ENERGIE BUDOUCNOSTI Ing. Lukáš Martinec
KDO JSEM? Studium FST (KMM) – …. – Jaderná Elektrárna Temelín (NJZ, SJB, STB) 1
OSNOVA Energie – obecně Jaderná energie Zdroje tepla – štěpení „jaderné“ materiály Odpady z provozu Vize – jádro? Závěr 2
ENERGIE - DOKÁŽEME ŽÍT BEZ ENERGIE? 3
ENERGIE - RŮST SPOTŘEBY ELEKTŘINY VE SVĚTĚ (TWH/ROK) 4
ENERGIE – ZDROJE ENERGIE ČR 5
ENERGIE – KLADY A ZÁPORY 6
JADERNÁ ENERGIE - DUKOVANY 7 Čtyři tlakovodní reaktory PWR – VVER 440/213 Každý blok – Tepelný výkon 1375MW, Elektrický výkon 510MW Palivo – Ruská společnost TVEL
JADERNÁ ENERGIE - TEMELÍN 8 Dva tlakovodní reaktory PWR – VVER 1000/320 Každý blok – Tepelný výkon 3120MW, Elektrický výkon 1078MW Palivo – Ruská společnost TVEL (dříve Americká Westinghouse)
JADERNÁ ENERGIE 9 E = mc 2 Množství energie v 1kg libovolné látky: kWh (≈ 25 TWh), což odpovídá energii uvolněné při výbuchu více než 21 megatun TNT Spotřeba energie v ČR rok 2014: cca 70 TWh chemické reakce (hoření)... asi 0, % štěpení těžkých jader... asi 0,1 % syntéza lehkých jader... asi 1 % anihilace částic a antičástic %
JADERNÁ ENERGIE – PRINCIP JE (PWR) 10
JADERNÁ ENERGIE – ZDROJ TEPLA 11 m j (Z,A) < Z m p + (A-Z) m n Δm = Z.m p + (A-Z).m n – m j (Z,A) hmotnostní schodek!!! (E=mc 2 )
JADERNÁ ENERGIE – ZDROJ TEPLA 12 vazebná energie Ev: energie potřebná k úplnému rozložení jádra na jednotlivé volné nukleony. [MeV] měrná vazebná energie: Ev/A = ej. [MeV/A]
JADERNÁ ENERGIE – ZDROJ TEPLA 13 Spojování lehkých jader (jaderná syntéza, jaderná fúze). Při spojení dvou lehčích jader než je jádro železa vzniká jádro, které je těžší a stabilnější a při tom se uvolní energie. Štěpení těžkých jader. Při štěpení těžkého jádra vznikají jádra lehčí, stabilnější a opět se při tom uvolňuje energie.
Rychlé neutrony!!!! 200MeV!!!! = Ek JADERNÁ ENERGIE – ZDROJ TEPLA 14 (sloučení C+O 2...4eV)
UO 2 – mřížka krychlová plošně centrovaná Zabrždění štěpných fragmentů = teplo!!! JADERNÁ ENERGIE – ZDROJ TEPLA 15
Rychlé neutrony – malá pravděpodobnost dalšího štěpení! JADERNÁ ENERGIE – ZDROJ TEPLA 16 Moderace!!!
Moderátor Chladivo Absorbátor Palivo „JADERNÉ“ MATERIÁLY 17
Moderátor: zpomaluje štěpné neutrony, H 2 O, D 2 O, grafit Interakce neutronů s jádry – (n,gama), pružný a nepružný rozptyl, jaderná reakce Lehká voda – dobré zpomalení x záchyt…OBOHACENÝ U (5%) Těžká voda – dobré zpomalení + malý záchyt….PŘÍRODNÍ U „JADERNÉ“ MATERIÁLY- MODERÁTOR 18
Chladivo: teplosměnná látka - odnáší teplo z AZ do PG požadavky: vysoký součinitel tepelné vodivosti λ [W/m.K] vysoká měrná tepelná kapacita c p [J/kg.K] vysoký bod varu, nízký bod tání nízká absorpce neutronů dobrá tepelná a chemická stabilita, odolnost radiaci (nečistoty), antikorozní malá čerpací práce cena!!! 19 „JADERNÉ“ MATERIÁLY - CHLADIVO
Absorbátor: absorbce přebytečných „n“, řízení štěpné reakce požadavky: vysoký absorbční účinný průřez (dobrá abs. „n“) mechanické vlastnosti dobrá tepelná vodivost odolnost korozi (KOH, NH 3, N 2 H 4,) chemická stálost např: bor (B 4 C, H 3 BO 3 ), kadmium (Cd) 20 „JADERNÉ“ MATERIÁLY - ABSORBÁTOR
Palivo: zdroj tepla!!! Např: 235 U, 239 Pu, 241 Pu Temelín: cca 5% 235 U zbytek 238 U požadavky: zajistit průtok chladiva bariéra šíření štěpných produktů přestup tepla do chladiva vedení regulačních orgánů chemická stálost 21 „JADERNÉ“ MATERIÁLY - PALIVO
22 „JADERNÉ“ MATERIÁLY - PALIVO 163 PS 312 Pr. konstrukce: Nerezová ocel pokrytí: Zirkaloy (Zr+Nb) – malý záchyt neutronů palivo: UO 2 – teplotní odolnost, né alotropie za těchto teplot, 5% 235 U....moderace H 2 O
Radioaktivita: - samovolný, pravděpodobnostní děj - přeměna nestabilního jádra na stabilnější - uvolňuje se záření - jednotka 1Bq Beckuerel [1rozpad/sekund] - přeměny α, β -, β +,γ, EZ ODPADY Z PROVOZU - RADIOAKTIVITA 23
ODPADY Z PROVOZU - DRUHY 24 RaO: kapalné (zkoncentrovat, zpevnit – Bitumenace, Vitrifikace...) plynné (převod do pevného – filtry – skelná vata, zeolit...) pevné (zmenšení objemu - lisování) použité jaderné palivo (ukládání – kontejnery)
ODPADY Z PROVOZU - PALIVO 25 SVJP: kontejnery typu „CASTOR“ 1CASTOR – 19PS v SVJP(150 kontejnerů) 60 let, poté hlubinné uložiště
VIZE JÁDRO V ČR? 26 Tendr: ETE 2 bloky Westinghouse Electric Company LLC a Westinghouse Electric Czech Republic s.r.o.; konsorcium společností ŠKODA JS, Atomstroyexport a Gidropress AREVA NP „vize nového tendru“ ETE 1 blok, EDU 1blok....????
27 DĚKUJI ZA POZORNOST