EJ_wykłady.pdf

(3137 KB) Pobierz
Materiały z wykładu
Energetyka jądrowa
-2-
Tematyka wykładów
Cykl paliwowy.
Typy i budowa reaktorów jądrowych.
Energetyka jądrowa w Polsce i na
świecie.
Bezpieczeństwo elektrowni jądrowych.
Postępowanie z odpadami promieniotwórczymi.
LITERATURA:
1. M. Lech – Kierunki rozwoju elektrowni jądrowych
2. G. Jezierski – Energia jądrowa wczoraj i dziś
3. A. Strupczewski - Awarie reaktorowe
4. A. Ackermann – Eksploatacja elektrowni jądrowych
5. Z. Celiński, A. Strupczewski – Podstawy energetyki jądrowej
6. A. Hrynkiewicz – Energia. Wyzwanie XXI wieku.
7. Z. Celiński – Energetyka jądrowa a społeczeństwo
8. Z. Celiński – Energetyka jądrowa
2
Cykl paliwowy
.
Uran
Uran naturalny jest mieszaniną izotopów:
•
•
•
238U (99,4 %)
235U ( 0,6 %)
masa atomowa 238
masa atomowa 235
3
(1,27%)
ró nica masy atomowej
Z 25000 ton rudy uzyskuje się 50 ton metalicznego uranu. Uran naturalny nie nadaje
się do bezpośredniego zastosowania.
Wzbogacenie uranu - zwiększenie zawartości izotopu 235U
•
•
Do celów energetycznych – około 2%
Do celów militarnych – około 95 %
Do rozdzielenia izotopów uranu
•
nie nadaje się adna chemiczna metoda ekstrakcji
•
nadają się jedynie metody mechaniczne i elektryczne
Izotop 235U jest jedynym jądrem atomowym występującym w stanie naturalnym w
przyrodzie, który mo na rozszczepić neutronami termicznymi
•
zaledwie 0,72% uranu naturalnego,
•
99,275% to izotop 238U
•
ślady
(około 0,0058%) izotopu 234U.
Uran nie występuje w przyrodzie w stanie czystym. Znamy przeszło 100 ró nych
minerałów zawierających uran. Zło a uranowe zawierają minerały o bardzo ró nej
zawartości uranu od kilkudziesięciu procent do ilości
śladowych.
Wszystkie minerały zawierają uran w postaci tlenków:
•
w minerałach nie występują związki uranu z chlorem, siarką, fluorem,
azotem, chromem, wolframem, cyną oraz niektórymi innymi
pierwiastkami, występującymi w towarzyszących minerałach
•
powodem jest nietrwałość tych związków w obecności tlenu, wody,
dwutlenku węgla i innych kwaśnych związków,
•
istnienie takiego
środowiska
powoduje powstanie najbardziej trwałych
związków uranu - tlenków.
Uran wchodzi w skład kilkudziesięciu minerałów. Najwa niejsze to”
3
Uraninit
UO2 (smółka) - zło ony tlenek uranu,
•
zawiera uran (70-85%), ołów, tor (12%) i ziemie rzadkie.
Gummit
UO3.n H2O,
•
zawiera uran (37-66%) i ołów.
Tarionit
(Th,U)O2,
•
zawiera tor (do 80%), uran (do 30%), ołów i ziemie rzadkie
Betafit
U(Nb,Ti)3O3 +H2O,
•
zawiera uran (15-24%), niob, tytan, tantal, wapń oraz ziemie rzadkie.
Samarskit
(Y,Er)(Nb,Ta)2O6,
•
Zawiera niob, tantal, uran (9-13%), tor (1-3,5%), ziemie rzadkie i elazo.
Pirochlor
(Na,Ca)2Nb2O6(F,OH,O) - niobian wapnia i sodu.
•
zawiera niob, tantal, tytan, wapń, sód, uran (do 17%), tor (do 3,5%),
ziemie rzadkie i elazo.
Atunit
Ca(UO2)PO4.8 H2O,
•
zawiera uran (do 60%), wapń, fosfór, ołów.
Torbermit
Cu(UO2)(PO4)2.8 H2O - uwodniony fosforan uranylowo-miedziowy,
•
zawiera uran (do 60%), miedź, fosfor, ołów.
Karnotyt
K(UO2)VO4.1,5 H2O,
•
zawiera uran (43-55%), wanad, potas, ołów i sód.
Tiujamunit
Ca(UO2)2(VO4).4 H2O,
•
zawiera uran (do 50%), wanad, wapń, ołów i miedź.
4
Wydobycie uranu na
świecie
Cykl paliwowy – wydobywanie rudy uranu
Wszystko zaczyna się on od wydobywania rud uranu i toru w kopalniach lub w
odkrywkach. Ruda wydobyta w kopalniach lub odkrywkach musi najpierw zostać
poddana obróbce. Polega ona na łamaniu, mieleniu i wyługowaniu. W rezultacie
otrzymujemy ostatecznie ponad 70-procentowy koncentrat uranowy, tzw. "yellow
cake", czyli " ółte ciasto". Który jest to produktem wyjściowym do dalszej obróbki.'
Uran jest metalem cię kim, który otrzymujemy z rud uranowych. Najbardziej znaną z
nich jest smółka uranowa, składająca się w 95% z tlenku uranu i występująca nieraz
w postaci wielotonowych bloków.
Droga od rudy uranowej do odpadów, zwana cyklem paliwowym jest wielostopniowa i
obejmuje:
Wydobycie i mielenie rudy uranowej oraz poddanie jej działaniu kwasu
siarkowego dla wydzielenia uranu ze skały. W przedostatnim etapie z
otrzymanego roztworu wytrącany jest tlenek uranu U3O8 w postaci tzw.
ółtego ciasta (ang. yellow cake), który po wygrzaniu zyskuje kolor khaki i w
takiej postaci jest sprzedawany;
Konwersję tlenku uranu w gazowy sześciofluorek uranu (UF6) dla
umo liwienia dokonania separacji izotopów uranu;
Wzbogacanie uranu;
Wyprodukowanie paliwa, tj. przetworzenie wzbogaconego gazu UF6 w
proszek dwutlenku uranu (UO2), sprasowanie go w formę pastylek, wło enie
5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin