Fisiunea si Reactorul Nuclear - fizica8

Report
FISIUNEA NUCLEARA
și aplicații
Proiect realizat de: ~ Tudor Luiza
~ Anghel Gabriela
~ Dragan Madalin
Prof. Constantin Leferman
Ce sunt reacțiile nucleare?
●
Reacţii nucleare – sunt transformările suferite de
nucleele atomilor bombardaţi cu particule α, β şi
neutroni.
Cele mai importante Reactii Nucleare sunt:
Fisiunea
Fuziunea
Cum putem obține energie energie
folosind resurse naturale?
●
●
In prezent, numai fisiunea nucleara este
utilizata pentru producerea energiei nucleare.
Fisiunea nucleară este folosită pentru a
produce energie în centrale de putere și pentru
explozii în armele nucleare.
●
Ce este reacția de fisiune și cum se
clasifică?
●
Fisiunea - este o reactie nucleara care are drept
efect ruperea nucleului in doua (sau mai multe)
fragmente de masa aproximativ egala, neutroni
rapizi, radiații si energie termică.
●
Clasificare

Fisiunea spontană

Fisiunea indusă(in lanț)
Controlată (reactorul nuclear)
Necontrolată (explozii nucleare)
Când apare fisiunea in lant?
O reacție nucleară în lanț apare atunci când, în medie,
cel puțin o reacție nucleară este cauzată de o reacție
nucleară anterioară, acest lucru putând conduce la o
creștere exponențială a numărului de reacții nucleare
Reacția de fisiune nucleară în lanț ar putea fi restrânsă la următoarele trei
secvențe:
1.Un atom de uraniu-235 absoarbe un neutron și se sparge în doi atomi
noi (fragmente de fisiune), eliberând trei neutroni și o oarecare cantitate
de energie de legătură.
2.Unul din acești neutroni este absorbit de un atom de uraniu-238 și nu
mai participă, în continuare, la reacție. Al doilea neutron este pur și simplu
pierdut în mediul/materialul înconjurător, nu se mai ciocnește cu alți atomi
de uraniu, fapt pentru care nici el nu mai participă la continuarea reacției.
Al treilea neutron se ciocnește cu un atom de uraniu-235 care se sparge
și eliberează doi neutroni și, din nou, energie de legătură.
3.Ultimii doi neutroni se ciocnesc fiecare cu câte un atom de uraniu-235
care se sparg și eliberează de la unu la trei neutroni ce pot continua
reacția.
●
●
●
Cum putem controla reacțiile de fisiune
în lanț?
Fisiunea nucleară diferă de alte forme de
dezintegrare radioactivă prin aceea că ea
poate fi amorsată și controlată pe calea
reacției în lanț: neutroni liberi eliberați de
fiecare eveniment de fisiune pot declanșa
în continuare alte evenimente care, la
rândul lor eliberează mai mulți neutroni și
pot determina mai multe fisiuni
Fisiunea este cu precadere indusa de
neutronii incetiniti , in timp ce neutronii
eliberati in timpul fisiunii sunt neutroni
rapizi. Incetinirea neutronilor are loc intr-o
substanta compusa din atomi usori, in
moderator.Absorbția neutronilor in exces
se realizează de către materiale cu atomi
ușori ,bare de control
Fisiunea este utilă ca sursă
de putere deoarece unele
materiale, numite combustibil
nuclear, pe de o parte
generează neutroni ca
„jucători” ai procesului de
fisiune și, pe de altă parte, li
se inițiază fisiunea la impactul
cu (exact acești) neutroni
liberi. Combustibilii nucleari
pot fi utilizați în reacții
nucleare în lanț autoîntreținute, care eliberează
energie în cantități controlate
într-un reactor nuclear sau în
cantități necontrolate, foarte
rapid, într-o armă nucleară.
Ce este reactorul nuclear?
Reactorul nuclear este
o instalație în care este
inițiată o reacție nucleară
în lanț, controlată și
susținută la o rată
staționară (în opoziție cu
o bombă nucleară, în
care reacția în lanț apare
într-o fracțiune de
secundă și este complet
necontrolată).
TIPURI DE REACTORI
Primul reactor nuclear construit de ENRICO FERMI in 1942 a fost cu uraniu natural
moderat cu grafit-neeficient datorita gradului redus de ardere care duce la un consum mare
de uraniu;
Reactorii reproducatori au eficienta utilizari combustibilului marita(in cadrul acestuia se
face conversia materialelor fertile in materiale fisionabile)
O variantade reactori utilizati in prezent sunt cei cu uraniu natural moderati cu apa
grea(varianta cu tuburi de presiune, dezvoltata in Canada este cunoscuta sub numele de
reactori CANDU - reactorul de la Cernavoda)
CLASIFICAREA REACTORILOR:
Dupa tipul de neutroni care realizeaza reactia de fisiune:
reactori cu netroni termci;
reactori cu netroni rapizi;
Dupa modul de dispunere a componentilor in zona activa:
reactori omogeni;
reactori eterogeni;
Dupa destinatie:
reactorii de cercetare;
reactori de incercari de materiale;
reactori energetici;
reactori pentru propulsie;
Care este alcătuirea un reactor nuclear?
bară pentru oprire
de urgenţă
Combustibilul nuclear – substanţa
fisionabilă formată din bare de uraniu
îmbogăţit U-235 sau izotopi artificiali ca Pu- bare de control
239,
Moderatorul – este substanţa în care
neutronii 10n sunt încetiniţi, prin ciocnirile
succesive dintre ei şi nucleele moderatorului; combustibil
neutronii încetiniţi, produc mai uşor fisiunea
nucleelor. Au rol de control al reacţiei de
fisiune. Cei mai folosiţi moderatori sunt: apa,
apa grea, grafitul, beriliu (apa grea este cel
mai bun moderator, ea absoarbe foarte puţin
neutronii, dar produce o încetinire mare a
acestora
Agentul / fluidul de răcire – care circulă
prin reactor şi transportă în exterior energia
termică degajată în urma reacţiei de fisiune.
Ca fluid de răcire se folosesc: apa, apa grea,
combustibil
metalele lichide, CO2, etc.
Barele de control şi barele de securitate –
sunt substanţe care absorb neutronii şi sunt bare de control
sub formă de bare de bor sau cadmiu.
Cuva reactorului – confecţionată din oţel
sau fontă pentru a absorbi radiaţiile emise, iar
partea exterioară a reactorului este un zid gros
de beton, asigurându-se o bună protecţie
contra radiaţiilor apărute.
Protecţie
biologică
ieşirea
vaporilor
Intrarea apei
Protecţie
termică
bară pentru oprire
de urgenţă
Reactoare de fisiune
Reactoarele cu fisiune critică reprezintă cel mai comun tip de reactor nuclear. Într-un
astfel de reactor, neutronii produși de fisionarea atomilor combustibilului sunt folosiți
pentru a induce, în continuare, alte fisiuni și pentru a menține controlul cantității de
energie eliberată. Reactoarele în care se produc fisiuni dar nu fisiuni autoîntreținute se
numesc reactoare de fisiune subcritice. Pentru declanșarea fisiunii în acest tip de
reactoare se folosesc fie dezintegrările radioactive, fie acceleratoare de particule.
Reactoarele cu fisiune critică sunt construite pentru trei scopuri principale care, în general,
presupun metode diferite de exploatare a căldurii și a neutronilor produși prin reacția de
fisiune în lanț:
reactoarele de putere, gândite să producă căldură, indiferent dacă ele fac parte din
centrale terestre sau din sistemele de putere de pe vapoare și submarine nucleare;
2.
reactoarele de cercetare, gândite să producă neutroni și/sau să activeze surse
radioactive destinate cercetărilor științifice, medicale, inginerești etc.;
3.
reactoarele reproducătoare, gândite să producă combustibili nucleari în masă
plecând de la alți izotopi mai abundenți. Cel mai cunoscut reactor de acest tip creează
239Pu (combustibil nuclear) din izotopul natural foarte abundent 238U (nu este
combustibil nuclear).
1.
Care sunt utilizările reactoarelor
nucleare?
●
●
●
●
În centrale nuclearo-electrice: producție de căldură pentru generare de
electricitate; producție de căldură pentru încălzire domestică și industrială;
producție de hidrogen; la desalinare.
În propulsia nucleară: pentru propulsie nucleară marină; există propuneri
pentru rachete termonucleare; există propuneri pentru rachete propulsate
prin puls nuclear.
În transmutație de elemente: la producția de plutoniu, adesea pentru
utilizarea în arme nucleare; la obținerea diverșilor izotopi radioactivi, cum
ar fi americiu pentru detectorii de fum, respectiv cobalt-60, molibden-99 și
alții, folosiți în medicină.
În cercetare: pentru asigurarea unei surse de radiație cu neutroni și
pozitroni (cum ar fi pentru Analiza cu activare neutronică și Datarea cu
potasiu-argon); pentru dezvoltarea de tehnologii neclare.
Care sunt măsurile de protectie in
centrala nucleară?

In realizarea protectiei in centralele nucleare se urmaresc,in
principal,urmatoarele aspecte:
-protectia directa a personalului impotriva radiatiilor emise in reactor si
impotriva izotopilor radioactivi ce se formeaza
-protectia impotriva contaminarii atmosferei si a terenurilor
inconjuratoare cu substante radioactive atat la functionarea normala cat si
in caz de avarie
-protectia fata de radioactivitatea “deseurilor” rezultate,tratarea si
depozitarea acestora

Protectia in centralele nucleare se realizeaza prin:
-inconjurarea reactorului cu un perete gros de beton sau fonta care
absoarbe radiatiile alfa,beta si neutronii ce parasesc inima reactorului.
-instalatii de aer conditionat, filtre si sisteme de retinere a reziduurilor
radioactive.
-amplasarea intregului reactor intr-o cladire din beton si otel.
-Depozitarea in locuri speciale a deseurilor rezultate.
Are sunt avantajele şi dezavantajele
centralei nuclearoelectrice?
Avantaje
●
Pe termen scurt, energia nucleara obtinuta
prin intermediul centralelor nucleare,este
curata si sigura daca este asigurata si
supravegheata(in standardele
internationale)
●
Folosețe combustibil relativ ieftin
●
-sunt economice
●
●
-sunt folosite in mai multe domenii de
activitate care sunt foarte importante, cum
ar fi industria chimica si medicina
-pot fi folosite pe navele mari cu regim de
mare autonomie de deplasare.
Dezavantaje
●
●
●
●
Pe termen lung (oricat de sigura ar fi centrala) se
pune problema gestionarii deseurilor (gestionarea
cuprinde:operatii de colectare, selectare
manipulare,tratare,depozitare
intermediara,conditionare si depozitare finala)
-nu sunt sigure produc accidente
catastrofale,considerate ca fiind adevarate dezastre
nucleare
-au efecte dure pe termen lung
-costuri mari de constructie și revizie a
componentelor centralei.
-Energia nucleara are un randament
enorm:
Centrala Nuclearoelectrica(CNE) de la CERNAVODA are in componenta 5 unitati CANDU(CANada
Deuteriu Uraniu), fiecare avand o putere de 600MW(functioneaza 2 reactoare)
Bibliografie
●
http://www.scientia.ro/fizica/58-fizica-nucleara/304-fisiunea-si-fuziunea-nucleare.
●
html www.energianucleara.go.ro/
●
http://www.descopera.org/energia-nucleara-aplicatii-si-implicatii/
●
http://pen.cpea.ro/promovare.php http://www.Colorado.EDU/physics/2000/ind
●
Cele mai grave accidente nucleare din istorie (GALERIE FOTO) – BusinessMagazin
●
http://www.wall-street.ro/slideshow/International/116818/top-10-accidente-nucleare
●
http://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_nuclear%C4%83
●
http://referat.clopotel.ro/Energia_nucleara-13060.html
●
http://www.e-scoala.ro/fizica/energie.html
●
http://leferman.wikispaces.com/
●
http://fizica8.wikispaces.com

similar documents