energetica nucleara centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru...

58
Energetica nucleara Centrale electrice

Upload: others

Post on 02-Sep-2019

13 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Energetica nucleara

Centrale electrice

Page 2: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

1.Alcatuire;rolul elementelor ce alcatuiesc centrala

Centrala nuclearoelectrică este un ansamblu de instalaţii şi construcţii reunite în scopul producerii energiei electrice pe baza folosirii energiei nucleare.

Page 3: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Obţinerea energiei nucleare se bazează pe reacţia de

fisiune(descompunere) nucleară în lanţ. Instalaţia care asigură condiţiile de

obţinere şi menţinere a reacţiei în lanţ este reactorul nuclear. În principiu, reactorul se compune dintr-o parte

centrală numită zonă activă, în care are loc reacţia de fisiune şi se dezvoltă

căldura de reacţie.Zona activă conţine combustibilul nuclear

alcătuit din izotopi fisionabili (U235, Pu239) şi materiale fertile (U238,

U232); moderatorul (apa grea), care are rolul de a încetini viteza neutronilor

rapizi, astfel ca reacţia să fie controlabilă; barele de control captează neutronii rezultaţi din reacţia de fisiune;

agentul de răcire, care preia căldura dezvoltată în zona activă şi o cedează

apei în schimbătorul de căldură.

Page 4: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

În schimbătorul de căldură, apa de vaporizează şi devine agentul

producător de lucru mecanic în turbină. Lucrul mecanic este transformat de generator în

energie electrică.Combustibilul, moderatorul şi

agentul de răcire formează aşa numita filieră a reactorului termic

care determină caracteristicile specifice centralelor nucleare. Între

barele de combustibil se găsesc barele de control. Acestea conţin

cadmiu (element chimic ce absoarbe neutroni). Ele au rolul de a regla numărul de neutroni ce pot

produce noi reacţii de fisiune, astfel încât puterea produsă de reactor să rămână constantă în

timp.

Page 5: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Centralele nucleare au intre 1 şi 8 reactoare (unităţi), fiecare cu o

putere instalată de cel puţin 600 MW.Planul iniţial, datând de la începutul anilor 1980, prevedea construcţia a

cinci unităţi. Unitatea I a fost terminată în 1996, are o putere electrica instalata de 706 MW si

produce anual circa 5 TWh. Unitatea II a fost pornită pe 6 mai, conectată

la sistemul energetic naţional pe 7 august şi funcţionează la parametrii normali din luna septembrie 2007.

Centrala de la Cernavodă se bazează pe sistemul canadian CANDU şi are o

putere instalată de 706 MW în prezent. Structura unui reactor CANDU constă într-un recipient

cilindric orizontal, cu tuburi pentru barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal.

Page 6: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

În jurul acestor tuburi se află apă grea, care acţionează ca moderator. Apa grea conţine doi atomi de deuteriu (un izotop neradioactiv al hidrogenului) şi un atom de oxigen. Apa grea este mult mai eficientă ca moderator decât apa obişnuită şi permite folosirea uraniului natural drept combustibil. Ea se obţine în întreprinderi specializate, prin separarea sa din apa naturală (există o astfel de întreprindere la Drobeta Turnu-Severin).

Page 7: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Pentru realizarea Unităţilor 3 şi 4 de la Cernavodă a fost ales modelul unei Companii de Proiect realizată prin parteneriat între statul roman prin intermediul Nuclearelectrica şi investitori privaţi. Cei şase investitori care au depus oferte şi au fost selectaţi sunt: Arcelor Mittal România care va deţine 6,2 din acţiunile viitoarei companii, Grupul CEZ Republica Cehă – 9,15%, ENEL Italia – 9,15%, GDF Suez – 9,15%, Iberdrola Spania – 6,2% şi RWE Germania –9,15%, în condiţiile în care statul roman va deţine 51% din acţiuni. Compania de proiect numita EnergoNuclear a fost înfiinţată în martie 2009, iar cele două unitaţi se estimează că vor fi puse în funcţiune în 2015-2016.

Page 8: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

2.Schema reactorului nuclear

Page 9: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află
Page 10: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află
Page 11: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

3.Combustibilul nuclearCombustibilul pentru centralele tip CANDU 6 esteproiectat având la baza uraniu natural, cu ocomponent\a izotopic\a de 0,7% U235 si 99,3%U238. În functionarea centralei, U235 fisioneaza,proces ce degaja caldura. Caldura degajata estepreluata de apa grea din circuitul primar alreactorului, transferata apei obitnuite dincircuitul secundar prin intermediul schimbatoarelorde caldura, aburul rezultat actionând turbinacare antreneaza generatorul electric.Fabricarea combustibilului nuclear pentru reactoriiCANDU are urmatoarele etape principale:Fabricarea pulberii de dioxid de uraniu;Fabricarea pastilelor de UO ;Fabricarea elementelor de combustibil;Asamblarea fasciculelor de combustibil.În FCN se fabrica pastile de UO , elemente decombustibil si se asambleaza fascicule decombustibil nuclear.

Page 12: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

A. Fabricarea pulberii de dioxid de uraniuEtapele principale de obtinere a pulberii de UOsunt urmatoarele:2Extragerea minereului de uraniuUraniul este un metal usor radioactiv, cu ocompozitie izotopica de 0,7% U 235 si 99,3% U238 destul de raspândit în scoarta terestra.Uraniul este mai abudent ca aurul, argintul saumercurul, la fel de abundent ca zincul.Minereul de uraniu se extrage fie din cariere desuprafata, fie din mine de adâncime.Prelucrarea minereului de uraniuMinereul este prelucrat în uzinele de prepararepentru separarea uraniului din steril. Minereuleste sfarâmat si apoi dizolvat. În cele mai multecazuri se foloseste acidul sulfuric, dar se potfolosi si agenti alcalini de solubilizare. Produsulobtinut la uzina de preparare este un concentrattehnic de uraniu numit si yellow cake.

Page 13: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Rafinarea si conversiaConcentratul tehnic de uraniu este supus

operatiei de purificare (rafinare), prin care seurmareste înlaturarea impurita]ilor (borul,

cadmiul si lantanide) care absorb usor neutroni.Concentratul tehnic este dizolvat în acid azotic

obtinându-se azotatul de uranil. Solutia deazotat de uranil este alimentata în contracurentîntr-un proces de extractie cu solventi organici,

rezultând azotatul de uranil pur. Urmeazaoperatii de precipitare-uscare si reducere a

diuranatului de amoniu, rezultândsub forma de pulbere.

Dioxidul de uraniu, UO , unul dintre principaliioxizi ai uraniului, are aspect metalic de culoareneagra, densitatea 10,96 Kg/m si temperatura

de topire 2176 C.

Page 14: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

B. Fabricarea pastilelor de UO2Conditionarea pulberii de UO2

Pentru obtinerea pastilelor de dioxid de uraniu separcurg urmatoarele etape:

Pulberea de UO este precompactata apoibrichetele rezultate sunt sfarâmate. Materialul

obtinut este trecut prin site cu ochiuri dedimensiuni geometrice controlate, rezultând un

material granulat, acesta fiind amestecat culianti si lubrefianti. Toate aceste operatii sunt

denumite generic Conditionarea pulberii de UO .Pastile crude de UO2

Pulberea conditionata este presata în matri]ecilindrice pe prese rotative, produsul rezultat

fiind pastila cruda de UO2.4

Page 15: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Pastile sinterizate de UO2Pastilele crude sunt supuse unui tratament

termic în cuptoare cu atmosfera reducatoare dehidrogen si temperaturi de aprox. 1700º C, careconduce la obtinerea unui material ceramic dur

cu densitatea de 10,5 - 10,7 Kg/dm3.Pastile rectificate de UO2

Pentru ca pastilele sinterizate sa îndeplineascacerintele specificate pentru forma, diametrul,

calitatea suprafetei cilindrice si gradul decuratenie, acestea sunt supuse unei operatii de

rectificare urmata de un proces de spalare-uscare.Coloane de pastile

Pastilele rectificate cu diametrul de circa 12,15mm[i lungimea de circa 16mm sunt grupate în

coloane de pastile cu lungimea de circa 480 mm.

Page 16: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

C. Fabricarea elementelorcombustibile

Elementele combustibile, componente ale fascicululuicombustibil, sunt constituite dintr-o

coloana de pastile introduse într-o teaca dezircaloy, închisa la capat cu dopuri.

Obtinerea elementelor implica succesiuneaurmatoarelor operatii:

Confectionarea dopurilor si a pieselordistantoare

Din bara de zircaloy se fabrica dopurile care aurolul de închidere a tecilor cu pastile la ambelecapete. Tabla de zircaloy este stantata în patinesi distantieri. Pe suprafata acestora se depune

prin evaporare în vid, beriliu.Sudare / Brazare piese distantoare pe

tevile de zircaloyPiesele distantoare (patine si distantieri) se

fixeaza pe tevi prin sudare în puncte, îmbinarearealizându-se prin brazare în vid, încalzirea fiindcu curenti de înalta frecventa, produsul rezultat

fiind teaca de combustibil.Pregatirea tecilor

Pe interiorul tecii se depune un strat de grafiturmat de o uscare sub vid.

Page 17: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Element combustibilColoana de pastile este introdusa în teaca, dupa

care se realizeaza închiderea prin sudareaelectrica prin presiune a dopurilor de capat.

DebavurareSudarea electrica prin presiune se realizeaza

prin deformarea plastica a materialului tecii sidopului, deformari care genereaza bavuri

externe si interne; cele externe se ajusteaza prinstrunjire.

Control tehnic de calitatePe toate fazele de fabricatie, piesele si

subansamblelerezultate sunt supuse controalelor de

proces si controlului de calitate, în conformitatecu planul de control al calitatii.

Page 18: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

D. Asamblarea fasciculelorde combustibil

Fascicul combustibilElementele combustibile sunt pozitionate într-undispozitiv de asamblare, dupa care se realizeaza

îmbinarile între dopurile elementelor combustibilesi cele doua grile de capat prin sudare în

puncte.Controlul final de calitate

AmbalareDupa asamblarea fasciculului de combustibil

acesta este supus unei serii de operatii de controlde calitate cum sunt: control vizual, dimensional,

etanseitate cu heliu etc. Toate datele de fabricatie

si control sunt consemnate în dosarul de istorieal calitatii, atasat fiecarui fascicul.

AmbalareÎn vederea transportului la beneficiar, fasciculele

sunt ambalate într-o lada de transport carecontine un numar de 36 de bucati.

Page 19: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Un fascicul de combustibil nuclear CANDU 6este alcatuit din 37 elemente de combustibil

nuclear care contin materialul nuclear sub formade pastile, fixate la un capat [s la celalalt pe o

grila în structura cilindrica. Distanta întreelemente se realizeaza cu ajutorul unor

distantieri, iar între fascicul si canal cu patine de

ghidaj.Principalele caracteristici ale fascicul de

combustibil nuclear CANDU 6 sunt urmatoarele:O încarcatura completa a reactorului Candu 6

este formata dintr-un numar de 4.560 defascicule cu o greutate totala de circa 90.000

kgde uraniu natural.

Page 20: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Pe durata de viata în reactor, în medie un an dezile, un fascicul de combustibil nuclear CANDU

6 produce o energie de 1.115 Mwh. Aceeasienergie se poate obtine prin arderea de

combustibil în termocentralele clasice astfel:47.000 kg de combustibil conventional cu

putere calorica de 7.000 Kcal./kg1.110.000 kg huila cu putere calorica de

3.200 kcal/kg363.000 Nm de gaz natural cu putere

calorica de 8.050 Kcal/Nmlungime495 mm

greutate totala circa 24 kgmaterialul de structura

(teava, bara, tabla) aliaj de Zirconiu de tipul Zircaloy-4diametru 103 mm

greutatea uraniului circa 19,8 kg;

Page 21: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

4.Reactia de fisiuneUn neutron termic este absorbit de un nucleu de uraniu-235, care fisionează în alte elemente mai ușoare și neutroni rapizi.Fisiunea este o reactie nucleara care are drept efect ruperea nucleului in 2 (sau mai multe) fragmente de masa aproximativ egala, neutroni rapizi, radiații si energie termică.Elementele care fisionează cu neutroni termici, se numesc materiale fisile. Ex. 233U, 235U, 239Pn, 241Pu. Elementele care fisionează cu neutroni rapizi, se numesc materiale fisionabile iar, cele care prin captură de neutroni se transformă în materiale fisile, sunt considerate materiale fertile. Ex. 232Th, 238U.Ex. fisiune 235U:Energia de fisiune se repartizeaza, ca energie cinetica fragmentelor de fisiune, comportandu-se ca particule cu parcurs mic.

Page 22: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Neutronii rezultati din fisiuni se incadreaza in doua grupe: prompti si intarziati. Cei prompti sunt eliberati odata cu fragmentele de fisiune (FF) (chiar de catre FF, dupa 10-14s) si au energii de max. 6 MeV, energia probabila fiind de 0,85 MeV. Simultan se emite radiatia γ prompta. Neutronii intarziati sunt emisi ca produsi de dezexcitare a unor nuclee care apar ca urmare a dezintegrarii β- a FF.Fisiunea nucleară, cunoscută și sub denumirea de fisiune atomică, este un proces în care nucleul unui atom se rupe în două sau mai multe nuclee mai mici, numite produși de fisiune și, în mod uzual, un număr oarecare de particule individuale. Așadar, fisiunea este o formă de transmutație elementară. Particulele individuale pot fi neutroni, fotoni (uzual sub formă de raze gamma) și alte fragmente nucleare cum ar fi particulele beta și particulele alfa. Fisiunea elementelor grele este o reacție exotermică și poate să elibereze cantități substanțiale de energie sub formă de radiații gamma și energie cinetică a fragmentelor (încălzind volumul de material în care fisiunea are loc).

Page 23: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Fisiunea nucleară este folosită pentru a produce energie în centrale de putere și pentru explozii în armele nucleare. 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 auto-întreținute, care eliberează energie în cantități controlate într-un reactor nuclear sau în cantități necontrolate, foarte rapid, într-o

armă nucleară.Cantitatea de energie liberă conținută într-un combustibil nuclear este de milioane de ori mai mare decât energia liberă conținută într-o masă similară de combustibil chimic (benzină, de exemplu), acest lucru făcând fisiunea nucleară o sursă foarte

tentantă de energie; totuși produsele secundare ale fisiunii nucleare sunt puternic radioactive, putând rămâne așa chiar și pentru mii de ani, având de a face cu importantă problemă a deșeurilor nucleare. Preocupările privind acumularea

deșeurilor și imensul potențial distructiv al armelor nucleare contrabalansează calitățile dezirabile ale fisiunii ca sursă de energie, fapt ce dă naștere la intense

dezbateri politice asupra problemei

Page 24: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Aspecte fiziceFisiunea 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. Izotopii chimici care pot să susțină o reacție de fisiune în lanț se numesc combustibili nucleari și se spune că sunt fisili. Cel mai comun combustibil nucleare este 235U (izotopul uraniului cu masa atomică 235) și 239Pu (izotopul plutoniului cu masa atomică 239). Acești combustibili se sparg în elemente chimice (produși de fisiune) cu mase atomice apropiate de 100. Majoritatea combustibililor nucleari suferă fisiuni spontane extrem de rar, dezintegrându-se în principal prin reacții alfa/beta timp de milenii. Într-un reactor nuclear sau o armă nucleară, cele mai multe evenimente de fisiune sunt induse prin bombardament cu alte particule cum ar fi neutronii.

Page 25: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Evenimentele tipice de fisiune eliberează câteva sute de MeV de energie pentru fiecare atom fisionat, acesta fiind și motivul pentru care fisiunea nucleară este folosită ca sursă de energie. Prin contrast, cele mai multe reacții chimice de oxidare (cum ar fi arderea cărbunelui sau TNT) eliberează, în general, câteva zeci de eV per eveniment, astfel încât combustibilul nuclear conține cel puțin de zece milioane de ori mai multă energie utilizabilă decât combustibilul chimic. Energia fisiunii nucleare este eliberată ca energie cinetică a produșilor și fragmentelor de fisiune și ca radiație electromagnetică sub formă de raze gamma; într-un reactor nuclear energia este convertită în căldură prin ciocnirea acestor particulelor și radiații cu atomii reactorului și ai fluidului de lucru: apă sau apă grea.

Page 26: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Fisiunea nucleară a elementelor grele produce energie deoarece energia de legătură (energia de legătură pe unitatea de masă) a nucleelor cu numere și mase atomice aflate între 61Ni și 56Fe este mai mare decât energia specifică a nucleelor foarte grele, astfel încât energia este eliberată atunci când nucleele grele sunt sparte în bucăți.Masa totală a produșilor de fisiune (Mp) dintr-o singură reacție, după disiparea energiei lor cinetice, este mai mică decât masa inițială a nucleelor combustibile. Excesul de masă Δm este asociat cu energia eliberată folosind relația lui Einstein E = Δmc2. Prin comparație, și energia specifică de legătură a multor elemente ușoare (de la hidrogen până la magneziu) este de asemenea semnificativ mică, astfel încât dacă aceste elemente ușoare ar suferi o reacție de fuziune (opusă fisiunii), procesul ar fi de asemenea exotermic, cu eliberare de energie.

Page 27: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Variația energiei specifice de legătură cu numărul atomic este datorată interacțiunii a două forțe fundamentale ce acționează asupra nucleonilor ce formează nucleul: protoni și neutroni. Nucleonii sunt legați printr-o forță nucleară tare, atractivă, care contrabalansează repulsia electrostatică dintre protoni. Totuși forța nucleară tare acționează numai pe distanțe extrem de scurte, întrucât se supun potențialului Yukawa. Din această cauză nucleele mari sunt mai slab legate per unitatea de masă decât nucleele mici și spargerea unui nucleu mare în două sau mai multe nuclee cu dimensiuni intermediare eliberează energie. În practică, cea mai mare parte a acestei energii apare ca energie cinetică întrucât nuclee rezultate se resping și se îndepărtează unele de altele cu viteză foarte mare.În evenimentele de fisiune nucleară, nucleele se pot sparge în orice combinație de nuclee mai ușoare, dar cel mai comun eveniment este spargerea în nuclee de mase aproximativ egale, în jur de 120; funcție de izotopi și proces, cel mai comun eveniment este fisiune asimetrică în care un nucleu rezultat are o masă de aproximativ 90 – 100 uam (umități atomice de masă) și celălalt nucleu de aproximativ 130 – 140 uam.

Page 28: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Deoarece forțele nucleare tari acționează pe distanțe mici, nucleele mari trebuie să conțină proporțional mai mulți neutroni decât elementele ușoare, care sunt mult mai stabile cu un raport proton/neutron de 1:1. Neutronii suplimentari stabilizează elementele grele deoarece ele adaugă forță de legătură tare fără a se compune cu forța de repulsie proton-proton. Produșii de fisiune au, în medie, aproximativ același raport de neutroni și protoni ca și nucleul „părinte” și de aceea sunt în mod normal instabile (deoarece au în mod proporțional prea mulți neutroni în comparație cu izotopii stabili de mase similare). Aceasta este cauza fundamentală a problemei deșeurile înalt radioactive din reactoarele nucleare. Produșii de fisiune tind să fie emițători beta, eliberând electroni rapizi în vederea conservării sarcinii electrice în urma transformării neutronilor excedentari în protoni, în interiorul nucleului produsului de fisiune.

Page 29: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Cei mai comuni combustibili nucleari, 235U și 239Pu nu sunt periculoși radiologic prin ei înșiși: 235U are timpul de înjumătățire de aproximativ 700 milioane de ani, evenimentele spontane de dezintegrare fiind extrem de rare; chiar dacă 239Pu are timpul de înjumătățire de aproape 24.000 ani, el este un emițător de particule alfa și, deci, nepericulos atâta timp cât nu este ingerat. După „arderea” combustibilului nuclear, materialul combustibil rămas este intim mixat cu produși de fisiune puternic radioactivi care emit particule beta energetice și radiații gamma. Unii produși de fisiune au timpi de înjumătățire de ordinul secundelor; alții au timpi de înjumătățire de ordinul zecilor sau sutelor de ani, cerând facilități deosebite de stocare până la dezintegrarea lor în produși stabili neradioactivi.

Page 30: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

5.Reactia de fisiune nucleara in lant

Reacția de fisiune nucleară în lanț schematic, o reacție 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.

Page 31: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

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.O reacție în lanț necontrolată în interiorul unei cantități suficient de combustibil de fisiune (masă critică) poate să conducă la o eliberare explozivă de energie, acesta fiind, de altfel, modul de funcționare al armelor nucleare. Reacția în lanț poate fi, însă, controlată în mod adecvat și folosită ca sursă de energie (în reactoarele nucleare).

Page 32: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Intuitiv, ecuațiile de fisiune s-ar putea scrie:•U-235 + 1 neutron = fragmente de fisiune +2,52 neutroni + 189 MeV•Pu-239 + 1 neutron = fragmente de fisiune +2,95 neutroni + 200 MeVNu s-au luat în calcul cei 10 MeV corespunzând greu-detectabililor (și inutilizabililor) neutrini.Când un atom greu suferă u fisiune nucleară, acesta se sparge în două sau mai multe fragmente de fisiune. Fiecare dintre aceste fragmente de fisiune este un atom al unui mult mai ușor element din tabelul periodic al elementelor.

Page 33: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Prin urmare, un neutron poate să cauzeze o reacție de fisiune nucleară care eliberează aproximativ 2,5 sau 3 neutroni. Crucial este câți dintre aceștia cauzează, la rândul lor, alte fisiuni nucleare. Factorul efectiv de multiplicare a neutronilor, k, este numărul mediu de neutroni din acești 2,5 sau 3 care cauzează reacția de fisiune, în opoziție cu neutronii produși de fisiune care sunt absorbiți fără să mai cauzeze o nouă fisiune și cei pierduți (care părăsesc sistemul).Timpul mediu de generare este timpul mediu scurs de la emisia neutronului până la captura de fisiune. Acest timp este foarte scurt: distanța parcursă este aproape cât diametrul masei critice; viteza poate fi de aproximativ 10.000 km/s și distanța de 10 cm, astfel încât timpul este de ordinul 10 ns.

Page 34: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Putem distinge următoarele cazuri:•k < 1 (masă subcritică): plecând cu o fisiune, avem în medie un total de 1/(1-k) fisiuni. Orice început de reacție în lanț se stinge imediat.•k = 1 (masă critică): plecând cu un neutron liber, valoarea medie a numărului de neutroni liberi rezultați este 1 în orice moment de timp; în timp există o oarecare probabilitate ca reacția în lanț să se stingă, fapt compensat prin existența, în fiecare moment de timp, a mai multor neutroni.•k > 1 (masă supercritică): plecând cu un neutron liber, există probabilitatea nebanală ca acesta să nu cauzeze o fisiune sau ca un început de reacție în lanț să se stingă. Totuși, din moment ce numărul neutronilor liberi este destul de mare, este foarte probabil ca numărul lor să crească exponențial. Atât numărul de neutroni prezenți în agregat (și astfel rata instantanee a reacției de fisiune) cât și numărul de fisiuni apărute din momentul începerii reacției sunt proporționali cu e(k-1) t / g , unde g este timpul mediu de generare iar t este timpul scurs. Desigur, aceasta nu poate continua prea mult timp: k descrește când cantitatea rămasă de material de fisiune descrește; la fel, geometria și densitatea se modifică și ele: geometria se modifică în mod radical atunci când materialul de fisiune rămas este rupt în bucăți, sau, în alte circumstanțe, topit și curgând aiurea etc.

Page 35: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Atunci când k este aproape de 1, acest calcul supraestimează, cumva, „rata de dublare”. Când nucleul de uraniu absoarbe un neutron el intră într-o stare excitată de durată foarte scurtă, care dispare apoi pe mai multe căi posibile. În mod tipic, nucleul se dezintegrează în două fragmente (produși de fisiune), de obicei izotopi de iod și cesiu, cu expulzarea unui număr de neutroni. Produșii de fisiune sunt ei înșiși instabili, cu durate de viață mai lungi sau mai scurte, tipic de ordinul câtorva secunde, și se dezintegrează producând neutroni suplimentari.

Page 36: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

În mod uzual, populația de neutroni emiși se împarte în două categorii: neutroni prompți și neutroni întârziați. Procentul neutronilor întârziați este mai mic de 1% din total. Într-un reactor nuclear, pentru a avea un proces stabil, valoarea k trebuie să fie în jur de 1. Când se atinge valoarea k = 1 luând în calcul toți neutronii obținuți prin fisiune, reacția se numește critică. Aceasta este situația atinsă într-un reactor nuclear. Acum modificările de putere sunt mici și controlabile cu ajutorul barelor de control. Când valoarea k = 1 se obține luând în calcul numai neutronii prompți, reacție se numește prompt-critică – poate să apară o rată de dublare mult mai mică, depinzând de criticitatea de exces (k - 1) Modificarea de reactivitate necesară pentru a trece de la critică la prompt-critică (adică fracția de neutroni întârziați) este definită ca un dolar.

Valoarea lui k este sporită de reflectorul de neutroni care înconjoară materialul fisil și de asemenea este sporită prin creșterea densității materialului fisionabil: pe fiecare centimetru parcurs, probabilitatea de ciocnire dintre un nucleu de și un neutron este proporțională cu densitatea, în timp ce distanța parcursă înainte de părăsire a sistemului este doar redusă de rădăcina cubică a densității. În metoda implozivă folosită la armele nucleare, detonarea are loc crescând densitatea cu un exploziv convențional.

Page 37: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

6.Transformarile energrtice care au loc in centrala nucleara

Reactiile nucleare din rector genereaza energie sub forma de caldura,care este preluata de agentul de racire.In schimbatorul de caldura se produc vapori de apa prin transfer de caldura de la agentul de racire.Vaporii sub presiune circula printr-un circuit secundar si pun in miscare paletele unei turbine cu abur. Pe axul turbinei se afla montat rotorul unui alternator care se invarteste odata cu paletele turbinei.Alternatorul produce astfel energie electrica.

Pentru a asigura circulatia vaporilor in circuitul secundar acestia trebuie raciti la iesirea din turbina. In acest scop,centrala are si un circuit de racire prin care trece apa (preluata de obicei,dintr-o apa curgatoare).

Cele trei circuite ale unei centrale sunt reprezentate in schema de mai jos,in culori diferite.Combustibil

nuclear Reactor nuclear

Schimbator de caldura Turbina Alternator

Curent electric

Page 38: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

7.Masuri de protectie in centralaIn 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.

Page 39: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

8.Utilizarile energiei nucleare•Un domeniu de mare importanta,in care centralele nucleare au adus o rezolvare economica si eficienta,este desalinizarea apei de mare.

• In zonele de desert,apa raurilor este insuficienta pentru consumul domestic,industrial sau pentru necesitatile agriculturii. Constructia centralelor nucleare cu instalatii speciale de desalinizare este o solutie folosita in zonele de desert,limitrofe unor mari sau oceane. Astfel de centrale sunt sau se vor construi in zonele aride ale Mexicului, Californiei, Arizonei, Marii Caspice.

• In industria chimica,procese industriale cum ar fi: cracarea titetiului,gazeificarea carbunelui etc.,sunt mari consumatoare de energie termica. Aceasta poate fi obtinuta,in conditii avantajoase,cu ajutorul centralelor nucleare.

• Caracteristicile specifice ale centralelor nucleare au permis ca acestea sa fie folosite pe navele mari cu regim de mare autonomie de deplasare: spargatoare de gheata, portavioane,submarine si chiar nave mari de transport. Astfel de nave pot parcurge pana la 500000 km,incarcarea cu combustibil facandu-se o data la 2-3 ani. Primul spargator de gheata a fost lansat la Leningrad,in ziua de 5 decembrie 1957.

Page 40: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

9.Conventii internationale cu privire la poluarea radioactiva

-Convenţia comună asupra gospodăririi în siguranţă a combustibilului uzat şi asupra gospodăririi în siguranţă a deşeurilor radioactive,Viena 05.09.1997,Legea nr. 10516.06.1999. Atingerea şi menţinerea unui înalt nivel de siguranţă în lumea întreagă în materie de gospodărire a combustibilului uzat şi a deşeurilor radioactive, prin întărirea măsurilor naţionale şi a cooperării internaţionale, inclusiv, după caz, a măsurilor de cooperare tehnică în materie de siguranţă;

Asigurarea, în orice stadiu a gospodăririi combustibilului uzat şi a deşeurilor radioactive, a unor măsuri de apărare efectivă împotriva riscurilor potenţiale, astfel încât persoanele, societatea şi mediul să fie protejate acum şi în viitor împotriva efectelor nocive ale radiaţiilor ionizante, în contextul dezvoltării durabile;

Prevenirea accidentelor care au consecinţe radiologice şi micşorarea consecinţele acestora în cazul în care astfel de accidente s-ar produce înt-un stadiu oarecare al gospodăririi combustibilul uzat sau al deşeurilor radioactive.

Page 41: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

- Convenţia cu privire la notificarea rapidă a unui accident nuclear Viena 26.09.1986 Decretul 223 11.05.1990. Furnizarea de informaţii relevante asupra accidentelor nucleare cu scopul limitării consecinţelor radiologice transfrontieră.

Asigurarea unui nivel înalt de securitate în activităţile nucleare, în vederea prevenirii accidentelor nucleare.- Convenţia cu privire la asistenţă în caz de accident nuclear sau urgenţă radiologicăViena 26.09.1986 Decretul. 223 11.05.1990. Colaborarea statelor în situaţii de accident nuclear,

Cooperarea între state şi cooperarea cu Agenţtia Internaţională pentru Energia Atomică pentru a facilita acordarea de asistenţă promptă în caz de accident nuclear sau de urgenţă radiologică pentru a limita cât mai mult posibil consecinţele acestora şi a proteja viaţa, bunurile materiale şi mediul înconjurator de efectele degajărilor radioactive.

Page 42: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

-Convenţia privind interzicerea utilizării în scopuri militare sau oricare alte scopuri ostile a tehnicilor de modificare a mediului înconjurător Geneva 18.05.1977, Decretul 100 28.03.1983, Protecţia mediului înconjurător.-Convenţia privind răspunderea civilă pentru daune nucleare şi Protocolul comun referitor la aplicarea Convenţiei de la Viena (1963) şi Convenţiei de la Paris (1988) Viena 21.05.1963-Protocolul de la Viena, 21.09.1988 Legea nr. 10603.10.1992 .Necesitatea instituirii unor reglementări minime, de natură să asigure protecţia financiară împotriva daunelor rezultate prin utilizarea energiei nucleare în scopuri paşnice;Extinderea aplicabilităţii, a măririi cuantumului răspunderii operatorului unei instalaţii nucleare şi a ameliorării mijloacelor de obţinere a unei reparări adecvate şi echitabile.

Page 43: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

-Protocolul de amendare a Convenţiei de la Viena privind răspunderea civilă pentru daune nucleare Viena 12.09.1997 Legea nr. 203 11.11.1998-Convenţia privind protecţia fizică a materialelor nucleare Viena 03.03.1980 Legea nr. 7808.11.1993 .Prevenirea şi reprimarea infracţiunilor de dobândire şi folosire ilicită a materialelor nucleare, asigurarea protecţiei fizice a acestora în timpul utilizării, depozitării şi transportului.-Convenţia privind securitatea nucleară Viena, 17.06.1994 ,Legea nr.43 24.05.1995. Atingerea şi menţinerea unui nivel ridicat de securitate nucleară, stabilirea şi menţinerea unui sistem eficient de protecţie în instalaţiile nucleare, în scopul protejării indiviziilor, mediului şi prevenirii accidentelor nucleare.

Page 44: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

-Convenţia privind securitatea nucleară Viena, 17.06.1994 Legea nr.43 24.05.1995. Atingerea şi menţinerea unui nivel ridicat de securitate nucleară, stabilirea şi menţinerea unui sistem eficient de protecţie în instalaţiile nucleare, în scopul protejării indiviziilor, mediului şi prevenirii accidentelor nucleare.-Convenţia privind compensaţiile suplimentare pentru daune nucleare ,Viena 12.09.1997,Legea nr. 508.01.1999. Necesitatea stabilirii unui regim al răspunderii în întreaga lume pentru a suplimenta şi a întări aceste măsuri, în scopul creşterii sumei acordate drept compensaţie pentru daune nucleare.-Tratatul cu privire la interzicerea amplasării de arme nucleare şi arme de distrugere în masă pe fundul mărilor şi al oceanelor şi în subsol., Moscova, Londra, Washington, 11.02.1971, Decretul 14119.04.1972. Reglementări privind interzicerea poluării mărilor şi oceanelor, în urma depozitării armelor nucleare sau a altor arme periculoase.

Page 45: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

10.Deseuri radioactiveDeşeurile nucleare pot fi rezultatul fiecărei trepte a ciclului de prelucrare a combustibilului nuclear.

Sursele antropice (artificiale) de poluare radioactivă pot fi, implicit şi surse de producere a deşeurilor radioactive şi invers, astfel că se pot enumera ca surse de iradiere radioactivă următoarele:zonele de extracţie şi preparare de minereuri de uraniu, sau de thorium,depozitarea necorespunzătoare a materialelor rezultate radioactive,accidente sau avarii la instalaţiile nuclearo-electrice, nucleare, la vapoare, submarine, avioane cu încarcatură nucleară,experienţe militare nucleare,instalaţiile de producere şi accelerare de particule, necesare studiului structurii materiei şi pentru producerea de izotopi artificiali,instalaţiile de control defectoscopic (cu raze X sau izotopi radioactivi) din industria constructoare de maşini, construcţii civile etc.tratarea sau depozitarea incorectă a deşeurilor radioactive, din centralele nuclearo-electrice.

Page 46: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Există numeroase surse de poluare radioactivă cu importanţă secundară datorită activităţi lor mici, dar care cumulate pot deveni deosebit de periculoase.

Dintre acestea, la nivel mondial, trebuie menţionate:- 3321 unităti nucleare în economie şi viaţa socială (industrie, spitale, şantiere, cercetare, învătământ etc.) care utilizează:circa 6000 de aparate generatoare de raze X,circa 510 instalaţii cu surse γ de iridium sau cobalt pentru controlul nedistructiv industrial (activitatea totală 20 000 Ci),circa 300 000 surse radioactive diferite (cu activitate mică între 2 µCi şi câteva sute de mCi) utilizate în diferite procese industriale (măsurat grosimi sau nivele în rezervoare, controlul proceselor tehnologice etc.).

Page 47: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Surse cu importanţă mare în România datorită iradierii ridicate pe care o pot produce sunt instalaţiile nucleare, producătorii de combustibil nuclear uzat, deţinătorii de combustibil uzat şi / sau deşeuri radioactive.

Page 48: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Dintre acestea se pot menţiona următoarele:1) reactorul energetic tip CANDU 6(R) de la U1, împreună cu instalaţiile nucleare

asociate (FCN, DICA, DIDR) situate pe amplasamentul CNE Cernavodă,2) reactorul energetic tip CANDU 6(R) de la U2, împreună cu instalaţiile nucleare

asociate (FCN, DICA, DIDR) situate pe amplasamentul CNE Cernavodă,3) filiala "FCN", situată pe amplasamentul RAAN-SCN de la Mioveni-Arges,4) filiala "Feldioara" de fabricatie a pulberii sintetizabile de dioxid de uraniu de calitate

nucleară,5) reactorul de încercări de materiale tip TRIGA(R)-14 MW împreună cu instalaţiile

nucleare asociate (LEPI, SIGMA şi STDR), situate pe amplasamentul RAAN-SCN Mioveni-Argeş,

6) reactorul de cercetare tip VVR-S(R) - 2 MWt, împreună cu instalaţiile nucleare conexe (DCNU, CPR, STDR) situate pe amplasamentul IFIN "HH" Magurele-Bucuresti,

7) depozitul naţional de deşeuri radioactive (DNDR), situat pe amplasamentul Băiţa-Bihor,

8) titularii de autorizaţie pentru utilizarea radioizotopilor, sub formă de surse închise şi/sau deschise de radiaţii nucleare, în aplicăţii nucleare din diferite sectoare de activitate (industrie, medicina, cercetare, apărare, s.a.).

9) Cantităţile de deşeuri radioactive estimate a fi produse prin operarea acestor instalaţii nucleare pe durată de viaţă proiectata sunt: la reactorul energetic tip CANDU 6(R) - circa. 3750 tone de HLW (SFuDD) şi circa. 2100 m3 de LILW, majoritar SL şi o parte mică LL,

10)reactorul de încercări de materiale tip TRIGA(R)-14 MW: circa. 1 tona de HLW (SFuDD) şi circa. 300 m3 de LILW majoritar SL şi o mica parte LL,

11)reactorul de cercetare tip VVR-S(R)-2 MWt: circa. 0.5 tone de HLW (SFuDD) şi circa. 300 m3 de LILW majoritar SL şi o mica parte LL,

12)aplicăţiile radioizotopilor în industrie, medicina, cercetare: circa. 15 m3/(milion locuitori), de deşeuri tip LILW-SL.

Page 49: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

O cantitate importantă de deşeuri radioactive, cu mult peste valorile caracteristice producţiei de deşeuri generate prin operarea şi respectiv dezafectarea instalaţiilor nucleare, este generată prin operarea instalaţiilor nucleare industriale de extracţie şi prelucrare a minereurilor de uraniu.Principalele caracteristici radiologice ale acestor deşeuri sunt, radioactivitatea deosebit de scăzută, în limitele fondului natural de radiaţii din zona de extracţie sau prelucrare şi durată de viaţă deosebit de lungă.Cantităţi importante de deşeuri industriale, cum sunt cenuşa de la termocentrala (Mintia) şi cenuşa produsă în instalaţiile de producere a îngrăsămintelor chimice pe baza de fosfaţi (Năvodari, Bacău, Turnu Măgurele), precum şi şlamurile rezultate în industria extractivă, conţin cantităţi mici de materiale radioactive existente în natură (NORM).Concentraţia de material radioactiv în aceste deşeuri este redusă, astfel încât ele nu sunt considerate deşeuri radioactive, dar datorită volumelor mari acumulate şi care sunt în conţinua creştere, aceste deşeuri ridica în prezent probleme ecologice deosebite.

Page 50: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

11.Accidente nucleare

Definiţie, clasificare, efecteMaterializare graficaMasuri de prevenire, protectie si interventie

Page 51: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Radiaţiile sunt frecvente în natură sau pot fi produse în mod artificial fără a fi definite nici ca tip nici ca efect. Iradierea naturală a organismului uman se datorează radiaţiilor ionizante existente în mediul înconjurător (radiaţiile cosmice, radioactivitatea solului, a alimentelor etc). La acestea se adaugă:

folosirea radiaţiilor în investigaţiile şi tratamentele medicaleiradierea datorată experimentelor nucleare în atmosferă şi industria energetică nucleară

Page 52: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Ponderea cea mai importantă în iradierea organismului uman o are iradierea naturală 66% , urmată de iradierea medicală 23% şi cu valori apropriate iradierea profesională şi cea suplimentară.

Deoarece efectele radiaţiilor sunt legate de doza de radiaţie primită, care asociază un factor de risc s-a stabilit doza maximă admisă pentru populaţie de 5mSv/an.

Accidentul nuclear se consideră a fi evenimentul care afectează instalaţia nucleară şi provoacă iradierea sau contaminarea populaţiei şi mediului înconjurător peste limitele maxime admise.

Page 53: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Instalaţiile şi activităţile care sunt luate în considerare ca sursă de accident nuclear sunt:

reactoarele nucleare energetice şi de cercetareinstalaţiile din ciclul de producere a combustibilului nuclearinstalaţiile de tratare a deşeurilor radioactivetransportul şi depozitarea combustibilului nucleari sau a deşeurilor radioactivăproducerea, utilizarea, depozitarea, stocarea şi transportul radioizotopilor folosiţi în agricultură, industrie, medicină, precum şi în scopuri ştiinţifice şi de cercetareutilizarea radioizotopilor pentru producerea de energie în obiecte spaţiale

Page 54: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

În funcţie de riscul radiobiologic pentru populaţie şi de intensitatea sa de acţiune, accidentul nuclear poate fi încadrat astfel:

Accidentul nuclear minor(de rutină): este considerat evenimentul în care iradierea sau contaminarea populaţiei şi a mediului înconjurător depăşeşte doza maximă admisă.Accidentul nuclear major: este considerat acel accident care reprezintă risc biologic mare, prin iradierea externă şi internă a populaţiei.Accidentul nuclear maxim credibil de proiect: se ia în calcul la proiectarea centralei nucleare şi este delimitat de expunerea rezultată din eliberarea de produse de fisiune cu o iradiere mai mare de 0,25 Sv pe întregul organism şi de 1

ă

Page 55: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Cauzele producerii accidentelor nucleare

cauze interne:a) supraîncălzirea elementelor

combustibileb) ambalarea termică a unui

reactor spre starea de criticitate, care atrage după sine o intensă eliberare de materiale radioactive în atmosferă şi care poate duce în extremă situaţie la topirea zonei active a reactorului

c) cedarea circuitelor de răcired) avarii la sistemul de canalizare –

colectare a deşeurilor radioactive

e) greşeli de manipulare a deşeurilor radioactive

f) neexecutarea la timp a reviziilor tehnice

cauze externe:a) dezastre naturaleb) acte de sabotaj) i t l bi t i

Page 56: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Urmările accidentului nuclear•Riscul nuclear: acel complex de situaţii şi consecinţe, rezultat în urma eliberării necontrolate a produşilor radioactivi în mediul înconjurător•Domeniile afectate de accidentul nuclear sunt :

sănătatea publicăeconomia zonei în general şi în special cea agricolă şi zootehnicăalte aspecte economice şi sociale din zona afectată de răspândirea radioactivităţii eliberate

•Factorii de care depind urmările şi consecinţele accidentului nuclear sunt:teritoriul în care se află C.N.E. la care se produce evenimentul (teritoriul naţional sau în afara acestuia)proporţiile accidentului nuclearanotimpul în care are loc accidentulrelieful şi flora zonei înconjurătoarecondiţiile meteo din momentul accidentuluiutilizarea terenului din zonă sub aspect agricol şi zootehnicdistanţele până la localităţi şi densitatea populaţiei din zonădistanţele la care sunt situate obiectivele sociale economice şi agrozootehnice importantefauna zoneimijloacele şi căile de comunicaţie cu localităţile din jur

Page 57: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

Într-un accident nuclear, ca urmare a eliberării de substanţe radioactive în mediul înconjurător, există următoarele riscuri:

a) riscul inhalării de substanţe radioactive: datorită gazelor emise şi

transportului substanţelor radioactive, la distanţă de către aer

efectele conjugate ale inhalării şi iradierii se manifestă direct

inhalarea iodului radioactiv duce la riscul imediat

efect cumulator asupra tiroidei (doza admisă pt. copii 0,25 Sv)

Page 58: Energetica nucleara Centrale electrice - nuclearelectrica.ro · barele de combustibil şi pentru lichidul de răcire (apă grea) plasate orizontal. În jurul acestor tuburi se află

b) Riscul rezultat din radioactivitatea depusăAprecierea riscului în acest caz se face prin:

determinarea debitului dozei de radiaţie

stabilirea radionuclizilor prezenţiÎn cazul în care doza debit de radiaţie

poate fi tolerată din punct de vedere al iradierii externe, este obligatoriu controlul radioactivităţii produselor alimentare, direct sau indirect afectate de contaminarea radioactivă.

c) Riscul rezultat din acumularea lentă a radioactivităţii: în alimente în aer în precipitaţii

Alimente critice: lapte legume cu foi

Dacă efectul inhalării se produce destul de rapid, pericolul datorat depunerilor radioactive este de durată medie şi mare, ceea ce impune măsuri pe termen lung privind consumul de alimente, apă, furaje şi controlul permanent al radioactivităţii.