Jaderný palivový cyklus

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra jaderných reaktorů

Anotace:

Předmět je zaměřen na podrobné seznámení s přední a zadní části palivového cyklu jaderných elektráren, zejména elektráren s tlakovodními reaktory aktuálně používanými nebo potenciálně používanými v České republice. Předmět volně navazuje na úvodní předmět 17ZAF pro studenty bakalářského studia a prohlubuje znalosti posluchačů v oblasti přední a zadní části palivového cyklu. V první části přednášek je věnována pozornost přední části palivového cyklu. Po úvodním rozdělení a definicích různých typů palivových cyklů jsou přednášky zaměřeny na zdroje uranu a thoria v přírodě, jeho těžbu, mechanické i chemické zpracování do podoby žlutého koláče. Následně jsou velmi stručně popsány způsoby čištění, konverzí, obohacování a výroby (fabrikace) jaderného paliva. V druhé části, věnované zadní části palivového cyklu, je věnována pozornost možnosti využití a likvidace vyhořelého jaderného paliva, zejména jeho skladování a ukládání v kontejnerech. V závěru se předmět zabývá potenciálními možnostmi využití thoria v reaktorech a thoriovým palivovým cyklem. Střední část palivového cyklu je přednášena v předmětu17PRF - Provozní reaktorová fyzika.

Požadavky:

17ZAF

Osnova přednášek:

1. Úvod, 1 přednáška: Definice palivového cyklu (PC), popis PC a jeho uzlů, rozdělení různých typů PC, paliva.

2. Zásoby a těžba uranu v přírodě, 2 přednášky: Zásoby uranu ve světě, těžba uranu, způsoby těžby, těžba uranu v České republice.

3. Mechanické a chemické zpracování rudy, 1 přednáška: Mechanické zpracování rudy, loužení, různé metody separace uranu z výluhů, výroba a složení žlutého koláče.

4. Čištění žlutého koláče a konverze na UF6, 1 přednáška: Definice nukleární čistoty materiálu, metody čištění, výroba UF6.

5. Obohacování, 2 přednášky: Definice pojmů, historie, teorie obohacování, způsoby obohacování: tepelná difúze, chemická separace, elektromagnetická separace, aerodynamická separace, difúze plynu, odstřeďování, AVLIS.

6. Výroba paliva, 1 přednáška: Konverze UF6 na UO2, práškový UO2, výroba tablet, fabrikace, konstrukce souborů.

7. Zadní část palivového cyklu, 2 přednášky: Zadní část PC, otevřený PC, uzavřený PC, částečně uzavřený PC, možnosti využití a likvidace vyhořelého jaderného paliva (VJP), legislativní požadavky na VJP a na jaderná zařízení obsahující VJP, inventář VJP, programy pro výpočty inventáře VJP (SCALE, ORIGEN).

8. Skladování a ukládání vyhořelého jaderného paliva, 2 přednášky: Požadavky na skladování VJP, mezisklady VJP, suché a mokré skladování, ukládání VJP, trvalá úložiště, kontejnerové skladování VJP, aspekty provozu kontejnerů, transportní a skladovací kontejnery, kontejner CASTOR: skladování paliva z JE Dukovany a JE Temelín.

9. Thoriový palivový cyklus, 1 přednáška: thoriový PC, thoriové palivo a jeho složení, nutronové vlastnosti, provoz reaktorů s thoriovým palivem, thoriové palivo ve světě a jeho perspektiva.

Osnova cvičení:

-

Cíle studia:

Znalosti:

Podrobné znalosti přední a zadní části palivového cyklu jaderných elektráren.

Schopnosti:

Podrobná orientace v dané problematice, uplatnění získaných znalostí v dalších předmětech z oblasti reaktorové fyziky, provozu a bezpečnosti jaderných elektráren.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

1. Stacey, W. M.: Nuclear Reactor Physics, Chapter 5 Nuclear Reactor Dynamics &

Chapter 6 - Fuel Burnup, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2007.

2. John R. Lamarsh: Introduction to Nuclear Engineering, 3rd Ed., Prentice Hall, 2001.

3. Sklenka, L.: Provozní reaktorová fyzika, učební texty vysokých škol, Vydavatelství ČVUT, 2000.

4. Štamberg K.: Technologie jaderných paliv I, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1994.

Doporučená literatura:

5. Operation and Maintenance of Spent Fuel Storage and Transportation Casks/Containers, IAEA-TECDOC-1532, IAEA, Vienna, 2007.

6. Design of Fuel Handling and Storage Systems in Nuclear Power Plants Safety Guide, IAEA Safety Guide, NS-G-1.4, IAEA, Vienna, 2003.

Studijní pomůcky:

Audiovizuální technika, odborné filmy na DVD

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: