300 likes | 437 Views
A ποτέφρωση πυρηνικών αποβλήτων( transmutation, incineration). Επιμέλεια: Κασσάρας Γιώργος E πιβλέπουσα: Ρόζα-Ζάννη Βλαστού. Γιατί ο κόσμος αντιδρά στο σημερινό ενεργειακό πυρηνικό πρόγραμμα ?. -Κίνδυνος πυρηνικού ατυχήματος( Three mile island, Chernobyl) .
E N D
Aποτέφρωση πυρηνικών αποβλήτων(transmutation,incineration) Επιμέλεια: Κασσάρας Γιώργος Eπιβλέπουσα: Ρόζα-Ζάννη Βλαστού
Γιατί ο κόσμος αντιδρά στο σημερινό ενεργειακό πυρηνικό πρόγραμμα ? -Κίνδυνος πυρηνικού ατυχήματος(Three mile island, Chernobyl). -Φόβος για χρήση της πυρηνικής ενέργειας σε στρατιωτικές επιχειρήσεις. -Τα πυρηνικά απόβλητα(160.000 τόνοι με αύξηση 10.000 τόνους/έτος).
Προτεινόμενη λύση για τα πυρηνικά απόβλητα -Τα πυρηνικά απόβλητα μπορούν να μεταστοιχειωθούν-αποτεφρωθούν σε στοιχεία που είναι σχάσιμα τα οποία μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν στην παραγωγή ενέργειας. -Τα προϊόντα αυτής της μεταστοιχείωσης θα έχουν πολύ μικρότερους χρόνους ζωής και θα θάβονται.
Ο συμβατικός πυρηνικός αντιδραστήρας
Τα βασικά μέρη ενός συμβατικού αντιδραστήρα -Η καρδιά του(core)
Oι ράβδοι ελέγχου(control rods) -Το πυρηνικό καύσιμο υπερβαίνει κατά πολύ την κρίσιμη μάζα. -Για τον έλεγχο του ρυθμού παραγωγής ενέργειας τοποθετείται ένα σύστημα κινητών ράβδων ελέγχου που έχουν σαν στόχο την απορρόφηση μέρους των νετρονίων μέσω αντιδράσεων νετρονικής σύλληψης.
Ο επιβραδυντής(moderator) -Tα νετρόνια που παράγονται από την πυρηνική σχάση έχουν υψηλές κινητικές ενέργειες και μικρή ενεργό διατομή απορρόφησης από σχάσιμο πυρήνα. -Με την προσθήκη ενός επιβραδυντή (νερό, βαρύ νερό, βηρύλλιο, γραφίτης) η κινητική ενέργεια των νετρονίων μειώνεται στα επίπεδα του 0,1eV
Συστήματα ΑDS(Accelarator Driven Systems) -Δημιουργήθηκαν με σκοπό την καθαρή και ασφαλή παραγωγή πυρηνικής ενέργειας. -Πρωτόνια επιταχύνονται από γραμμικό επιταχυντή ή κυκλοτρόνιο σε ενέργειες της τάξης του 1GeV ενώ η ένταση της δέσμης είναι 10-20mA. -Tα πρωτόνια αυτά προσπίπτουν πάνω σε βαρύ στόχο (συνήθως μόλυβδος) και παράγουν νετρόνια.
Αντίδραση Κατακερματισμού(Spallation reaction) -Ο αριθμός των παραγόμενων νετρονίων είναι ανάλογος της έντασης της δέσμης των πρωτονίων.
O στόχος -Σαν στόχος μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε κάποιο σχάσιμο υλικό(U-235,Pu-239,U-233) είτε κάποιο γόνιμο υλικό(U-238 Pu-239 , Th-232 U-233 ) είτε μείγμα αυτών. -Ο κυριότερος παράγοντας που επηρεάζει την αποτελεσματικότητα τόσο της μεταστοιχείωσης όσο και της παραγωγής ενέργειας σε ένα ΑDS ,είναι η μορφή που θα έχει το ενεργειακό φάσμα των νετρονίων στο εσωτερικό του αντιδραστήρα.
Kαταστροφή ΤRU και LLFF -Για τη μεταστοιχείωση των ακτινιδών(TRU) απαιτούνται ταχέα νετρόνια .Συνοδεύεται από παραγωγή ενέργειας. -Για τα LLFF(Tc-99 , I-129,Se-79, Cs-135, Sm-151),απαιτούνται θερμικά ή επιθερμικά νετρόνια. Δεν συνοδεύεται από παραγωγή ενέργειας.
Ανάγκη γνώσης ενεργών διατομών -Για τον προσδιορισμό της απόδοσης της μεταστοιχειωτικής διαδικασίας αλλά και του φάσματος των παραγόμενων νετρονίων είναι απαραίτητη η γνώση της ενεργού διατομής της κάθε αντίδρασης. -Λίγα πειραματικά δεδομένα στην περιοχή των ακτινιδών.
Ο Ενισχυτής Ενέργειας (Εnergy Amplifier) -To 1993 o Carlo Rubbia προτείνει την ιδέα του ενισχυτή ενέργειας(E.A.). -O E.Α.είναι ένα υποκρίσιμο(k=0,98)σύστημα ταχέων νετρονίων που οδηγείται από επιταχυντή πρωτονίων. -Η στήλη με λιωμένο μόλυβδο έχει ύψος 30m,διάμετρο 6m και περιέχει 10.000 τόνους μολύβδου. -Το σύστημα μπορεί να δώσει ηλεκτρική ισχύ 600ΜW.
Πλεονεκτήματα-μειονεκτήματα ΑDS-PWR
To πείραμαnTOF(neutron Time Of Flight) -Στόχος του πειράματος ήταν η μέτρηση ενεργών διατομών σχάσης και σύλληψης υλικών(Th-232 ,U-233 ,U-234 ,U-236), οι οποίες χρειάζονται στο σχεδιασμό ADS. -H διάταξη nTOF βρίσκεται στο CERN και λειτούργησε τα έτη 2001-2004. -Παρέχει φάσμα νετρονίων από 1eV-250MeV.
2 Πειραματικές εγκαταστάσεις -TEF-P (Transmutation Physics Experimental Facility) Δέσμη πρωτονίων 10W χτυπά και μεταστοιχειώνει Ουράνιο ,Πλουτώνιο και ακτινίδες. -ΤΕF-T(ADS Target Test Facility) Yγρός στόχος κατακερματισμού Μολύβδου-Βισμουθίου βομβαρδίζεται από 200kW δέσμη πρωτονίων.
Los AlamosADTT( Acceleration Driven Transmutation Technology)
Βιβλιογραφία Ε.Radermacher :Contribution of the energy amplifier to new applications Cern n_TOF Facility:Performance Report Carlos Paradela Dobarro:Measurement of the U-234(n,f) cross section with PPAC detectors at the n TOF facility Καραδήμος Δ.: Πειραματικός προσδιορισμός ενεργού διατομής σχάσης προκαλούμενης από νετρόνια των πυρήνων U-234 και Τh-232. G. P. Lawrence :Τransmutation and energy production with high power accelerators. Google