ΕΘΝΙΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΕΡΕΥΝΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΗΜΟΚΡΙΤΟΣ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΑΚΤΙΝΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΠΥΡΗΝΙΚΟΙ ΑΝΤΙ ΡΑΣΤΗΡΕΣ ΙΣΧΥΟΣ Ιωάννης Α. Παπάζογλου ιαφάνειες Τοµέας Πυρηνικής Τεχνολογίας ΑΠΘ ΘΕΡΙΝΟ ΣΧΟΛΕΙΟ 2005 ΑΓΙΑ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 11-22 ΙΟΥΛΙΟΥ 2005
ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Ηενέργειαπου παράγεται στους Πυρηνικούς Αντιδραστήρες οφείλεται στο φαινόµενο της σχάσης
ΚΥΚΛΟΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ Εξώρυξη του ορυκτού που περιέχει το UO 2 ιαχωρισµός του οξειδίου του ουρανίου από το υπόλοιπο ορυκτό (κίτρινο κέικ) Εµπλουτισµός του ουρανίου Κατασκευή των ράβδων καυσίµου Παραγωγή ενέργειας στον ΠΑ Απόσυρση-ανακύκλωση-απόβλητα
ΕΞΩΡΥΞΗ ΚΑΥΣΙΜΟΥ Ουράνιο βρίσκεται σε σχετική αφθονία (1000 φορές σε σύγκριση µε τον χρυσό) Οικονοµικά εκµεταλλεύσιµα Αυστραλία-Καναδά Καζακστάν 1-10 kg U ανά τόνο Ορυκτού 35 000 τόνοι Ουρανίου παράγονται ετησίως
ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗ ιαχωρισµός του οξειδίου του ουρανίου από το υπόλοιπο ορυκτό Από 0.5% συγκέντρωση ουρανίου ανά τόνο ορυκτού σε 75% Ακολούθως µετατροπή του σε UF 6
ΕΜΠΛΟΥΤΙΣΜΟΣ U-235 σχάσιµο υλικό 0.7% στοφυσικόουράνιο Οι περισσότεροι αντιδραστήρες χρησιµοποιούν καύσιµο ουράνιο µε περιεκτικότητα σε U-235 3%-5% Απαιτείται εµπλουτισµός ε = Ν u-235 / (Ν u-235 + Ν u-238 ) O σύνηθης µηχανισµός εµπλουτισµού είναι η µοριακή διάχυση
ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΙΣΚΙΩΝ ΚΑΥΣΙΜΟΥ Το UF 6 µετατρέπεται σε UΟ 2 (µαύρη πούδρα). Ακολούθως η πούδρα συµπιέζεται σε µικρά δισκία τα οποία θερµαίνονται σε πολύ υψηλές θερµοκρασίες. Τα κυλινδρικά δισκία έχουν διάµετρο 1 cm, ύψος 1 cm και βάρος 7 g
ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΡΑΒ ΩΝ ΚΑΥΣΙΜΟΥ Τα δισκία τοποθετούνται σε ράβδους κράµατος ζιρκονίου µήκους περίπου 4 µέτρων. Οι ράβδοι συναρµολογούνται και στερεώνονται σε ενιαίο συγκρότηµα που ονοµάζεται συστάδα καυσίµου Σε πυρηνικό αντιδραστήρα PWR 900 MW το καύσιµο αποτελείται από 157 συστάδες. Κάθε συστάδα περιέχει 264 ράβδους και κάθε ράβδος περιέχει 272 δισκία
ΠΥΡΗΝΙΚΟΙ ΑΝΤΙ ΡΑΣΤΗΡΕΣ 437 Πυρηνικοί Αντιδραστήρες Ισχύος σε 32 χώρες. 17% της Ηλεκτρικής Ενέργειας 13 τύποι αντιδραστήρων ισχύος
ΤΥΠΟΙ ΑΝΤΙ ΡΑΣΤΗΡΩΝ ΙΣΧΥΟΣ ΑΝΤΙ ΡΑΣΤΗΡΕΣ ΘΕΡΜΙΚΟΙ ΤΑΧΕΙΣ Υ ΡΟΨΥΚΤΟΙ ΑΕΡΟΨΥΚΤΟΙ LMFBR LWRs HWRs AGR HTGR PWR BWR CANDU
Υ ΡΟΨΥΚΤΟΙ ΑΝΤΙ ΡΑΣΤΗΡΕΣ LWRs - Ψυκτικό νερό Ισχυρός επιβραδυντής µικρός όγκος υποβρύχια Χαµηλό κόστος Μεγάλη σ α εµπλουτισµός κόστος καυσίµου Ευκολία µετάβασης από υγρή σε αέρια φάση
ΤΥΠΙΚΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ PWR Καύσιµο εµπλουτισµένο ουράνιο 3-4% η οξείδιο πλουτωνίου-ουρανίου ΜΟx. Μάζα καυσίµου περίπου 100 τόνοι. Επιβραδυντής και ψυκτικό ελαφρύ νερό Ηλεκτρική ισχύς σταθµού 900-1450 MW και απόδοση 32% Καρδιά, διάµετρος και ύψος περίπου 3.5 µέτρα. Πίεση 15.5 Mpa Ψυκτικό υπό πίεση. Θερµοκρασία εξόδου 329 βαθµοί
ΑΝΤΙ ΡΑΣΤΗΡΑΣ PWR
ΟΧΕΙΟ ΠΙΕΣΗΣ
ΡΥΘΜΙΣΤΗΣ ΠΙΕΣΗΣ
ΕΝΑΛΛΑΚΤΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ
ΣΤΡΟΒΙΛΟΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ
ΠΥΡΓΟΙ ΨΥΞΗΣ
ΦΡΑΓΜΑΤΑ ΕΓΚΛΩΒΙΣΜΟΥ ΤΩΝ ΡΑ ΙΕΝΕΡΓΩΝ ΠΡΟΙΟΝΤΩΝ
ΑΤΥΧΗΜΑΤΑ-LOCA Περιγραφή: απώλεια ψυκτικού Αίτιο: µεγάλη θραύση Σύστηµα σωληνώσεων οχείο πίεσης Απότοµη πτώση πίεσης-ατµοποίηση Αντιµετώπιση Βύθιση όλων ράβδων ελέγχου ιακοπή λειτουργίας Σύστηµα έκτακτηςψύξης(eccs)-ψυχρό νερόβορικό οξύ
ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ BWR Άµεσο κύκλο e=3,4% T i =288 C C x =15% Πίεση 70 atm Καύσιµο UO 2 Συστάδα 748 ράβδων, σύνολο ράβδων 46376, συνολικό βάρος 155 t Απόδοση σταθµού 34%
ΑΝΤΙ ΡΑΣΤΗΡΑΣ BWR
CANDU Έµµεσου κύκλου Ψυκτικό D 2 O p=100 atm Τ=267 C 312 C Επιβραδυντής D 2 O p=1 atm T=10 C Οριζόντια κανάλια ψυκτικού, καθένα στο δικό του δοχείο πίεσης Μικρή διάµετρος δοχείου πίεσης (2,5 cm)- αντοχή-συνέπειες θραύσης µικρότερες Αντικατάσταση καυσίµου εν λειτουργία Απόδοση σταθµού 28%
ΑΝΤΙ ΡΑΣΤΗΡAΣ CANDU
ΑΝΕΦΟ ΙΑΣΜΟΣ ΚΑΥΣΙΜΟΥ
ΠΥΡΗΝΙΚΟΣ ΣΤΑΘΜΟΣ VVER
KOZLODUY 200 km βορειοδυτικά της Σόφιας 6 µονάδες (2 των 1000 MW και 4 των 400 ΜW
RMBK Επιβραδυντής γραφίτης Ψυκτικό νερό Καύσιµο e=1,8% Πλεονέκτηµα : πολλαπλοί σωλήνες πίεσης
CHERNOBYL
ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΑ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ Συνεχής Λειτουργία Κόστος κατασκευής έκθεση εργαζοµένων Περίβληµα Κόστος λειτουργίας CANDU,RBMK BWR PWR CANDU,PWR,BWR PWR,BWR,CANDU
ΑΠΟΣΥΡΣΗ ΚΑΥΣΙΜΟΥ
ΠΡΟΣΩΡΙΝΗ ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ
ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ-ΑΝΑΚΥΚΛΩΣΗ
ΑΠΟΒΛΗΤΑ Σε κιλά ανά κάτοικο (Γαλλία ) Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από πυρηνική (πάνω από 75%)
ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΠΥΡΗΝΙΚΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ χαµηλής ή µέσης ραδιενέργειας και χρόνο ηµιζωής µικρότερο των 30 ετών 90 % χαµηλής ή µέσης ραδιενέργειας και χρόνο ηµιζωής µεγαλύτερο των 30 ετών 9.5 % Απόβλητα υψηλής ραδιενέργειας και χρόνο ηµιζωής µεγαλύτερο των 30 ετών 0.5 %
ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ τα χαµηλής και µέσης ραδιενέργειας απόβλητα τοποθετούνται σε ειδικά δοχεία και φυλλάσονται σε ειδικές εγκαταστάσεις υπέργειες η υπόγειες Τα υψηλής ραδιενέργειας απόβλητα αφού «υαλοποιηθούν» θα τοποθετηθούν τελικά σε ειδικούς υπόγειους επιλεγµένους χώρους
Τέσσερα Κριτήρια Οικονοµία Ασφάλεια Περιβάλλον Ραδιενεργά Κατάλοιπα ιασπορά Πυρηνικών Όπλων
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Υπάρχουν πάρα πολλές διευθύνσεις στο δίκτυο σχετικές µε την πυρηνική τεχνολογία. Για εκπαιδευτικούς λόγους η πλέον ενδιαφέρουσα (µε πολλέςπαραποµπές σε άλλες διευθύνσεις ) είναι η http://www.nuc.berkeley.edu/neutronics/todd/frame/