235 U atommag hasadása

Átírás

1 BME Oktatóreaktor

2 235 U atommag hasadása

3 szabályozott láncreakció

4 hasadási termékek: pl. I, Cs, Ba, Ce, Sr, La, Ru, Zr, Mo, stb. izotópok több mint 270 hasadási termék, A=72 és A=161 között keletkezik az 235 U hasadása során

5 Gazdaságosság 1 kg energiahordozóból nyerhető villamos energia 1 kg tüzifa: 1 kwh 1 kg szén: 3 kwh 1 kg olaj: 4 kwh 1 kg urán: kwh ( kwh reprocesszálással)

6 reaktorok felépítése és működése, magyarországi reaktorok / 1959-KFKI, P th = 10 MW, üa.: UO 2, 36 % 235 U, φ ns -1 cm -2 2./ 1971-BME, P th = 100 kw, üa.: UO 2, ~30 kg, 10 % 235 U, φ ns -1 cm -2 3./ Paksi AE,4 db reaktor, P th = 1500 MW/reaktor, UO 2 ~ 42 t/3év, (burkolat: 99% Zr+1% Mo) ~ 3 % 235 U, P e ~ 470 MW e /reaktor, (η 33 %) szabályozás: B és Cd; moderátor, hűtőközeg mindegyik reaktorban: H 2 O,

7 A BME reaktor jellemzői Első kritikussá válás: (10 kw), rekonstrukció: (100 kw) - maximális hőteljesítmény: 100 kw th (Paks: 1500 th /reaktor; ~ 470 MW e /reaktor) - maximális termikus neutron fluxus: φ th ~ 2,7*10 12 ns -1 cm -2 - üzemanyag: 235 U-al 10 % dúsítású UO 2 ~ 30 kg (Paks: ~ 3 %, 42 t/3év/reaktor) - kritikus tömeg ( 235 U): 2740 g; beépített: ~ 2926 g ( m ~ 100 g/100 év - elméletileg) - moderátor: H 2 O; - neutron reflektor: H 2 O + grafit, indító neutron forrás: Pu-Be, - teljesítmény szabályozás: 2 db biztonságvédelmi rúd (B 4 C), 1 db kézi szabályzórúd (B 4 C), 1 db automata szabályozórúd (CdFe), - teljesítmény mérés: 2 +1 db hasadási kamra (impulzus láncok + szélessávú-cambel-lánc), 2 db γ-kompenzált ionizációs kamra (log lánc és autom. szabályzás), 2 db ionizációs kamra (egyenáramú védelmi láncok), - függőleges besugárzó csatornák: 18 db termikus csatorna, 1 db termikus csőposta, 1 db gyors csatorna, 1 db gyors csőposta, - vízszintes csatornák: 5 db + 1 db besugárzó alagút, - hűtő-rendszer: primer- és szekunder-kör, (max. átlagos víz hőmérséklet: ~ 45 0 C), - sugárvédelem: 2 m vastag beton (barit + normál), ~ 4,8 m vízoszlop a zóna fölött, gyűjtőtartályok, tárolótartály, (hulladékvizek), ioncserélő szűrőrendszer, - dozimetriai ellenőrző rendszer: 20 db GM cső + 2 db neutron monitor, - levegő szellőztető rendszer: szűrt levegő be, ellenőrzött levegő ki T épület kémény, - biztonságvédelem: külső: elektronika; belső: alulmoderáltság, negatív visszacsatolás;

8 Reaktorzóna keresztmetszete

9 BME NTI üzemelő reaktor zóna, (Cserenkov sugárzás)

10 Reaktortömb hosszmetszete

11 Reaktortömb keresztmetszete

12 BIZTONSÁGVÉDELEM Külső: elektronika (7 db nukleáris mérőlánc + logikai rendszer): nukleáris jel logikai jel összehasonlítás beavatkozás: figyelmeztetőjel (kék); hibajel (sárga); biztonságvédelmijel (piros) azonalli leállítás Belső: alulmoderáltság (TIT szinten) (P nő T nő ρ mod /ρ üa csökken m virtuálisan elfogy láncreakció leáll) m ~ 2,8 2,7 = 100 g m(kg) 235 U karakterisztika beépített kritikus 2,8 2,7 m alul moderált felül moderált T mod ~ 65 0 C ρ mod /ρ üa

13 a balesetek oka MINDIG emberi mulasztás

14 Oktatás: A BME oktatóreaktor felhasználása fizikusok, vegyészek, tanárok, nukleáris szakemberek képzése, továbbképzése (szakmérnökök, doktoranduszok, külföldi ösztöndíjasok) Kutatás: - neutronaktivációs analízis (régészet, geológia, orvosi alkalmazások), - radiokémia (üa. hermetikusság vizsgálat, környezeti minták mérése), - nukleáris méréstechnikai (α,β,γ, XRF-spektroszkópia) és reaktortechnikai módszerek kidolgozása (műszer fejlesztés PAE- részére), - sugárvédelmi, reaktor- és neutronfizikai kutatások, BNCT, - termohidraulikai elemzések, - nukleáris energiarendszerek, nukleáris üzemanyagciklus elméleti vizsgálatai,

15 Nyomottvizes (PWR) erőmű felépítése 1: reaktor tartály; 2: fűtőelem köteg (~3% 235 U, 99% Zr+1% Mo); 3: szabályzórúd; 4: rúd mozgató 5: nyomáskiegyenlítő; 6: gőzfejlesztő; 7: főkeringtető szivattyú; 8: frss gőz (szekunder kör); 9: hideg ág; 10-11: turbina; 12-13: generátor; 14: (gőz)kondenzátor; 15: tercier kör (hűtővíz); 16: szek.keringtető sziv.; 17: előmelegítő; 18: hermetikus tér; 19: tercier kör keringtető szivattyú;

16 VVER-440 reaktor zóna (üa. átrakás)

17 Üzemanyagciklus

18 Természetes és mesterséges eredetű sugárzás megoszlása

19

20 FOSSZILIS, FISSZIÓS? Szén tüzelésű erőművek Magyarországon: - emittált pernye (kéményen át) mennyisége: 1990: t/év (Komló 10 MW e ; Ajka 122 MW e ) 1993: korszerűsítés (por leválasztók, pl. Ajka: 500 t/év) - egyéb emissziók: CO 2, NO x, SO 2, stb. Magyarország 1990: szénnel: 8,6*10 9 kwh e 15*10 6 t CO 2,4*10 4 t NO x, 4*10 5 t SO 2 emisszó és 11*10 6 t O 2 elhasználás; nukleáris: 14*10 9 kwh e ~ 24*10 6 t CO 2, 6*10 4 t NO x, 7*10 5 t SO 2 és 18*10 6 t O 2 megtakarítás.

21 Fosszilis, fissziós?? (emisszió 1988)

22 FOSSZILIS, FISSZIÓS? Egyéb légszennyezők (nem a LUDAK, mások ludasok!!)