JADERNÉ ELEKTRÁRNY

27. dubna 2013 VY_32_INOVACE_170315_Jaderne_elektrarny_DUM

Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Miroslava Víchová.Obchodní akademie a Střední odborná škola logistická, Opava, příspěvková organizace.

Materiál byl vytvořen v rámci projektu OP VK 1.5 – EU peníze středním školám,registrační číslo CZ.1.07/1.5.00/34.0809.

1.Jaderný reaktor

2.Jaderná

elektrárna

4.České JE

3.Bezpečnost jaderných elektráren

5.JE ve světě

• zařízení, ve kterém probíhá řetězová štěpná jaderná reakce

• tato reakce je kontrolována a udržována ve stabilním běhu

Jako palivo se používá obohacený uran obsahující vyšší množství 235U než uran přírodní. Přírodní uran je směs izotopů 238U (99,276 %) a 236U (0,718 %) a 234U (0,004 %). Jako moderátor ke zpomalování neutronů se používá často voda, těžká voda nebo grafit. Moderátor též pohlcuje neutrony. Voda může sloužit také jako chladivo.

V roce 2000 pracovalo ve světě 284 výzkumných jaderných reaktorů o malých výkonech. Reaktory mají různé konstrukce, princip činnosti i využití.

Jaderný reaktor

dále

V našich elektrárnách se používá lehkovodní tlakový reaktor PWR (Pressurized light-water cooled and moderated reactor)- označuje se též ruskou zkratkou VVER.

Je chlazen vodou o tlaku 100 Bar, voda slouží i jako bezpečnostní prvek. Pokud v reaktoru není voda, reakce se sama zastaví. Pára pro pohon turbogenerátoru se vyvíjí mimo reaktor v parogene-rátorech.

Jaderný reaktor

dále

Obr. 1

Další typy reaktorů:

BWR – varný reaktor

• nejběžnější typ

• chladivem i moderátorem je voda

• má vyšší energetickou účinnosti, ale nižší koeficient bezpečnosti

Grafitem moderované typy reaktorů

RBMK – varný reaktor

• lehkovodní grafitový reaktor

• při nesprávném použití je velmi nebezpečný

• byl použit v Černobylu

Jaderný reaktor

dále

Magnox

• používá se Velké Británii a Japonsku

• palivem je kovový uran ve formě tyčí pokrytých MgO2

• má vysokou tepelnou účinnost srovnatelnou s tlakovým reaktorem

Reaktory moderované těžkou vodou

Typ CANDU

• používaný v Kanadě

• palivem je přírodní uran

• chadivem a moderátorem je těžká voda

Jaderný reaktor

Jaderný reaktor na wikipedii

další kapitolazpět na obsah

• přeměňuje vazebnou energii těžkých jader prvků na elektrickou energii

• skládá se z jaderného reaktoru, parní turbíny s alternátorem a dalších pomocných provozů

• v principu jde o parní elektrárnu, neboť získaná tepelná energie se používá k výrobě páry v parogenerátoru

• tato pára pohání parní turbíny, které pohání alternátory pro výrobu elektrické energie

Jaderná elektrárna

dále

Jaderná elektrárna

Schéma JE s tlakovodním reaktorem

1. Reaktorová hala2. Chladicí věž3. Tlakovodní reaktor4. Řídící tyče5. Kompenzátor objemu6. Parogenerátor7. Aktivní zóna8. Turbína - vysokotlaký a nízkotlaký stupeň9. Elektrický generátor10. Transformační stanice

11. Kondenzátor sekundárního okruhu 17. Chladící okruh12. Plynný stav 18. Primární okruh13. Kapalný stav 19. Sekundární okruh14. Přívod vzduchu do chladicí věže 20. Kondenzovaná voda (oblaka)15. Odvod teplého vzduchu a páry 21. Pumpa16. Řeka

Obr. 2

dále

Historie

První jaderný reaktor byl spuštěn v USA v roce 1941, ale sloužil pouze k výrobě plutonia (pro jadernou bombu).

První jaderná elektrárna byla postavena ve Velké Británii v roce 1951, ale nedodávala el. proud do sítě.

Další byla spuštěna v 1954 v Obninsku (SSSR) pouze s výkonem 5MW. Za první komerční elektrárnu je považována elektrárna v Calder Hall ve Velké Británii, která byla zprovozněna 1956.

Jaderná elektrárna

dále

Jaderná elektrárna

další kapitolazpět na obsah

Obr. 3

Bezpečnost jaderných elektráren je zajištěna v několika stupních:

1. Systém havarijního odstavení• v případě zvýšení teploty v reaktoru se automaticky spustí havarijní tyče,

které pohltí neutrony a zastaví reakci

2. Systém havarijního chlazení

3. Zásobní systémy pohonů čerpadel

4. Systémy radioaktivního stínění• v případě katastrofy má za úkol zabránit průniku radioaktivních látek do

okolí

• používá se mnoha bariérový systém, který tvoří na sobě nezávislé bariéry

Bezpečnost jaderných elektráren

dále

Stupně bariér:

A – samotné palivo

B – povlakový materiál na palivových tyčích

C – primární okruh paliva

D – betonový a ocelový kryt jaderného reaktoru

E – betonová bariéra kontejnmentu (obálky jaderné části elektrárny)

Vliv jaderné elektrárny na životní prostředí

• neprodukuje skleníkové plyny (např. CO2)

• radioaktivní odpad je pod kontrolou

• je to nejlevnější zdroj elektrické energie (nízké provozní náklady)

Bezpečnost jaderných elektráren

dále

Jaderná elektrárna o výkonu 1GW spotřebuje pouze 35 tun paliva a zabírá rozlohu několik km2.

Uhelná elektrárna o stejném výkonu spotřebuje 2-6 miliónů tun paliva a vyprodukuje 6,5 miliónů tun CO2.

Plynová elektrárna o stejném výkonu spotřebuje 2-3 miliardy m3 plynu a vyprodukuje 480 tun CO2.

Elektrárna na spalování biomasy o stejném výkonu spotřebuje půdu pro pěstování biomasy o rozloze 6000km2.

Větrná elektrárna o stejném výkonu by zabrala půdu o rozloze 100km2.

Sluneční elektrárna o stejném výkonu by zabrala plochu 50km2.

Bezpečnost jaderných elektráren

dále

Pro potřeby klasifikace nehod v JE a jiných jaderných zařízeních byla stanovena Mezinárodní stupnice jaderných událostí (INES).

Bezpečnost jaderných elektráren

dále

Obr. 4

Nejhorší jaderné havárie v historii

• 1979 Three Miles Island (USA)

• únik chladiva a částečné roztavení reaktoru

• následný únik radioaktivních plynů

• žádné ztráty na životech

• třída 5 na stupnici INES

• 1986 Černobyl (SSSR)

• přehřátí, exploze v reaktoru, odhození víka reaktoru

• roztavení reaktoru, masivní únik radioaktivního materiálu do okolí

• 56 mrtvých okamžitě, 4000 na následky

• třída 7 na stupnici INES

Bezpečnost jaderných elektráren

dále

• 2011 Fukušima Dai Ichi (JAP)

• výpadek záložní energie v důsledku Tsunami po zemětřesení

• přehřátí reaktorů, únik radioaktivní chladicí kapaliny do prostředí

• 2 mrtví v důsledku utopení

• třída 7 na stupnici INES

Nehody na území ČSSR

• 1976 – 1977 Jaslovské Bohunice

• porucha při výměně paliva, koroze obalu reaktoru

• únik radioaktivity v areálu elektrárny

• 2 mrtví

• třída 4 na stupnici INES

Bezpečnost jaderných elektráren

dále

Bezpečnost jaderných elektráren

další kapitolazpět na obsah

Odstraňování následků havárie v JE Three Miles Island.

Roztržený reaktor JE v Černobylu.

Žárem poničený ochranný obal reaktoru JE Fukushima Dai ichi.

Obr. 7

Obr. 6

Obr. 5

JE Dukovany (EDU)• je první první provozovanou JE v Česku• je postavena asi 30km od Třebíče• první blok byl uveden do provozu 1985 a poslední čtvrtý blok v roce

1987• v roce 2011 vyrobila 14,369TWh elektrické energie, což bylo 20%

celkové spotřeby el. energie u nás• má čtyři bloky VVER původně každý o výkonu 440MW, ale dnes po

modernizaci má každý z nich výkon 500MW• využívá palivo 235U obohacený na přibližně 4,27 %• jako zdroj technologické vody slouží vodní dílo Dalešice• má 8 chladících věží• za dobu existence EDU nebyla zaznamenána žádná havárie• za dobu provozu se už 2x zaplatila

České jaderné elektrárny

dále

České jaderné elektrárny

dále

EDE na Wikipedii

Obr. 8

JE Temelín (ETE)

• má největší instalovaný výkon v Česku, 2 bloky, každý po 1GW (plánuje se dostavba dalších 2 bloků)

• leží v okrese České Budějovice• je v provozu od roku 2000 (1. blok), 2002 (2. blok)• v roce 2005 vyrobila 12TWh el. energie, což bylo 14% vyrobené

energie v ČR• používá jaderný reaktor typu VVER – 1000• spotřebovává palivo – oxid uraničitý s obohaceným 235U• má čtyři chladicí věže• odpadní teplo je využíváno pro vytápění města Týnu nad Vltavou• voda potřebná pro chlazení se odebírá z nádrže Hněvkovice

České jaderné elektrárny

dále

České jaderné elektrárny

dále

ETE na Wikipedii

Obr. 9

• v roce 2009 bylo v provozu 436 jaderných reaktorů ve 31 zemích světa

• další reaktory jsou ve výstavbě v asijských zemích, USA, Rusku, Finsku, Litvě a na Slovensku

• nejvíce el. energie z JE získává Litva (79,9%), Francie (77%), Německo (28,1%), USA (19,9%)

Jaderné elektrárny ve světě

Největší JE na světě na wikipedii

koneczpět na obsah

POUŽITÁ LITERATURA

ŠTOLL, Ivan. Fyzika pro netechnické obory SOŠ a SOU. Praha: Prometheus, 2003. ISBN 80-7196-223-6

CITACE ZDROJŮ

Obr. 1 LCOLSON. File:Reactorvessel.gif: Wikimedia Commons [online]. 24 December 2005 [cit. 2013-04-27]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7d/Reactorvessel.gif

Obr. 2 STEFFEN KUNTOFF. Soubor:Nuclear power plant-pressurized water reactor-PWR.png: Wikimedia Commons [online]. 3 October 2005 [cit. 2013-04-27]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d2/Nuclear_power_plant-pressurized_water_reactor-PWR.png

Obr. 3 U.S.NRC. File:PressurizedWaterReactor.gif: Wikimedia Commons [online]. 29 June 2007 [cit. 2013-04-27]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a0/PressurizedWaterReactor.gif

Obr. 4 SILVER SPOON. Soubor:INES cs.svg Skočit na: Navigace, Hledání: Wikimedia Commons [online]. 19 March 2011 [cit. 2013-04-27]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ed/INES_cs.svg

Obr. 5 OHN G. KEMENY. File:TMI cleanup-2.jpg: Wikimedia Commons [online]. August 1979 [cit. 2013-04-27]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/33/TMI_cleanup-2.jpg?uselang=cs

CITACE ZDROJŮ

Obr. 6 DANCRAGGS. File:Chernobyl Disaster.jpg: Wikimedia Commons [online]. 17 March 2011 [cit. 2013-04-27]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/1/1b/Chernobyl_Disaster.jpg

Obr. 7 JORGERODRIGUEZ. File:Sany Pump at Fukushima.jpg: Wikimedia Commons [online]. 28 December 2011 [cit. 2013-04-27]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f0/Sany_Pump_at_Fukushima.jpg

Obr. 8 ANDREATELETRABAJO. Soubor:Nuclear.power.plant.Dukovany.jpg: Wikimedia Commons [online]. 14 February 2010 [cit. 2013-04-27]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d3/Nuclear.power.plant.Dukovany.jpg

Obr. 9 USER:JAPO. Soubor:JETE3.JPG: Wikimedia Commons [online]. 15 August 2007 [cit. 2013-04-27]. Dostupné pod licencí Creative Commons z: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c1/JETE3.JPG

Pro vytvoření DUM byl použit Microsoft PowerPoint 2010.

Děkuji za pozornost.

Miroslava Víchová