tepelné jaderné elektrárny
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 PresentationTRANSCRIPT
Tepelné jaderné Tepelné jaderné elektrárnyelektrárny
Reaktory ve světěReaktory ve světě
Stavba atomuStavba atomu
271,6602.10u kg
Atomové číslo:
Hmotnostní nukleonové číslo:
AZ E
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
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
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
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
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)
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
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).
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
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. .
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)
Elektrárna typu PWRElektrárna typu PWR
JE typu BWRJE typu BWR
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
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
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.
Schéma HTGR reaktoru (americký typ)Schéma HTGR reaktoru (americký typ)
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
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.
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.
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.
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
AP 1000AP 1000
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
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.
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)
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
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
Recyklování paliva v rychlých Recyklování paliva v rychlých reaktorechreaktorech
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
Schéma ADTTSchéma ADTT
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
Jaderná fůzeJaderná fůze