Reaktory jądrowe, wzmacniacze energii Łukasz Psykała rok akademicki 2015/2016 GiG, gr. 3 nr tematu: 22 Wydział Górnictwa i Geologii Kraków, dnia

Plan prezentcji 1.Wprowadzenie 2.Budowa reaktora jądrowego 3.Reakcja rozszczepienia 4.Zasady pracy reaktorów jądrowych w elektrowniach atomowych 5.Paliwo jądrowe 6.Polski reaktor jądrowy „Maria” 7.Wzmacniacze energii 8.Spelacja 9.Układ Sterowany Akceleratorem (ADS) 10.Porównanie 11.Podsumowanie 12.Literatura

Wprowadzenie Reaktor jądrowy - urządzenie, w którym przeprowadza się z kontrolowaną szybkością reakcje jądrowe, są to przede wszystkim reakcje rozszczepiania jąder atomowych; reakcje jądrowereakcje jądrowe

Wprowadzenie – pierwszy reaktor jądrowy Rys.1 Reaktor atomowy Chicago Pile-1 (CP-1)

Budowa reaktora jądrowego Rys.2 Przekrój przez reaktor jądrowy

Reakcja rozszczepiania n U → 236 U* → 141 Ba + 92 Kr + 3n + Q gdzie: U – pierwiastek Uranu Ba – pierwiastek Baru Kr – pierwiastek Kryptonu Q – wydzielona energia n - neutron Rys.3 Przebieg reakcji rozszczepienia U-235

Reakcja rozszczepiania Warunki zaistnienia do samopowtarzającej się łańcuchowej reakcji rozszczepienia jest masa krytyczna Wartość masy krytycznej zależy od: rodzaju materiału rozszczepialnego kształtu bryły z materiału rozszczepialnego stopnia wzbogacenia związku chemicznego zawierającego materiał rozszczepialny ciśnienia zewnętrznego obecności lub braku tzw. reflektora

Zasady pracy reaktorów jądrowych w elektrowniach Rys.4 Reaktor jądrowy w układzie ciśnieniowym

Zasady pracy reaktorów jądrowych w elektrowniach Rys.5 Reaktor jądrowy w układzie wrzącym

Zasady pracy reaktorów jądrowych w elektrowniach Rys.6 Reaktor jądrowy ciężkowodny (CANDU)

Zasady pracy reaktorów jądrowych w elektrowniach Rys.7. Reaktor jądrowy w układzie gazowo-grafitowym

Zasady pracy reaktorów jądrowych w elektrowniach Rys.8 Reaktor jądrowy w układzie prędkim powielającym

Paliwo jądrowe Uran w postaci : Stałej (w formie pastylek lub prętów) Ciekłej (azotanu uranylu, siarczanu uranylu) Gazowej (sześcioflurolek uranu) Pluton: Izotop Pu-239 Rys.9 Krążek wzbogaconego uranu

Polski reaktor atomowy „Maria” Rys.11 Przekrój reaktora Maria i basenu technologicznego Rys.10 Wnętrze reaktora

Wzmacniacze energii – IV generacja ADS (Układ Sterowany Akceleratorem) Wykorzystanie spalacji

Spelacja Rys.12 Przebieg reakcji spelacji

Układ Sterowany Akceleratorem (ADS) Rys.13 Akcelerator cząstek

Porównanie do reaktorów konwencjonalnych Zalety: Odpady o mniejszej radioaktywności Większe bezpieczeństwo ze względu na kontrolę reakcji Większa zasobność toru w stosunku do uranu Wady: Skomplikowana konstrukcja akceleratora Produkcja odpadów radioaktywnych związana z procesem spalacji

Podsumowanie Zalety: Brak emisji CO2 do atmosfery (ochrona środowiska) Zasoby wykorzystania Uranu wystarczą na jeszcze 80 lat Stabilność ceny Uranu wiąże się ze stabilnymi cenami za energię elektryczną Wady: Niebezpieczeństwo wystąpienia awarii o fatalnych skutkach dla społeczeństwa i środowiska (t.j. Czarnobyl, Fukushima) Bardzo długi czas budowy elektrowni atomowej Konieczność radzenia sobie z odpadami promieniotwórczymi

Podsumowanie - cdn. 1g U-235 daje energię równą około 20 GJ, a więc tyle samo co spalenie 1,5 MG węgla kamiennego

Literatura „Energia jądrowa, fakty i mity”, Kazimierz Bodek

Dziękuję za uwagę