BME Oktatóreaktor
235 U
– atommag hasadása
szabályozott láncreakció
hasadási termékek: pl. I, Cs, Ba, Ce, Sr, La, Ru, Zr, Mo, stb. izotópok
több mint 270 hasadási termék, A=72 és A=161 között keletkezik az 235U hasadása során
Gazdaságosság 1 kg energiahordozóból nyerhető villamos energia 1 kg tüzifa:
1 kWh
1 kg szén:
3 kWh
1 kg olaj:
4 kWh
1 kg urán:
50 000 kWh
(3 500 000 kWh reprocesszálással)
reaktorok felépítése és működése, magyarországi reaktorok - 2006 1./ 1959-KFKI, Pth = 10 MW, üa.: UO2, 36 % 235U, φ ∼ 1014 ns-1cm-2 2./ 1971-BME, Pth = 100 kW, üa.: UO2, ~30 kg, 10 % 235U, φ ∼ 1012 ns-1cm-2 3./1982-86-Paksi AE,4 db reaktor, Pth= 1500 MW/reaktor, UO2 ~ 42 t/3év, (burkolat: 99% Zr+1% Mo) ~ 3 % 235U, Pe ~ 470 MWe/reaktor, (η ∼ 33 %) szabályozás: B és Cd; moderátor, hűtőközeg mindegyik reaktorban: H2O,
A BME reaktor jellemzői -
Első „kritikussá” válás: 1971. 06. (10 kW), rekonstrukció: 1980. (100 kW) maximális hőteljesítmény: 100 kWth (Paks: 1500th /reaktor; ~ 470 MWe/reaktor) maximális termikus neutron fluxus: φth ~ 2,7*1012 ns-1cm-2
-
üzemanyag: 235U-al 10 % dúsítású UO2 ~ 30 kg -
-
(Paks: ~ 3 %, 42 t/3év/reaktor) kritikus tömeg (235U): 2740 g; beépített: ~ 2926 g (∆m ~ 100 g/100 év - elméletileg)
moderátor: H2O; - neutron reflektor: H2O + grafit, indító neutron forrás: Pu-Be, teljesítmény szabályozás: 2 db biztonságvédelmi rúd (B4C), 1 db „kézi” szabályzórúd (B4C), 1 db automata szabályozórúd (CdFe),
teljesítmény mérés: 2 +1 db hasadási kamra (impulzus láncok + szélessávú-Cambel-lánc), 2 db γ-kompenzált ionizációs kamra (log lánc és autom. szabályzás), 2 db ionizációs kamra (egyenáramú védelmi láncok), függőleges besugárzó csatornák: 18 db termikus csatorna, 1 db termikus csőposta, 1 db gyors csatorna, 1 db gyors csőposta,
-
vízszintes csatornák: 5 db + 1 db besugárzó alagút, hűtő-rendszer: primer- és szekunder-kör, (max. átlagos víz hőmérséklet: ~ 45 0C), sugárvédelem: 2 m vastag beton (barit + normál), ~ 4,8 m vízoszlop a zóna fölött, gyűjtőtartályok, tárolótartály, (hulladékvizek), ioncserélő szűrőrendszer, dozimetriai ellenőrző rendszer: 20 db GM cső + 2 db neutron monitor,
-
levegő szellőztető rendszer: szűrt levegő be, ellenőrzött levegő ki – T épület kémény, biztonságvédelem: külső: elektronika; belső: alulmoderáltság, negatív visszacsatolás;
Reaktorzóna keresztmetszete
BME NTI üzemelő reaktor zóna, (Cserenkov sugárzás)
Reaktortömb hosszmetszete
Reaktortömb keresztmetszete
BIZTONSÁGVÉDELEM • Külső: elektronika (7 db nukleáris mérőlánc
+ logikai rendszer):
nukleáris jel – logikai jel – összehasonlítás – beavatkozás: figyelmeztetőjel (kék); hibajel (sárga); biztonságvédelmijel (piros) – azonalli leállítás
• Belső: alulmoderáltság (TIT szinten) (P nő – T nő – ρmod/ρüa csökken – − ∆m virtuálisan „elfogy” – láncreakció leáll) m (kg)
235U
∆m ~ 2,8 – 2,7 = 100 g
karakterisztika beépített
2,8 ∆m
kritikus
2,7
alul moderált
Tmod ~ 65 0C
felül moderált
ρmod/ρüa
a balesetek oka MINDIG emberi mulasztás
A BME oktatóreaktor felhasználása Oktatás: fizikusok, vegyészek, tanárok, nukleáris szakemberek képzése, továbbképzése (szakmérnökök, doktoranduszok, külföldi ösztöndíjasok)
Kutatás: - neutronaktivációs analízis (régészet, geológia, orvosi alkalmazások), - radiokémia (üa. hermetikusság vizsgálat, környezeti minták mérése), - nukleáris méréstechnikai (α−,β−,γ−, XRF-spektroszkópia) és reaktortechnikai módszerek kidolgozása (műszer fejlesztés – PAE- részére), - sugárvédelmi, reaktor- és neutronfizikai kutatások , BNCT, - termohidraulikai elemzések, - nukleáris energiarendszerek, nukleáris üzemanyagciklus elméleti vizsgálatai,
Nyomottvizes (PWR) erőmű felépítése 1: reaktor tartály; 2: fűtőelem köteg (~3% 235U, 99% Zr+1% Mo); 3: szabályzórúd; 4: rúd mozgató 5: nyomáskiegyenlítő; 6: gőzfejlesztő; 7: főkeringtető szivattyú; 8: frss gőz (szekunder kör); 9: hideg ág; 10-11: turbina; 12-13: generátor; 14: (gőz)kondenzátor; 15: tercier kör (hűtővíz); 16: szek.keringtető sziv.; 17: előmelegítő; 18: hermetikus tér; 19: tercier kör keringtető szivattyú;
VVER-440 reaktor zóna (üa. átrakás)
Üzemanyagciklus
Természetes és mesterséges eredetű sugárzás megoszlása
FOSSZILIS, FISSZIÓS ?
Szén tüzelésű erőművek Magyarországon: - emittált pernye (kéményen át) mennyisége: 1990: 100 – 6000 t/év (Komló – 10 MWe ; Ajka – 122 MWe ) 1993: korszerűsítés (por leválasztók, pl. Ajka: 500 t/év) - egyéb emissziók: CO2, NOx, SO2, stb. Magyarország 1990: szénnel: 8,6*109 kWhe 15*106 t CO2, 4*104 t NOx, 4*105 t SO2 emisszó és 11*106 t O2 elhasználás; nukleáris: 14*109 kWhe ~ 24*106 t CO2, 6*104 t NOx, 7*105 t SO2 és 18*106 t O2 megtakarítás.
Fosszilis, fissziós ??
(emisszió 1988)
FOSSZILIS, FISSZIÓS ? • Egyéb légszennyezők
(nem a LUDAK, mások ludasok!!)
