Перспективы и проблемы атомной энергетики
МЭИ. Кафедра «Инженерной
теплофизики». Курс лекций д.т.н. Ю.С.Черепнина
Москва-2019г.
Перспективы и проблемы атомной энергетики.
Программа курса
1.Мировая атомная энергетика.
2.Физические процессы в ядерных реакторах.
3.Материалы и конструкции элементов ядерных энергетических установок.
4.Эволюционные и инновационные проекты в российской ядерной энергетике.
5. Энергетические ресурсы и ядерный топливный цикл.
6.Обращение с отработанным ядерным топливом.
7.Обращение с радиоактивными отходами.
8.Экономика атомной энергетики.
9. Безопасность АЭС и тяжелые аварии на АЭС .
10.Международные аспекты развития атомной энергетики.
11.Перспективы использования атомной энергии.
12.Выездное занятие в НИКИЭТ.
ядерная реакция деления ядер урана
Состав продуктов деления
25 % — редкоземельные элементы (La, Gd, Er…),
15 % — цирконий,
12 % — молибден,
6,5 % — цезий,
16 % — благородные газы (Ar, Kr, Xe, Rn,).
- возникновение избыточного количеств
нейтронов (2-3 нейтрона); - выделение энергии ( 200Мэв);
- образование радиоактивных продукто деления;
Распределение- образованиеэнергии запаздывающихделения (Мэв) нейтрон
|
Кинетичес |
Энергия |
Энергия |
|
Энергия |
Энергия |
Суммарная |
|
|
кая |
мгновенных запаздываю |
Энергия |
|||||
Ядро |
бета- |
антинейтри |
энергия |
|||||
энергия |
гамма- |
щих гамма- |
нейтронов |
|||||
|
частиц |
но |
(Мэв) |
|||||
|
осколков |
квантов |
квантов |
|
||||
|
|
|
|
|
||||
235U |
166,0 |
7,2 |
7,2 |
4,9 |
9,0 |
10 |
204,3 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Главные итоги лекции
В ядерном реакторе идут цепные реакции деления ядер урана и плутония.
Коэффициент размножения нейтронов – важнейшая характеристика реактора.
Доля запаздывающих нейтронов деления меньше 1%, но их роль чрезвычайно велика.
Энерговыделение в конкретном реакторе прямо пропорционально величине нейтронного потока.
В реакторе постоянно происходит убыль (выгорание) и наработка (воспроизводство) делящихся изотопов.
Энерговыделение в реакторе происходит и после его остановки.
4
МИРОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА.
5
Содержание лекции
Мировые энергетические ресурсы
Мировые запасы ядерного топлива
Добыча и переработка уранового сырья
Изготовления ядерного топлива
Ядерные топливные циклы
Особенности ядерных технологий
6
Классификация энергоресурсов
Э Н Е Р Г О Р Е С У Р С Ы
Невозобновляем |
|
|
ые |
|
- уголь |
|
- газ |
|
- нефть |
|
- уран |
|
- сланцы |
Промежуточные
-торф
-шахтный газ
Возобновляемые
- солнечная энергия
- ветровая энергия
- гидравлическая энергия
- энергия биомассы
- геотермальная энергия
-
низкопотенциальная
тепловая энергия Вторичные возобновляемые
воды, земли, воздуха - твердые бытовые отходы - тепловая энергия промышленных и бытовых стоков
- тепловая энергия вытяжной вентиляции
- вторичное ядерное топливо
Преимущества невозобновляемых энергоисточников
(уголь, газ, нефть, уран, сланцы)
•Высокая плотность энергии
•Высокая степень освоения технологий от разведки запасов до потребления
•Ориентация мирового хозяйства на использование ресурсов в качестве топлива и сырья
•Развитая инфраструктура на всех стадиях: добыча, транспортировка, переработка и использование
•Развитая структура подготовки научных и эксплуатационных кадров
•Развитая структура производства оборудования и приборов
•Развитая инфраструктура научных учреждений
Недостатки
(уголь, газ, нефть, уран, сланцы)
•Истощаемость ресурсов
•Глобальное влияние на изменение климата вследствие эмиссии СО2 и теплового загрязнения
•Загрязнение среды обитания человека отходами производства (жидкие, газообразные, твердые)
•Неравномерность распределения по земному шару – источник нестабильности
•Угроза загрязнений среды обитания человека и пожаров при транспортировке и хранении
•Потенциальная угроза аварий на АЭС с выбросом радиоактивных веществ
•Изменение структуры земной коры вследствие добычи газа, нефти и угля с непредсказуемыми последствиями
•Большая потребность в воде
Преимущества возобновляемых энергоисточников
(вода, ветер, солнце)
•Неистощаемость
•Отсутствие дополнительной эмиссии углекислого газа
•Отсутствие вредных выбросов
•Сохранение теплового баланса планеты
•Доступность использования (солнце, ветер)
•Возможность одновременного использования земли для хозяйственных и энергетических целей (ветростанции, тепловые насосы, бесплотинные ГЭС)
•Возможность использования земель, не приспособленных для хозяйственных целей (солнечные, ветровые установки и станции)
•Отсутствие потребности в воде (солнечные, ветровые электростанции)