. Doc. Ing. Bedrich Hermanský,
ENERGIE
CSc., doc. Ing. Ivan Štoll, CSc.
PRO 21. STOlETI
. \.~.
.
,
il ~
.'"
:'~.
PRAHA
Vydavatelství
ČVUT.
1992
,V \" "ii
Praha 6. ZikoVd4
I
I
.
OBSAH
str.
Úvod. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . Definice
a
rozmer
použitých
symbolu
3
oo
""
5
1
ENERGIE, JEJí FORMY A PŔEMÉNY
7
1.1
Energie jako fyzikální veličina """OO"
8
1.1.1
Geneze pojmu energie a zákona zachování energie
9
1.1. 2 Obecné zákony energetických 1.1.3
Nerozlučnost
1.2
Rúzné podobyenergie '.11
1.2.1
Energie mechanická
1.2.2
Energie tepelná
premen
13
""""oo
hmoty a energie
19 """"""""""""""""",
22 24
""11""""""""""""""""""""" ,
25
1.2.3 Energie zátivá
27
1.2.4
32
""11""""""""""""""""""""""" Energie elektrická
l. 2. 5 Energie chemická 1.2.6 Energie jaderná 1. 2.7 Zpusobyenergetických premen 2.
svEToVÝ ENERGETICKÝ PROBLÉM
2.1
Energetika a energetický
34 37 54
oo
"
56
problém
57
oo "
2.2
časovéčlenení energetického
2.2.1
Prvá etapa rešení
2.2.2
Strednedobé rešení
2.2.3
Pozdní období (do roku 2040)
2.3
Svetová spotreba primární energie
2.3.1
Dosavadní vývoj spotreby primární
2.3.2
Prognózy dalšího
2.4
Svetové zdroje primární energie
2.4.1
Konvenční zásoby a zdroje
2.4.2
Nekonvenční zdroje ropy a zemního plynu
73
2.4.3
Jaderné zdroje
74
2.4.4
ObnoviteIné
3
ENERGETICKÁ SITUACE V ČSFR
78
3.1
Vývoj spotreby primární
78
3.1.1
Struktura
3.1.2
Energetická
3.1.3
Další
energetického
59
problému (do roku 2000)
energetického
60
problému (do roku 2020)
61
62
'OOOOOOOOOOOOOOOOOOOO""OOOOOO'oooooo
63
oo
energie
64
vývoje svetové spotreby primární
fosilních
zdroje primární
energie
66 68
oo
pali v
69
energie
76
energie v ČSFR
spotreby primární
rozvoj
problému
energie v ČSFR
nárDČnost československého zdroju primární
79
prlimyslu
energie v ČSFR 31
82
80
1
3.2
Rozvoj československé
elektroenergetiky
3.3
Úloha tuhých fosilních
3.3.1
Hnedé uhlí a lignity II"""""""""."""""""""""'"
84
paliv
86 87
3.3.2 Černé uhlí II""""""""""""""""""""""""""II
87
3.4
Úloha jaderné energie v ČSFR
88
3.4.1
Dosavadní vÝVoj československé
3.4.2
Prvá československá
experimentální
3.4.3
Tlakovodní
reaktory
jaderné elektrárny
3.4.4
Tlakovodní
reaktory
VVER-440, typ V-213
3.4.5
Jaderná elektrárna
3.5
Perspektivy
s reaktory
dalšího
jaderné energetiky jaderná elektrárna
90 94 97
VVER-1000
rozvoje energetiky
99 v ČSFR
101
,
Potŕeba jaderných elektráren jaderné bezpečnosti
s všeobecné pŕijatelným
102 standardem 102
Jaderná varianta
3.5.4
Energetická
4
SOUČASNÉ ŠTÉPNÉ JADERNÉ REAKTORY A JFJICH PERSPEKTIVY
106
4.1
Úvod do teorie
106
situace
4.1.1 Multiplikační
energetického
v ČSFR v devadesátých
letech
štépných jaderných reaktoľÚ
faktor
štépná ŕetézová
4.1. 3 Kritické
československého
problému
...
3.5.3
4.1.2
ŕešení
Al
V-l
3.5.1" černobylský syndrom. .., 3.5.2
88
103 104
107
,
reakce s moderátorem
108
rozméry štépné soustavy
109
oo
4.1.4 DifúznÍ rovnice
110
4.1.5
Zjednodušený výpočet kritické
4.1.6
Mnohoqrupová difúznÍ teorie
118
4.1.7
Vývin tepla ve štépných jaderných reaktorech
119
4.2
Jaderný energetický
120
4.2.1
Palivové články
122
4.2.2
Aktivní zóna
123
4.2.3
Systém fízení reaktoIU
124
4.2.4
Systémodvodu tepla
124
4.2.5
OCh,ranná obálka (kontejnment)
125
4.2.6
Jaderná elektrárna
126
4.3
Základní typy jaderných energetických
4.3.1
Dosavadní vÝVoj jaderných reaktoru
oo.:
129
4.3.2
současný stav vývoje energetických
reaktoľÚ
132
4.4
Tlakovodníreaktory
reaktor
velikosti
reaktoru
a jeho části
reaktoľÚ
113
127
134
4. 4.1 Uspoŕádání tlakovodního reaktoru ..oo
135
4.4.2
138
Tlakovodní reaktory VVER
.
312
.
4.4.3
Tlakovodní reaktory západní koncepce
4.4.4
Vývojové tendence tlakovodních reaktorĎ
4.4.5
Tlakovodní
4.5
Jademá bezpečnost elektráren
4.5.1
Základní
4.5.2
Bezpečnostní
4.5.3
Speciální
4.6
Perspektivy
5
RYCHLÉ MlfOŽlVÉ REAKTORY
156
5.1
Úvod do teorie
156
5.1.1
štepná tetezová
reaktory
s vysokou konverzí
bezpečnostní
142
paliva
s tlakovodními
princip:
141 145
reaktory
147
hloubková ochrana
147
a ochranné systémy JE (3. úroveň)
bezpečnostní
150
systémy (4. úroveň)
jademé energetiky
153
do roku 2000
154
množivých štepných reaktorĎ reakce bez moderátoru
157
5.1.2 Koef icient reprodukce
,
157
5.1.3
Doba zdvojení
,
5.2
Velká jaderná energetika
5.3
Uspoŕádání rychlého
5.3.1
Sodík jako chlad ivo rychlých
5.3.2
Palivové
5.3.3
Regulační
5.3.4
Akti vní zóna
165
5.3. 5 Množivá zóna
166
160
reaktoru
články rychlých
159
chlazeného rpztaveným Na
161
reaktoni
162
reaktorú
163
tyče rychl ých reaktoru
a smyčkové ŕešení primárního
164
5.3.6
Integrální
5.3.7
Tŕíokruhové
5.3.8
parní generátary
5.4
prlimyslové prototypy rychlých reaktoru
168
5.4.1
Sovetský rychl Ý reaktor BN-600
168
5.4.2
Francouzský rychlý reaktor Super Phénix-l
171
5.4.3
Další projekty
5.5
Bezpečnost rychl ých reaktoru
173
5.6
Ekonomické problémy výstavby rychlých reaktoru
174
5.7
Perspektivy rychlých množivých reaktoru
175
6
REAKTOR JAKO ZDROJ TEPLA PRO TECHNOLOGICKÉ ÚČELY
176
6.1
Vodíková energetika
6.1.1
Historický
uspoŕádání ,
166
s rychlým reaktorem
167
,
elektráren
I
s rychlými reaktory
167
172
.......
~
vývoj "vodíkové energetiky"
6.1. 2 Vodík jako sekundámí 6.1.3
jaderné elektrárny
okruhu
177 177
palivo
178
výroba vodiku
6.1.4
II""""""""""""""""""""""""'" Dálkový pŕenos jaderné energie (systém EVA
6.1.5
Perspektivy
180
- ADAM)
vodíkové energetiky
182
183 313
6. 2 Vysokoteplotníreaktory 6.2.1 Dosavadnívývoj vysokoteplotních reaktoru
185 185
6.2.2
Uspoíádání vysokoteplotních reaktorU
;
186
6.2.3
Demonstrační elektrárny
reaktorem
188
6.2.4
Další vývoj vysokoteplotních
6.3
Využití
6.3.1
Zplyňování uhlí
6.3.2
Projekt
7
ŠTEPNÉ REAKTORY DRUHÉ JADERNÉ ÉRY
198
7.1
Vývoj požadavku na bezpečnost jaderných elektráren
198
7.2
Inherentní
201
7.3
Evoluční
7.3.1
Bezpečnostní
7.3.2
Další vývoj bezpečnostních
7.3.3
Projekty
7.4
Lehkovodní reaktory
7.4.1
Projekty
7.4.2
Tlakovodní reaktory se zvýšenou pasi vní a inherentní firmy Westinghouse (AP 600)
.
s vysokoteplotním
vysokoteplotních
reaktorU
190
reaktorU v technologických
procesech
193 194
vysokoteplotního
technologického
reaktoru
196
bezpečnost jaderných elektráren vývoj lehkovodních reaktoru aspekty t!akovodních
202
reaktorU
203
systému tlakovodních
reaktorU
204
a mezinárodní spolupráce
204
nové generace
205
založené na koncepci PIUS
206
firmy General Electric
bezpečností 208
7.4.3
Zjednodušený varný reaktor
(SBWR)
210
7.5
Pro jekty modulových vysokoteplotních
7.6
Modulové reaktory
7.7
Projekty s využitím netradičních chladiv
215
8
VYUŽITí ENERGIE JADERNÉ SYNTÉZY
218
8.1
Základní vlastnosti
222
8.2
Zaíízení
reaktorU
212
chlazené sodíkem
213
plazmatu
s magnetickým udržením
230
8.2.1 Pulsní systémy
230
8.2.2
Magnetické nádoby
233
8.2.3
Stelarátory.
236
......................................................
8.2.4 Tokamky
240
8.2.5
Experimentální výsledky a mezinárodní program tokamakU
242
8.3
Zaíízení
8.3.1
Lasery
246
8.3.2
Svazky částic
248
8.4
Mionová katalýza a studená fúze
8.5
Koncepce termojaderné
8.6
Hybridní systémy
s inerciálním
udržením
oooooo
245
249
oo
elektrárny
251 ,
,
. 314
252
8.7
Systémy s elektrojaderným množením
9
VYUŽITí
9.1 9.2
Geotermálníenergie Energie prílivua odlivu
9.3
Energie pocházející
OBNOVITELNÝCH A NETRADIČNíCH
:
253
ENERGETICKÝCH
ZDROJÚ
255
II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
256
259
l
ze slunečního
9.3.1 Pfímé využití slunečního zárení
zárení
260
. oo oo . oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo . oo oo
261
9.3.2
Energie vodních toku a ledovcu
9.3.3
Vétrná energie
265
9.3.4
Energie morských vIn
267 268
9.3.5
oo
oo
oo
oo
oo
oo
oo
oo
oo
oo
oo
oo
oo
oo
oo
oo
oo
oo
II"""""""""""""""""""""" Energie absorbovaného slunečního tepla
9.3.6 Energie živéhmoty
,
I...............
264
268
9.4
MagnetohydrodYDamická energetika
269
9.5
Nekterá další
270
využití
prímých premen energie
10
EKOLCGICKÉ PROBLÉMY ENERGETIKY
10.1
Rizika
10.1.1
Odhad, hodnocení a kontrola
10.1.2
Kvantifikace
zdravotního
10.2
Vliv fosilní
energetiky
10.2.1
Uhlí.
energetických
oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo oo
technologií
273
rizika
rizika
272 275
energetických
na životní
systému
276
prostredí
278
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . .. . . , . . . . . . . . . . . , . . . . . . , . . .
278
10.2.2 Ropa a její deriváty
281
10.2.3
Zemni plyn
283
10.2.4
Odpadní teplo
283
10.2.5
Trasy vysokého napétí a jejich pusobení na životní
prostredí
10.2.6
Účinky znečištujících
oo
10.3
Vliv obnovite Iných zdroju energie na životní
10.3.1
VIi v geotermální
10.3.2
VIi v sluneční
10.3.3
VIiv využívání
10.3.4
Dusledky využívání
energie vodních toku
290
10.3.5
Dusledky využívání
energie živé hmoty
291
10.4
Jaderná energie a životní
10.4.1
Biologické
10.4.2
Normální provoz jaderných elektráren
10.4.3
Havárie
'11""""""""""""""""""""'"
výpustí na celosvetové klima
oo
oo
oo
285 oo
oo
oo
oo
prostredí
288
energie
288
energetiky
289
vetrné energie
289
prostredí
účinky ionizujícího
jaderné elektrárny
291
zárení
s únikem radioaktivních
292 298 látek
299
10.4.4 Vnéjši palivový cyklus Zamyšlení nad perspektivami Použitá
286
J01 energetiky
306
a doporučená literatura
308 SIOVlOn~:(i; \'1chnick:5.
univerzita
v 8ratl$lave
Ústredná knižnica. študij. a infostredisko pri Matlr]álilvotechnologlcke] fakulte ul. J. Bottu 23, 917. ~4 Trnava
