Atomenergetikai alapismeretek

Hasonló dokumentumok
Atomenergetikai alapismeretek

Atomenergetikai alapismeretek

Δ x Δ px 2. V elektromos. nukleáris. neutron proton

Első magreakciók. Targetmag

Az atommagtól a konnektorig

A hazai nukleáris kapacitás hosszú távú biztosítása

FENNTARTHATÓ FEJLİDÉS ÉS ATOMENERGIA

ALLEGRO Reaktorral Kapcsolatos Reaktorfizikai Kihívások XV. MNT Szimpózium

Az Országos Képzési Jegyzékről és az Országos Képzési Jegyzék módosításának eljárásrendjéről szóló 133/2010. (IV. 22.) Korm.

Δ x Δ px 2. V elektromos. nukleáris. neutron proton

Mag- és neutronfizika 9. elıadás

A természetes uránnak csak 0.71%-a 235-ös izotóp, a többi 238-as, amely termikus neutronokkal nem hasítható

Maghasadás (fisszió)

Magyarországi nukleáris reaktorok

Maghasadás, atomreaktorok

Atomenergetikai alapismeretek

235 U atommag hasadása

A Nukleáris Technikai Intézet és az atomenergetikai képzések

Atomreaktorok. Készítette: Hanusovszky Lívia

Új típusú fűtőelemek bevezetésének megalapozását szolgáló kísérletek, 2015 & 2016

Gyorsreaktorok szerepe az atomenergetika fenntarthatóságában

Xe- és Sm-mérgezettség üzemviteli vonatkozásai

Atomreaktorok üzemtana. Az üzemelő és leállított reaktor, mint sugárforrás

Energetikai mérnökasszisztens Mérnökasszisztens

VVER-440 (V213) reaktor (főberendezések és legfontosabb üzemi jellemzők)

Atomerőmű. Radioaktívhulladék-kezelés

Perturbációk elméleti és kísérleti vizsgálata a BME Oktatóreaktorán

Látogatás egy reprocesszáló üzemben. Nagy Péter. Hajdúszoboszló, ELFT Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam,

Nemzeti Nukleáris Kutatási Program

ALLEGRO gázhűtésű gyorsreaktor CATHARE termohidraulikai rendszerkódú számításai

A paksi atomerőmű. Készítette: Szanyi Zoltán RJQ7J0

Miért érdekes? Magsugárzások. Az atommag felépítése. Az atom felépítése

Egyéb reaktortípusok. Atomerőművi technológiák. Boros Ildikó BME NTI

Atomenergia. Láncreakció, atomreaktorok, atombomba és ezek rövid története

Az atomoktól a csillagokig: Az energiaellátás és az atomenergia. Kiss Ádám február 26.

Rea e k a ti t vitá t s á k om o pe p n e z n ál á ás á é s é szabályozás

Miért érdekes? Magsugárzások. Az atommag felépítése. Az atom felépítése

A TERMÉSZETBEN SZÉTSZÓRÓDOTT NUKLEÁRIS ANYAGOK VIZSGÁLATA

Az SCWR-FQT tesztszakaszának CFD analízise: a be- és kilépő rész vizsgálata

A teljesítménysűrűség térbeli eloszlása

Reaktivitás kompenzálás és szabályozás

CFX számítások a BME NTI-ben

Sugárvédelem nukleáris létesítményekben. Átfogó [fenntartó] SVK Osváth Szabolcs (OKK-OSSKI-LKSO)

Miért érdekes? Magsugárzások. Az atom felépítése. Az atommag felépítése. Semmelweis Egyetem Biofizikai és Sugárbiológiai Intézet

A Nukleáris Technikai Intézet és az atomenergetikai

Aktuális CFD projektek a BME NTI-ben

REAKTOR ÜZEMELTETÉSI GYAKORLAT

Atomenergetika Erőművek felépítése

MUNKATERV/BESZÁMOLÓ. György Hunor Sándor Ph.D. hallgató 5. szemeszter (2014/2015 tanév 1. félév)

MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306

Készítette: Sánta Kata Budapest, május 1.

ÜZEMLÁTOGATÁS AZ MTA CSILLEBÉRCI TELEPHELYÉN

KÍSÉRLETEK AZ ANCARA MÉRŐKÖRÖN

ALLEGRO: gázhűtésű gyorsreaktor Közép-Európában. Czifrus Szabolcs BME Nukleáris Technikai Intézet

Magfizikai alapismeretek

Atomerőművi főberendezések Primer köri főberendezések

A szabályozott láncreakció PETRÓ MÁTÉ 12.C

A HPLWR tanulmányozásához használt csatolt neutronfizikai-termohidraulikai programrendszer továbbfejlesztése

Maghasadás Szabályozatlan- és szabályozott láncreakció Atombomba és a hidrogénbomba

Gázhűtésű gyorsreaktor üzemanyagciklusának modellezése

( t) Mag- és neutronfizika 10. elıadás Emlékeztetı: Láncreakció neutronokkal - - k 1

Energetika II. (BMEGEENAEE4) házi feladat

NEGYEDIK GENERÁCIÓS REAKTOROK Keresztúri András, Pataki István, Tóta Ádám MTA Energiatudományi Kutatóközpont, Reaktoranalízis Laboratórium

Tórium üzemanyagú atomerőművek elterjedésének hatása a világ energiatermelésére

A BME NTI részvétele a Nemzeti Nukleáris Kutatási Programban

IV. generációs reaktorok kutatása. Czifrus Szabolcs BME NTI

Atomerőművi főberendezések Primer köri főberendezések

A SÓOLVADÉKOS REAKTOROKBAN REJLŐ LEHETŐSÉGEK

Tartalom. Atomerőművi főberendezések Primer köri főberendezések. A továbbiakban említett típusok:

Kis atomerőművekről. MNT szimpózium. Budapest, december 5-6. mindig is volt törekvés kis blokkokra, mostanában a fő sodor mellett erősödik.

Az Oktatóreaktor reaktivitástartalékemelésének opciói és ezek biztonsági vonzata

A paksi kapacitás-fenntartási projekt bemutatása

A MAGTÁBLÁZATOK. A rendszám (Z) a neutronszám (N) függvényében A stabil magok Z=20-ig a os egyenes mentén, utána az alatt helyezkednek el.

A sugárzások és az anyag fizikai kölcsönhatásai

(2) A tényezők jelentése a következő:

A xenonkoncentráció változásának vizsgálata homogén reaktor esetében

A negyedik generációs reaktortípusok tórium-urán üzemanyagciklusban való alkalmazhatóságának vizsgálata

Aktuális CFD projektek a BME NTI-ben

PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEM TERMÉSZETTUDOMÁNYI KAR KÖRNYEZETTUDOMÁNYI INTÉZET

Fűtőelemek üzemi visel e ked e é d s é e

Detektorfejlesztés a késő neutron kibocsájtás jelenségének szisztematikus vizsgálatához. Kiss Gábor MTA Atomki és RIKEN Nishina Center

HPLWR zónatervezési számítások

C15-Kampányhosszabbítás a Paksi VVER-440-es blokkokban

Maghasadás, láncreakció, magfúzió

Nukleáris energetika. Kérdések 2015 tavaszi félév

Magfizika tesztek. 1. Melyik részecske nem tartozik a nukleonok közé? a) elektron b) proton c) neutron d) egyik sem

A FUNDAMENTÁLIS EGYENLET KÉT REPREZENTÁCIÓBAN. A függvény teljes differenciálja, a differenciális fundamentális egyenlet: U V S U + dn 1

A transzmutáció szerepe a fenntartható atomenergetikában

ALLEGRO: Gázhűtésű gyorsreaktor Közép-Európában

Bevezetés a fúziós plazmafizikába 1.

TOL A MEGYEI SZILÁRD LEÓ FIZIKAVERSE Y Szekszárd, március óra 11. osztály

ATOMENERGETIKA ÉS NUKLEÁRIS TECHNOLÓGIA

A Paksra tervezett új blokkok fô jellemzôi

RUGALMAS GYÁRTÓRENDSZER ÉS LOGISZTIKAI (ANYAG- ÉS INFORMÁCIÓÁRAMLÁSI) RENDSZER. 1. Rugalmas gyártó- és anyagáramlási rendszerek sajátosságai

Dél-dunántúli Környezetvédelmi és Természetvédelmi Felügyelőség

SMR: AZ ATOMENERGETIKA JÖVŐJE?

A NUKLEÁRIS ÜZEMANYAGCIKLUS LEZÁRÁSÁNAK LEHETŐSÉGEI

Nukleáris képzés vietnami szakembereknek Magyarországon (HUVINETT)

Az ionizáló sugárzások fajtái, forrásai

Harmadik generációs atomerőművek és Paks 2

Átírás:

Atomeergetikai alapismeretek 6. előadás: Atomreaktorok, atomerőművek Prof. Dr. Aszódi Attila Egyetemi taár, BME Nukleáris Techikai Itézet Budapest, 2019. március 12. https://kahoot.it/ az előző órai ayagból Prof. Dr. Aszódi Attila 2

Tartalom Atomreaktorok defiíciója Reaktorfizikai jellemzők Reaktortípusok Eergetikai reaktorok Atomerőművek hőkapcsolásai Atomerőművek fejlődése, atomerőmű geerációk Felhaszált irodalom: - Dr. Csom Gyula: Atomerőművek üzemtaa 1. kötet - Dr. Aszódi Attila, Babcsáy Boglárka és Boros Ildikó korábbi előadásai Prof. Dr. Aszódi Attila 3 Atomreaktorok defiíciója Atomreaktor az a műszaki létesítméy, melybe a maghasadáso alapuló, öfetartó, szabályozott formába lejátszódó lácreakció megvalósítható. a.) Atombombába lejátszódó lácreakció elve Sokszorozási téyező: > 1 szuperkritikus b.) Gyorsreaktorba lejátszódó lácreakció elve = = 1 kritikus < 1 szubkritikus eutrolassító ayag c.) Termikus reaktorba lejátszódó lácreakció elve Prof. Dr. Aszódi Attila 4 Forrás: Csom Gy: Atomerőművek üzemtaa 1.10. fejezet

Lácreakció Lácreakció Reaktivitás: ρ=(k eff -1)/k eff Kritikus, szubkritikus, szuperkritikus lácreakció Promp szuperkritikusság (ρ>β) Későeutrook szerepe a szabályozhatóságba k eff Szubkritikus <1 <0 Kritikus =1 =0 Szuperkritikus >1 >0 Kritikus tömeg kritikus térfogat ρ Forrás: pp.hu Prof. Dr. Aszódi Attila 5 Emlékezzeek a reaktorfizikából taultakra! Prof. Dr. Aszódi Attila 6 Forrás: Dr. Szieberth Máté előadása

Maghasadás, hasadási eutrook 1.25. ábra. Prompt eutrook eergiaspektruma izotópra Watt-spektrum legvalószíűbb eergia: 0,7 MeV átlageergia: 2 MeV Prof. Dr. Aszódi Attila 7 Forrás: Csom Gy: Atomerőművek üzemtaa 1.8. fejezet Moderátor jellemző 1 H H 2 O D D 2 O Be C 238 α 0-0,111-0,640 0,716 0,983 maximális eergiacsökkeés lassítási erélyesség µ 0 0,667-0,333-0,074 0,055 0,003 ξ 0 1 1 0,725 0,725 0,209 0,158 0,00838 Ütközések száma 18,2 18,2 25 25 87,1 114 2172 M I =ξ 0 Σ es 0,002 3,27 0,00027 0,256 0,18 0,06 0,042 makroszkop. lassítóképesség lassítási jóság 1/M I 500 0,247 3690 3,91 5,53 16,7 - γ 118 149 10900 7760 146 234 0,16 Prof. Dr. Aszódi Attila 8 Forrás: Dr. Csom Gyula: Atomerőművek üzemtaa 1. kötet

v 2` maximális eergiacsökkeés = E = A 1 E A+1 ` v 1 A+1 ϑ A ` w 1 lassítási erélyesség (átlagos logaritmikus eergiacsökkeés) ` w2 A 10 =l E E ξ =f A =1+ () l =1+ lα 2 A+ 2 3 logaritmikus eergiacsökkeés E 0 -ról E eergiaszitre letargia =le le Prof. Dr. Aszódi Attila 9 Forrás: Csom Gy: Atomerőművek üzemtaa 1.13. fejezet Moderátor jellemző 1 H H 2 O D D 2 O Be C 238 α 0-0,111-0,640 0,716 0,983 maximális eergiacsökkeés lassítási erélyesség µ 0 0,667-0,333-0,074 0,055 0,003 ξ 0 1 1 0,725 0,725 0,209 0,158 0,00838 Ütközések száma 18,2 18,2 25 25 87,1 114 2172 M I =ξ 0 Σ es 0,002 3,27 0,00027 0,256 0,18 0,06 0,042 makroszkop. lassítóképesség lassítási jóság 1/M I 500 0,247 3690 3,91 5,53 16,7 - γ 118 149 10900 7760 146 234 0,16 Prof. Dr. Aszódi Attila 10 Forrás: Dr. Csom Gyula: Atomerőművek üzemtaa 1. kötet

rugalmas ütközések száma az E 0 -ról E eergiaszitre való lassuláshoz ü(e E)= 1 ξ l E E ` v 1 ` w2 A+1 ϑ v 2` A ` w 1 Pl.: 2 MeV0.025 ev : ü t = ', ) * makroszkopikus lassítóképesség (a logaritmikus eergiacsökkeés és a rugalmas ütközések valószíűségéek együttes figyelembe vétele): M, =ξ Σ. =ξ /0. = ξ 1. 2 3 4 ~V 7 /V ü9 Prof. Dr. Aszódi Attila 11 Forrás: Csom Gy: Atomerőművek üzemtaa 1.13. fejezet Moderátor jellemző 1 H H 2 O D D 2 O Be C 238 α 0-0,111-0,640 0,716 0,983 maximális eergiacsökkeés lassítási erélyesség µ 0 0,667-0,333-0,074 0,055 0,003 ξ 0 1 1 0,725 0,725 0,209 0,158 0,00838 Ütközések száma 18,2 18,2 25 25 87,1 114 2172 M I =ξ 0 Σ es 0,002 3,27 0,00027 0,256 0,18 0,06 0,042 makroszkop. lassítóképesség lassítási jóság 1/M I 500 0,247 3690 3,91 5,53 16,7 - γ 118 149 10900 7760 146 234 0,16 Prof. Dr. Aszódi Attila 12 Forrás: Dr. Csom Gyula: Atomerőművek üzemtaa 1. kötet

moderálási aráy = lassítási jóság (makroszkópikus lassítóképesség és a makroszkópikus abszorpciós hatáskeresztmetszet háyadosa) γ= ξ Σ ;< Σ 9 = M, Σ 9 Aál jobb egy moderátor, miél agyobb a makroszkópikus lassítóképessége, és közbe miél kisebb a makroszkópikus abszorpciós hatáskeresztmetszete! külöböző moderátorú reaktorok sorredje a moderátor/üzemayag térfogataráyáak övekedése szerit: H 2 O < D 2 O < Be < C külöböző moderátorú reaktorok sorredje az üzemayag dúsítási igéyéek övekedése szerit: D 2 O < C < H 2 O < Be Prof. Dr. Aszódi Attila 13 Forrás: Csom Gy: Atomerőművek üzemtaa 1.13. fejezet Moderátor jellemző 1 H H 2 O D D 2 O Be C 238 α 0-0,111-0,640 0,716 0,983 maximális eergiacsökkeés lassítási erélyesség µ 0 0,667-0,333-0,074 0,055 0,003 ξ 0 1 1 0,725 0,725 0,209 0,158 0,00838 Ütközések száma 18,2 18,2 25 25 87,1 114 2172 M I =ξ 0 Σ es 0,002 3,27 0,00027 0,256 0,18 0,06 0,042 1/M I 500 0,247 3690 3,91 5,53 16,7 - makroszkop. lassítóképesség γ 118 149 10900 7760 146 234 0,16 lassítási jóság Prof. Dr. Aszódi Attila 14 Forrás: Dr. Csom Gyula: Atomerőművek üzemtaa 1. kötet

Moderátor ayagok fő jellemzői Moderátor paraméterek Moderációs úthossz [cm] Neutroabszorpciós hatáskeresztmetszet [bar] H 2 O D 2 O Grafit 5.74 10.93 19.7 0.66 0.0026 0.0045 Prof. Dr. Aszódi Attila 15 A moderátorválasztás egyéb szempotjai A moderációs jellemzőkö túl egyéb szempotokat is figyelembe kell vei a moderátor ayagáak megválasztásakor: Gazdaságosság Redelkezésre állás Korróziós, eróziós jellemzők Szerkezeti ayagokkal való kompatibilitás Kémiai stabilitás Viselkedés magas hőmérséklete Kémiai kompatibilitás Hőfizikai jellemzők (hőtágulási téyező, hővezetési téyező, sűrűség, viszkozitás) Üzemzavar-tűrés Viselkedés besugárzás hatására, sugártűrés Felaktiválódás Kezelhetőség, metesség a mérgező hatásoktól Leszerelési kérdések Prof. Dr. Aszódi Attila 16

A reaktortípust meghatározó egyéb fő szempotok Reaktor célja, fő terméke Esetleges másodtermék(ek) Egységméret Villamoseergia-redszerbe való beilleszthetőség Nemzeti eergiapolitika Gazdaságosság Főberedezések gyárthatósága Nemzeti gyártókapacitás va-e, kell-e (szempot-e a emzeti szuvereitás) Reaktortartály kovácsolási kapacitás va-e Főberedezések szállíthatósága rákészletek (szempot-e a emzeti szuvereitás) rádúsítási kapacitásokhoz való hozzáférés (va-e hazai; ha ics, szempot-e a emzeti szuvereitás) Üzemayag átrakási stratégia (esetleg cél a hasadóayag-teyésztés) Egyéb ayagokhoz való hozzáférés Az üzemeltetés ayagai redelkezésre állak-e, igéyelek-e további ifrastruktúrát (pl. ehézvíz) Kiégett üzemayag kezelési stratégia Hosszú távú fetarthatósági szempotok Prof. Dr. Aszódi Attila 17 Hasadási eutrook Maghasadás, hasadási eutrook 1.2. táblázat. Késő eutrocsoportok jellemzői Csoport szám Késő eutrook lehetséges előfutára Közepes eergia E i, MeV Az előfutár magok átlagos felezési ideje T 1/2, s 239 Pu 233 A késő eutrook részaráya az összes hasadási eutroszámhoz viszoyítva, β i, % 239 Pu 233 1 87 Br, 142 Cs 0,25 55,72 54,28 55,00 0,021 0,0072 0,0226 2 137 I, Br 0,56 22,72 23,04 20,57 0,140 0,0626 0,0786 3 138 I, Br 0,43 6,22 5,60 5,00 0,126 0,0444 0,0658 4 139 I, 94 Kr, 143 Xe 0,62 2,30 2,13 2,13 0,252 0,0685 0,0730 5 140 I, Cs 0,42 0,61 0,618 0,615 0,074 0,0180 0,0135 6 - - - 0,23 0,257 0,277 0,027 0,0093 0,0087 β = 6 βi, % i= 1 0,64 0,21 0,26 A késő eutrook jeletősége: Lehetővé teszik a lácreakció szabályozását, a békés célú atomeergetikát. Figyelem! Külöböző hasadóképes magokál a késő eutro háyad értéke más! (Jeletősége va a fejlett üzemayagokál (pl. MOX), és a kiégési ciklus sorá.) Prof. Dr. Aszódi Attila 18 Forrás: Csom Gy: Atomerőművek üzemtaa 1.8. fejezet

Heterogé atomreaktorok felépítése üzemayag (, O 2, MOX, C) moderátor (H 2 O, D 2 O, grafit) termikus reaktorba, feladata a eutrook lassítása hűtőközeg (H 2 O, D 2 O, CO 2, He, folyékoy fém) reflektor reaktivitást kompezáló, illetve szabályozó elemek i-core mérő- és elleőrző redszerek egyéb szerkezeti elemek, tartólemezek, rácsok reflektor Az üzemayag Prof. Dr. Aszódi Attila 19 Heterogé atomreaktorok üzemayagáak felépítése Nyugati PWR üzemayag távtartók pasztilla burkolat üzemayag vezetőcső mérőcső Prof. Dr. Aszódi Attila 20

Heterogé atomreaktorok üzemayagáak felépítése VVER üzemayag Prof. Dr. Aszódi Attila 21 Heterogé atomreaktorok felépítése 22 Prof. Dr. Aszódi Attila Forrás: IAEA PRIS

VVER-440 reaktor - üzemayag Pálcatartó lemez Sziterelő kemece O 2 -pasztillákak Hűtőközeg áramlása Nyomórugó Gázrés Al2O3 elzárótabletta Al2O3 elzárótabletta Hűtőközeg H2O Távtartó rács O2 pasztilla O 2 - pasztillák (D = L = 10 mm) Üzemayagpálcák (L = 4,2 m, D = 12 mm, s = 1 mm) Zirkaloy burkolat +gázrés Védőhüvely Zárósapka Zárósapka Nyomórugó Prof. Dr. Aszódi Attila 23 Üzemayag és szabályozó rudak VVER-440 349 üzemayag-kazetta Külső átmérőjük kb. 14 cm, hosszuk kb. 3 méter Szabályozó és biztoságvédelmi (BV) rudak Hat csoportba botva, 7 üzemi, 30 BV kazetta Bóracél abszorbes rész Prof. Dr. ASZÓDI Aszódi Attila 24

Primer kör VVER-440 Fő (primer) hűtőközeg H 2 O Primer hűtőközeg tömege 165 t Nyomás 123 bar Zóa belépési hőmérséklet 267 C Zóa kilépési hőmérséklet 297 C Főkerigtető szivattyúk száma 6 Teljes tömegáram 39750 t/h Prof. Dr. Aszódi Attila 25 Reaktortípusok A hasadóayag és a moderátor elredezése szerit: a) homogé reaktor: a hasadóayag és a moderátor homogé módo, egyeletese el vaak egymásba keverve; b) heterogé reaktor: a hasadóayag és a moderátor geometriailag elkülöül egymástól; A hasadást kiváltó eutrook eergiája szerit: a) termikus reaktor: a hasadások dötő részét a közeg atomjaival termikus egyesúlyba lévő termikus eutrook váltják ki; b) itermedier reaktorok: a hasadások dötő részét közepes eergiájú, azaz csak részbe lassított eutrook váltják ki; c) gyorsreaktorok: a hasadások dötő részét gyorseutrook váltják ki. A primerköri hűtőközeg yomásáak felvétele szempotjából: a) yomott tartályos reaktorok: az egész reaktor-beredezés, az összes fűtőelem-köteggel közös yomáso va egy agyyomásra tervezett tartályo (ú. reaktortartályo) belül, primerköri hűtőközeg yomását a reaktortartály fala veszi fel; b) yomott csöves reaktorok: a yomást a hűtőcsatorák fala veszi fel, melyek a fűtőelemkötegeket körülveszik. Prof. Dr. Aszódi Attila 26

Reaktortípusok A reaktor redeltetése szerit: a) szubkritikus redszerek b) kritikus redszerek c) kutatóreaktorok d) forrásreaktorok e) ayagvizsgáló reaktorok f) oktatóreaktorok g) eergetikai reaktorok MTA EK reaktor, Budapest Opal reactor, Ausztrália, Sydey, Lucas Heights Prof. Dr. Aszódi Attila 27 Ope Pool Australia Lightwater (OPAL) reactor 20 MW multi-purpose reactor 28 Prof. Dr. Aszódi Attila Forrás: https://www.asto.gov.au/

Reaktortípusok Eergetikai atomreaktor típusok apjaikba Ma legikább haszálatos csoportosítás: Üzemelő (db)/ Szumma 450 LWR Light Water Reactors PWR Pressurized Water Reactors 298 BWR Boilig Water Reactors 72 PHWR Pressurized Heavy Water Reactors 49 LWGR Light Water Graphite Reactors 14 FBR Fast Breeder Reactors 3 GCR Gas-Cooled Reactors 14 Üzemelő reaktorok típus szerit 2019. március Építés alatt lévő reaktorok típus szerit 2019. március Prof. Dr. Aszódi Attila Forrás: IAEA PRIS, lekérdezés: 2019. március 30