Bent Lauritzen Risø DTU

Slides:



Advertisements
Lignende præsentationer
Atomer Et programmeret forløb. En måde at lære på.
Advertisements

Dosisbegreber Dosisbegreberne, der anvendes inden for strålingsbeskyttelsen, er baseret på: strålingens fysiske vekselvirkning strålingens biologiske virkning.
Radioaktivitet 1 Isotoper og henfald.
Det Internationale Fysikår
Termisk energi Anders og Patricia.
Molekylær elektronik – elektronik i nanostørrelse
Det omgivende strålingsmiljø
Higgs-partiklen Mange tak osv
Det 10. mest almindelige grundstof
Radioaktivitet  - stråling: Består af en alfa partikel
Termisk Energi Du skal redegør for termisk energi i forbindelse med opvarmning og i faseovergangene Af Dagmar og Emilie.
Radioaktivitet Af Leif D. Hansen.
Vigtige begreber i naturfag
Elementarpartikler Århus Universitet Onsdag 1 November 2006
Lektion 4 Atomfysik Laseren Vævs optiske egenskaber Interferometer.
Bindingsenergi.
Radioaktivitet - Intro teori.
Et grundstof der er pengene værd Af Kim og Jacob – 1.4
Termisk energi - I forbindelse med opvarmning og i faseovergangene.
Termisk energi En gennemgang af termisk energi i forbindelse med opvarmning og i faseovergangene. Ea, Sofie og Eva.
Aluminium.
Våben og bomber Hvordan bomber virker Kernevåben Bombeflys historie
SSA-FORKURSUS I NATURFAG, SOCIAL- OG SUNDHEDSSKOLEN, SILKEBORG
Hvordan kan man se forskel på et sort hul og en neutron-stjerne?
Til finalen Atomer Molekyler og ioner Kemiske bindinger I
Kursus i Kernekraftteknologi – IDA Energi 7- 8 december 2009 Three Mile Island Unit 2 Accident Erik Nonbøl Risø DTU Nationallaboratoriet for Bæredygtig.
Adskillelse af stoffer
≈100 grundstoffer i naturen
SSA-FORKURSUS I NATURFAG, SOCIAL- OG SUNDHEDSSKOLEN, SILKEBORG
Det atomare verdensbillede
Stof-partikler : spin 1/2
Af Josephine, Ida, Katrine, Medes og Øbo Dækker siderne
Indhold Atomer Nuklider Isotoper Ioner Molekyler Bindinger.
Isotoper og radioaktivitet
Daves Hoszowski TEC htx
ISOLDE faciliteten Karsten Riisager PH Department CERN
Energi - hvad er det?.
Repetition - naturfag © Tommy Rasmussen.
Kursus i Kernekraftteknologi – IDA Energi 7- 8 december 2009 Trykvandsreaktoren Erik Nonbøl Risø DTU Nationallaboratoriet for Bæredygtig Energi.
BRINT Af Alexander og Wootae.
Lektion 5 Røntgen stråling
Biomasse Fra Affald til Olie.
Forslag til Kommuneplan 2009 Klima Task Force Klimaarbejdet i Hjørring Kommune I Kommuneplanen står der: Hjørring Kommune følger den globale debat om klima.
Kobber Man bruger mest kobber til rør, ledninger og mønter
Energi - hvad er det?.
Undervisnings forløb i
Radioaktivitet – Svækkelse af stråling
Grundstoffer og kemiske forbindelser
Kemiens verden: Opbygningen af stoffer ud fra atomer. Kemi handler om hvordan stoffer opstår. De forskellige stoffer vi omgås er alle opbygget af atomer.
Radioaktivitet Af Anna, Gustav og Ida.
Elementarpartikler Protoner, positiv ladning (+), masse 1,007 u (1,67 x g). Protoner, positiv ladning (+), masse 1,007 u (1,67 x g). Neutroner.
Strålingsindvirkning på levende organismers levevilkår
Sådan virker et Atomkraftværk
Brintkursus.
Stråling Definition: Stråling er udsendelse af energi i form af partikler eller bølger. Fx: Varme, Lys eller Røntgenstråling. Herunder radioaktiv stråling.
Ioniserende stråling Ioniserende stråling bliver udsendt i forbindelse med processer i atomets kerne. Der kan fx. være tale om et radioaktivt henfald,
Salt i vandig opløsning (70 – 75 % vand i kød)
Tjernobyl Nordlige Ukraine.
Energi til en verden i forandring
Henfaldslov, aktivitet mm.
Tjernobyl Nordlige Ukraine.
DET PEIODISKE SYSTEM Grundstofferne.
Hvorfor kalder vi det ioniserende stråling?
Sådan virker et Atomkraftværk
Eksponentiel notation
Physics 4: Atomic Structure
Præsentationens transcript:

Bent Lauritzen Risø DTU Fission og kernekraft Bent Lauritzen Risø DTU

Radioaktivt henfald, fission Kædereaktion og kritikalitet Overview Atomer og kerner Radioaktivt henfald, fission Kædereaktion og kritikalitet Neutronregnskab Reaktorer 2 2

Elektroner (negative) Ladning Masse Energi Proton +e 2 × 10-27 kg Atomer og kerner Elektroner (negative) 10-10 m 10-14 m Ladning Masse Energi Proton +e 2 × 10-27 kg 938 MeV Neutron 939 MeV Elektron -e 1 × 10-30 kg 0.511 MeV Atomkerne Neutron (elektrisk neutral) Proton (positivt elektrisk ladet) 3 3

Atomer og kerner Antal protoner Navn Symbol 1 brint H 2 helium He 26 jern Fe 47 sølv Ag 92 uran U Isotoper Brint, stabil, 1H Deuterium (D), stabil, 2H Tritium (T), ustabil, 3H proton neutron

Nuklidkortet Atomkernerne Antal protoner (Z) Antal neutroner (N)

Z=N 235U

Radioaktivt henfald, fission Reaktion Stråling a (alfa) (Z,N) (Z-2,N-2) helium kerne b- (beta –) (Z,N) (Z+1,N-1) elektron b+ (beta +) (Z,N) (Z-1,N+1) positron g (gamma) (Z,N) (Z,N) gamma foton a b+ b-

Uranium series a b

Stabilitet af kerner Nuclear and Coulomb forces

Bindingsenergi

Fission og fusion Nuclear binding energy n U Fission D T He n Fusion

Fission and fusion processes Nuclear binding energy n n U Fission Binding energy:

Fission and fusion processes Nuclear binding energy D T He n Fusion

Fission and fusion processes Mass per nucleon D T He n n U Fusion Fission

Energy released in fission of U-235 235U + n  144Ba + 90Kr + 2n + 200 MeV Fission energy: Fossil fuel: C + O2  CO2 + 4.1 eV

Energy released in fission MeV Kinetic energy of fission fragments 168 Prompt gamma radiation 5 Kinetic energy of fission neutrons Beta decay of fission products 7 Gamma decay of fission products 6 Neutrinos 11 Total 202

Energy released in fission Energi MeV Kinetisk energi af fragmenter 165 Prompte neutroner 5 Prompt gammastråling 7 Radioaktivt henfald 25 Total 202

Z=N 235U

Opgave: Fission af 1g U-235 Ved fission af et uran-235 atom frigøres ca. 200 MeV. Hvor mange MWd (mega-watt døgn) termisk energi fås ved spaltning af 1g 235U?

Kædereaktion og kritikalitet

Fissionstværsnit

Kædeproces DD

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 Neutron economy: neutron leakage fission and non-fission cross sections lp = time between generations Safe reactor operation: keff < 1.001

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 Safe reactor operation: keff < 1.001

no. of neutrons per fission fission vs. non-fission cross sections Neutronregnskab Neutron economy: no. of neutrons per fission fission vs. non-fission cross sections neutron leakage

Fission cross section – 235U

Fission cross section – 238U

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

Nedbremsning, indfangning Neutron-regnskab Hurtig fission e Nedbremsning, indfangning p Absorption i brændsel f Fission h

Neutron-regnskab

Reaktor kontrol Antal neutroner Prompte neutroner Forsinkede neutroner

lp = time between generations 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!

n + 235U  fission fragments + n + n + … Formeringsreaktorer Fuel breeding: Neutron yield (h): No. produced neutrons per captured thermal neutron n + 235U  fission fragments + n + n + … n + 238U  239U  239Pa  239Pu Nuclide 233U 235U 239Pu Nat. uran. h 2.28 2.05 2.09 1.3

 Fast neutrons needed for breeder reactors 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)

Nuclear reactors by type Thermal (LWR, HWR, GCR) Fast (FBR, LMFBR) Fuel 3-5% U-235 Pu-239 10-20% U-235 Th-232 + U-233 Moderator H2O, D2O Graphite __ Coolant CO2, He Liquid metals, metal alloys

Boiling Water Reactor - BWR

Pressurized Water Reactor - PWR