Cykl paliwowy cd. Reakcja rozszczepienia Zjawisko rozszczepienia (własności) Jądrowy cykl paliwowy cd.

Transkrypt

1 Reakcja rozszczepienia Zjawisko rozszczepienia (własności) Rozkład mas fragmentów rozszczepienia Cykl paliwowy cd. (14 MeV) (eksploatacja paliwa) & Aspekty bezpieczeństwa jądrowego 239 Pu Widmo mas fragmentów zaleŝy od masy rozszczepianego jądra oraz energii rozszczepiającego neutronu Czasy rozpadu głównych fragmentów i nuklidów potomnych są krótkie Ewolucja składu paliwa w czasie eksploatacji z rozszczepienia przemiany naturalne rozpad promieniotwórczy: przemiany wymuszone: - (n,γ) przekrój czynny Xe na wychwyt neutronów σ(n,γ) = b! "Zatrucie" reaktora produktami rozszczepienia /głównie - Xe/ Te m I h Xe W duŝych strumieniach neutronów wypalanie Xe dominuje nad jego rozpadem. Po szybkim spadku strumienia sam rozpad Xe moŝe nie kompensować jego powstawania z I. W rezultacie zawartość Xe w reaktorze wzrasta dopóki nie rozpadnie się większość I. Ilość Xe moŝe wykluczyć osiągnięcie stanu krytycznego nawet w ciągu 2 dni w ciągu tzw. czasu "martwego". Oprócz zatrucia Xe zachodzi teŝ zatrucie samarem 151 Sm i 149 Sm ; słabsze: mniejszy σ abs neutronów (samar powstaje z rozszczepień bezpośrednio) (n,γ) h proces główny Cs Ba a trwały A 136 "Zatrucie" reaktora produktami rozszczepienia cd. reaktor wysokostrumieniowy reaktor badawczy, reaktor chłodzony gazem czas martwy reaktora 0.5 -ρ 0.4 cm -2 s reaktywność ujemna zapas reaktywności Zapas reaktywności to wzrost reaktywności osiągany przez usunięcie z rdzenia wprowadzonych tam wcześniej absorbentów neutronów (prętów absorpcyjnych) 1

2 Moc i zawartość ksenonu w reaktorze w funkcji czasu Główne Przemiany Jądrowe /cykl U-Pu/ Pu 88 a a 6600 a a a % Np U a a a 6.7 d a 23 m a h d (n,xn) (n, γ ) rozpad α rozpad β nuklid naturalny nuklid rozszczepialny _,,,, _ krótkoŝyciowy Średni Skład ZuŜytego Paliwa Jądrowego (ilość gł. radionuklidów/1gw el. yr) Aktynowce Produkty rozszczepienia Nuklid Masa T 1/2 [kg] T Frakcja 1/2 Masa [a] U( 235 Nuklid izotopu U) [yr] [kg] [%] 235U Kr U Sr U Cs Np Sm Pu 88 6 (2%) 93Zr Pu (57%) 99Tc Pu (23%) 107Pd Pu (13%) 126 Sn Pu (5%) 129I Am Cs Cm Postępowanie z odpadami promieniotwórczymi Klasyfikacja odpadów promieniotwórczych: 1) nisko- 2) średnio- 3) wysokoaktywne (zuŝyte paliwo) wysokoaktywne (zuŝyte paliwo) gł. średnioaktywne średnioi nisko-aktywne wysokoaktywne (zuŝyte paliwo) 2

3 Postępowanie z odpadami średnioaktywnymi Składowisko odpadów promieniotwórczych (średnio/nisko aktywnych, takŝe z zastosowań medycznych) Pojemniki na odpady średnioaktywne Transport pojemnika W większości krajów nie przewiduje się przeróbki zuŝytego paliwa po eksploatacji tylko składowanie w formacjach geologicznych Jądrowy cykl paliwowy Cykl paliwowy Back-end & Aspekty bezpieczeństwa jądrowego Po eksploatacji zuŝyte paliwo przechowuje się w basenach przy reaktorze Po wystudzeniu paliwo przewozi się do magazynów "tymczasowych" w specjalnych pojemnikach transportowych 3

4 Pojemnik transportowy zuŝytego paliwa Cask Pojemniki transportowe Budowa pojemników transportowych Pojemniki transportowe przechodzą poniŝsze testy upadek (przedziurawienie) upadek z wysokości Ø 15 cm ~1 m poŝar ~10 m zatopienie w płomieniach 800 ºC - 30 min ~1 m pod wodą 30 min Transport zuŝytego paliwa Testy pojemników transportowych Zderzenie z pociągiem Pojemnik transportowy na zuŝyte paliwo Zderzenie z betonową przeszkodą Pojemniki - testy przechodzą pomyślnie. 4

5 Transport zuŝytego paliwa cd. Składowanie zuŝytego paliwa Składowanie przejściowe (interim) Cask for spent fuel ready to transport w podziemnych basenach Canisters with spent fuel in Oskarshamn Interim Fuel Storage Konstrukcja ta jest wieziona "TIRem" z przechowalnika przy elektrowni do przystani na statek SIGYN, który przewozi ją do przechowalnika Oskarshamn Składowisko przejściowe cd. La Hague (F) Oskarshamn Interim Fuel Storage Składowanie przejściowe (interim) cd. Oskarshamn Interim Fuel Storage Granit 5

6 Składowanie przejściowe (interim) cd. Skala problemu zuŝytego paliwa 25 m Oskarshamn Interim Fuel Storage Ilość paliwa jądrowego zuŝywanego na osobę w ciągu całego Ŝycia w USA, jeŝeliby 100% energii elektrycznej produkowano z energii jądrowej Składowanie ostateczne (disposal) w formacjach geologicznych Składowisko Yucca Mountain Składowisko w budowie (USA) wizja artysty 6

7 Składowanie ostateczne (disposal) cd. w formacjach geologicznych Składowisko w Yucca Mountain (wizja grafika) Składowanie ostateczne cd. Składowiska w budowie (wizja artysty) w Szwecji i Finlandii pręt paliwowy pojemnik blok formacja geologiczna kaseta z paliwem PROBLEM ODPADÓW PROMIENIOTWÓRCZYCH Cywilna energetyka jądrowa świata zuŝywa rocznie ~ t paliw jądrowych Dotąd nagromadzono łącznie > t odpadów z energetyki cywilnej zawierających blisko 4000 t nuklidów rozszczepialnych Globalna ilość odpadów z przemysłu obronnego (gł. zuboŝony lub płytko wypalony uran) jest oceniana na t W głowicach jądrowych zgromadzono > 1000 t nuklidów rozszczepialnych Zawartość energii pozostającej w zuŝywanym paliwie rocznie wynosi ~ J, czyli około dwa razy więcej niŝ roczne zuŝycie energii całej ludzkości To bury such enormous energy would be really deplorable Carlo Rubbia 7