Jaderné reaktory blízké i vzdálené budoucnosti, vyhořelé jaderné palivo - současné trendy a moznosti

Transkript

1 Jaderné reaktory blízké i vzdálené budoucnosti, vyhořelé jaderné palivo - současné trendy a moznosti aneb co umí, na čem pracují a o čem sní jaderní inženýři a vědci... Tomáš Bílý tomas.bily@fjfi.cvut.cz Katedra jaderných reaktorů 1 FJFI ČVUT v Praze

2 Místo úvodu... čerstvé a vyhořelé palivo 2

3 Nacházíme první rozdíly Uran (UO 2 ) Kolik VJP vyprodukujeme v ČR? Odhad produkce VJP v ČR: řádově 9000 t za celou dobu provozu EDU a ETE (včetně nových zdrojů ETE 3 a 4 a EDU 5) [SURAO] 3

4 Problém vyhořelého jaderného paliva... a jeho současné řešení v ČR Více o situaci v ČR:

5 Vyhořelé palivo ještě jednou... separace a recyklace Přepracovací závod v La Hague, Francie 5

6 Jak souvisí konstrukce reaktoru s vyhořelým jaderným palivem aneb o vztahu fyziky a jejího využití... Sluneční energii běžně používáme různými způsoby... 6

7 Jak souvisí konstrukce reaktoru s vyhořelým jaderným palivem aneb o vztahu fyziky a a jejího využití stejné je to i s využíváním jaderné energie Jaderná energie?? Jaderná energetika s tlakovodním reaktorem Způsob, jakým využijeme přírodní síly pro užitek člověka, závisí jen nás, našich přáních, znalostech a schopnostech... 7

8 Jaderná elektrárna, tak jak ji známe (lehkovodní tlakovodní reaktor např. ETE, EDU) 8

9 Současné jaderné reaktory trochu podrobněji Palivo: převážně mírně obohacený uran (obsah U-235 do 5%) Moderátor: voda Chlazení: Voda Teplota chladiva cca. 300 C (PWR) Tlak v I.O. cca 16 MPa Výkon MWe Účinnost cca. 33 % 9

10 Již staří Řekové... aneb cesta k pochopení podoby současné jaderné energetiky Seminář ÚČJF,

11 Jaké jsou současné reaktory?... a jaké by měly být? 11

12 Jak daleko je budoucnost? 12

13 koncentrovaný a stabilní zdroje energie stabilní cena energie vysoká bezpečnost energetická bezpečnost Současné jaderná energetika a reaktory blízké budoucnosti nízký vliv na životní prostředí bez emisí CO2 13

14 Jaderné reaktory blízké budoucnosti stejný princip jako stávající lehkovodní reaktory, ale další zlepšení v bezpečnosti, ekonomice, provozu a výstavbě 2 týdny 1 měsíc 2 měsíce 1 rok 2 roky 14

15 Například větší využití pasivní bezpečnosti využívá jen přírodní zákony (gravitace, přirozené proudění, vypařování, kondenzace) 15

16 Pasivní bezpečnosti a zjednodušení: Americký reaktor AP

17 Menu pro třetí tisíciletí dlouhodobá udržitelnost jaderné energetiky nakládání s vyhořelým palivem neelektrické využití jaderné energetiky další zvyšování bezpečnosti Reaktory vzdálené budoucnosti (2035+) vyšší dostupnost JE (mohou jadernou energetiku efektivně využívat všichni kdo o to stojí?) 17

18 Dlouhodobá udržitelnost: Jak dlouho můžeme využívat energii ze štěpení? Produkce uranu cca t ročně Zásoby uranu pří 80 USD/kg U asi 2,5 mil. t U při 260 USD/kg U asi 4,0 mil. t U Zásoby thoria 1,3 mil t Umíme množit jaderné palivo? 18

19 Kam jsme dospěli s vývojem množivých reaktorů? Provozní zkušenost přes 400 reaktor-roků (Francie, Rusko, USA, Indie, Čína) Rychlé reaktory chlazené sodíkem, olovem, heliem Reaktory s roztavenými solemi 19

20 Sodíkem chlazené reaktory 20

21 K čemu nám pomůže zavedení rychlých reaktorů 21

22 A co vyšší aktinidy, vysoceaktivní štěpné produkty? opět rychlé reaktory, reaktory s roztavenými solemi ale i podkritické urychlovačem řízené systémy Např. evropský projekt MYRRHA 22

23 Vysokoteplotní reaktory He chlazené, grafitem moderované reaktory výstupní teplota He až > 1000 C vysoká úroveň pasivní bezpečnosti reaktory pro průmysl, vodíkovou energetiku... a možná i pro vesmírné lety 23

24 Jaderný reaktor do Vaší obce? - Malé reaktory! Většina energetických výrobních bloků má výkon < 500 MWe Tak proč by část z nich nemohla být jaderná? 24

25 Anebo co vylepšit vodou chlazené reaktory... kam až můžeme zvyšovat účinnost 25

26 Jaderné reaktory ani dnes nevyrábí jen elektřinu... (výzkumné reaktory, jaderné pohony) radiofarmaka, dopování křemíku, analýza materiálů, výzkum nových materiálů, BNCT Jaderné pohony 26

27 Na závěr pro ty, pro něž budoucnost nebyla dost daleko... jaderná fúze 27

28 PS: pokud hledáte reaktory pro Vaši blízkou budoucnost, začněte na FJFI: školní jaderný reaktor VR-1 již na Vás čeká! DĚKUJI ZA POZORNOST