Áram az anyag építőköveiből Dr

Az előadások a következő témára: "Áram az anyag építőköveiből Dr"— Előadás másolata:

1 Áram az anyag építőköveiből Dr
Áram az anyag építőköveiből Dr. Aszódi Attila igazgató BME Nukleáris Technikai Intézet Atomenergiáról – mindenkinek Magyar Tudományos Akadémia Budapest, április 28. MTA, április 28.

2 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Az atom felépítése kb m átmérőjű elektronfelhő kb m átmérőjű atommag: pozitív protonok semleges neutronok az atommagot a nukleonok közötti kötési energia tartja össze 10-10 = 1 / m 10-14 = 1 / m MTA, április 28. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

3 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Energia az atommagból FAJLAGOS KÖTÉSI ENERGIA >> ek, elektronhéj MTA, április 28. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

4 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Energia az atommagból Magfúzió D+D = 4He reakciónál: ef  24 MeV/fúzió Maghasadás MTA, április 28. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

5 Energia az atommagból – fúzió
Magfúzió: igen magas hőmérséklet mellett kellene hosszú időre a plazmát stabilan egyben tartani Több évtizede kísérleti fázisban Jelentős erőfeszítések az ITER megépítésére Energetikai alkalmazásba vétel időpontja: nem tudható MTA, április 28. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

6 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
A maghasadás 1939-ben Hahn és Strassmann: neutronsugárzás hatására az uránatom magja két közepes atommagra esik szét, eközben újabb neutronok és energia keletkezik A természetes urán főbb izotópjai: %-a 238-as, %-a 235-ös izotóp Az U-238-as csak igen ritkán hasad, U-235-ös hasadása gyakorlati szempontból sokkal jelentősebb  reaktorokhoz az üzemanyagban dúsítással növelik meg az U-235 részarányát. MTA, április 28. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

7 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
A maghasadás 1 db U-235 elhasadásakor kb. 200 MeV =3.2*10-11 J energia szabadul fel. Magyarország éves elektromosenergia-fogyasztása 19 tonna tiszta U-235 elhasadásával fedezhető lenne. Ugyanennyi energiát kapunk 47*106 tonna (kb. 2,5 milliószor annyi) feketekőszén eltüzelésekor! MTA, április 28. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

8 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Az atomreaktor Az atomreaktorban nagy mennyiségű hasadóanyag felhasználásával szabályozott láncreakciót valósítunk meg. A gyors hasadási neutronok lelassításához moderátor (pl. víz, nehézvíz vagy grafit) szükséges. A moderátor atomjaival ütközve veszítik el a neutronok felesleges energiájukat. A felszabaduló energiát a hűtőközeg segítségével vezetjük el a reaktorból. A neutronok számának (ezzel a teljesítmény) szabályozására szolgálnak a szabályozó rudak. MTA, április 28. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

9 Indítsunk reaktort! szabályozó és BV rudak
Neutronfluxus és teljesítmény fűtőelemek reaktor_indit_1.avi © Kerntechnische Gesellschaft – H.-M. Prasser, 2003 (NuclearReactor_1_2.exe -- reaktor_indit_2.avi MTA, április 28. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

10 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Az atomerőmű A hagyományos hőerőművek és az atomerőművek „csak” a hő felszabadulásában különböznek, az elektromos- energiát termelő egység felépítése hasonló MTA, április 28. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

11 PWR - nyomottvizes reaktorok
RBMK - grafit moderálású vízhűtésű (csernobili) BWR - forralóvizes reaktorok A nyomottvizes és a forralóvizes reaktorban a moderátor maga a hűtővíz. A rendszer a benne zajló fizikai folyamatok révén negatív visszacsatolással rendelkezik, „visszaszabályoz”, belső biztonsággal bír. Ezzel szemben a csernobili típusú erőműveknél a moderátor a nagymennyiségű grafit, ami a hűtővízzel együtt alkalmazva pozitív visszacsatolást, öngerjesztő hajlamot eredményez a reaktorban. MTA, április 28. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

12 Az atomenergia jelenlegi szerepe
Az atomenergetika részesedése a villamosenergia-termelésben világ 16% EU 35% Magyarország 36% A világon 441 atomerőművi blokk üzemel (31 országban) és 36 áll építés alatt. . MTA, április 28. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

13 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Reaktorgenerációk I.: 1970-es évek előtt, természetes uránnal működő reaktorok. II.: A 70-es évektől kifejlesztett könnyűvizes reaktortípusok, jelenleg is alkalmazzuk őket. Zömük ra tölti ki tervezett élettartamát. III.: A jelenlegi reaktortípusok optimalizálása biztonsági és gazdaságossági szempontok szerint től kerülnek szélesebb kereskedelmi forgalomba. MTA, április 28. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

14 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Közismert jövőkép Az atomenergetikának hosszú távon jövője van az emberiség energiaigényeinek kielégítésében. Érveink: A nukleáris energiatermelés gazdaságos, versenyképes. Az üzemanyag készletek stabil áron, politikailag stabil országokból. Hosszú távú árstabilitás: az áramárban csak 10-15% az üzemanyagköltség. Fontos szerep az ellátásbiztonságban. Az atomenergetika nem termel üvegházhatású gázokat. Meghatározó szerep a fenntartható fejlődésben. MTA, április 28. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

15 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Új generációk (1) Az atomenergetika nem nélkülözhető a következő (minimum) 100 évben. A további működéshez elkerülhetetlen két generációváltás: A jelenleg működő atomerőművi blokkokra világszerte tervezett üzemidő-hosszabbítási programok sem lesznek lehetségesek a humán erőforrás generációváltása nélkül. (Közel 400 mérnök nyugdíjazása 2015-ig Pakson.) Szakember utánpótlás hatékony biztosítása. Nukleáris kompetencia fenntartása. MTA, április 28. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

16 Üzemanyag-gazdálkodás
A kiégett atomerőművi üzemanyag nagy mennyiségű, további energiatermelésre felhasználható izotópot tartalmaz! MTA, április 28. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

17 Dr. Aszódi Attila, BME NTI
Új generációk (2) Az atomenergetika nem nélkülözhető a következő (minimum) 100 évben. A további működéshez elkerülhetetlen két generációváltás: 2. Az atomenergetika 50 évnél hosszabb távon versenyképes áron csak akkor tud megmaradni, ha növeli az üzemanyag hasznosítás hatásfokát. Új típusú üzemanyagciklus, hasadóanyag újratermelés Radioaktív hulladékok mennyiségének radikális csökkentése Új termék is megjelenhet: hidrogéntermelés, víz sótalanítás 4. generációs reaktorok kifejlesztése Attraktív tudományos cél a fiatal szakembereknek. MTA, április 28. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

18 I-IV. Generációs reaktorok
IV.: 2030-tól várható típusok. A biztonság és gazdaságosság terén minden eddigi tapasztalat alapján készített konstrukciók. Céljuk fenntartható energiaforrás biztosítása (villamos- és hőtermelés, tengervíz sótalanítás), illetve a hidrogéntermelésben való részvétel. MTA, április 28. Dr. Aszódi Attila, BME NTI

19 A IV. Generációs blokkokig… EPR
Finnországban építik az első Európai Nyomottvizes Reaktort (EPR) 2009-ben kapcsolódik a hálózatra, 1600 MW, egyetlen turbina Rövidebb építési idő, alacsonyabb beruházási költség Továbbfejlesztett biztonság (pl. teljes zónaolvadásra méretezve) Döntés francia telephelyen történő építésről (2007, Flamanville) A típusengedélyeztetést az USA-ban is elindítják 2005. február: kereskedelmi ajánlat több EPR felépítésére Kínában Video: MTA, április 28. Dr. Aszódi Attila, BME NTI