Jaderný reaktor
- 1. reaktor:
- spustil 2.12.1942 – Enrico Fermi
- pohřben v kostele..... ve Florencii (na stejném
místě jsou pohřbeni i G. Rossini, D. Alighieri, G. Marconi
(první bezdrátový přenos informace) a další)
- palivo:
- moderátor = zpomlovač neutronů:
- regulace:
- kadmiové tyče pohlcující
neutrony
- většina
současných reaktorů:
-
využívá zpomalené neutrony
- palivem je obohacený uran s 3 - 7 % U 235 v U 238
- moderátor je:
- voda
- těžká voda
- výjimečně grafit
- z bezpečnostních důvodů je snaha ho
nepoužívat
(jedna z příčin výbuchu Černobylské elektrárny)
- chladivo:
- slouží k odvádění tepla z reaktoru
- a následně tvorbě páry pro turbíny u
energetických
reaktorů
- nejčastěji používaná:
Tlakovodní reaktory
(viz
obr.):
- mezinárodní zkratkové označení těchto reaktorů:
- PWR
- někdy dle ruského vzoru pak i u nás VVER
(vodo-vodní energetický reaktor)
- u nás:
- Dukovany – 4 reaktory
- Temelín – 2 reaktory
- Jaslovské Bohunice – 2 reaktory (SR)
- Mochovce – 4 reaktory (SR)
- nejpoužívanější na světě
- aktivní zóna:
- palivové uranové tyče
- regulační
- pohlcují přebytečné neutrony
- většinou s příměsí bóru, popř. jiných nateriálů
(kadmium...)
- slouží k okamžité regulaci výkonu reaktoru
- zasouváním nebo vysouváním se neutrony více či
méně
pohlcují
- havarijní tyče
- zastavují reakci pohlcením neutronů
- většinou s příměsí bóru, popř. jiných nateriálů
(kadmium...)
- při provozu jsou vysunuty
- při vážné situaci jsou uvolněny a padají volným
pádem
do reaktoru
- umístěna v tlaková nádobě s vodou, kdy voda plní
zároveň
několik funkcí:
- moderátoru
- chladiva
- odvod tepla k parogenerátorům
pro výrobu páry pro turbíny
- pára již není radioaktivní
- stínění
- základ ochrany před neutronovým zářením
bezpečnosstní výhoda:
- s rostoucím výkonem voda hůř zpomaluje neutrony
a reakce probíhá pomaleji, až se zastaví jak reakce, tak reaktor
Využití a
účinnost:
- účinnost je významně ovlivněna nikoliv reaktorem,
ten
samotný má vysokou účinnost, ale turbínou, která jako všechny
tepelné motory má účinnost hluboko pod 50 %, tedy:
- 1/3 jaderné energie se přemění na elektrickou
- 2/3 je odpadní teplo
- lze využít jako teplo pro vytápění a na
ohřev
teplé vody v okolních městech a vesnicích
- podobně, jako Mělnická uhelná
elektrárna
vytápí část Mělníku a východní sídliště Prahy až po jižní - Modřanské
- nebo se pouští přes chladící věže do
okolního prostoru, jako odpad
- bohužel obě naše JE i většina uhelných
- u Temelína se počítalo s vytápěním
Českých Budějovic, Týna nad Vltavou a dalších, dosud nebylo
realizováno, ale nyní je v obnoveném plánu
- ve Francii se vetšinou nepoužívají chladící
věže a odpadní teplo se vede do řek, které ho pohlcují
- využití jaderných reaktorů:
- elektrárny
- lodě (ledoborce), ponorky
- kde hlavní výhodou je obrovské množství
energie, kdy palivo v reaktoru vydrží mnoho měsíců i let, tedy např.
lodě nemusí
vozit tuny nafty, nevypouštějí spaliny do vzduchu, nehrozí únik nafty
do moří, jedná se o velmi čistý provoz
- výzkum
Bezpečnost:
- v případě jakékoliv poruchy v elektrárně se havarijní
tyče zasunují
volným pádem do reaktoru
- pohlcují neutrony a zastaví v okamžiku reakci
- celá aktivní část je chráněna betonem s barytem –
pohlcuje neutrony
- kontejment:
- další způsob zvýšení ochrany, není úplně povinný,
ale
doporučený
- ochranná obálka reaktoru z předpjatého betonu
tlouštky
i
několika metrů
- musí vydržet i pád menších a středních letadel
- nad našimi jadernými elektrárnami je v okruhu
několika
desítek km (minimálně 20 km?) bezletová zóna a dopravní letadla, ani
jiná nad nimi, ani v okolí, nesmí létat (pouze v krizové situaci lze
vydat zvláštní povolení)
- z našich JE má Temelín, Dukovany, jako starší,
nemají,
na
Slovensku mají Mochovce, ale Jaslovské Bohunice též ne.
Zajímavosti:
- 1. naše elektrárna A1 – Jaslovské Bohunice (dnes
SR)
- spuštěna v 70. letech
- odstavena po nehodě
- palivo
- moderátor
- chladivo
- černobylský reaktor:
- varný - voda se vaří a přímo v reaktoru vzniká
pára
- chladivo
- moderátor
- s rostoucím výkonem se zvyšuje pravděpodobnost reakce a
tím roste výkon a opět roste počet reakcí a při nezvládnutí této
situace dojde k výbuchu přetlakovaného reaktoru
- reaktory využívající
fúze:
- v podstatě ve stavu výzkumu
- potřebuje velmi vysokou teplotu – miliony K
- nutné izolovat palivo od stěn
- nadějné
pomocí silného mg. pole proudy více jak 5.106 A
- systém Tokamak a ITER
- v současnosti stavba pokusného (zkušebního) reaktoru ve
Francii - s jistou šancí získávat i energii pro "výrobu" el. energie