Palivový cyklus jaderných zařízení

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra jaderných reaktorů

Anotace:

Předmět je zaměřen na základní popis přední a střední části palivového cyklu jaderných elektráren. Po úvodních informacích a definici palivového cyklu a rozdělení různých typů palivových cyklů přednášky popisují, těžbu uranu, mechanické i chemické zpracování surovin do podoby žlutého koláče. Následně jsou stručně popsány způsoby čištění, chemických konverzí, obohacování a výroby jaderného paliva. Popis střední části palivového cyklu začíná úvodem do reaktorové fyziky: interakcemi neutronů, štěpením, výtěžkem štěpných produktů ze štěpení, koeficientem násobení,

množivým faktorem, konverzním faktorem apod. V následujících přednáškách jsou popsány aspekty vyhořívání paliva v aktivní zóně, provoz reaktoru v průběhu kampaně a nakládáním s palivem na elektrárně. Předmět se rovněž zabývá využitím MOX paliva v reaktorech a využitím thoria v reaktorech a thoriovým palivovým cyklem.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Jaderný palivový cyklus, těžba uranu (1 přednáška): popis základních části jaderného palivového cyklu, přední, střední a zadní část palivového cyklu, světové zásoby uranu a thoria, způsoby těžby uranu ve světě, těžba uranu ve světě v ČR, těžba thoria ve světě, dopady těžby uranu dopady na životní prostředí.

2. Zpracování uranové rudy, obohacování uranu a výroba paliva (2 přednášky): mechanické zpracování rudy, loužení, separace uranu z výluhů, výroba a složení žlutého koláče, definice nukleární čistoty materiálu, čištění žlutého koláče, výroba UF6, obohacování uranu (průmyslové a experimentální), výroba jaderného paliva, konverze UF6 na UO2, výroba palivových tablet, výroba palivových proutků a jejich skládání do palivových souborů.

3. Neutronové interakce a štěpení uranu (2 přednášky): základní interakce neutronů s látkou (absorpce, rozptyl a štěpení)

4. Mikroskopický a makroskopický účinný průřezu a jeho závislost na energii neutronu pro jednotlivé interakce a různé izotopy, hustota toku neutronů a proud neutronů, štěpné a štěpitelné jaderné materiály, štěpení těžkých jader, výtěžky ze štěpení a energetická bilance při štěpení štěpní.

5. Štěpná řetězová reakce v reaktoru (3 přednášky): rychlé a tepelné neutrony, moderace neutronů, životní cyklus neutronu od jeho vzniku do jeho zániku, koeficient násobení, reaktivita, neutronová bilance v jaderním reaktoru, nekonečný a konečný reaktorový systém, okamžité a zpožděné neutrony, spektrum neutronů v reaktoru.

6. Uranové palivo v jaderném reaktoru (2 přednášky): čerstvé palivo a jeho složení, vyhořívání paliva v reaktoru, izotopické složení vyhořívajícího paliva v průběhu kampaně, štěpné produkty, absorbátory v reaktoru a jejich vliv na provoz reaktoru, výměna paliva v reaktoru, nakládaní s palivem v jaderné elektrárně, bazény použitého paliva.

7. Thoriové a moxové palivo, paliva v reaktorech budoucích generací (2 přednášky): thoriové palivo v jaderném reaktoru, MOX palivo v jaderném reaktoru, jaderná paliva ve varných, grafitových, plynem chlazených, rychlých reaktorech, jaderná paliva v jaderných reaktorech budoucích generací (Gen IV, malé modulární reaktory, apod.).

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Studijní materiály:

Povinná literatura:

1. J. Frýbort, L. Heraltová, M. Štefánik: Úvod do reaktorové fyziky: teorie a cvičení. Skripta ČVUT v Praze, 2013, ISBN 978-80-01-05322-5

2. Ľ. Sklenka, L. Heraltová: Provozní reaktorová fyzika, Česká technika - nakladatelství ČVUT, Praha 2016, ISBN 978-80-01-05901-2

Doporučená literatura:

3. IAEA: Core Management and Fuel Handling for Nuclear Power Plants, IAEA Safety Guide, NS-G-2.5, IAEA, Vienna, 2002

4. R. G. Cochran, N. Tsoulfanidis: Nuclear Fuel Cycle: Analysis and Management, American Nuclear Society, 1999, ISBN: 9780894484513

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Vyřazování jaderných zařízení z provozu (povinný předmět programu)