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: Jméno autora: Jakub Stránský

(1) Jaderná elektrárna Dukovany Jaderná energetika

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) 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

(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

(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)

(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)

(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 Zdroj:

…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

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)

(19) v charakteristických chladících věžích se chladí voda terciárního okruhu proudícím vzduchemz věží stoupá pouze čistá vodní pára věže Temelína mají výšku 155m, šířku u paty 131m a v koruně 83m

...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)

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) zabezpeceni/8.htmlhttp:// zabezpeceni/8.html 15) 16) 17) 18) 19) 20) zdroje obrázků (staženo ):