nuklearna fizika

31
Nuklearna fizika Nuklearna fizika Predavanje 7 Predavanje 7 Fisija Fisija dr.sc. Nikola Godinović

Upload: emil

Post on 13-Jan-2016

96 views

Category:

Documents


5 download

DESCRIPTION

Nuklearna fizika. Predavanje 7 Fisija. dr.sc. Nikola Godinović. Priča. - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: Nuklearna fizika

Nuklearna fizikaNuklearna fizika

Predavanje 7Predavanje 7

Fisija Fisija

dr.sc. Nikola Godinović

Page 2: Nuklearna fizika

2

PričaPriča Ova slika je promijenila svijet!!! Kad je Ova slika je promijenila svijet!!! Kad je

Robert Openheimer, voditelj tima Robert Openheimer, voditelj tima znanstvenika na Manahattn projektu koji znanstvenika na Manahattn projektu koji su razvili atomsku bombu, prisustovao su razvili atomsku bombu, prisustovao prvoj eksploziji bombe, citirao je sveti prvoj eksploziji bombe, citirao je sveti Hindu tekst: “ Sada postajem Smrt, Hindu tekst: “ Sada postajem Smrt, uništavatelj Svjetova.”uništavatelj Svjetova.”

Kakva fizika stoji iza ove slike !Kakva fizika stoji iza ove slike !

Page 3: Nuklearna fizika

3

Temeljni fizikalni princip – dobivanje energijeTemeljni fizikalni princip – dobivanje energije Na istom fizikalnom principu se temelji dobivanje energije izgaranjem drva, ugljena, nafte, odnosno Na istom fizikalnom principu se temelji dobivanje energije izgaranjem drva, ugljena, nafte, odnosno

izgaranjem nuklearnog goriva u procesima koje zovemo fisija i fuzija.izgaranjem nuklearnog goriva u procesima koje zovemo fisija i fuzija. Prilikom izgaranja drva ili ugljena dolazi do preraspodjele vanjskih elektrona u atomima ugljika i kisika Prilikom izgaranja drva ili ugljena dolazi do preraspodjele vanjskih elektrona u atomima ugljika i kisika

u stabilniju konfiguraciju, u konfiguraciju u kojoj su elektroni jače vezani. Masa molekule drva ili u stabilniju konfiguraciju, u konfiguraciju u kojoj su elektroni jače vezani. Masa molekule drva ili ugljena je veća od ukupne mase molekula i atoma koji nastaju nakon izgaranja. Masa se smanjila za ugljena je veća od ukupne mase molekula i atoma koji nastaju nakon izgaranja. Masa se smanjila za određeni iznos određeni iznos mm

Isto tako je masa jezgre urana veća od mase jezgri koje nastaju u fisijskom procesu jer su nukleoni u Isto tako je masa jezgre urana veća od mase jezgri koje nastaju u fisijskom procesu jer su nukleoni u jezgrama produkata fisije (cijepaju) raspoređeni u stabilniju konfiguraciju. Slično je i kod procesa jezgrama produkata fisije (cijepaju) raspoređeni u stabilniju konfiguraciju. Slično je i kod procesa fuzije, ukupna masa jezgara koje se fuziraju (spajaju) veće su od mase jezgre koja nastaje fuzijom. fuzije, ukupna masa jezgara koje se fuziraju (spajaju) veće su od mase jezgre koja nastaje fuzijom.

I kod izgaranja atoma (kemijski procesi: izgaranje drva, ugljena) i kod izgaranja nuklearnog goriva, I kod izgaranja atoma (kemijski procesi: izgaranje drva, ugljena) i kod izgaranja nuklearnog goriva, energija koja se oslobodi pri jednom procesu atomskog odnosno nuklearnog izgaranja je energija koja se oslobodi pri jednom procesu atomskog odnosno nuklearnog izgaranja je Q=Q=mcmc22,,

U načelu, jedina bitna razlika između izgaranja atoma i izgaranja jezgre je u količini energije koja se U načelu, jedina bitna razlika između izgaranja atoma i izgaranja jezgre je u količini energije koja se oslobodi pri jednom procesu izgaranja. Kod izgaranja na atomskoj odnosno molekularnoj razini oslobodi pri jednom procesu izgaranja. Kod izgaranja na atomskoj odnosno molekularnoj razini oslobodi se u jednom proceoslobodi se u jednom processu u nekoliko eVnekoliko eV a kod jednog procesa fisije ili fuzije oslobodi se a kod jednog procesa fisije ili fuzije oslobodi se nekoliko nekoliko milijuna eVmilijuna eV. Sila koja drži nukleone na okupu u jez. Sila koja drži nukleone na okupu u jezggri je nekoliko milijuna puta jače od Coluombove ri je nekoliko milijuna puta jače od Coluombove sile koja drži elektrone vezane za jezgru atoma.sile koja drži elektrone vezane za jezgru atoma.

Page 4: Nuklearna fizika

4

Energijski sadržaj gorivaEnergijski sadržaj goriva

Page 5: Nuklearna fizika

5

Energija vezanja jezgreEnergija vezanja jezgre Energija vezanja je energija potrebna da se nukleon vezani u jezgri razdvojeEnergija vezanja je energija potrebna da se nukleon vezani u jezgri razdvoje.. Iz zakon očuvanja energije i Einsteinove relacije o ekvivalenciji mase i energije Iz zakon očuvanja energije i Einsteinove relacije o ekvivalenciji mase i energije

slijedi izraz za energiju veze jezgre mase slijedi izraz za energiju veze jezgre mase mmAA::

2Anp

2b cmm)ZA(ZmmcE

En

erg

ija v

ezan

ja p

o n

ukle

on

u

Eb

/A(M

eV

)

Maseni broj A

područje najveće stabilnosti

Energija se oslobađa kad se teška jezgra cijepa u dvije

lakše jegzre - fisija

Energija se oslobađa kad dvije lakše jezgre

formiraju težu jezgru-fuzija

Page 6: Nuklearna fizika

6

Energija iz 1 kg goriva i različitih procesaEnergija iz 1 kg goriva i različitih procesa Tablica prikazuje različite procese generiranja energije koristeći 1 kg tvari, Tablica prikazuje različite procese generiranja energije koristeći 1 kg tvari,

izražene vremenskim intervalom napajanja 1 žarulje snage 100 W.izražene vremenskim intervalom napajanja 1 žarulje snage 100 W.

Tvar (m= 1kg)Tvar (m= 1kg) ProcesProces VrijemeVrijeme

vodavoda slobodni pad s 50 mslobodni pad s 50 m 5 s5 s

ugljenugljen izgaranjeizgaranje 8 sati8 sati

Obogaćeni UOObogaćeni UO22 fisija u reaktorufisija u reaktoru 690 godina690 godina

235235UU fisijafisija 33xx101044 godina godina

deuterijdeuterij fuzijafuzija 33xx101044 godina godina

materija-antimaterijamaterija-antimaterija anihilacijaanihilacija 33xx101077 godina godina

Page 7: Nuklearna fizika

7

Model nuklearne fisije (1)Model nuklearne fisije (1) Jezgra urana apsorbira neutron i nastaje jezgra Jezgra urana apsorbira neutron i nastaje jezgra 236236U*U* u pobuđenom stanju koja u pobuđenom stanju koja

živi 10živi 10-12-12 sekundi a nakon toga se raspada na dvije jezgre X i Y (fisijski fragmenti) i sekundi a nakon toga se raspada na dvije jezgre X i Y (fisijski fragmenti) i 2-3 neutrona:2-3 neutrona:

Energija vezanja po nukleonu za teške jezgre je oko 7,2 MeV a za jezgre srednje Energija vezanja po nukleonu za teške jezgre je oko 7,2 MeV a za jezgre srednje mase je oko 8,2 MeV. Pa se u fisijskom procesu oslobodi mase je oko 8,2 MeV. Pa se u fisijskom procesu oslobodi 1 MeV energije po 1 MeV energije po nukleonunukleonu, a kako je ukupan , a kako je ukupan broj nukleona oko 200broj nukleona oko 200, to se u jednom fisijskom , to se u jednom fisijskom procesu oslobodi oko procesu oslobodi oko 200 MeV energije200 MeV energije

neutroniYX*UUn 23692

23592

10

Page 8: Nuklearna fizika

8

Model nuklearne fisije (2)Model nuklearne fisije (2) Teška jezgra sse cijepa kad se Teška jezgra sse cijepa kad se

dostigne aktivacijska energija.dostigne aktivacijska energija. Aktivacijska energija za Aktivacijska energija za 235235U U

iznosi 6,5 MeV.iznosi 6,5 MeV. Apsorpcijom neutrona u Apsorpcijom neutrona u 235235U U

nastaje nastaje 236236U* pri čemu se U* pri čemu se dobije energija od 6,5 MeV dobije energija od 6,5 MeV koja se očituje u “mehničkom koja se očituje u “mehničkom pobuđenju” jezgre pobuđenju” jezgre 236236U.U.

Page 9: Nuklearna fizika

9

Nuklearna fisijaNuklearna fisija Neutroni jer su neutralne čestice su vrlo pogodni projektili za bombardiranje jezgre jer ne Neutroni jer su neutralne čestice su vrlo pogodni projektili za bombardiranje jezgre jer ne

osjećaju odbojnu električnu silu kad su blizu jezgre.osjećaju odbojnu električnu silu kad su blizu jezgre. Kad se jezgra Kad se jezgra 235235U bombardira sporim neutronima događa se fisija, jezgra urana se raspada U bombardira sporim neutronima događa se fisija, jezgra urana se raspada

na dvije lakše jezgre i 2-3 neutrona i pri tome se oslobađa energija od oko 200 MeVna dvije lakše jezgre i 2-3 neutrona i pri tome se oslobađa energija od oko 200 MeV Neutroni nastali fisijom mogu izazvati novu fisiju te može doći do nekontrolirane lančane Neutroni nastali fisijom mogu izazvati novu fisiju te može doći do nekontrolirane lančane

reakcija (atomska bomba) ili do kontrolirane lančane reakcije – nuklearni reaktor reakcija (atomska bomba) ili do kontrolirane lančane reakcije – nuklearni reaktor

http://lectureonline.cl.msu.edu/~mmp/applist/chain/chain.htm

Page 10: Nuklearna fizika

10

Interakcije neutronaInterakcije neutrona

Neutronske reakcije: raspršenje, radijativni uhvat i fisija, ukupni Neutronske reakcije: raspršenje, radijativni uhvat i fisija, ukupni udarni presjek je suma sva tri procesa: udarni presjek je suma sva tri procesa: TT= = ss+ + cc+ + ff..

238238U je fisibilan tek kad je energija neutrona EU je fisibilan tek kad je energija neutrona Enn>1,4 MeV>1,4 MeV 235235U se javlja na jako niskim energijama neutrona (tzv. Termalni U se javlja na jako niskim energijama neutrona (tzv. Termalni

neutroni)neutroni)

n (E)

235U

(b

arn

)

unre

solv

ed, n

arro

wre

sonance

s

238U

unre

solv

ed, n

arro

wre

sonance

s

~1/v

Page 11: Nuklearna fizika

11

Oplodne reakcijeOplodne reakcije

)104,2()36,2()23( 4239239239238 yPudNpmUUn

)106,1()27()22( 4233233233232 yUdPamThThn

Uhvat neutrona 238U preko radioaktivnih raspada vodi do 239Pu Uhvat neutrona 238U preko radioaktivnih raspada vodi do 239Pu koje je fisibilan za sve energije neutrona, te se može koristiti u koje je fisibilan za sve energije neutrona, te se može koristiti u reaktorima s brzim i sporim neutronima.reaktorima s brzim i sporim neutronima.

232232Th je nulid koji se nalazi u prirodi a ponaša se slično kao Th je nulid koji se nalazi u prirodi a ponaša se slično kao 238238U. U. Fisiblian za energije neutrona > 1,4 MeV, ali može uhvatiti spori Fisiblian za energije neutrona > 1,4 MeV, ali može uhvatiti spori neutron koji se beta raspadima vodi do 233U koje je fisibilan neutron koji se beta raspadima vodi do 233U koje je fisibilan sporim neutronima.sporim neutronima.

Page 12: Nuklearna fizika

12

NuNukklearlearni ni reaktorreaktor Nuklearni reaktor je sistem dizajniran za samoodrživu fisijsku reakcijuNuklearni reaktor je sistem dizajniran za samoodrživu fisijsku reakciju Definira se parametarDefinira se parametar KK – neutronski prinos– neutronski prinos omjer broja neutrona nastalih u omjer broja neutrona nastalih u

fisijskom procesa prema broju neutrona nastalih u prethodnom fisijskom fisijskom procesa prema broju neutrona nastalih u prethodnom fisijskom procesu. procesu. Maksimalna vrijednost Maksimalna vrijednost KK za fisiju urana jeza fisiju urana je 2.5 2.5

u praksiu praksi, , KK < 2,5< 2,5 K = 1K = 1– samoodržavajuća fisijska reakcija (kritični reaktor)– samoodržavajuća fisijska reakcija (kritični reaktor) K < 1 – fisija zamre, podkritični reaktorK < 1 – fisija zamre, podkritični reaktor K > 1 – lančana reakcija (nadkritični reaktor)K > 1 – lančana reakcija (nadkritični reaktor)

Kontrolom neutronskog prinosa kontrolira se broj neutrona, koriste se štapovi od Kontrolom neutronskog prinosa kontrolira se broj neutrona, koriste se štapovi od kadmija koji se uvlače u reaktorsku jezgru i apsorbiraju neutronekadmija koji se uvlače u reaktorsku jezgru i apsorbiraju neutrone

Moderatori su supstance koje služe za usporavanje neutrona jer samo termalni Moderatori su supstance koje služe za usporavanje neutrona jer samo termalni (spori) neutroni mogu izazvati fisiju (spori) neutroni mogu izazvati fisiju 235235U. Dobar moderator je voda (neutron se U. Dobar moderator je voda (neutron se sudari s jezgrom vodika u vodi) a ujedno i fluid koji se grije i prenosi toplinu do sudari s jezgrom vodika u vodi) a ujedno i fluid koji se grije i prenosi toplinu do parne turbine.parne turbine.

Page 13: Nuklearna fizika

13

Neutronski prinos u reaktoruNeutronski prinos u reaktoru Ako želimo odrediti neutronski Ako želimo odrediti neutronski

prinos K za dani dizajn reaktora prinos K za dani dizajn reaktora moramo uzeti u račun sve što se moramo uzeti u račun sve što se može dogoditi neutronu u ciklusu može dogoditi neutronu u ciklusu koji vodi od jedne do druge koji vodi od jedne do druge generacije neutrona.generacije neutrona.

Izračunati što se događa s Izračunati što se događa s neutronom u jednom stvarnom neutronom u jednom stvarnom reaktoru je vrlo složeno, koriste se reaktoru je vrlo složeno, koriste se složeni računalni kodovi, MC složeni računalni kodovi, MC simulacije svih mogućih procesa i simulacije svih mogućih procesa i dizajna samog reaktora.dizajna samog reaktora.

JezgraJezgra GustGustoćaoća(g/(g/

cm3)cm3)

ff

(b)(b)

cc

(b)(b)

aa

(b)(b)

ss

(b)(b)

235235UU 18,718,7 579579 101101 686800

1010 2,52,5

238238UU 18,918,9 -- 2,72,711

2,72,722

8,38,3

PrirodPrirodni-Uni-U

18,918,9 4,14,177

3,43,433

7,67,600

8,38,3

i

iii

ii NNN

N

Page 14: Nuklearna fizika

14

Neutronski prinos – inventura neutronaNeutronski prinos – inventura neutrona

06,2

cf

f

328,1)238(28,99)235(72,0

)235(72,0

cf

f

1.1. -brzih (fisijskih) neutrona koje proizvede jedan termalni neutron proizvede, -brzih (fisijskih) neutrona koje proizvede jedan termalni neutron proizvede, =2,08 za =2,08 za 235235U, U, =1,33 za prirodni uran. =1,33 za prirodni uran.

2.2. -fast fision factor, (-fast fision factor, (=1,03 za prirodni uran) neki brzi neutroni mogu proizvesti =1,03 za prirodni uran) neki brzi neutroni mogu proizvesti fisiju. fisiju.

3.3. p-resonance escape probability, vjerojatnost da neutron izbjegne rezonantni p-resonance escape probability, vjerojatnost da neutron izbjegne rezonantni uhvat u uhvat u 238238U, a ovisi o brzini usporavanja neutrona i o broju jezgri U, a ovisi o brzini usporavanja neutrona i o broju jezgri 238238U, nije U, nije jednostavno izračunati!jednostavno izračunati!

4.4. f-thermal utilization factor f – dio sporih neutrona koji se apsorbiraju u f-thermal utilization factor f – dio sporih neutrona koji se apsorbiraju u fisijskom gorivu.fisijskom gorivu.

5.5. Jedan dio sporih neutrona pobjegne lJedan dio sporih neutrona pobjegne lss, jedan dio brzih neutrona pobjegne l, jedan dio brzih neutrona pobjegne lff))

K=p(1-lf)(1-ls)Za beskonačni reaktor,

nema curenja K=pf

235U Prirodni UO2

Page 15: Nuklearna fizika

15

ModeratorModerator Za uspješan dizjan reaktora (K=1), moderator je jako važan jer se Za uspješan dizjan reaktora (K=1), moderator je jako važan jer se

neutroni moraju što brže usporiti.neutroni moraju što brže usporiti. Najbolji moderatori su jezgre slične veličine kao i neutrona koje Najbolji moderatori su jezgre slične veličine kao i neutrona koje

imali mali udarni presjek za apsorpciju neutrona.imali mali udarni presjek za apsorpciju neutrona. Kao moderatori koriste se:Kao moderatori koriste se:

Deuteron, DDeuteron, D22O, skupa proizvodnja, koristi se u reaktorima koje proizvodi O, skupa proizvodnja, koristi se u reaktorima koje proizvodi Kanada (CANDU reaktori, Canadian deuterium uranium)Kanada (CANDU reaktori, Canadian deuterium uranium)

Proton, HProton, H220, jeftina, ali apsorpcija neutrona je znatna, pa je potrebno 0, jeftina, ali apsorpcija neutrona je znatna, pa je potrebno obogaćivanje uranaobogaćivanje urana

1212C, grafitC, grafit Boron (A=11) brže usporava neutrone od ugljika ali veliki udarni Boron (A=11) brže usporava neutrone od ugljika ali veliki udarni

presjek za apsorpciju neutrona pa se zato ne koristi kao moderator. presjek za apsorpciju neutrona pa se zato ne koristi kao moderator. Moguće je konstruirati reaktor samo od prirodnog urana i ugljika, Moguće je konstruirati reaktor samo od prirodnog urana i ugljika, Fermi izgradio prvi takav reaktor 1942.Fermi izgradio prvi takav reaktor 1942.

Page 16: Nuklearna fizika

16

Prvi fisijski nuklearni reaktor, Chicago Pile 1Prvi fisijski nuklearni reaktor, Chicago Pile 1 Enrico Fermi vodio tim koji je izgradio prvi fisijski nuklearni reaktor Enrico Fermi vodio tim koji je izgradio prvi fisijski nuklearni reaktor

od prirodnog urana u grafita kao moderatora, 1942 u Chicagu, od prirodnog urana u grafita kao moderatora, 1942 u Chicagu, ispod nogometnog igrališta.ispod nogometnog igrališta.

Page 17: Nuklearna fizika

17

Optimiziranje dizajnaOptimiziranje dizajna f – opada s porastom omjera moderator/gorivo, Nf – opada s porastom omjera moderator/gorivo, NMM/N/NFF

p-raste s porastom omjera moderator/gorivo, Np-raste s porastom omjera moderator/gorivo, NMM/N/NFF

Za dani iznos obogaćivanja Za dani iznos obogaćivanja 235235U postoji omjer NU postoji omjer NMM/N/NFF za koji je k za koji je k maksimalan.maksimalan.

Za prirodni uran (0,7 % Za prirodni uran (0,7 % 235235U) ne postoji omjer NU) ne postoji omjer NMM/N/NF F koji osigurava koji osigurava samodržavajuću reakciju, ksamodržavajuću reakciju, k < 1, jer su < 1, jer su =1,328 i p mali.=1,328 i p mali.

Već i malo povećanje koncentracije Već i malo povećanje koncentracije 235235U na 1,6 % , poveća U na 1,6 % , poveća =1,654.=1,654. p – vjerojatnost da ne dođe do rezonantnog uhvata u p – vjerojatnost da ne dođe do rezonantnog uhvata u 238238U se može U se može

povećati da se gorivo oblikuje u štapove dovoljno udaljene između povećati da se gorivo oblikuje u štapove dovoljno udaljene između kojih je grafit.kojih je grafit.

Što duže ide kroz grafit to se neutroni više termaliziraju te nailaze na Što duže ide kroz grafit to se neutroni više termaliziraju te nailaze na drugi gorivi štapić dovoljno usporeni da izazivaju fisiju drugi gorivi štapić dovoljno usporeni da izazivaju fisiju 235235U.U.

Page 18: Nuklearna fizika

18

Parametri bitni za dizajn Parametri bitni za dizajn Komponente važne za dizajn nuklearnog reaktoraKomponente važne za dizajn nuklearnog reaktora::

Fisijsko gorivo Fisijsko gorivo ModeratorModerator za usporavanje neutrona za usporavanje neutrona Kontrolni šatpovi za kontrolu kritičnosti reaktora i sigurnost Kontrolni šatpovi za kontrolu kritičnosti reaktora i sigurnost RefleReflekktor tor kkooji okružuje modeartor i gorivo kako bi raspršio neutrone natrag u ji okružuje modeartor i gorivo kako bi raspršio neutrone natrag u

jezgru reaktora i povećao efikasnost.jezgru reaktora i povećao efikasnost. ReaReakktortorska ska posuda i radijacijski šitiposuda i radijacijski šiti Sustav za pretvorba energije oslobođene pri fisiji u električnu energiju Sustav za pretvorba energije oslobođene pri fisiji u električnu energiju

Dva glavan efekta koji mogu “otrovati” (Dva glavan efekta koji mogu “otrovati” (“poison”“poison”) ) reareakktor: (1) tor: (1) apsorpcija apsorpcija neutrons neutrons bez da uzrokuju fisiju (npr. radijativni uhvat bez da uzrokuju fisiju (npr. radijativni uhvat neutronneutrona, ksenon i samarij )a, ksenon i samarij ), (2) , (2) bijeg neutrona iz reaktorske bijeg neutrona iz reaktorske jezgrejezgre..

Page 19: Nuklearna fizika

19

Fisijsko gorivoFisijsko gorivo Većina reaktora danas koristi Većina reaktora danas koristi

uran kao fisijsko gorivo u formi uran kao fisijsko gorivo u formi uranovog oksida UOuranovog oksida UO22 Prirodni uran sadrži Prirodni uran sadrži 99.3% 99.3% 238238U U ii

0.7% 0.7% 235235UU 238238U U nije podložan fisiji nije podložan fisiji

termalnim sporim neutronimatermalnim sporim neutronima da bi se prirodni uranov dioksid da bi se prirodni uranov dioksid

UOUO22 mogao koristiti kao fisijsko mogao koristiti kao fisijsko gorivo potrebno je povećati gorivo potrebno je povećati koncentraciju koncentraciju 235235UU do nekoliko do nekoliko postotaka – to je tzv. postotaka – to je tzv. obogaćivanje uranaobogaćivanje urana

Page 20: Nuklearna fizika

20

Nuklearna elektranaNuklearna elektrana Nuklearna elektrana je u stvari termoelektrana, energija oslobođena u Nuklearna elektrana je u stvari termoelektrana, energija oslobođena u

nuklearnom reaktoru koji radi u režimu kontrolirane lančane reakcije se koristi nuklearnom reaktoru koji radi u režimu kontrolirane lančane reakcije se koristi za proizvodnju pare koja pokreće turbinu električnog generatora. Fisija se drži za proizvodnju pare koja pokreće turbinu električnog generatora. Fisija se drži pod kontrolom kontrolirajući broj neutrona u nuklearnom reaktoru.pod kontrolom kontrolirajući broj neutrona u nuklearnom reaktoru.

Nuklearno gorivo je 235U, kojeg ima samo 0,7% u prirodnom uranu, ostalo je 238U koji nije fisiblian termalnim neutronima. Potrebno je obogaćivanje 235U do razine od 3% - tehnološki zahtjevan proces.

Page 21: Nuklearna fizika

21

Nuklearni reaktor tipa PWR ( 1 GWe, Nuklearni reaktor tipa PWR ( 1 GWe, =32 %) =32 %)

Page 22: Nuklearna fizika

22

Nuklearni reaktor tipa MAGNOX, (500 MWe, Nuklearni reaktor tipa MAGNOX, (500 MWe, =28 %)=28 %)

Page 23: Nuklearna fizika

23

Nuklearni reaktor tipa CANDUNuklearni reaktor tipa CANDU

Page 24: Nuklearna fizika

24

Nuklearni oplodni reaktoriNuklearni oplodni reaktori

Page 25: Nuklearna fizika

25

Radioaktivni otpadRadioaktivni otpad

Page 26: Nuklearna fizika

26

Akceleratorom pogonjeni reaktori.Akceleratorom pogonjeni reaktori. Accelerator-driven system (ADS)Accelerator-driven system (ADS)

Akcelerator snopa p/d visokog Akcelerator snopa p/d visokog intenziteta intenziteta

Fisijski podkritičkiFisijski podkritički (k=0,95)(k=0,95) reaktor reaktor izložen snopu iz akceleratoraizložen snopu iz akceleratora

Snop u sudaru s olovom ili uranom Snop u sudaru s olovom ili uranom proizvodi neutroneproizvodi neutrone

Dio ovako proizvedenih neutronaDio ovako proizvedenih neutrona izaziva fisiju, proizvodi se energija i tok izaziva fisiju, proizvodi se energija i tok

neutronaneutrona Neutronima koje proizvodi akcelerator Neutronima koje proizvodi akcelerator

može se u reaktorskoj jezgri može se u reaktorskoj jezgri transmutirati radioaktivni otpad, transmutirati radioaktivni otpad, generirati novo nuklearno gorivo.generirati novo nuklearno gorivo.

Nema mogućnosti gubitka kontrole na Nema mogućnosti gubitka kontrole na reaktorom.reaktorom.

Intenzitet snopa 3 x 1015 cm-2 s-1 !

Tehnički izazovi !

Page 27: Nuklearna fizika

27

Page 28: Nuklearna fizika

28

140 tona goriva, 1,7 do 2,5 % 235U, =35%p=70 bar, dimezije: d=4,7 m, h=3,7 m.

Page 29: Nuklearna fizika

29

Page 30: Nuklearna fizika

30

Page 31: Nuklearna fizika

31