RRAA malého množství malého množství zbylého odpadu by pak během pár desítek let poklesla na úroveň zbylého odpadu by pak během pár desítek let poklesla na úroveň materiálů, které nás běžně obklopujímateriálů, které nás běžně obklopují

ppokud se prokáže praktická životaschopnost, nebude ADTT okud se prokáže praktická životaschopnost, nebude ADTT jjen en "spalovnou" radioaktivních materiálů, ale elektrárna nového typu"spalovnou" radioaktivních materiálů, ale elektrárna nového typu - - rreaktor totiž na vlastní provoz potřebuje pouze asi čtvrtinu uvolněné eaktor totiž na vlastní provoz potřebuje pouze asi čtvrtinu uvolněné energie a zbytek může být použit na výrobu elektřiny jako v běžné energie a zbytek může být použit na výrobu elektřiny jako v běžné jaderné elektrárnějaderné elektrárně

jjako palivo ADTT reaktoru by nemuselo sloužit pouze vyhořelé palivo ako palivo ADTT reaktoru by nemuselo sloužit pouze vyhořelé palivo z dosavadních jaderných elektráren, ale napřz dosavadních jaderných elektráren, ale např.. také také ThTh

Page 33: Tepelné jaderné elektrárny

Schéma ADTTSchéma ADTT

Page 34: Tepelné jaderné elektrárny

Výhody Výhody xx nevýhody ADTT nevýhody ADTT

Nevýhody:Nevýhody: ddo urychlovače je potřeba zavést mnohem více energie, než o urychlovače je potřeba zavést mnohem více energie, než

kolik pak nese svazek p, a zdaleka ne všechny p způsobí kolik pak nese svazek p, a zdaleka ne všechny p způsobí tříštivé reakcetříštivé reakce (spotřeba urychlovače bude minimálně okolo (spotřeba urychlovače bude minimálně okolo 2020%% vyrobené energie) vyrobené energie)

samotná výstavba urychlovače samotná výstavba urychlovače je je velmi drahávelmi drahá (n (naději přinesl aději přinesl rozvoj nových urychlovačů tzv. p děl v rámci projektu rozvoj nových urychlovačů tzv. p děl v rámci projektu „„hvězdných válekhvězdných válek“ - “ - v v LANLLANL se stavíse staví první experimentální ADTT. první experimentální ADTT.

Výhody:Výhody: lze transmutovat lze transmutovat 232232Th na Th na 233233U U

– toto palivo okamžitě využito toto palivo okamžitě využito lze spalovat přebytky Pulze spalovat přebytky Pu lze přeměnit dlouhožijící lze přeměnit dlouhožijící RARA

prvky na prvky na jinéjiné s podstatně kratší s podstatně kratší T1T1//22– n v reaktoru n v reaktoru mohoumohou postupně postupně "rozbít" "rozbít"

všechny dlouhožijící radioizotopy všechny dlouhožijící radioizotopy

Page 35: Tepelné jaderné elektrárny

Jaderná fůzeJaderná fůze