Tematika. 12. előadás

Átírás

1 Tematika 1. Az atmmagfizika elemei 2. Magsugárzásk detektálása és detektrai 3. A nukleáris fizika története, a nukleáris energetika születése 4. Az atmreaktr 5. Reaktrtípusk a felhasználás módja szerinti csprtsításban 6. Atmreaktrk generációi 7. Magyarrszági atmreaktrk 8. Mini atmerőművek, mini atmreaktrk 9. Reaktrbiztnság, sugárvédelem 10. Atmerőmű balesetek 11. Atmerőmű és környezetvédelem 12. Fúziós erőművek II. 13. Természetes reaktrk

2 Természetes reaktrk Atmerőmű balesetek

3 Természetes reaktrk 1. Univerzumunk természetes reaktrai a csillagk. Értelmezés (csillag): Azkat az égitesteket amelyek saját energiatermeléssel rendelkeznek, csillagknak nevezzük. A csillagk saját energiatermelése jellemzően magfúzió révén valósul meg. A mi Naprendszerünk egyetlen csillaga a Nap.

4 Természetes reaktrk 2. Hasadási reaktrk a Földön: 235 U felezési ideje: 700 millió év, 238 U felezési ideje 4,5 milliárd év az 235 U gyrsabban fgy, mint az 238 U. Az uránércben az 235 U / 238 U aránya = 0,7202% ± 0,00004% 1972, Prvance, Pierlatte, Franciarszág Bugzigues, francia mérnök felfedezése Fura anláliát vett észre a mérései közben, miközben a gabni Oklói uránérc mintáit vizsgálták Bugzigues mérése szerint az 235 U / 238 U aránya = 0,717% vlt Keresték a sztenderd értéktől való eltérés kát: Került-e krábban nukleáris fűtőanyag a bányába? Földönkívüli űrhajó zuhant le arra a területre? UFOk?? Oklóban a kutatók egy ősi, természetes reaktr nymait találták meg. 1972: 6 természetes reaktr nymaira bukkantak A mai napig már 17 természetes reaktr nymait találták meg Az OKLO 15 reaktr ma is megtekinthető, és nem nyúltak hzzá

5 Természetes reaktrk Az OKLO 15 természetes reaktr bányaterülete. A sárga fltk az urán-xid hmkkőbe ágyaztt nymai Frrás: paksi atmerőmű hnlapja

6 Természetes reaktrk 1956, Paul Kurda (japán fizikus) elmélete a természetes reaktrkról. Megjóslja, hgy elvileg a természetben előfrdulhatna ilyen jelenség. Tudmánysan alátámaszttt elméletet publikál Megjóslta azt a természeti krt, amikr természetes reaktrk kialakulhattak Ma már ilyen nem alakulhat ki, mert az uránércben az 235 U csak 0,7%- ban van jelen. A 238 U + az egyéb kristály szennyezések a láncreakció fenntartásáhz szükséges neutrnkat semlegesítik. Ha nincs neutrn, akkr láncreakció sincs. Ha lenne is neutrn, akkr az gyrs neutrn lenne és le kéne őket lassítani a láncreakcióhz. A lassító anyag lehetne víz, grafit, nehézvíz is. De ha az uránhz lassító anyag keveredne, akkr az még több neutrnt tüntetne el a flyamatból. Csak a grafit és a nehézvíz lenne alkalmas természetes reaktrk építéséhez, de a természetben ezek már nincsen jelen. Más vlt a helyzet 2 milliárd éve! Akkr az urán iztóparány még 3% vlt és a 3%-s arányhz, a láncreakció beindításáhz és fenntartásáhz a sima víz is megfelelő. Kurda még az érc típusát is meghatárzta, sőt azt is mekkra térfgat kell a természetes reaktr kialakulásáhz.

7 Atmerőmű balesetek

8 Atmerőmű balesetek sztályai A nemzetközi nukleáris eseményskála Internatinal Nuclear Event Scale INES skála

9 Atmerőmű balesetek sztályai 0. fkzat: nincs biztnsági kckázata 1. fkzat: A biztnsági intézkedések lyan megszegése, ami még nem jelent veszélyt sem a dlgzókra, sem a laksságra. Működési hibák, emberi hibák, nem megfelelő eljárásk. 2. Fkzat: Már lehetnek biztnsági következményei, de a dlgzók éves sugárterhelése nem haladja meg az éves dóziskrlátt. A biztnsági berendezések lyan hibája, amely mellett még elégséges a védelem a balesetek elkerülésére. 3. Fkzat: a dlgzók sugárterhelése meghaladja a dóziskrlátt, de a legjbban veszélyeztetett emberek csak néhány tized millisievert dózist kapnak. A biztnsági rendszer hibája, ami balesethez vezet. Pl. Paks, Fkzat: Radiaktív anyagk kerülnek ki a környezetbe, de a külső radiaktivitás növekedése csak néhány millisieverttel haladja meg az átlags háttérsugárzást. Az ellenintézkedések krlátzttak, pl. helyi élelmiszerek ellenőrzése történik. Pl. Windscale, vagy meghatárztt mértékű kársdás történik a nukleáris berendezésekben. Olyank, amik nehézséget kzhatnak a helyreállítás srán. Pl, részleges zónalvadás. Akut egészségkársító hatásk is bekövetkezhetnek. Pl. Saint-Laurent, 1980.

10 Atmerőmű balesetek sztályai 5. fkzat: Radiaktív anyagk kerülnek ki a környezetbe. A sugárzás mennyisége TBq között van. A veszélyeztetett üzemben részleges ellenintézkedésre van szükség. Pl. Windscale fkzat: radiaktív anyagk kerülnek a környezetbe. A sugárzás mennyisége a TBq között van. A súlys egészségkársító hatásk krlátzására teljes körű helyi intézkedésekre van szükség. Pl. Kisztim (mai Orszrszág területe) fkzat: Nagy radiaktivitású anyagk kerülnek ki a környezetbe. Ezek között a láncreakció rövid és hsszú felezési idejű bmlástermékei is megtalálhatók. A sugárzás mennyisége meghaladja a TBq értéket. Nagy területen, akár több rszágban is súlys, egészségkársító és környezeti hatáskkal kell számlni. Eddig már vagy csak 2 ilyen történt a történelemben: Csernbili atmkatasztrófa,1986, Csernbil, Ukrajna Fukusimai szökőár katasztrófa, 2011, Fukusima, Japán

11 A windscalei erőmű baleset Ma Sellafild, Anglia Plutónium termelő, grafit mderátrs, levegő hűtéses erőmű 1957: a grafit felfrrósdtt, meggyulladt, a reaktr lángkban állt és radiaktív anyag került a szabadba A 125 m magas reaktrkéménybe épített szűrők a reaktrból származó radiaktív sugárzás nagy részét megfgták, így kmly környezeti kár és emberáldzat nem lett. A rektr 500 km 2 -es környezetében pl. a tejet emberi fgyasztásra alkalmatlannak minősítették és elkbzták. Egy személy a reaktrban 46 msv dózist kaptt, ami az éves adag kb 20-szrsa. A laksság sugárterhelése a megengedett érték alatt maradt, a hatósági intézkedéseknek köszönhetően A balesetet a közvélemény nem vette túl kmlyan

12 A Kistim katasztrófa A feldlgzási flyamat maradványai savak és vegyszerek, amelyek radiaktív gyököket tartalmazhatnak nagy mennyiségben. Ezeket a visszamaradó vegyületeket nagy tartálykba gyűjtik össze. A radiaktív bmlásk hőt termelnek. Ezért a tartálykat flyamatsan hűteni kell. 1956: 250 m 3 tartály hűtővezetéke meglazult, majd a hűtés leállt. Ennek következtében a tartály belsejében az anyag kiszáradt szeptember 29: a kikristálysdtt nitrátsók egy ellenőrző berendezés üzemi szikrájától belbbantak, azaz vegyi, és nem nukleáris rbbanás történt, de nagy mennyiségű radiaktív anyag szabadult fel. több száz km-ről is látható vlt a rbbanás A szvjet sajtó távli villámlásról és északi fényről beszélt 400 km-re is eljuttt a radiaktív szennyezés 1 millió curie radiaktív anyag szabadult fel és szóródtt szét kb km 2 területen

13 A Three Mile Island-i baleset USA, Pennsylvania állam, Harrisburg várs mellett Nymttvizes reaktrblkk, a blkk teljesítménye 900 MW március 28: a tisztán békés, kereskedelmi célú nukleáris energetika másdik legsúlysabb balesete történt. A környezetbe mégsem juttt ki jelentős radiaktivitás Baleseti napló: március 28. : tervdkumentációban fel nem tüntetett csőbe víz került, majd elzáródtt a gőzfejlesztő tápvízrendszerének egy szelepe. Az esemény miatt kiesett a turbina és beindultak a tápvíz szivattyúk A tápvíz szivattyúk nem szállítttak elegendő vizet, mert 2 nappal krábban zárva felejtették az üzemzavari tápvízrendszer szelepeit. A reaktr egyik hűtőhurkában megszűnt a hő elvezetése A primer körben gyrsan nőtt a nymás és a hőmérséklet A nymás növekedés miatt működésbe lépett a vészleállító rendszer, azaz a reaktr zónába beestek a szabályzó rudak. A reaktr leállt, de a maradványhő jelentős maradt. A zóna hűtéséről leállás után is gndskdni kell. A rssz hőelvezetés miatt nőtt a nymás a primer vízkörben, ezért kinyílt a nymáskiegyenl1tő tartály lefúvató szelepe A nymás csökkenésekr a térfgat kmpenzátr szelepének vissza kellett vlna zárnia, de nem következett be, mert a szelepre krábban bórsav ült ki. DE a blkkvezérkőben a kijelző nem a szelep fizikai állaptát mutatta, hanem azt, hgy a szelepet nyitő szerkezet kap-e feszültséget vagy sem. Vagyis a kijelző azt mutatta, hgy a szelep kaptt-e utasítást a zárásra!!!! Az perátrk nem ismerték fel a csökkenő nymás kát és leállíttták a nagynymású üzemzavari zónahűtő rendszert is. A reaktrban tvább csökkent a nymás, a hűtőközeg elfrrt, a zóna felső része víz nélkül maradt. A hőmérséklet elérte az 1100 C-t. A burklatk felnyíltak és beindult a víz cikrónium reakció. Hidrgén juttt a knténmentbe és rbbanás következett be.

14

15 A csernbili atmkatasztrófa április 26-án bekövetkezett az atmenergetika történelmének legsúlysabb szerencsétlensége. 7. fkzatú baleset! Csernbil, Ukrajna, RBMK típusú reaktr Krábban megfigyelt bajk: amikr a szabályzó rudakat betlják az RBMK erőműbe, a reaktivitás várt lecsökkenése helyett egy ideig annak átmeneti növekedését lehet tapasztalni. Nem tarttták ezt elég fntsnak leírni a kezelési utasításban. a balesethez egy lyan kísérlet vezetett, amit az erőművön akartak kipróbálni. A baleseti napló

16

17 A fukusimai szerencsétlenség március 11, 14:46, thukói földrengés + szökőár 7. fkzatú, nagyn súlys nukleáris baleset A környékbeli földeken mért radiaktivitás szintje összemérhető vlt a csernbili katasztrófa után mértekkel, csak a kiterjedés vlt krlátzttabb. A láncreakció leállítása után még maradék hő termelődik, ezért a reaktrt a leállítása után is flyamatsan hűteni kell. A hűtőrendszer szivattyúit járatni kell. A szivattyúk működtetéséhez elektrms áramra van szükség. Elektrms üzemzavar esetén csak üzemzavari dízelaggregátrkkal lehetséges, de rövid ideig. Aznban az áramkimaradás Fukusimán hsszú ideig tarttt. A reaktr leállása után 55 perccel m magas szökőár érte el a létesítményt, és a telepház berendezéseit megrngálta. A dízelek is kiestek. túlmelegedés és elfrrt a hűtővíz.

18