Jaderná elektrárna. Osnova předmětu. Energetika Technologie přeměny Tepelná elektrárna a její hlavní výrobní zařízení

Transkript

1 Osnova předmětu 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) Úvod Energetika Technologie přeměny Tepelná elektrárna a její hlavní výrobní zařízení Ostatní tepelné elektrárny Kombinovaná výroba elektřiny a tepla Energie větru Energie vody Energie světla Další zdroje elektrické a tepelné energie 1

2 Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) 6) Princip funkce jaderné elektrárny Jaderný reaktor Vývoj jaderné energetiky Jaderná fúze Jaderné nehody a havárie 2

3 Princip funkce jaderné elektrárny 3

4 Princip funkce jaderné elektrárny 4

5 Provozované jaderné elektrárny 5

6 Štěpná jaderná reakce 235 U +n 92Kr+141Ba MeV 19 1eV=1,6 10 J 6

7 Princip funkce jaderné elektrárny 7

8 Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) Princip funkce jaderné elektrárny Jaderný reaktor Vývoj jaderné energetiky Jaderná fúze 8

9 Jaderný reaktor - VVER 9

10 Jaderný reaktor - VVER 10

11 Jaderný reaktor - BWR 11

12 Jaderný reaktor - Candu 12

13 Jaderný reaktor - Magnox 13

14 Jaderný reaktor - AGR 14

15 Jaderný reaktor - RBMK 15

16 Jaderný reaktor - FBR Liquid Metal cooled Fast Breeder Reactors (LMFBR) "Pool" Design "Loop" Design Control Rods Steam (to power turbine) Flow Baffle Control rods Coolant Level Fissile Core Fissile Core Breeder Blanket Reactor Pool Pump Breeder Blanket Biological Shielding Biological Shielding Liquid metal coolant Liquid metal coolant Heat exchanger Heat exchanger Steam generator Steam generator Water (from power turbine) Reactor pool (primary coolant) Intermediate loop Powergeneration loop Intermediate loop Reactor loop (primary coolant) 16

17 Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) 6) Princip funkce jaderné elektrárny Jaderný reaktor Vývoj jaderné energetiky Jaderná fúze Jaderné nehody a havárie 17

18 18

19 - Dukovany 19

20 - Temelín 20

21 21

22 Vývoj jaderné energetiky 22

23 Jaderná fúze 2 H + 3H He+17,6 MeV 19 1eV=1,6 10 J Teplota plazmatu cca 100 až 200 milionů. K. 23

24 Tokamak 24

25 Tokamak 25

26 Osnova přednášky 1) 2) 3) 4) 5) 6) Princip funkce jaderné elektrárny Jaderný reaktor Vývoj jaderné energetiky Jaderná fúze Jaderné nehody a havárie 26

27 Jaderné nehody a havárie 27

28 Jaderné nehody a havárie 0. Odchylka Odchylky, kde nejsou porušeny limity a podmínky provozu (LaP), a které jsou bezpečně zvládnuty v souladu s příslušnými postupy. Mezi příklady patří: jednoduchá náhodná porucha v redundantním (zdvojeném) systému, odhalená v průběhu periodických kontrol nebo zkoušek, plánované rychlé odstavení reaktoru, které probíhá normální, neúmyslná aktivace bezpečnostních systémů, bez významných následků, úniky v rámci LaP, menší rozšíření kontaminace uvnitř kontrolovaného pásma bez širších důsledků pro kulturu bezpečnosti 1. Anomálie Technická porucha nebo odchylka od schváleného režimu, ale se zbývající významnou hloubkovou ochranou. K tomu může dojít v důsledku poruchy zařízení, lidské chyby nebo nedostatků postupů a mohou nastat v jakékoliv oblasti, kterou stupnice pokrývá, například provoz jaderné elektrárny, transport radioaktivního materiálu, manipulace s jaderným palivem a skladování odpadů 28

29 Jaderné nehody a havárie 4. Havárie bez vážnějšího vlivu na okolí Únik radioaktivních materiálů do okolí s následkem dávky pro nejvíc zasaženou skupinu obyvatel v řádu několika msv (tj. na hranici limitù pro obyvatelstvo). Potřeba havarijních opatření na ochranu obyvatelstva je nepravděpodobná, s výjimkou místní kontroly potravin. Významné poškození zařízení (např. částečné tavení aktivní zóny v energetickém jaderném reaktoru a srovnatelné události v zařízeních bez reaktoru). Ozáření jednoho nebo více zaměstnanců (řádově až jednotky Sv), s vysokou pravděpodobností rychlého úmrtí Příklady: jaderná elektrárna Saint Laurent, region Centre, Francie, 17. října 1969 přepracovatelský závod Sellafield, Anglie, Spojené království, blok jaderné elektrárny Jaslovské Bohunice, okres Trnava, Československo (dnes Slovensko), 22. února 1977 jaderná elektrárna Saint Laurent, region Centre, Francie, 13. bøezna 1980 Buenos Aires, kritický soubor, Argentina,

30 Jaderné nehody a havárie 5. Havárie s rizikem vlivu na okolí Únik radioaktivních materiálů do okolí (s aktivitou stovek až tisíců TBq 131I nebo jiných podobně biologicky významných radionuklidů ) Částečné uplatnění opatření pro snížení pravděpodobnosti zdravotních následků na obyvatelstvo zahrnutých v místních havarijních plánech (např. evakuace, ukrytí) Těžké poškození jaderného zařízení. Může to zahrnovat těžké poškození velké části aktivní zóny energetického reaktoru, velká havárie s kritičností, nebo velký požár či exploze uvolňující značné množství radioaktivity uvnitř zařízení Příklady: komplex Windscale Pile, Anglie, Spojené království, 10. října blok jaderné elektrárny Three Mile Island, Pensylvánie, USA, 28. března

31 Jaderné nehody a havárie 6. Těžká havárie Únik radioaktivních materiálů do okolí. Plné uplatnění opatření pro snížení pravděpodobnosti zdravotních následků na obyvatelstvo zahrnutých v místních havarijních plánech Příklad: přepracovatelský závod Majak (známý též jako Kyštym), Čeljabinská oblast, Ruská SFSR, SSSR (nyní Rusko), 29. září Velmi těžká havárie Únik velkého množství radioaktivních materiálů z jaderného zařízení (například z aktivní zóny energetického reaktoru) do okolí. Možnost akutních a zpožděných zdravotních účinků v rozsáhlé oblasti s možností zasažení více než jedné země. Dlouhodobé důsledky pro životní prostředí Příklad: 4. blok jaderné elektrárny Černobyl, Ukrajina, 26. dubna , 2. a 3. blok jaderné elektrárny Fukušima I, Japonsko, 12. dubna

32 Jaderné nehody a havárie - Černobyl 32

33 Jaderné nehody a havárie - Černobyl 33

34 Jaderné nehody a havárie - Fukušima 34

35 Jaderné nehody a havárie - Fukušima 35

36 Opakovací otázky 1) 2) 3) 4) 5) Vysvětlete princip činnosti jaderné elektrárny. Popište štěpnou reakci. Vysvětlete princip činnosti jaderného reaktoru. Popište jadernou fúzi Vysvětlete princip činnosti Tokamaku. 36