320 likes | 649 Views
Fission og kernekraft. Bent Lauritzen Risø DTU. Overview. Atomer og kerner. Radioaktivt henfald , fission. Kædereaktion og kritikalitet. Neutronregnskab. Reaktorer. 2. Atomer og kerner. Elektroner (negative). 10 -10 m. 10 -14 m. Atomkerne. Neutron (elektrisk neutral).
E N D
Fission og kernekraft Bent Lauritzen Risø DTU
Overview Atomerogkerner Radioaktivthenfald, fission Kædereaktion og kritikalitet Neutronregnskab Reaktorer 2
Atomerogkerner Elektroner (negative) 10-10 m 10-14 m Atomkerne Neutron (elektrisk neutral) Proton (positivt elektrisk ladet) 3
Atomer og kerner Brint, stabil, 1H Isotoper Deuterium (D), stabil, 2H Tritium (T), ustabil, 3H proton neutron
Nuklidkortet Atomkernerne Antal protoner (Z) Antal neutroner (N)
Z=N 235U
Radioaktivt henfald, fission a b+ b-
Uranium series a b
Stabilitet af kerner Nuclear and Coulomb forces
D n n T U He n Fission Fusion Fission ogfusion Nuclear binding energy
Energy released in fission of U-235 235U + n 144Ba + 90Kr + 2n + 200 MeV Fission energy: Fossil fuel: C + O2 CO2 + 4.1 eV
Z=N 235U
Kædereaktion og kritikalitet Kædereaktion
Nuclear chain reaction Effective multiplication factor (keff): No. fission neutrons in one generation / neutrons in previous generation keff < 1 subcritical keff = 1 critical keff > 1 supercritical Start up : keff > 1 Safereactor operation: keff < 1.001
Neutron economy: no. of neutrons per fission fission vs. non-fission cross sections neutron leakage Neutronregnskab
Nuclear chain reaction Kædereaktion (kritikalitet) er ikke mulig i naturligt uran (0.7% 235U) Men er mulig med Hurtige neutroner, 10-20% beriget uran Moderator (H2O, D2O, grafit), termiske neutroner og naturligt/svagt beriget uran
Reaktor kontrol • Antal neutroner • Prompte neutroner • Reaktoren kan ikke kontrolleres af mennesker! lp= time between generations
Reaktor kontrol • Antal neutroner • Forsinkede neutroner • Reaktoren kan kontrolleres!
Formeringsreaktorer Fuel breeding: Neutron yield (h): No. produced neutrons per captured thermal neutron n + 235U fission fragments + n + n + … n + 238U 239U 239Pa 239Pu
η for 233U, 235U og 239Pu 233U 235U 239Pu Fast neutrons needed for breeder reactors
Back Reaktorer
Vigtige reaktorkomponenter • Reaktortank: • brændsel (235U, 239Pu..) • moderator (vand, grafit, tungt vand) • kølemiddel (vand, gas, Na) • kontrolstænger (bor, Cd, Hf) • Afskærmning (beton, jern, bly, vand) • Reaktorindeslutning (stål, beton)