RF 1.1. Klasifikace jaderných reaktorů Podle základního jaderného procesu, který probíhá v jaderném zařízení, lze jaderné reaktory rozdělit na dvě základní.

Prezentace na téma: "RF 1.1. Klasifikace jaderných reaktorů Podle základního jaderného procesu, který probíhá v jaderném zařízení, lze jaderné reaktory rozdělit na dvě základní."— Transkript prezentace:

1 RF 1.1. Klasifikace jaderných reaktorů Podle základního jaderného procesu, který probíhá v jaderném zařízení, lze jaderné reaktory rozdělit na dvě základní skupiny:  štěpné jaderné reaktory, ve kterých základním jaderným procesem je štěpení těžkých jader neutrony v tzv. štěpné řetězové reakci.  termojaderné reaktory, které pracují na principu termojaderné (termonukleární) syntézy lehkých jader. Další skupinu tvoří hybridní reaktory.

2 RF O štěpných jaderných reaktorech můžeme říct:  v r. 1942 v laboratoři Chicagské univerzity dosáhl pod vedením profesora E. Fermiho kritického stavu první štěpný jaderný reaktor,  dnes jsou štěpné jaderné reaktory jak po fyzikální, tak i technické stránce vyřešeným problémem,  od r.1942 byly ve světě uvedeny do provozu stovky experimentálních a energetických štěpných reaktorů.

3 RF Štěpné jaderné reaktory můžeme třídit podle různých hledisek. Mezi nejdůležitější hlediska patří:  průměrná energie neutronů při štěpení,  konzistence a koncentrace jaderného paliva,  druh moderátoru,  geometrické uspořádání paliva a moderátoru v aktivní zóně,  druh chladiva v aktivní zóně.

4 RF ad 1) Podle průměrné energie neutronů při štěpení dělíme reaktory obvykle na tři typy: tepelné střední rychlé Tepelné (pomalé) reaktory pracují s neutrony zpomalenými na energii, která je srovnatelná s energií molekul prostředí, tj. E n ~0,025 eV 1). V reaktorech se středními neutrony je štěpení vyvolávané z zejména neutrony s energií kolem 10 2 eV. V rychlých reaktorech dochází ke štěpení paliva neutrony s energií blízkou energii štěpení, tj. E n >10 5 eV. Často se setkáváme také s epitermálními reaktory. Jsou to reaktory, ve kterých je štěpení vyvolávané převážně neutrony s energií kolem 1 eV. 1) Podle měrových jednotek SI 1 eV = 0,160210 aJ (attojoule) = 0,16021.10 -18 J. Pak E n = 0,0253 eV = 0,00405 aJ

5 RF ad 2) Podle druhého hlediska dělíme reaktory na: reaktory s tuhým palivem (tyče, desky, trubky,.), reaktory s tekutým palivem (suspenze, roztok). V reaktorech se používá nejčastěji přírodního nebo obohaceného uranu. Obohacení může být nízké, asi do 5% 235 U, střední nebo vysoké (nad 90% 235 U). Pokud jde o chemické složení paliva, používá se nejčastěji přírodního kovového uranu, kysličníku uranu U0 2, nebo karbidu uranu UC. V perspektivních transmutačních systémech (ADTT - Accelerator driven transmutation technology) se uvažuje použít palivo ve formě roztavených fluoridů.

6 RF ad 4) Podle uspořádání paliva a moderátoru v aktivní zóně (hledisko je kombinací předcházejících dvou) dělíme reaktory na: ad 3) Podle druhu moderátoru třídíme pouze tepelné reaktory a to na: reaktory s tuhým moderátorem (grafit, Be, Be0, UC), reaktory s kapalným moderátorem (H 2 0, D 2 0, organické látky). homogenní (mají palivo rovnoměrně rozptýleno nebo rozpuštěno v moderátoru), heterogenní (reaktory s blokovým uspořádáním paliva).

7 RF ad 5) Podle použitého chladiva rozeznáváme reaktory chlazené: plynem (C0 2, helium, vodní pára, vzduch), kapalinou (H 2 0, D 2 0, organické látky), tekutými kovy (sodík, NaK), roztavenými (teku- tými) solemi (UF 4 ).

8 RF Podle účelového hlediska (je univerzálnější) můžeme reaktory rozdělit na čtyři skupiny:  energetické ‑ pro výrobu tepelné nebo elektrické energie,  experimentální ‑ pro ověření zvolené koncepce energetických jaderných zařízení,  výzkumné ‑ pro experimentální práce v oblasti neutronové a reaktorové fyziky,  speciální ‑ např. množivé, chemické, dvojúčelové, transmutační a pod. Jaderné reaktory, které produkují nové palivo, tzv. množivé nebo plodivé reaktory, se obvykle dělí na:  breedery,  konvertory (vyrábí se palivo odlišné od paliva používaného pro provoz reaktoru: 238 U  239 Pu, 232 Th  233 U).

9 RF Další speciální hlediska pro klasifikaci: reaktorová nádoba (tlaková nádoba, tlakové trubky), poloha palivových článků v aktivní zóně (horizontální, vertikální), typ reaktorové mříže (čtvercová, trojúhelníková,...) a jiné. Z uvedeného rozboru hledisek je zřejmé, že je možné teoreticky vytvořit veliký počet kombinací. Ovšem pouze některé z nich se dají realizovat. Dále se budeme zabývat pouze štěpným tepelným jaderným reaktorem, který je ve světě zatím nejrozšířenější, a je v současné době základem i naší jaderné energetiky.