ENERGETYKA J�DROWA

Defekt masy- jest to r�nica pomi�dzy sum� mas cz�steczek wchodz�cych w sk�ad j�dra a mas� spoczynkow� j�dra. Tzn. masa spoczynkowa j�dra jest zawsze mniejsza od sumy mas cz�steczek wchodz�cych w sk�ad j�dra.Tzn. je�eli zsumujemy masy proton�w i neutron�w i odejmiemy od tego mas� j�dra kt�r� obliczamy odejmuj�c mas� elektron�w od masy podanej w uk�adzie okresowym, uzyskamy liczb� dodatni�, czyli defekt masy - tak jakby „mas� wi�za� j�drowych”.

Reakcja j�drowa - proces fizyczny zachodz�cy przy zbli�eniu si� dw�ch j�der atomowych lub j�dra i cz�stki elementarnej na odleg�oœ� rz�du 10^-15m (zasi�g si� j�drowych), w nastepstwie czego powstaj� nowe j�dra atomowe lub j�dra i cz�stki elemntarne.

Sposoby zwi�kszania prawdopodobie�stwa zajscia reakcji j�drowej: -zwi�kszenie temperatury do kilku milion�w stopni, - bombardowanie materia��w l�ejszymi cz�stkami np. protonami

Promieniotw�rczoœ�-�jest to samorzutny rozpad (rozszczepienie) j�der atom�w niekt�rych pierwiastk�w, kt�re nazywamy pierwiastkami promieniotw�rczymi.
Izotopy niekt�rych pierwiastk�w nie s� trwa�e i ich j�dra same rozpadaj� si� na mniejsze cz�œci. Uwalnia si� wtedy energia w postaci niewidzialnego promieniowania alfa, beta, gamma.

Przekr�j czynny rozszczepienia jest wielkoœci� okreœlaj�c� prawdopodobie�stwo zajœcia procesu rozszczepienia j�der przy kt�rym dwa uk�ady fizyczne (j�dra i bombarduj�ce je neutrony) zanjduja si� w pewnym stanie pocz�tkowym A przejd� w wyniku zderzenia do pewnego stanu ko�cowego B. Wartoœ� tego przekroju zale�y od energii bombarduj�cych neutron�w.

Uran naturalny jest mieszanin� izotop�w:

-238U (99,4 %)� masa atomowa 238

-235U ( 0,6 %)� masa atomowa 235

Masa krytyczna - najmniejsza iloœ� materia�u rozszczepialnego, dla kt�rej w okreœlonych warunkach mo�e zajœ� i utrzyma� si� j�drowa reakcja �a�cuchowa. Przekroczenie przez paliwo wartoœci odpowiadaj�cej masie krytycznej jest najwa�niejszym warunkiem rozpocz�cia si� samopodtrzymuj�cej si� reakcji �a�cuchowej

Moderator - materia� stosowany w reaktorach j�drowych (zawarty w rdzeniu reaktroa) do spowalniania neutron�w rozszczepieniowych (pr�dkich) S� to lekkie j�dra, na kt�rych neutrony rozpraszaj� si� spr�yœcie i zgodnie z zasad� zachowania p�du trac� cz�œ� swojej energii kinetycznej, a� stan� si� neutronami termicznymi

Reflektor - warstwa materia�u okalaj�ca rdze� reaktora o w�aœciwoœciach odbijania uciekaj�cych neutron�w z powrotem do materia�u rozszczepialnego ( rdzenia)

W�aœciwoœci reflektora : du�y przekr�j czynny na rozpraszanie spr�yste , ma�y przekr�j czynny na poch�anianie (absorpcj�)

Stosowane reflektory: lekka i ci�ka woda , grafit , beryl

Zatrucie reaktora- proces poleaga na powstawaniu i gromadzeniu si� w reaktorze izotop�w silnie poch�aniaj�ce neutrony co obni�a wsp��czynnik mno�enia kef. Powoduj�cy ze reaktor staje si� podkrytyczny

Ci�ka woda - HDO lub D2O -�woda, w kt�rej znacz�c� cz�œ� atom�w�wodoru�stanowi�izotop�2H, czyli�deuter, kt�rego j�dro zbudowane jest z protonu�i�neutronu�(podczas gdy j�dro protu (1H) w zwyk�ej wodzie zawiera jedynie proton). Zazwyczaj jako "ci�k� wod�" traktuje si� D2O, jednak nazwa ta dotyczy tak�e zwi�zku, w kt�rym jedynie jeden prot zast�piony jest deuterem (HDO)

Reaktor PWR- reaktor ciœnieniowy ch�odzony i moderowany lekk� woda, reaktor zbiornikowy

Zalety reaktora PWR: - prosta konstrukcja rdzenia oraz niewielkie jego rozmiary w por�wnaniu do wytwarzanej mocy,

- zastosowana woda jest jednoczeœnie ch�odziwem, moderatorem i reflektorem

-wyst�powanie dw�ch obieg�w wody, co sprawia, �e napromieniowana woda ch�odz�ca woda ch�odz�ca jest tylko w uk�adzie pierwotnym jest tylko w uk�adzie pierwotnym

Wady reaktora PWR: - koniecznoœ� stosowania stabilizator�w

- ma�y stopie� wypalenia paliwa

- koniecznoœ� stosowania paliwa wzbogaconego 3-4%

- cz�ste wy��czenia reaktora w celu cz�œciowej wymiany paliwa (co roku)

- du�a reaktywnoœ� w rdzeniu reaktora

Reaktor BWR- reaktor wrz�cy ch�odzony i moderowany lekk� wod�, reaktor zbiornikowy

Zalety w por�wnaniu do PWR: - stosunkowo niskie ciœnienie (do ok 7 MPa)

- uproszczony uk�ad poprzez wyeliminowanie wytwornicy pary i pomp cyrkulacyjnych oraz stabilizatora cisnienia

- mniejszy koszt zbiornika

- mniejsza g�stoœ� mocy w rdzeniu, mniejsza iloœ� ch�odziwa

Wady: - praca urz�dze� w obiegu w warunkach nadkrytycznych (turbiny, skraplacza i pompy wodnej zasilaj�cej)

- koniecznoœ� stosowania dodatkowych os�on chroni�cych obs�ug� przed promieniowaniem

- trudniejsza obs�uga i eksploatacja urz�dze�

Reaktor CANDU - opracowany w�Kanadzie�ci�kowodny�reaktor�ciœnieniowy (PHWR), w kt�rym rol��moderatora�i�ch�odziwa�pe�ni�ci�ka woda. Ma konstrukcj� kana�ow�, zawiera ciœnieniowe kana�y paliwowe o niewielkiej œrednicy

Rozszczepienie j�dra atomowego jest to reakcja j�drowa polegaj�ca na rozpadzie j�dra wzbudzonego na dwa (rzadziej trzy lub cztery) inne j�dra. Powsta�e fragmenty maj� na og� podobn� mas�. Zjawisku temu towarzyszy emisja neutron�w, promieniowanie gamma i wydzielanie si� znacznych iloœci energii. Poniewa� j�dra ulegaj�ce rozszczepieniu zwykle s� j�drami ci�kimi, kt�re posiadaj� wi�cej neutron�w ni� proton�w, obydwa fragmenty powsta�e w rozszczepieniu s� j�drami neutrono-nadmiarowymi. Nadmiar neutron�w jest z nich emitowany podczas aktu rozszczepienia (neutrony natychmiastowe) lub z pewnym op�Ÿnieniem (neutrony op�Ÿnione).

Reaktory pr�dkie - reaktor, w kt�rym nie ma moderatora, poniewa� reakcje rozszczepienia wywo�ywane s� przez neutrony pr�dkie. Jako�paliwo j�drowe�stosuje si� w nich mieszanin� tlenk�w plutonu�i uranu. Paliwo j�drowe musi by� silniej wzbogacone, ni� paliwo dla reaktor�w powolnych. W czasie pracy reaktora z normalnie nieu�ytecznego�izotopu�uranu�238U powstaj�, w procesie poch�oni�cia neutron�w i nast�puj�cych rozpad�w beta izotopy plutonu (g��wnie�239Pu). Pluton mo�e zosta� nast�pnie wydzielony i u�yty ponownie jako paliwo.

Reaktory termiczne -

Reakcja �a�cuchowa - wywo�ane neutronami reakcje rozszczepienia ci�kich j�der atomowych, podczas kt�rych neutrony wyzwalaj�ce si� w jednym akcie rozszczepienia wywo�uj� nast�pne akty rozszczepienia

Paliwo j�drowe - substancje zawieraj�ce izotopy rozszczepialne tj. izotopy ci�kie kt�rych j�dra �atwo ulegaj� rozszczepieniu w wyniku bombardowania neutronami o ma�ych energiach (Uranowe ²³⁵U, ²³³U,Plutonowe ²³⁹Pu, ²⁴¹Pu, Uranowo-Plutonowe MOX, Torowe ²³²Th)

Podzia� neutron�w ze wzgl�du na energi� - neutrony termiczne (E<=0,1 eV)

- neutrony epitermiczne (0,1eV <= E <= 1MeV), - pr�dkie (E => 1MeV)

Stany pracy reaktora:

•Podkrytyczny - reakcja wygasa

•Krytyczny - stan r�wnowagi

•Nadkrytyczny - reakcja lawinowa

---