Název šablony: ICT2 – Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Vzdělávací oblast/oblast dle RVP: Člověk a příroda Okruh dle RVP: Fyzika Tematická.

Prezentace na téma: "Název šablony: ICT2 – Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Vzdělávací oblast/oblast dle RVP: Člověk a příroda Okruh dle RVP: Fyzika Tematická."— Transkript prezentace:

1 Název šablony: ICT2 – Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Vzdělávací oblast/oblast dle RVP: Člověk a příroda Okruh dle RVP: Fyzika Tematická oblast: Fyzika Název vzdělávacího materiálu: Jaderná elektrárna Kód vzdělávacího materiálu: ICT2-7-STF Ročník: 2. ročník šestiletého gymnázia (9. třída ZŠ) Datum vytvoření vzdělávacího materiálu: 9.4.2013 Jméno autora: Jakub Stránský

2 (1) Jaderná elektrárna Dukovany Jaderná energetika

3 Jaderné štěpení ● cílem klasických jaderných elektráren je využití energie uvolněné při jaderném štěpení ● zpomalený neutron, který je pohlcen jádrem paliva způsobí jeho nestabilitu těžké jádro se rozpadne na dvě lehčí za uvolnění energie a dvou nebo tří neutronů ● vzniklé elektrony předávají část své kinetické energie chladivu a mohou být využity pro další štěpení vzniká řetězová reakce, kterou lze regulovat množstvím „štěpících“ neutronů (2) (3) nejsou-li nadbytečné neutrony včas zachyceny, vnikne neřízená řetězová reakce, tedy jaderný výbuch

4 (4) berlínské experimentální zařízení z roku 1938, na kterém bylo poprvé realizováno řízené jaderné štěpení pomalými neutrony. Lise Meitnerová, Otto Hahn a Fritz Strassmann vycházeli z dřívějších experimentů Enrica Fermiho. (6) Otto Hahn (5) Lise Meitnerová

5 (8) reaktor VVER 1000 Jaderný reaktor ● tlaková nádoba, obklopující aktivní zónu, ve které běží jaderná reakce ● například temelínský reaktor VVER 1000 je vysoký 10,9m a má průměr 4,9m, jeho celková výška je 19,1m a váží 800t ● pro štěpnou reakci jsou vhodné pouze čtyři nuklidy 235 U, 239 Pu, 233 U, 241 Pu ● z přírodních zdrojů získáváme uran 235 (0,7%) obsažený ve směsi s uranem 238 (8) izolovaný kovový uran

6 (9) uranová ruda smolinec uranová ruda obsahující minimálně 0,1% uranu se rozdrtí a rozemele, poté se louhuje roztokem H 2 SO 4 a následně se vysráží koncentrát „žlutý koláč“obsahující zejména UO 2 SO 4, UO 4 (uranyl peroxid), oxidy uranu, U 3 O 8 (triuranoctooxid) tato směs („žlutý koláč“) se dále čistí a převádí na fluoridy uranu a následnými fyzikálními a chemickými postupy na obohacený oxid uraničitý UO 2 (10) „žlutý koláč“ prachový oxid uraničitý UO 2 je lisován do tablet a ukládán do palivových prutů (tyčí) (11)(12)

7 (13) palivová kazeta reaktoru v JE Dukovany svazek prutů tvoří palivovou kazetu, jednotlivé pruty jsou chráněny speciální slitinou (většinou obsahující zirkonium),která umožňuje přenos tepla, ale brání úniku radioaktivních produktů ( 14) reaktor JE Temelín obsahuje 163 palivových kazet po 312 prutech, hmotnost paliva v jedné kazetě je 563kg, celková hmotnost paliva v reaktoru 92t (15)

8 (16) první jaderný reaktor na světě Chicago Pile-1 postaven na racketsovém kurtu pod tribunou stadionu Chicagské univerzity dle projektu Enrica Fermiho. Ve středu reaktoru bylo rozmísťováno štěpné palivo, které mělo vytvořit kulovitou sféru o poloměru 3,7 metru. Koule z lisovaných oxidů uranu byly ukládány vždy ob jednu vrstvu do průsečíků pomyslné krychlové mřížky. Zbytek výplně tvořil grafit (moderátor). K řízení průběhu štěpení uranu sloužily řídící tyče z kadmia a oceli s přísadou boru pohlcující neutrony. Po vysunutí havarijní tyče a regulačních tyčí nastala první řízená jaderná reakce. Výkon reaktoru byl půl wattu. Stalo se dne 2. prosince 1942. Zdroj: http://technet.idnes.cz/fermi-a-prvni-jaderny-reaktor-d21-/veda.aspx?c=A121130_170709_veda_mlhttp://technet.idnes.cz/fermi-a-prvni-jaderny-reaktor-d21-/veda.aspx?c=A121130_170709_veda_ml

9 …a co všechno najdeme v jaderném reaktoru ? ● palivo - štěpný materiál, v ČR ve formě tablet UO 2 obohacen na 1,3-3,8% 235 U ● moderátor neutronů - látka zpomalující neutrony štěpení iniciují dobře pouze pomalé neutrony (rychlost cca 2,5km/s), moderátor tedy umožňuje reakci v reaktorech s nízkým obsahem štěpného materiálu (v jaderných zbraních velmi čisté palivo, ve kterém běží reakce i prostřednictvím nezpomalených neutronů) v ČR se používá voda, jinou možností je například těžká voda, grafit ● absorbátor - materiály pohlcující neutrony (kadmium, borová ocel…) většinou ve formě tyčí, které jsou v případě potřeby vstřeleny do reaktoru, pohltí neutrony a zastaví reakci ● chladivo - médium odvádějící teplo z aktivní zóny reaktoru a chladící štěpný materiál (voda, těžká voda, oxid uhličitý, helium…) (17) Jaderná elektrárna Temelín - má dva reaktory VVER 1000 s tepelným výkonem jednoho reaktoru 3000MW, teplota na výstupu z aktivní zóny je 320°C

10 ❶ v primárním okruhu proudí voda ohřátá v aktivní zóně reaktoru do parogenerátoru, kde předává energii vodě v sekundárním okruhu, ze které tak vzniká pára ❷ pára sekundárního okruhu je vedena na turbínu, kterou roztáčí společně s generátorem elektrické energie a poté v kondenzátoru zkapalní ❸ třetím okruhem proudí voda chladící sekundární okruh pouze v primárním okruhu je voda kontaminována radiací !!! …a k čemu je více okruhů jaderné elektrárny? (18)

11 (19) v charakteristických chladících věžích se chladí voda terciárního okruhu proudícím vzduchemz věží stoupá pouze čistá vodní pára http://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/jaderna-energetika/interaktivni-model-je-jak-funguje-jaderka.html věže Temelína mají výšku 155m, šířku u paty 131m a v koruně 83m

12 ...a pár úkolů na závěr... 1)Co je zdrojem energie v jaderných elektrárnách? 2)Najděte hlavní světové producenty uranu. 3)Kde se nalézají české jaderné elektrárny a jaký je jejich přibližný výkon? 4)Uveďte výhody a nevýhody jaderných elektráren. 5)Kdy a kde se stala největší jaderná havárie v historii? (20)

13 1)http://atominfo.cz/wp-content/uploads/2011/12/Dukovany.jpghttp://atominfo.cz/wp-content/uploads/2011/12/Dukovany.jpg 2)http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fissionhttp://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fission 3)http://www.unc.edu/~erinb/NuclearFission.htmlhttp://www.unc.edu/~erinb/NuclearFission.html 4)http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fissionhttp://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fission 5)http://en.wikipedia.org/wiki/Lise_Meitnerhttp://en.wikipedia.org/wiki/Lise_Meitner 6)http://en.wikipedia.org/wiki/Otto_Hahnhttp://en.wikipedia.org/wiki/Otto_Hahn 7)http://cs.wikipedia.org/wiki/Jaderný_reaktorhttp://cs.wikipedia.org/wiki/Jaderný_reaktor 8)http://en.wikipedia.org/wiki/Uranium-235http://en.wikipedia.org/wiki/Uranium-235 9)http://en.wikipedia.org/wiki/Uraniumhttp://en.wikipedia.org/wiki/Uranium 10)http://www.kernenergie-wissen.de/images/pictures/yellow-cake.jpghttp://www.kernenergie-wissen.de/images/pictures/yellow-cake.jpg 11)http://en.wikipedia.org/wiki/Uranium_dioxidehttp://en.wikipedia.org/wiki/Uranium_dioxide 12)http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fuelhttp://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fuel 13)http://atominfo.cz/2012/09/v-dukovanech-bude-o-vikendu-odstaven-blok-kvuli-vymene-paliva/http://atominfo.cz/2012/09/v-dukovanech-bude-o-vikendu-odstaven-blok-kvuli-vymene-paliva/ 14)http://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/jaderna-energetika/jaderne-elektrarny-cez/ete/technologie-a- zabezpeceni/8.htmlhttp://www.cez.cz/cs/vyroba-elektriny/jaderna-energetika/jaderne-elektrarny-cez/ete/technologie-a- zabezpeceni/8.html 15)http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fuelhttp://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fuel 16)http://towardasensibleorganization.wordpress.com/category/innovation-creativity/http://towardasensibleorganization.wordpress.com/category/innovation-creativity/ 17)http://cs.wikipedia.org/wiki/Jaderná_elektrárna_Temelínhttp://cs.wikipedia.org/wiki/Jaderná_elektrárna_Temelín 18)http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_power_planthttp://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_power_plant 19)http://rozhledyav.blogspot.cz/2010_08_01_archive.htmlhttp://rozhledyav.blogspot.cz/2010_08_01_archive.html 20)http://www.surao.cz/cze/Media/Images/radioaktivita-symbolhttp://www.surao.cz/cze/Media/Images/radioaktivita-symbol zdroje obrázků (staženo 7. 4. 2013):