NZEV PROJEKTU ROK INVESTICE DO VZDLN NESOU NEJVY

NÁZEV PROJEKTU: ÚROK INVESTICE DO VZDĚLÁNÍ NESOU NEJVYŠŠÍ ČÍSLO PROJEKTU: CZ. 1. 07/1. 5. 00/34. 0521 AUTOR: ING. ZUZANA KERNDLOVÁ TEMATICKÁ SADA: ELEKTROENERGETIKA PRO ŽÁKY 4. ROČNÍKŮ STŘEDNÍ ŠKOLY TÉMA: JADERNÉ REAKTORY

Název projektu: Číslo a název šablony: Téma sady: Téma: Číslo materiálu: Druh učebního materiálu: Předmět: Ročník: Třída: Autor: Datum vytvoření: Datum ověření: Ověřil: Anotace: Klíčová slova: Investice do vzdělání nesou nejvyšší úrok CZ. 1. 07/1. 5. 00/34. 0521 V/2 - Inovace a zkvalitnění směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Elektroenergetika pro žáky 4. ročníků střední školy Jaderné reaktory VY_52_INOVACE_03_23_KEZU Prezentace Elektroenergetika 4 Z 4 K Ing. Zuzana Kerndlová 29. 8. 2013 11. 3. 2014 Autor Materiál je určen pro 4. ročník SPŠEIT. Jedná se o výkladovou prezentaci k problematice jaderných reaktorů. Studenti se seznámí s jednotlivými částmi reaktoru, s principem činnosti a jednotlivými typy reaktorů. VVER, BWR, palivová tyč, moderátor, chladivo, … Investice do vzdělání nesou

JADERNÉ REAKTORY ING. ZUZANA KERNDLOVÁ BRNO 2013

JADERNÝ REAKTOR Štěpné jaderné reaktory – principem je jaderné štěpení Termojaderné reaktory – princip termojaderné syntézy Obr. 1 Štěpný reaktor Zdroj: http: //hp. ujf. cas. cz/~wagner/popclan/transmutace/wagn eroptimismus. htm Obr. 2 Termojaderný reaktor Zdroj: http: //www. nazeleno. cz/energie/energetika/termojadernyreaktor-v-cesku-aneb-co-mozna-v-budoucnu-nahraditemelin. aspx INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 4/14

IZOTOPY, JADERNÁ PŘEMĚNA Izotop –atom se stejným počtem protonů a různým počtem neutronů v jádře Radioizotop – nestabilní a samovolně se přeměňující izotop při současném vyzáření ionizujícího záření Přeměna alfa – těžké jádro se mění na lehčí za současného vyzáření jádra He např. 238 U, 235 U, 234 U, 222 Rn Přeměna beta minus – v jádře se přemění jeden neutron na proton za současného vyzáření elektronu a neutrina např. 40 K, 234 Th, 210 Pb Přeměna beta plus – v jádře se přemění jeden proton na neutron a vyzáří se pozitron a neutrino např. 52 Mn, 11 C Přeměna gama – excitované jádro přechází do stavu s nižší energií vyzářením fotonu INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 5/14

ŠTĚPENÍ Spontánní štěpení – jádro se rozpadá na dvě lehčí jádra samo. Výskyt u uranu a transuranových prvků. Umělé štěpení – pomalý neutron narazí do jádra uranu, to se stane nestabilním, rozpadne se a vylétne několik neutronů. Doba procesu 10 -14 s. Odlétající jádra mají velkou kinetickou energii a pomocí ní se ohřívá chladicí médium. Odlétající neutrony rozštěpí další jádra = řetězová štěpná reakce. Opakem je fúze – slučování jader při vysokých tlacích a teplotách , vzniká těžší jádro. Poločas přeměny – doba, za kterou se přemění právě polovina všech radioaktivních jader přítomných na začátku děje. 6 He 0. 82 s 11 C 20 min 14 C 5 730 let 235 U 2, 4 x 109 let INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 6/14

ZÁKLADNÍ TERMÍNY Reaktor – zařízení pro udržení kontrolované štěpné reakce Aktivní zóna – oblast reaktoru, kde probíhá štěpení Jaderné palivo – směs obsahující štěpné izotopy Moderátor – zpomaluje neutrony, je součástí aktivní zóny Chladivo – odvádí energii uvolněnou při štěpení z aktivní zóny Regulační orgán - slouží k řízení štěpné reakce, regulaci výkonu, bezpečnému odstavení reaktoru. Cíleně ovlivňuje počet neutronů v reaktoru zachytáváním. Z materiálu, který absorbuje neutrony – např. kadmium, bór. Moderace – zpomalení neutronů, tím se změní na tepelné a mohou dále štěpit jádra uranu - např. lehká a těžká voda, grafit, polyetylén, parafín. INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 7/14

DĚLENÍ REAKTORŮ Podle druhu použitého moderátoru q Lehkovodní – moderátor lehká voda H 2 O q Těžkovodní – moderátor těžká voda D 2 O q Grafitové – moderátor grafit Podle použitého chladiva q Chlazené plynem – chladivo plynný oxid uhličitý nebo helium q Chlazené vodou – chladivo lehká nebo těžká voda q Chlazené organickými látkami – chladivo polyfenyly q Chlazené tekutým kovem – chladivo tekutý dusík Podle toho, zda dochází k varu chladicí vody q Varné – v aktivní zóně voda vaří q Tlakovodní – v aktivní zóně nedochází k varu vody INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 8/14

TLAKOVODNÍ REAKTOR q Používají obohacené palivo q Kompenzace reaktivity kyselinou borito q Řízení tyčemi zasouvanými shora q Jednoduchý chladicí systém q Problém koroze a eroze v prim. Okruh q Výměna paliva pod vodou q Ochranná obálka Obr. 3 Tlakovodní reaktor Zdroj: Jaderné elektrárny, Doc. Ing. Jiří Ráček, skriptum pdf INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 9/14

TLAKOVODNÍ REAKTOR VVER (vodo-voďanoj energetičeskij reaktor) Má 349 palivových článků, 312 je pevných, 37 regulačních. Regulační články jsou dvoudílné, horní část je absorpční nástavec. Palivová tyč složena z palivových tablet v povlakové trubce. Palivové tablety jsou 10 až 30 mm vysoké. Obr. 4 Kontrola regulačních tyčí Temelín Zdroj: http: //technet. idnes. cz/jak-funguje-temelin INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 10/14

VARNÝ REAKTOR BWR( boiling light-water cooled and moderated reactor) Výhody nižší tlak v primárním okruhu Pára se tvoří přímo v aktivní zóně Lze vést přímo do turbíny bez parních generátorů Nevýhody Přenesení radioaktivity až do turbíny Společný režim úpravy vody pro reaktor i turbínu Obr. 5 BWR Zdroj: Jaderné elektrárny, Doc. Ing. Jiří Ráček, skriptum pdf INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 11/14

SHRNUTÍ – TYPY REAKTORŮ A OZNAČENÍ Obr. 6 Tabulka typů reaktorů, zdroj: Jaderné elektrárny, Doc. Ing. Jiří Ráček, skriptum pdf INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 12/14

SROVNÁNÍ JADERNÝCH ELEKTRÁREN DUKOVANY A TEMELÍN Obr. 7 Základní údaje o JE v ČR, zdroj: Jaderné elektrárny, Doc. Ing. Jiří Ráček, skriptum pdf INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ 13/14

DĚKUJI ZA POZORNOST Ing. Zuzana Kerndlová zuzana. kerndlova@sspbrno. cz