Rychlé reaktory-shrnutí
Jaderná energetika se zrodila krátce po druhé světové válce, kdy se začalo uvažovat o využívání jádra pro jiné než vojenské účely. Éra prvních pokusných a energetických reaktorů byla velmi rozmanitá, ale postupem času zaujaly hlavní pozici reaktory se zpomalenými neutrony (moderovanými). Těmto reaktorům se někdy říká tepelné, jde o termín, jakými jsou nazvány zpomalené neutrony, které mají energii 0,0256 eV. Již od počátku jaderné éry bylo lidstvu jasné, že se energetická potřeba nespokojí pouze s tepelnými reaktory, dalším impulzem k vytváření nové technologie byla otázka paliva. Na zemi se vyskytují dva izotopy uranu, uran 238, který je štěpný, a uran 235, který je štěpitelný. Oba izotopy mají však rozdílný poločas rozpadu a tak je nyní uranu 235 na zemi pouze 0,7 %. Zbylé procento představuje uran 238, který je štěpný a má malý účinný průřez pro štěpení. Účinný průřez charakterizuje pravděpodobnost štěpení. Důsledkem tohoto faktu je, že uran 238 nelze štěpit pomalými neutrony a proto palivo v tepelných reaktorech musí být obohaceno. Obohacení reaktoru v Temelíně je přibližně 4 %. Obohacení paliva znamená podíl uranu 235 v palivu.
Potřeba štěpitelného materiálu přivedla lidstvo na myšlenku rychlých reaktorů. Rychlý reaktor využívá nezpomalených neutronů, díky vysokému neutronovému toku je zde i vyšší tepelný výkon, který je třeba chladit. Chladivem pro rychlé reaktory je sodík, směs olova a bismutu nebo plyn. Každý druh chladiva má výhody i nevýhody, které se pokusím shrnout v následujícím odstavci. Dalším rozdílem rychlých reaktorů je takzvaná množivá zóna. Jde o radiální část kolem reaktoru, která slouží jako stínění stěny reaktoru před vysokým neutronovým tokem a využívá potenciálu rychlých neutronů. Množivá zóna se skládá ze štěpných nuklidů, které se vlivem záchytu neutronu mění na štěpitelný materiál. Podrobnější informace shrnu v dalším odstavci.
Chlazení
Jak již bylo řečeno, chlazení rychlých reaktorů je prováděno pomocí sodíku, směsi olova a bismutu nebo plynu.
Chlazení sodíkem je nejpoužívanějším způsobem, který se uplatňuje například v ruských reaktorech BN, čínském experimentálním reaktoru CEFR, indickém demonstračním reaktoru PFBR, ale i v západních reaktorech jako je Phenix a SuperPhenix. Hlavní výhodou tohoto chladiva je vysoká tepelná kapacita a vysoký bod varu (900 °C). Díky této vlastnosti sodíku lze konstruovat reaktory, které mají jen nepatrně vyšší tlak v primárním potrubí, než je tlak atmosférický. Proto je vyloučena havárie LOCA, čili prasknutí primárního potrubí. Na druhou stranu, sodík je vysoce reaktivní kov, který se vzduchem velmi bouřlivě reaguje a s vodou reaguje za vzniku vodíku, který se vlivem vysoké okolní teploty může vznítit. U reaktorů chlazených sodíkem je kladen velký důraz na utěsnění všech potrubí a parogenerátorů. Není se však čeho obávat, takové reaktory mají spoustu čidel, která nepřetržitě zkoumají všechna problémová místa a v případě úniku sodíku by okamžitě informovaly operátora reaktoru.
Chlazení směsí olova a bismutu není tak rozšířené jako chlazení sodíkem. Jde například o malý reaktor SVBR-100, reaktor BREST-300. Pro budoucí reaktory IV. generace je plánováno využívání směsi olova a bismutu. Tato směs se využívá kvůli své vysoké tepelné kapacitě, nízké schopnosti moderovat neutrony, nízké teplotě tání a vysoké teplotě varu. Oproti sodíku není směs olova a bismutu reaktivní se vzduchem a přispívá tak k lepší bezpečnosti elektrárny. Navíc přirozená cirkulace chladící látky je dostatečná k pasivnímu zchlazení reaktoru po odpojení od sítě a tím chrání aktivní zónu reaktoru před velice rizikovým přehřátím.
Plynem chlazené reaktory jsou také jednou z větví reaktorů IV. generace. Jedná se například o projekt demonstračního reaktoru Allegro, který bude chlazen héliem, nebo projekt EM-2, který bude také chlazený héliem. Výhoda chlazení héliem je ve vysoké teplotě, které bude moci chladivo dosáhnout, a to až 1000 °C. Díky tomu dojde ke zvýšení účinnosti termodynamického cyklu. Dnešní elektrárny využívající rychlých neutronů a chlazení tekutým sodíkem dosahují účinnosti přibližně 43 %.
Přeměna štěpného materiálu na štěpitelný
Přeměna štěpného materiálu na štěpitelný se označuje jako transmutace. Způsob přeměny demonstruji na uranu 238. Uran 238 zachytí neutron, a tak se z něj stane nestabilní uran 239, který se rozpadá beta-rozpadem s poločasem rozpadu 25 minut na neptunium 239, které se opět rozpadá beta-rozpadem s poločasem rozpadu 2,3 dne na plutonium 239, které je již štěpitelným materiálem.
Podobným procesem lze například i z thoria 232 získat uran 233.
Nejúspěšnější modely
Mezi nejúspěšnější modely lze řadit sérii modelů BN, které jsou velmi pokročilou technologií a BN-350 se stal prvním komerčním reaktorem tohoto typu. Pokud zůstaneme u ruských reaktorů, je třeba zmínit ještě MBIR, což je výzkumný reaktor s výkonem 150 MWt, který přinese mnoho nových možností do světa rychlých neutronů. Ani Čína a Indie nejsou pozadu se svým výzkumem rychlých reaktorů. Jde o reaktory CEFR a PFBR. Indický výzkum je zaměřen převážně na přeměnu thoria 232 na uran 233 a jeho pozdější využití v reaktorech. Ze západních reaktorů je třeba zmínit francouzské reaktory Phenix a SuperPhenix, pomocí nichž Francie doufala ve vybudování uzavřeného palivového cyklu.
Závěr
Rychlé reaktory jsou důležitou součástí jaderné energetiky budoucnosti, jedná se o reaktory, které mnohem lépe dokáží využívat potenciálů paliva. Jde navíc o technologie, kterými lze dosáhnout uzavřeného palivového cyklu, což znamená, že palivo bude mnohokrát přepracováno a použito znovu, čímž se značně sníží množství použitého paliva. Rychlé reaktory navíc přináší zvýšení termické účinnosti elektrárny a zvýšení její bezpečnosti z pohledu havárií primárních potrubí a reaktoru.
Zatím je v provozu pouze jeden komerční rychlý reaktor, ale další jej budou následovat, protože výzkum těchto reaktorů je značně pokročilý a rozhodně bude ještě pokračovat například ve výzkumu využití thoria 232, kterého jsou na zemi značné zásoby.
Dalším kladným faktorem je využívání zbraňového plutonia jako paliva pro elektrárny a tak se myšlenka využívání jádra pouze pro mírové účely může naplnit.
Zdroje: www.atoinfo.cz
http://www.world-nuclear-news.org/
https://aris.iaea.org
Pavel Suk
Solné reaktory – řešení energetického problému lidstva?
V minulém článku byly shrnuty základní informace o reaktorech s roztavenými solemi, v následujících odstavcích si můžete přečíst současný vývoj těchto reaktorů, hlavně reaktoru Integral MSR.
Pavel Suk
Solné reaktory - minulost, nebo budoucnost?
Jsou všechny koncepty jaderných reaktorů podobné tlakovodním reaktorům? Může být jaderné palivo v tekuté formě? Historii i princip fungování solných reaktorů si můžete přečíst v následujícím článku.
Pavel Suk
NUSIM2017: Zachování know-how jako klíčová dovednost pro existenci jadrných elektráren?
Nábor nových pracovníků Slovenských elektráren a skupiny ČEZ není jednoduchá práce. Řešení a názory jak personalistů, tak vědeckých odborníků si můžete přečíst v následujícím článku, na závěr pohled analytika z Jobs.cz
Pavel Suk
NUSIM2017: Role design authority a zvládání těžkých havárií na jaderných elektrárnách
V druhé části konference NUSIM byly řešeny problémy design authority s hlavním tématem udržení plánů jaderných elektráren ve shodě s projektem, a také bezpečnostní systémy pro reaktory generace II ke zvládání těžkých havárií.
Pavel Suk
Zkušenosti z provozu českých a Slovenských jaderných elektráren se zaměřením na bezpečnost
Letošní konference NUSIM2017 byla vskutku bohatá a hlavní témata, kterých se týkala, byla: bezpečnost provozu JE a lidské zdroje. Úvodních slov konference se chopili prezidenti ČNS a SNUS, Daneš Burket a Vladimír Slugeň.
Další články autora |
Studentky rozrušila přednáška psycholožky, tři dívky skončily v nemocnici
Na kutnohorské střední škole zasahovali záchranáři kvůli skupině rozrušených studentek. Dívky...
Podvod století za 2,4 miliardy. Ortinskému hrozí osm let a peněžitý trest 25 milionů
Luxusní auta, zlaté cihly, diamanty a drahé nemovitosti. To vše si kupoval osmadvacetiletý Jakub...
Rusové hlásí průlom fronty. Ukrajinská minela jim přihrála klíčové město
Premium Jako „den průlomů“ oslavují ruští vojenští blogeři pondělní události na doněcké frontě, kde se...
Zemřel bývalý místopředseda ODS Miroslav Macek. Bylo mu 79 let
Ve věku 79 let zemřel bývalý místopředseda ODS a federální vlády Miroslav Macek, bylo mu 79 let. O...
NATO by Rusy porazilo, Putin má jedinou naději, řekl polský ministr zahraničí
Rusko by se mělo bát Severoatlantické aliance, protože ho v případě střetu s ní čeká „nevyhnutelná...
Dvacet let dotací z EU. Přinesly zločiny, ale i vlaky, techniku a splavné řeky
Premium Lázně, které nevznikly a je z nich night club nebo zdvihací most, který se nikdy nezdvihl. Česko...
Rus má imperialistické myšlenky. Ukrajinou nekončí, říká velitel v Donbasu
Premium Doněcká oblast (od zpravodajů iDNES.cz) Vymlácená okna, ale i celé domy srovnané se zemí. Tak vypadá Doněck a celý průmyslový Donbas....
Zelenskyj odvolal šéfa kybernetické špionáže kvůli skandálu s bytem manželky
Ukrajinský prezident Volodymyr Zelenskyj odvolal šéfa kybernetického oddělení tajné služby SBU...
V Břeclavi na chlapce spadla branka, na následky zranění zemřel
V Břeclavi ve středu v podvečer po úrazu na hřišti zemřel dvanáctiletý chlapec. Policie okolnosti...
Prodej rodinného domu, Šumbarská, Petřvald
Šumbarská, Petřvald, okres Karviná
3 350 000 Kč
- Počet článků 59
- Celková karma 0
- Průměrná čtenost 669x