reaktory jĄdrowe
DESCRIPTION
REAKTORY JĄDROWE. MARIA- polski reaktor. Co to jest reaktor jądrowy?. Energia pochodzi z reakcji rozszczepienia jąder w rdzeniu reaktora Reaktory: energetyczne, naukowo-badawcze, militarne. Na zdjęciu rdzeń polskiego reaktora MARIA. Reaktory energetyczne. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/1.jpg)
REAKTORY JĄDROWEMARIA- polski reaktor
![Page 2: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/2.jpg)
Co to jest reaktor jądrowy?
• Energia pochodzi z reakcji rozszczepienia jąder w rdzeniu reaktora
• Reaktory: energetyczne, naukowo-badawcze, militarne
Na zdjęciu rdzeń polskiego reaktora MARIA
![Page 3: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/3.jpg)
Reaktory energetyczne
• Elektrownie jądrowe – bezpieczne i ekologiczne źródła energii
• Energia w postaci ciepła zamieniana jest na energię elektryczną
• Analogia do elektrowni węglowej- energia cieplna ze spalania węgla.
![Page 4: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/4.jpg)
Porównanie elektrowni tradycyjnej (a) i jądrowej (b)
Dobrze zaprojektowana i obsługiwana elektrownia jądrowa jest ekologiczna i całkowicie bezpieczna w przeciwieństwie do klasycznej elektrowni opałowej (węglowej, gazowej etc.). Rzecz się tyczy zarówno odpadów (miliony ton radioaktywnych hałd powęglowych z elektrowni klasycznej) jak i gazów cieplarnianych (elektrownia jądrowa nie emituje szkodliwych gazów). Koszta eksploatacji elektrowni jądrowej są mniejsze.
![Page 5: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/5.jpg)
Dlaczego ludzie boją się energetyki jądrowej?
• Brak wiedzy i radiofobia (Czarnobyl)
• Lobby energetyki węglowo-naftowej
• Nieprzemyślanie działania grup pseudoekologicznych
• Prawie wszyscy sąsiedzi Polski mają elektrownie jądrowe
• Energetyka jądrowa- jedyna szansa na niezależność energetyczną kraju
![Page 6: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/6.jpg)
Inne reaktory
• Reaktory militarne – pozyskiwanie wzbogaconego plutonu do bomb jądrowych
• Reaktory naukowe i doświadczalne (np. polski reaktor MARIA): badania wiązek neutronów, naświetlanie neutronami (np. krzemu), zastosowanie medyczne (izotopy, naświetlanie, etc.)
![Page 7: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/7.jpg)
IDEA DZIAŁANIA REAKTORA
• Reakcja rozszczepiania jąder promieniotwórczych (Uran) 235 U 92 + 1 n 0 => [ 236 U
92]* => 141 Ba 56 + 92 Kr 36 + 3 1 n 0 + Q
• Reakcja łańcuchowa, samopodtrzymująca się
• MASA KRYTYCZNA – bez niej niemożliwa jest reakcja łańcuchowa
Rozszczepienie jądra uranu 235 powolnym neutronem
![Page 8: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/8.jpg)
Reakcja łańcuchowa
• Warunkiem samopodtrzymywania się reakcji jest, aby w reakcji rozszczepienia był wytwarzany co najmniej jeden neutron zdolny wywołać następne rozszczepienie. Gdy w każdej reakcji rozszczepienia będzie powstawać średnio więcej niż jeden takich neutronów, reakcja rozwinie się lawinowo, gdy mniej reakcja łańcuchowa wygaśnie.
![Page 9: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/9.jpg)
Reakcja łańcuchowa – c.d.
• Jądro atomowe może być rozszczepione przez neutrony powolne (energia 1 keV) – przekrój czynny na rozszczepienie jądrowe jest największy dla neutronów powolnych
• W reakcji rozszczepienia powstają średnio 3 neutrony szybkie (o energiach > 1keV), które nie będą uczestniczyć w dalszych procesach rozszczepienia (bo mają za duże energie)
• W związku z tym takie nowopowstałe neutrony prędkie należy spowolnić do energii ok. 1 keV, aby mogły rozszczepiać kolejne jądra, czego wynikiem będą kolejne neutrony prędkie. I reakcja łańcuchowa przebiega dalej…
• Aby neutrony prędkie spowolnić, niezbędny jest MODERATOR. Są to lekkie jądra, na których neutrony rozpraszają się sprężyście i zgodnie z zasadą zachowania pędu tracą część swej energii, aż staną się neutronami powolnymi. Moderatorem jest np. woda (jądra wodoru), ciężka woda, grafit, beryl, etc.
• Podobnie działa REFLEKTOR – to warstwa materiału (woda, grafit, beryl) okalająca rdzeń reaktorach o właściwościach "odbijania" uciekających neutronów z powrotem do materiału rozszczepialnego.
![Page 10: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/10.jpg)
Neutrony natychmiastowe i opóźnione
• W wyniku rozszczepienia jądra większość neutronów powstaje od razu, w tej samej chwili
• Niewielka część neutronów (ok. 1% ) związanych z rozszczepieniem jest emitowana w dłuższym okresie, aż do kilku minut po rozszczepieniu, ze stopniowo zanikającym natężeniem. Są to tzw. neutrony opóźnione.
• Emitowane są one nie z jądra złożonego, lecz w wyniku rozpadu promieniotwórczego fragmentów rozszczepienia.
• Neutrony opóźnione są bardzo ważne dla samopodtrzymywania się reakcji łańcuchowej. Niezbędne do tego celu jest także uzyskanie MASY KRYTYCZNEJ.
![Page 11: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/11.jpg)
Masa krytyczna
• Skoro przy rozszczepieniu powstają nowe neutrony, które to mogą rozszczepiać kolejne jądra, to oczywistym staje się fakt, iż im więcej będzie jąder zdatnych do rozszczepienia, tym reakcja będzie sprawniej przebiegać.
• Gdy materiału rozszczepialnego jest niewiele (masa krytyczna nie została przekroczona), reakcja łańcuchowa nie może zajść (więcej neutronów jest traconych niż nowopowstałych)
• Gdy będziemy dokładać materiału rozszczepialnego, w pewnym momencie tyle samo neutronów będzie tworzonych ile traconych- mamy masę krytyczną.
![Page 12: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/12.jpg)
Masa krytyczna – c. d.Liczba neutronów, które mogą uciec, jest proporcjonalna
do powierzchni zewnętrznej tego materiału. Ponieważ w przypadku kuli objętość wynosi V=4/3*pi*R3, a jej powierzchnia S=4*pi*R2, gdy będziemy zwiększać promień kuli R jej objętość będzie rosła szybciej niż powierzchnia. Zatem coraz więcej neutronów będzie powodować następne reakcje, a coraz mniej uciekać poza kulę.
![Page 13: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/13.jpg)
Masa krytyczna – c. d. 2
Zależy ona od: geometrycznych wymiarów materiału (jest najmniejsza, gdy materiał uformowany jest w kształcie kuli), rodzaju izotopu rozszczepialnego, zanieczyszczeń i domieszek w materiale rozszczepialnym (uran o zawartości 50% U-235 ma 4-krotnie większą masę krytyczną od czystego U-235). Kawałek czystego U-235 lub Pu-239 o masie mniejszej od masy krytycznej jest więc całkowicie bezpieczny, można nim manipulować bez obawy wybuchu jądrowego
Przykładowe wartości mas krytycznych dla różnych
materiałów wynoszą:- dla uranu-233 - 16 kg,- dla uranu-235 - 52 kg,- dla plutonu-239 - 10 kg.
![Page 14: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/14.jpg)
… i człowiek wziął to w swoje ręce
• I tak oto manipulując materiałami rozszczepialnymi, moderatorami i reflektorami do „odbijania” neutronów, człowiek zaczął kontrolować reakcję rozszczepiania…
• … z różnym skutkiem…
![Page 15: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/17.jpg)
![Page 18: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/18.jpg)
… ale jak się okazało, na Ziemi to nie człowiek pierwszy wykorzystał energię jądrową…
2 miliardy lat temu „pracowały” tzw. reaktory naturalne. Najbardziej znanym jest naturalny reaktor w miejscowości Oklo w południowo-wschodnim Gabonie (Afryka)
![Page 19: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/19.jpg)
• Powstaje pytanie jak to się działo w Oklo? Otóż naukowcy okryli kilkanaście nisz, w który w przeszłości działały te naturalne reaktory. Reakcje łańcuchowe trwały tam przez około 150.000 lat. Przez ten czas wypaliło się, jak szacują naukowcy, około 6 ton uranu U-235. Natomiast średnia moc takiego reaktora nie przekraczała 100 kilowatów (takie jest mniej więcej zapotrzebowanie dziesięciu domów jednorodzinnych w energie).
• Ciekawe jest to, że reakcje zachodzące w tych reaktorach nie wymknęły się spod kontroli, czyli nie doszło do wybuchu ani stopienia rudy uranu. Najprawdopodobniej moderatorem w tym przypadku była woda.
• W skałach otaczających złoża uranu naukowcy zmierzyli zawartość ksenonu, gazu szlachetnego, który powstaje podczas reakcji łańcuchowej. Doszli do wniosku, że reaktor w Oklo rozpalał się i działał przez 30 minut po czym gasł i po upływie 2,5 godziny znowu się rozpalał. Cykl ten powtarzał się przez wiele tysięcy lat.
• Można to porównać do gejzerów. I zapewne, jak sugerują naukowcy, chodziło o ten sam mechanizm. W czasie gdy reaktor był aktywny woda się nagrzewała, zmieniała w parę wodną i wydostawała się na zewnątrz złoża uranu. Wtedy reakcja łańcuchowa zanikała i reaktor „gasł”. Następny cykl rozpoczynał się gdy znowu zgromadziła się odpowiednia ilość wody.
![Page 20: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/20.jpg)
Pierwszy ludzki reaktor
• Pierwszy reaktor atomowy, nazywany wtedy stosem atomowym został zbudowany w 1942 roku w Chicago przez zespół fizyków kierowany przez Enrico Fermiego. Umiejscowiono go w pokoju do gry w squasha pod trybunami stadionu Uniwersytetu Chicagowskiego.
• Budowę stosu zaczęto od ułożenia kilku warstw grafitowych cegieł (pełniących rolę moderatora) na małym źródle neutronów. Następnie układano warstwy grafitu zawierające uran metaliczny 235U lub tlenek uranu. Uran był umieszczony w grafitowych cegłach w postaci małej kulki. W ten sposób ułożono „kopiec” szerokości ok. 7,5 metra i wysokości ok. 6 metrów składający się z 350 ton grafitu, 36,5 ton tlenku uranu i 5,6 tony metalicznego uranu.
![Page 21: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/21.jpg)
• Kontrola reakcji rozszczepienia odbywała się za pomocą prętów kadmowych, które umieszczone w stosie pochłaniały neutrony i w ten sposób hamowały reakcję. Kadm jest substancją bardzo silnie pochłaniającą neutrony i dlatego bardzo dobrze nadaje się do sterowanie reakcją. Stos posiadał dwa systemy bezpieczeństwa: pierwszym był człowiek zaopatrzony w siekierę, który w razie niebezpieczeństwa przecinał sznur na którym wisiały tzw. pręty bezpieczeństwa, również wykonane z kadmu. Po przecięciu pręty opadały i reakcja zostawała zatrzymana. Drugim systemem bezpieczeństwa była grupa ludzi stojąca na szczycie stosu zaopatrzona w wiadra z wodą bromowaną, którą w razie niebezpieczeństwa wylewali na stos. Taka woda również bardzo silnie pochłania neutrony i dodatkowo przejmuje ciepło wydzielone w czasie reakcji.
![Page 22: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/22.jpg)
• Uzyskanie samopodtrzymującej się reakcji jądrowej nastąpiło 12 grudnia 1942 roku o godzinie 3.25 lokalnego czasu. Kadmowe pręty sterujące były stopniowo wyciągane z wnętrza stosu i po każdym małym kroku wykonywano obliczenia, aby sprawdzić czy reakcja jest samopodtrzymująca się. Moc pierwszego reaktora była niewielka i wynosiła około 200W. Po eksperymencie sterujące pręty kadmowe zostały wsunięte i reakcja łańcuchowa została zatrzymana.
![Page 23: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/23.jpg)
Reaktory współczesne
Legenda:
1.Osłona biologiczna2.Osłona
ciśnieniowa3.Reflektor neutronów
4.Pręty bezpieczeństwa5.Pręty sterujące
6.Moderator7.Pręty paliwowe
8.Chłodziwo
Schemat typowego rdzenia reaktora jądrowego
![Page 24: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/24.jpg)
• Najogólniej rzecz ujmując reakcja zachodzi poprzez umieszczenie moderatora (wody, berylu, etc.) między prętami paliwowymi zawierającymi materiał rozszczepialny (np. uran). Pomiędzy nimi znajdują się dodatkowo tzw. pręty sterujące, które pochłaniają neutrony.
• Gdy pręty sterujące wsuniemy do rdzenia między pręty paliwowe, neutrony są przez nie pochłaniane i reakcja łańcuchowa nie zachodzi. Gdy pręty sterujące wysuniemy ponad rdzeń, wtedy neutrony bez przeszkód mogą powodować rozszczepianie uranu.
• W ten sposób można kontrolować reakcję- poprzez wsuwanie i wysuwanie odpowiedniej ilości prętów sterujących (pochłaniających neutrony). Podobnie można sterować samymi prętami paliwowymi.
• Dodatkowo nad rdzeniem umieszczone są pręty bezpieczeństwa, które na wypadek zagrożenia automatycznie opadają do wnętrza rdzenia pochłaniając neutrony i tym samym zatrzymując reakcję łańcuchową
• Całość rdzenia jest chłodzona, najczęściej wodą, która po nagrzaniu jest schładzana już na zewnątrz reaktora, by móc dalej być wprowadzoną w obieg zamknięty. W przypadku reaktorów energetycznych ciepło to zamieniane jest za pomocą turbin („maszyna parowa”) na energię elektryczną
![Page 25: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/25.jpg)
reaktoryOprócz wymienionego wcześniej podziału reaktorów
ze względu na zastosowanie, wspomnieć należy podział ze względu na użytą technologię, w szczególności moderator. A może nim być m.in. grafit (np. w Czarnobylu) lub woda (w reaktorze MARIA).
Schemat reaktora wodnego typu BWR
(Boiling Water
Reactor)
![Page 26: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/26.jpg)
Szczegółowe przedstawienie zasady działania reaktora omówione zostanie na przykładzie jedynego obecnie w Polsce reaktora jądrowego MARIA, który mieści się w Instytucie Energii Atomowej IEA w Świerku k. Otwocka, niedaleko Warszawy
![Page 27: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/27.jpg)
MARIA
• Reaktor Maria został pierwszy raz uruchomiony w grudniu roku 1974 i jako jedyny w Polsce działa do dzisiaj (rok 2006). Jest on zbudowany od podstaw w Polsce a oparty na radzieckim pomyśle (reaktor MR w Instytucie Kurczatowa w Moskwie). Dlatego jego nazwa MARIA nawiązuje do wybitnej polskiej badaczki i noblistki- Marii Curie-Skłodowskiej.
• Jest on reaktorem naukowo-badawczym, nie energetycznym
![Page 28: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/28.jpg)
Moc cieplna pojedynczego kanału 1.8 MW Moc reaktora wynosi 30 MW Pracuje 3300 godzin rocznie
Typ reaktora: basenowy Strumień neutronów termicznych:
W paliwie 2.5*1014 n/cm2s W berylu 4.0*1014 n/cm2s
Materiałami tworzącymi moderator reaktora są woda i beryl (służą do spowalniania neutronów)
Materiałami tworzącymi reflektor są grafit i woda (służą do odbijania neutronów)
![Page 29: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/29.jpg)
Rdzeń reaktora składa się z ciśnieniowych kanałów paliwowych, prętów regulacyjnych i matrycy złożonej z bloków berylowych. Wokół rdzenia umieszczone są bloki grafitowe spełniające rolę reflektora. Całość umieszczona jest w obudowie zwanej koszem. Kosz ten zamocowany jest na specjalnej podstawie umieszczonej na dnie basenu reaktora. Obok basenu reaktora znajduje się basen przechowawczy (paliwowy) przeznaczony głównie do okresowego przechowywania wypalonego paliwa i różnego rodzaju sond. Pełni on również rolę podwodnej drogi transportowej do komór gorących, a w szczególności do tzw. komory demontażowej. Baseny oddzielone są śluzą.
![Page 30: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/30.jpg)
![Page 31: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/31.jpg)
Poprzeczny przekrój reaktora "MARIA"
![Page 32: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/32.jpg)
Widok na basen z rdzeniem reaktora
Rdzeń umieszczony jestna głębokości 7-miu metrów
![Page 33: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/33.jpg)
Widok na basen przechowawczy. Widać zużyte paliwo i instrumenty pomocnicze
![Page 34: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/34.jpg)
W rdzeniu, w zależności od potrzeb, umieszczane są instalacje użytkowe, tj. kanały pionowe do produkcji izotopów promieniotwórczych oraz sondy i pętle. Ponadto, z matrycy grafitowej są wyprowadzone kanały poziome do badań na wiązkach neutronów. Poniżej widok z góry na rdzeń:
1. bloki grafitowe reflektorów
2. bloki berylowe w rdzeniu reaktora
3. osłona komór jonizacyjnych
4. zestawy paliwowe
H3-H8 zakończenia kanałów do wyprowadzania wiązek
![Page 35: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/35.jpg)
Odsłonięty rdzeń reaktora na dnie basenu. W tej chwili reaktor
jest wyłączony, następuje wymiana elementu paliwowego
![Page 36: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/36.jpg)
Kanały paliwowe- zajmują one główną część rdzenia . Pod pojęciem "kanał paliwowy" należy rozumieć konstrukcję mechaniczną w formie rury (tzw. rury Fielda) i zaopatrzoną w element paliwowy. Kanał jest instalowany w rdzeniu reaktora, w wycięciach między blokami berylowymi. Kanały paliwowe posiadają indywidualne podłączenia układu chłodzącego. Każdy kanał paliwowy posiada oddzielne zawory odcinające na wejściu i wyjściu wody chłodzącej, przepływającej pod ciśnieniem. W reaktorze "MARIA" wykorzystane są dwa rodzaje kanałów paliwowych: stacjonarny i z ruchomym elementem paliwowym
![Page 37: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/37.jpg)
Schemat stacjonarnego kanału paliwowego reaktora
"MARIA"
![Page 38: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/38.jpg)
Kanał paliwowy z ruchomym elementem
paliwowym reaktora "MARIA"
![Page 39: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/39.jpg)
Część stacjonarna charakteryzuje się tym, że pręt paliwowy jest mocowany za pomocą zamka kulowego, którym mocuje się i uszczelnia kanał paliwowy w gnieździe. Element paliwowy przymocowany jest do wewnętrznej rury kanału. Konstrukcja kanału z ruchomym elementem paliwowym różni się od wyżej opisanego głównie tym, że jest on dłuższy, a wewnętrzna rura zawieszona jest na pręcie wyprowadzonym poprzez dławicę na zewnątrz. Rozwiązanie to umożliwia przemieszczanie elementu paliwowego w kanale. Gdy reaktor jest w stanie wyłączonym, ruchome elementy paliwowe znajdują się pod rdzeniem, a przed rozruchem są podnoszone i wprowadzane do rdzenia. Elementy paliwowe są wprawiane w ruch za pomocą dwóch silników o mocy 40W każdy.
![Page 40: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/40.jpg)
Paliwo używane w reaktorze jest pod postacią tzw. elementów paliwowych. Jeden element to 6 koncentrycznych rur (jedna w drugiej) o długości 1 m, pokryte aluminiową koszulką. Każda rura zasadniczo zbudowana jest z dyspersji uranu UAlx(UO2) w Al. Wzbogacenie uranu w pierwszych latach działania reaktora wynosiło 80%. Obecnie wynosi 36% 235U.
Elementy paliwowe produkowane są w Rosji.
![Page 41: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/41.jpg)
Element paliwowy reaktora "MARIA"
![Page 42: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/42.jpg)
Element paliwowy gotowy do włożenia do pochwy
![Page 43: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/43.jpg)
Świeży element paliwowy. Jak widać uran można wziąć w ręce wbrew straszeniu pseudoekologów
![Page 44: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/44.jpg)
Montaż elementu paliwowego (produkcji rosyjskiej). Następnie całość umieszczona zostanie w pochwie, a ta wraz z paliwem w
rdzeniu reaktora.
![Page 45: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/45.jpg)
• Pierwotny obieg chłodzenia paliwa: – Kanały paliwowe- rura Field’a. Dzięki koncentrycznemu ułożeniu
woda przepływa między rurami skutecznie je schładzając. – Ciśnienie przepływającej wody wynosi (zależnie od miejsca
pomiaru): 0.8 ÷ 1.8 Mpa – Maksymalna temperatura paliwa osiąga wartość 180 °C – Przepływ chłodziwa (wody) wynosi:
• przez kanał paliwowy 30 m3/h • przez obieg 600 ÷ 700 m3/h
• Drugi pierwotny obieg chłodzenia: basen wodny, w którym zanurzony jest reaktor:
• Ciśnienie atmosferyczne ok. 1000 hPa • Temperatura:
– na wlocie 50 °C – na wylocie 60 °C
• Przepływ wody w basenie wynosi 1400 m3/h
SYSTEM CHŁODZENIA
W przeciwieństwie do reaktorów energetycznych, ciepło wydzielane w reaktorze MARIA jest problemem, a nie korzyścią
![Page 46: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/46.jpg)
W reaktorze "MARIA" układ chłodzenia jest zintegrowany z elementem paliwowym, woda chłodząca element paliwowy wpływa z góry w dół odbierając ciepło od trzech zewnętrznych rur paliwowych i powraca do góry chłodząc trzy wewnętrzne rury paliwowe
![Page 47: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/47.jpg)
Pręty bezpieczeństwa i kompensacyjne (pochłaniające)- są one umieszczone w kanałach (schemat) znajdujących się w blokach berylowych. Konstrukcja napędów i kanałów dla wszystkich trzech rodzajów prętów jest jednakowa, co umożliwia najkorzystniejszy wybór funkcji pracy każdego z zainstalowanych prętów.
![Page 48: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/48.jpg)
Matryca rdzenia i reflektor-Matryca rdzenia składa się z bloków berylowych, a reflektor z bloków grafitowych. Jedne i drugie bloki mają te same wymiary zewnętrzne. Widok z góry na rdzeń pokazany jest na schemacie na następnym slajdzie. Bloki grafitowe są ściętymi ostrosłupami o podstawie kwadratowej z tym, że część z nich ma ścięte naroża. Górny wymiar bloku (nakładki) wynosi 140 mm, dolny zaś 120 mm. Wysokość bloków wraz z nakładkami wynosi 1585 mm. Taki układ stożkowy pozwala na zainstalowanie nad rdzeniem znacznie większych gabarytowo elementów reaktora (napędy) i urządzeń doświadczalnych.
Bloki grafitowe są koszulkowane tj. osłonięte cienką blachą aluminiową . Ze względu na możliwość pracy bloku w temperaturze przekraczającej 800oC, grafit został odpowiednio przygotowany tj. odgazowany w próżni w temperaturze około 800oC i nasycony azotem. Szczelina między koszulką, a grafitem jest wypełniona azotem. Analogiczną geometrię mają bloki berylowe, z tym, że nie są one koszulkowane. Dzięki takiemu ułożeniu bloków w reaktorze, że między blokami znajdują się szczeliny ok. 1.5mm, może pomiędzy nimi swobodnie przepływać chłodziwo.
![Page 49: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/49.jpg)
Raz jeszcze widok z góry na rdzeń reaktora MARIA
![Page 50: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/50.jpg)
Makieta rdzenia reaktora MARIADobrze widoczne bloki berylowe i pręty
paliwowe
![Page 51: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/51.jpg)
Reaktor MARIA w czasie pracy
![Page 52: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/52.jpg)
Reaktor MARIA w czasie pracy
![Page 53: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/53.jpg)
Wymiana elementu paliwowego
![Page 54: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/54.jpg)
EWAPierwszym polskim reaktorem była EWA (nazwa
pochodzi od słów Eksperymentalny, Wodny, Atomowy). Została ona sprowadzona z ówczesnego Związku Radzieckiego i zamontowana w Świerku. Pierwszy raz reaktor został uruchomiony w roku 1958 i początkowo jego moc wynosiła 2 MW. Stopniowo jednak moc zwiększano aż do 10 MW. Reaktor został definitywnie zamknięty w roku 1995, a jego hala niemal doszczętnie opróżniona ze sprzętu. Pozostała jednak cała konstrukcja, która w chwili obecnej jest pusta, a służyć będzie przechowywaniu odpadów radioaktywnych.
Hala reaktora EWA znajduje się ok. 300 metrów od hali reaktora MARIA. Reaktor EWA był również reaktorem naukowo-badawczym.
![Page 55: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/55.jpg)
![Page 56: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/56.jpg)
![Page 57: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/57.jpg)
Górna część korpusu reaktora EWA. Widać mechanizmy sterujące i korby obrotowe
![Page 58: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/58.jpg)
Wnętrze korpusu po reaktorze EWA. Widok od dołu. Wokół widać żeliwny pierścień na którym był oparty sam rdzeń.
![Page 59: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/59.jpg)
Inne polskie reaktory
Oprócz tych dwóch głównych reaktorów (MARIA i EWA), w międzyczasie działało w Świerku kilka mniejszych: Maryla 1, Maryla 2, Anna, Hanna, Panna, Agata i inne. Ich moc była jednak nieporównywalnie mniejsza od dwóch największych sióstr.
W ostatnim czasie zaczęto głośno mówić o wybudowaniu w Polsce pierwszej elektrowni jądrowej. Kilkanaście lat temu planowano otwarcie takiej w Żarnowcu, ale niestety nie udało się sfinalizować tego bardzo potrzebnego przedsięwzięcia…
![Page 60: REAKTORY JĄDROWE](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062309/5681457e550346895db2556b/html5/thumbnails/60.jpg)
Pozostałości po reaktorze MARYLA 2 w Świerku. Mieścił
się on w podziemiach hali reaktora EWA.