6. Kuidas toimub raskete tuumade lõhustamine? Kui rasketesse tuumadesse ühineb neutroneid, põhjustab see tuuma lõhustumist, moodustades kergema ehitusega tuumi. Raskete tuumade lõhustumisel vabaneb energia mida kasutatakse tuumaelektrijaamades. 7. Missuguste elementide missugused isotoobid on põhiliseks tuumkütuseks? Uraani isotoop ja Plutooniumi isotoop 8. Kui palju energiat eraldub uraani tuuma 235U lõhustumisel? 200 MeV 9. Mis on kriitiline mass? Kui suur on see 235U jaoks? Kriitiline mass on vähim tuumkütuse kogus, milles tuumalõhustumine saab toimuda iseseisva ahelreaktsioonina (235U jaoks on see u 50kg) 10. Kust saadakse ahelreaktsiooni käivitavad neutronid? Ahelreaktsioonid saavad neutronid elemendi iseeneslikust lõhustumisest. 11. Kirjelda tuumareaktori ehitust tuumareaktoris on neutrone neelav materjal, juhtvardad, neutronipeegeldi, turbiin, generaator, kondensaator, soojusvaheti, välje ja aeglusti. 12. Milleks kasutatakse tuumareaktoreid?
Viimastest koosnevad aatomituumad mis koos elektronidega moodustavad aatomid.aatomid ühinevad molkeulideks.Kvarkidest aatomituumadeni on esikohal tugev vastastikmõju.Elektromagnetilise vastastikmõju tõttu seisavad koos aatomid ja molekuli.Universumi struktuuri kujundamisel on esikohal gravitatsioniline vastastikmõju.Looduslikus uraani tuum neelab neutroneid ,kuid ei lõhustu.seetõttu ei saagi looduslikus uraanis alehreaktsiooni toimuda.Ahelreaktsiooni esilekutsumiseks on vaja 235U lõhustumisel vabanenud neutroneid aeglustada.Neutronite aeglustamine peab toimuma nii kiiresti,et nad ei jõuaks neelduda 238U tuumades.Neutronid ei tohi neelduda aeglustamiseks kasutatavas aines.Neutronite paljunemistegur võrdub ahelreaktsiooni antud lülis osalevate neutronite arvu ja sellele eelnevas lülis osalenud neutronite arvu suhtega.Kui k 1 ,siis neutronite arv ajas kas suureneb või jab samaks ning ahelreaktsioon toimub.Kui k 1,siis neutronite arv ajas
· Tuumajaamade töökindlus · Radioaktiivsete tuumajäätmete käitlemine · Tuumapommi valmistamise võimalus tuumaelektrijaamade baasil Tuumareaktor · Kiirguskaitse (betoon) · Peegeldi vähendab soojuskadu · Tuumkütus (uraan 235 ja 238 segu) · Neutronite aeglusti (vesi, grafiit) · Reguleerimisvardad, k=1 (kaadmium) · Soojuskandja (vesi) · soojusvaheti Tuumareaktori ehitus Tuumaenergia 235U lõhustamisel Tuumareaktoris tekkiv soojus muudetakse veeauruks Õnnetused · Õnnetus ei juhtu, kui midagi läheb valesti, õnnetus juhtub siis, kui mitu asja läheb valesti http://www.ida.liu.se/~her/npp/demo Õnnetused Three Mile Island - 28. märts Tsernobõl 26. aprill 1986 1979 kell 01.23 Suurim tuumaenergiaõnnetus sarkofaag
Looduses ei leidu arvestatavates kogustes triitiumi, sest tema poolestumisaeg on ainult 10 aastat. Triitiumi saadakse kunstlikul aretamisel (breeding) liitiumist tema pommitamisel aeglaste neutronitega. Tuumade lõhustumine (nuclear fisson) Kui esimesi reaktoreid termotuumaenergia tootmiseks alles katsetatakse, siis tuumade lõhustumine (tuumareaktsioon) on juba aastakümneid eneergiaallikana kasutusel. Tuumaenergiat toodetakse tuumaelektrijaamades peamiselt uraani isotoobi 235U lõhustumise tulemusena. Saadavad energiad on mõneti väiksemad kui termotuumasünteesis loodetavad. Deuteeriumi-triitiumi tuumade liitumisel ja 235U lõhustumisel saadavaid energiad võrdleb järgnev joonis Arvutused näitavad, et 1 kg tuumakütuse kohta eraldub termotuumasünteesis 3.38 1014 J ja tuumade lõhustumisel 8.8 1013 J . Piltlikumaks võrdlemiseks võib öelda, et 1 kg termotuumakütust,
moodustab maailmas tarbitavast energiast). Tänu ioniseeriva kiirguse ja 1930-ndate aastate lõpul tuumamuundumiste, tuumalõhestumiste uurimisele arenes välja tuumaenergeetika. Teadaolevalt käivitati 1940-ndate alguses esimene tuumareaktor. Lisaks soodustas mingil määral tuumarelvastuse ja sõjalaevade tuumajõuseadmete väljatöötamine energiatootmiseks sobivate tuumareaktorite ja tuumkütusetsükli arengut. USA ja NL lõid tööstuskompleksid suurte 235U koguste rikastamiseks ja plutooniumi 239Pu tootmiseks, aga seega ka eeldused reaktorikütuste valmistamiseks. Katsetati erinevaid reaktoritüüpe - sõjalaevade ning Pu-tootmise reaktoritest arenesid välja hilisemad energiatootmise reaktorid. 1940-1950-ndatel aastatel jõuti tuumasünteesini (kergete tuumade fusioon). Esimene tuumaelektri tootmine eksperimentalreaktorig toimus 1951. aastal USA-s.
Juhitava ahelreaktsiooni tingimused Rikastusaste Kütuse kvaliteet Min U: 1 .. 10 % 235 nn neutroni-mürkide Looduslik 0,72 % (Cd, REE) puudumine TUUMAREAKTOR Mõõtmed Aeglusti neutronite kasutamine soojuslikud neutronid N m3 kütust H2O, D20 või C (grafiit) Tuumkütused • Looduslik uraan 235U (0,72 %) + 238U (99,28 %) Aeglusti: “raske” vesi D2O, grafiit • Rikastatud uraan 235U (2 .. 5 %) + 238U Aeglusti: “kerge” vesi H2O jm • MOX (239Pu ja 235U) + 238U seguoksiidkütused • U 233 232Th + n valmistatud kütus Surveveereaktor PWR Loviisa TEJ, Soome http://www.nrc.gov/reading-rm/basic-ref/students/reactors.html
suuremaks läheb seosearv. 4.Missugustes tingimustest on võimalik kergete tuumade ühinemine? Väga kõrgete temperatuuride juures. 5.Too näide lihtsamast sünteesireaktsioonist!Kui palju eraldub selles energiat? Vesiniku ühinemine heeliumiks. Eraldub väga palju energiat. 6.Kuidas toimub raskete tuumade lõhustumine? Neutronite abiga. 7.Missuguste elementide missugused isotoobid on põhiliseks tuumkütuseks? Plutoonium ja uraan. 8.Kui palju energiat eraldub uraani tuuma 235U lõhustumisel? Väga palju energiat. 9.Mis on kriitiline mass? Kui suur on see 235U jaoks? Radioaktiivse aine mass, millest alates toimub ahelreaktsioon plahvatuslikult. ~ 50 kg. 10.Kust saadakse ahelreaktsiooni käivitavad neutronid? Loodusest, teised tekivad reaktsiooni käigus. 11.Kirjelda tuumareaktori ehitust. Betoonümbris, tuumkütus, juhtvardad, aeglusti, neutronipeegeldi. 12.Milleks kasutatakse tuumareaktoreid? Tuumajaamades elektri tootmiseks, allveelaevades samuti. 13
suuremaks läheb seosearv. 4.Missugustes tingimustest on võimalik kergete tuumade ühinemine? Väga kõrgete temperatuuride juures. 5.Too näide lihtsamast sünteesireaktsioonist!Kui palju eraldub selles energiat? Vesiniku ühinemine heeliumiks. Eraldub väga palju energiat. 6.Kuidas toimub raskete tuumade lõhustumine? Neutronite abiga. 7.Missuguste elementide missugused isotoobid on põhiliseks tuumkütuseks? Plutoonium ja uraan. 8.Kui palju energiat eraldub uraani tuuma 235U lõhustumisel? Väga palju energiat. 9.Mis on kriitiline mass? Kui suur on see 235U jaoks? Radioaktiivse aine mass, millest alates toimub ahelreaktsioon plahvatuslikult. ~ 50 kg. 10.Kust saadakse ahelreaktsiooni käivitavad neutronid? Loodusest, teised tekivad reaktsiooni käigus. 11.Kirjelda tuumareaktori ehitust. Betoonümbris, tuumkütus, juhtvardad, aeglusti, neutronipeegeldi. 12.Milleks kasutatakse tuumareaktoreid? Tuumajaamades elektri tootmiseks, allveelaevades samuti. 13
panna; näitab kui palju en.kulub et aatomituum lõhkuda üksikuteks koostisosadeks Eriseoseenergia saamiseks= seoseenergia/tuuma osakeste arvuga.looduses toimuvad kõik tuumareak.sellises suunas et eriseoseenergia kasvaks.In.teeb selliseid reak.mille korral eriseoseenergia väheneb selle jaoks on vaja suurt välienergiat Looduses on kõige stabiilsemad isotoobid need elemendid mille jaoks eriseoseenergia on väga suur.Tuumareaktsioonid 1.Lõhustumine 235U ; 239Pu Uraani kasut.en.tootmiseks.Pu kasut.pommide tootmiseks 2.Lagunemine U 238U 235U 234U (looduslikus uraanis on 98%) Uraani rikastamine võetakse välja selle U isotoobid ~5% sellist U kasut.tuumakütust.Rikastamisel jääb järgi 238U vaesustatud Uraan mida kasut.sõjatehnikas USA-s.Tagajärjeks oli haigus mida on saadud 238U sissehingamisel 235U kasut.tuumareaktorites.Nad on korralikult varjestatud seadendised.Reaktorisse tuleb viia U isotoop 235U137Cs + 96Rb + 2n juhitava tuumareak
tootmisküpseks ei saada. * Töös on enamasti II põlvkonna ja üksikud III põlvkonna reaktorid. II põlvkonna reaktorite tüübid (arvukuse järgi): * surveveereaktor PWR ja WWER * keevveereaktor BWR * surveraskeveereaktor PHWR või CANDU * täiustatud gaasjahutusega reaktor AGR * kergevee grafiitaeglustiga reaktor RBMK * kiire reaktor FBR Väljaarvatud FBR, on kõik ülejäänud aeglastel neutronitel töötavad reaktorid, mis kasutavad tuumkütusena peamiselt looduslikku või 235U suhtes väherikastatud uraani ja osaliselt reaktori töötamisel 238U neutronkiiritamisel tekkivat plutooniumi. Sellega kasutatakse kogu uraanis sisalduvast lõhustumisenergiast ära ainult 1-2 %. Surveveereaktor PWR Tavaline vesi reaktoris ja esmases jahutussüsteemis temperatuuril ~ 325°C ja
Tuumaenergia Ökoloogia ja keskkonnakaitsetehnoloogia 3.11.2016 Olemus · Tuumade lõhustamine · Ahelreaktsioon · Keskkonda säästev · Ressursid Tuumkütusetsük kel · Kaevandamine, eraldamine, konversioon (maak UF6) · Rikastamine (235U), rekonversioon (235UO2) · Tuumkütuse valmistamine · Energiatootmine · Kasutatud tuumkütus · Ümbertöötlemine · Kasutatud tuumkütuse vahe- või lõppladustamine Surveveereaktor Surveveereaktori tö Ohud · Tuumaseadmed · Julgeolek · Radioaktiivsed jäätmed · Tuumarelvad Eelised · Suur energia · Jätkusuutlikkus · Ohutus · Keskkonnasõbralikkus · Energiasõltumatus · Energia odavus Kas Eestisse on vaja tuumaelektrijaama?
Kergete tuumade hinemiseks on vaja likrget,kmnetesse ja sadadesse miljonitesse kraadidesse ulatuvat temperatuuri rasked tuumad lhustuvad eriti hsti aeglaste neutronite toimel, tekivad kaks "kildtuuma" ja kaks-kolm neutronit pjhiliseks tuumaktuse elementideks/isotoopideks-Plutoonium 239Pu ja uraani isotoop 235U Kriitiline mass on vhim tuumktuse kogus, milles tuumalhustumine saab toimuda iseseisva ahelreaktsioonina, Uraani 235 U kriitiline mass on 50kg ahelreaktsiooni kivitavad neutronid saadakse maa atmosfri,kus tekivad neutronid kosmiliste kiirte mjul tuumareaktoreid kasutatakse tuumktuse saamiseks, energiaallikatena tuumaelektrijaamades ja -laevadel ningi tuumafsika-alasteks teaduslikeks uuringuteks philised looduskaitseprobleemid-radioaktiivsed jtmed, katastroofi
t tuum on ergastusseisundis. Ergastatud tuumas hakkavad vastavalt prootonid või neutronid täitma vabu kohti ja selle käigus vabaneb energia kvant, mida nim gamma kiirguseks. -kiirgus on suurima läbimisvõimega. Magnetväli seda ei mõjuta. Tekib - ja -kiirguse tagajärjel või tuuma põrkumisel mõne teise osakesega. Kriitiline mass on aine kogus, mille ületamisel toimub tuumade lõhustumine koguaines praktiliselt momentaalselt. 235U-50kg kui aga kasutada neutroneid peegeldavaid katteid siis piisab 250g. Tuumalõhustumine ehk tuumafissioon on tuumareaktsioon, mille puhul suur aatomituum laguneb väiksemateks aatomituumadeks. Tavaliselt toimub tuumalõhustumine alati välise mõjutuse tulemusena näiteks vaba neutroni neeldumise tagajärjel. Tuumalõhustumise tagajärjel tekkivad uued tuumad on lõhustuvast tuumast palju väiksemad. Lisaks tekib tuumalõhustumisel ka paar-kolm vaba neutronit ja eraldub gammakiirgust.
Prootonkiirgus väljub reeglina vaid teatud kindlat kütuseliiki kasutavast tuumareaktorist. Neutronkiirgus tekib peaaegu igasugusel raskete tuumade lõhustumisel. Oma läbitungimisvõime poolest paiknevad prooton- ja neutronkiirgus - ja -kiirguse vahel. Looduslikus uraanis on kaks isotoopi. Chadwicki eksperiment, milles berülliumi ja heeliumi tuumade põrkel tekkis süsiniku tuum, on üks näide tuumareaktsioonidest. 235U lõhustub kiirete neutronite toimel ja tekib ahelreaktsioon. Juhutavad tuumareaktsioonid toimuvad sel juhul, kui paljunemistegur (järgneva põlvkonna neutronite arv jagatud eelneva põlvkonna neutronite arvuga) võrdub ühega. Kui paljunemistegur on suurem kui 1, toimub tuumapommi plahvatus. Kui paljunemistegur on väiksem kui 1, jääb reaktor seisma. Tuumapommis paikneb lõhustuv aine kahes osas, mis mõlemad on
vähenemisest tuuma seoseenergia võrra, E = Es = mc2. Just nii toimib Päike igas sekundi "põleb" 5 miljonit tonni vesinikku heeliumiks ja "puudu jääv mass" kiiratakse kiirgusena välja sellest saame osa ka meie.Samal põhimõttel toimub vesinikupommi plahvatus vesinikust tekivad raskemad elemendid ja energia, mis moodustub väheneva massi arvelt, kiiratakse välja. Uraani lõhustumisel (235U) baariumiks (142B) ja krüptooniks (92Kr) 236U 92Kr + 141Ba + 3 n Uraani mass koos eralduvate neutronitega on 236,053, lõhustumisel tekkinud produktide mass on aga ainult 235,860. Massidefekt on vaadeldaval juhul 0,193 massiühikut ehk vaid 0,08 % reageerivate ainete algmassist. Kuna aatomite massid on väga väikesed (hapniku aatomi mass 2,65×1026 kg), kasutatakse manipuleerimiste vältimiseks suhtelisi aatomimasse. Viimaste ühikuks on võetud 1/12 aatomi
Aatomelektrijaam auruturbiinis muundub siseenergia mehaaniliseks energiaks. Auruturbiini läbinud aur suunatakse kondensaatorisse, kus see kondenseerub. Tekkinud vesi pumbatakse uuesti soojusvahetisse. Kondensaatorit jahutatakse veehoidlast saabuva jaheda veega. Auruturbiiniga on ühendatud vahelduvvoolugeneraator, milles mehaaniline energia muundub elektromagnetvälja energiaks. 235 Tuumkütus Koosneb põhiliselt rikastatud 235U ja 238U. 92U peab olema 2,54-2,56. Parem 239 235 tuumakütus on 94 Pu , sest vabanenud neutronite arv ületab 92U vabnevate neutronite arvu. Aatomelektrijaam - eelised: ei saasta keskkonda suitsu ega tolmuga, väike kütusekulu; puudused: võib tekkida plahvatus, keerukas radioaktiivsete jäätmete ohustustamine Enne ladustati reaktoris tekkinud radioaktiivseid aineid merre, nüüdisajal ladustatakse neid
a-kiirgus. Alfakiirgus koosneb a-osakestest, mis osutusid tuumadeks 2He4 b-kiirgus. Beetakiirgus koosneb kiiretest elektronidest või positronidest, mis liiguvad kiirusega ~c g-kiirgus. Gammakiirgus osutus eriti lühilaineliseks elektromagnetiliseks kiirguseks, mis koosneb footonitest. Footonitel puudub mass ja kõik elektromagnetilised kiirgused levivad vaakumis sama kiirusega kui valgus alfakiirgus kaks prootonit + kaks neutronit ehk He tuum Alfalagunemisel väheneb Massiarv (A) 4 võrra Laengu arv (Z) 2 võrra Tekib uue keemilise elemendi tuum Alati kaasneb ka gammakiirgus Alfaosake on He tuum Pole suure läbitungimisvõimega, varjestuseks piisab paberilehest Õhus teepikkus 1-2 cm Emiteeritakse suurte ebastabiilsete tuumade poolt Pole oluline ohuallikas Raske detekteerida beetakiirgus suure energiaga elektronid Beetalagunemisel qMassiarv (A) ei muutu Laengu arv (Z) suureneb/väheneb ühe võrra Beetaosake on Elektron Positron Tekib uue k...
)uraani kaevandamine ja eraldamine 2.)konversioon 3.)rikastamine 4.)rekonversioon 5.)tuumkütuse valmistamine 6.)jäätmete ladustamine Tuumaenergia tekkimine 1. Tuumade lõhustumisel vabaneb energia 2. reaktoris toimub ahelreaktsioon ning energia vabaneb soojusena 3. energiat kasutatakse vee kuumutamiseks ja auru tekitamiseks 4. auru abil pannakse tööle elektrienergia tootmiseks kasutatavad turbogeneraatorid. Tuumkütus: keraamilise uraanoksiidi tabletid. Kasutatakse kas 235U suhtes rikastatud või looduslikku uraani. MOX- kütus uraani- ja plutooniumoksiidide segu. Tuumareaktori osad: · aeglusti aeglustab neutroneid, et nad kohtaksid aatomi läbimisel tuuma ja ergastaksid selle. · Juhtvardad neutroneid neelavat ainet sisaldavad vardad, mille vläjatõmbamisel reaktorisüdamikust või sellesse sisselükkamisega saab ahelreaktsiooni kiirust muuta või lõhustumisprotsess üldse seisata.
1938 avastasid Saksa teadlased Otto Hahn ja Fritz Starssmann, et uraani pommitamisel neutronitega, haarab tuum neutroni ning seejärel lõhustub nn kildtuumadeks (Ba ja Kr). Sellega kaasneb energia eraldumine 200MeV ühe tuuma lõhustumisel. Selle ernergia omandavad peamiselt kildtuumad, osa energiat eraldub g kiirgusena, osa en omandavad lõhustumisel eraldunud neutronid Vabanenud N en on erinev, nad võivad omakorda naaberaatomite tuumi lõhustuda, aeglasemat 235U ja kiiremat 238U, sellist nähtust nim ahelreaktsiooniks. Nt 1g U olevate kõigi tuumade lõhustumisel eralduks 3t kivisöe põlemisel tekkinud en Uraani kasutatakse ahelreaktsiooni tekitamiseks seetõttu, et just raskete tuumade lõhustumisel vabaneb palju en, sest nende soseenergia on suur nukleoneid palju Ahelreaktsioonidel tekkinud en saab kasutada, kui reaktsioon on juhitav, st ei toimu plahvatust
boor. Reaktoris on torustik, milles tsirkuleeritav vesi (või Na) kannab tekkiva soojuse reaktorist välja. Et neutronid ei väljuks reaktorist on see kaitsdud raudbetooniga. Välja juhitud veeuar või vedel Na soojendab omakorda aurugeneraatoris teise süsteemi vett, mis aurustub > paneb käima turbiini, mis paneb omakorda käima generaatori. Kütuseks on kasutatav ka looduslik, rikastamata uraan, kui parandada temas neutronite neelamist 235U poolt. Selleks tuleb vähendada neutronite kasutut neeldumist 238Us. Kui aga neutroneid kiiresti aeglustada, siis nende kasutu neeldumine väheneb. Aeglustajaks sobib grafiit ja deuteerium TUUMAPOMM Tuumapommis paikneb lõhustuv aine kahes osas, mis mõlemad on parajasti nii väikesed, et juhuslikul tuuma lõhustumisel tekkinud neutronid valdavalt väljuvad ainest ilma uusi tuumi kohtumata. Pommi
Rakendused ja saamine Uraan moodustus ca 6,6 miljardit aastat tagasi arvatavasti supernoovades. Teda esineb hajusalt looduses: kivimites keskmiselt 2 .. 4 ppm (sama palju kui Sn, W, Mo) ning merevees. Tänapäeval eraldatakse uraanimaakidest, kus sisaldus on oluliselt suurem (>0,1 %). Eestis toodeti pärast II maailmasõda uraani esimeste NL tuumapommide tarbeks Sillamäel diktüoneemaargilliidist. Kõrge isotoobi 235U sisaldusega (alates 3,5% teatud tüüpi reaktorite tarbeks kuni üle 90% tuumarelvade tarbeks) uraani saamiseks looduslikku uraani rikastatakse. Uraani ühendeid on kasutatud juba suht ammu keraamika ja klaasi värvimiseks. Rikastatud uraani kasutatakse tuumrelvades ja tuumareaktorites (lõhustumisreaktorid). Lahjendatud uraani kasutatakse tema suure tiheduse tõttu laevanduses raskustena, kiirguskaitses allikavarjestusena ja
Nn- ahelreaktsiooni n-das lülis osalevate neutronite arv Nn-1- ahelreaktsiooni (n-1)-ses lülis osalenud neuronite arv k- Neutronite paljunemistegur kui k>=1, siis neutronite arv ajas kas suureneb või jääb samaks ja ahelreaktsioon toimub. Kui k<1, siis neutronite arv ajas väheneb ja ahelreaktsiooni ei toimu Neutronite paljunemistegur oleneb suurustest- 1. Soojuslike neutronite arvust, mis põhjustavad uute 235U tuumade lõhustumise ahelreaktsiooni järgmises lülis 2. Tõenäosusest, et vabanenud neutronid ei neeldu 238U tuumades 3. Tõenäosusest, et neutronid ei neeldu aeglustis- grafiidi puhul p=0,84 4. Tõenäosus, et neutronid ei välju lõhustuvast ainest. See sõltub lühustauva aine mõõtmetest ja suureneb koos mõõtmete suurenemisega. KILDTUUM moodustub tuuma deformatsiooni lõpptulemusena, neutronite ülejääk TUUMAREAKTOR
Radioaktiivne lagunemine vähendab jäätmete ohtlikkust ja lõppeb kunagi tingimata mitteradioaktiivse lõppsaadusega. Olenevalt jäätmete poolestusajast võib see tõsi küll väga pikaajalist viivitust nõuda! Kasutatud tuumkütus Kasutatud tuumkütus koosneb kolmest põhikomponendist: uraan, lõhustusproduktid ja aktiniidid. Üle 95% kasutatud tuumkütusest moodustab väheradioaktiivne uraan, mille käitlemine on praktiliselt ohutu. Kuna 235U sisaldus kasutatud tuumkütuses on kõrgem kui looduslikus uraanis, on seda otstarbekas kasutada uue rikastatud tuumkütuse tootmiseks. Kui otsustatakse seda mitte teha, näiteks põhjusel, et see pole majanduslikult kasulik, siis radioaktiivsete jäätmete matmine (nt, kaevandustesse) ei põhjusta mingeid erilisi keskkonnariske. Nendest samadest kaevandustest uraan ju välja toodigi. Kasutatud kütuse suurimaks ohuallikaks osutub hoopis massilt kõige väiksem komponent
( } , 12 ) 238 U 97% 235U 3% , , , : }, , , , () ,
Tuumapommi prootoneid, alfaosakesi, raskete elementide tuumasid. lõhkamisel surutakse töötava aine 2 poolkerakujulist tükki Osakesed jõuavad u 1000 km kõrgusele Maast(poolustel tavalise lõhkeaine abil kokku 1-ks tükiks. Ahelreakt-i 100km) ja enamus neist jääb magnetlõksu- moodustub käimapanekuks piisava arvu neutronite saamiseks on vaja kiirgusvöönd. 8.Kiirendites kiirendatakse laetud osakesi. ületada kriitiline mass (235U jaoks u 50kg kerakujuline). Kiirendamine toimub kõrgvaakumis, et vältida põrkeid õhu Kriitilise massi puhul kasutatakse igast lõhustumisest osakestega. Kiirendid on tunnelid, kus osakestele antakse tekkinud neutronist ära keskmiselt 1 uue lõhustumise väga suured kiirused elektriväljade abil. Osakestel lastakse tekitamiseks ja reakts kulgeb muutumatu kiirusega. omavahel kokkupõrgata ja uuritakse muundumisi ja
settekivimites Aafrikas Gabonis vähemalt 17 tuumareaktorit. Need töötasid avariide ja olulise keskkonnasaasteta ning juhtisid end umbes miljoni aasta vältel, kuni lõpuks välja lülitusid. Esimestele katsetele järgnenud arengud Tuumarelvastuse ja sõjalaevade tuumajõuseadmete väljatöötamine soodustas ühtlasi mingil määral energiatootmiseks sobivate tuumareaktorite ja tuumkütusetsükli arengut. USA ja NL lõid tööstuskompleksid suurte 235U koguste rikastamiseks ja plutooniumi 239Pu tootmiseks, aga seega ka eeldused reaktorikütuste valmistamiseks. Katsetati erinevaid reaktoritüüpe - sõjalaevade ning Pu-tootmise reaktoritest arenesid välja hilisemad energiatootmise reaktorid. Tuleviku tuumaenergeetika seisukohast omavad tähtsust 1940-1950-ndatel aastatel saadud tulemused tuumasünteesiks (kergete tuumade fusiooniks) ja selle hiiglasliku energia vabastamiseks vajalike tingimuste selgitamisel
arvukuse järjekorras on end praktikas suuremal või vähemal määral õigustanud järgmised: · surveveereaktor PWR ja WWER, · keevveereaktor BWR, · surveraskeveereaktor PHWR või CANDU, · täiustatud gaasjahutusega reaktor AGR, · kergevee grafiitaeglustiga reaktor RBMK, · kiire reaktor FBR. Väljaarvatud väikesearvuline viimane tüüp FBR, on kõik ülejäänud aeglastel neutronitel töötavad reaktorid, mis kasutavad tuumkütusena peamiselt looduslikku või 235U suhtes väherikastatud uraani ja osaliselt reaktori töötamisel 238U neutronkiiritamisel tekkivat plutooniumi. Sellega kasutatakse kogu uraanis sisalduvast lõhustumisenergiast ära ainult 1-2 %. Tuumaenergeetikas on tänapäeval kasutusel nn ühekordne (once-through) tuumkütuse tsükkel ja kasutatud kütus läheb kohe (lõpp)ladustamisele. Uraani madal hind ei soodusta kasutatud tuumkütuse ümbertöötamist ja nii töödeldakse taaskasutamiseks ainult mõni protsent. Kuna aga
Gragher m31 18. Kiirgusriskist: mis on- bekrell, grei ja ekvivalentdoos (valem). Bekrell (Bq) radioaktiivse preparaadi aktiivsuse mõõtühik Grei on neeldunud doosi mõõteühik Radioktiivsuse ühik 19. Millistest kiirgusallikatest formeerub inimesele saadav aastane kiirgusdoos D? 1. Looduslik kiirgufoon: (ei saa muuta) kosmiline - 3...4 R/h 0,027...0,035 rad/a D= maakera - 8...10 R/h 0,069...0,086 rad/a keskkonnas 238U, 235U, 232Th-rühm, 40K, Ra jne (plii, radoon, raadium, poloonium, berüllium, ruteenium) D energia hulk, mis neeldub kehas 2. Meditsiiniline kiirgus (2. ja 3. saab muuta ja peab muutma töös) D = 0,1...0,15 rad/a. 32P, 57Cr, 33X, 60Co, Ra jne. 3. Inimtegevusega kaasnev kiirgus: D = 0,1...0,2 rad/a. 32P, 238U, 40K, 226Ra, 210Pb jne. 4. Tehis- ehk kunstlik kiirgus: D = 0,1...0,15 rad/a. 137Cs, 134Cs, 89Sr, 90Sr, 131I, 134I, 103Ru, 140Ba jne.
Bekrell (Bq) radioaktiivse preparaadi aktiivsuse mõõtühik Grei on neeldunud doosi mõõteühik Radioktiivsuse ühik 20)millistest kiirgusallikatest formeerub inimesele saadav aastane kiirgusdoos D 1. Looduslik kiirgufoon: (ei saa muuta) kosmiline - 3...4 R/h 0,027...0,035 rad/a D= maakera - 8...10 R/h 0,069...0,086 rad/a 238 keskkonnas U, 235U, 232Th-rühm, 40K, Ra jne (plii, radoon, raadium, poloonium, berüllium, ruteenium) D energia hulk, mis neeldub kehas 2. Meditsiiniline kiirgus (2. ja 3. saab muuta ja peab muutma töös) D = 0,1...0,15 rad/a. 32P, 57Cr, 33X, 60Co, Ra jne. 3. Inimtegevusega kaasnev kiirgus: D = 0,1...0,2 rad/a. 32P, 238U, 40K, 226Ra, 210Pb jne. 4. Tehis- ehk kunstlik kiirgus: D = 0,1...0,15 rad/a. 137Cs, 134Cs, 89Sr, 90Sr, 131I, 134I, 103Ru, 140Ba jne. KOKKU:0,396...0,621 rad/a; (R.V
kaugeneda, et tuumajõud jäävad elektrilistest tõukejõududest väiksemaks, ja tuum lagunebki osadeks. Lõhustuvad ainult suurte koostisosakestega tuumad. Suure massiarvuga tuumad Ainult sel juhul saab küllalt osakesi kaugeneda "hantli" kõige kitsamas kohas väljapoole tuumajõudude mõjupiirkonda. Seega on tuumade lõhustumine võimalik ainult suure massiarvuga tuumade puhul. Tuumaelektrijaamades lõhustatakse uraani 235U sellel on looduslike elementide hulgas kõige enam prootoneid. Lõhustumisel tekib kaks (või enam) aatomituuma, mis suure kiirusega laiali lendavad. Nende energia oli varem tuumaenergiana aatomituuma salvestunud. Uraani aatomi lõhustumisel vabanev tuumaenergia on kaheksa miljardit korda suurem kui seda lõhustumist esile kutsunud neutroni energia. Fritz Strassmanni biograafia Elas 1902 1980 ning oli Saksa keemik. Ta alustas oma keemia
Bekrell (Bq) radioaktiivse preparaadi aktiivsuse mõõtühik Grei on neeldunud doosi mõõteühik Radioktiivsuse ühik 19. Millistest kiirgusallikatest formeerub inimesele saadav aastane kiirgusdoos D? 1. Looduslik kiirgufoon: (ei saa muuta) kosmiline - 3...4 R/h 0,027...0,035 rad/a D= maakera - 8...10 R/h 0,069...0,086 rad/a 238 keskkonnas U, 235U, 232Th-rühm, 40K, Ra jne (plii, radoon, raadium, poloonium, berüllium, ruteenium) D energia hulk, mis neeldub kehas 2. Meditsiiniline kiirgus (2. ja 3. saab muuta ja peab muutma töös) D = 0,1...0,15 rad/a. 32P, 57Cr, 33X, 60Co, Ra jne. 3. Inimtegevusega kaasnev kiirgus: D = 0,1...0,2 rad/a. 32P, 238U, 40K, 226Ra, 210Pb jne. 4. Tehis- ehk kunstlik kiirgus: D = 0,1...0,15 rad/a. 137Cs, 134Cs, 89Sr, 90Sr, 131I, 134I, 103Ru, 140Ba jne.
Kaitsekest tehakse raudbetoonist.Parimaks aeglustiks on raske vesi.Tavaline vesi haarab ise neutroneid ja muundub raskeks veeks.Heaks aeglustiks on ka grafiit, mille tuumad neutroneid ei neela. (uus)Tuumareaktor-seade, milles kulgeb juhitav tuumade lõhestumise ahelreaktsioon. Tuumareaktori neotonite paljunemistegur võrdub ühega, st reaktrsiooni kiirus hoitakse konstandina. Kütuseks on kasutatav ka looduslik, rikastamata uraan, kui parandada temas neutronite neeldumist 235U poolt. Selleks tuleb vaid vähendada neutronide kasutut neeldumist põhimassist, so 238 U-st. Viimane neelab palju kiireid neutrone, kui aga neid aeglustada, siis nende kasutu neeldumine väheneb mitmekordselt. Aeglustajaks sobib graniit või deuteerium. Reaktorsiooni kiiruse reaguleerimiseks viiakse reaktorisse neutroneid neelavat ainet, nt kaadiumi. Kaadiumist juhtvarraste nihutamisega uraani ja aeglusti segus saab reaktorit käivita, hoida paraja võimsuse juures ja vajaduse seisata
) POMM- Uraanikoguseid on kaks(mõlemad alla kriitilise massi), lõhatakse keskel pomm, mis paiskab uraaniosad kokku, ületab kr. Massi ja lõhkeb. Kriitilise massi vähendamiseks kasut.NEUTRONPEEGELDEID- hoidmaks neutroneid samas keskkonnas. Hoiab ainet kokku. TUUMAREAKTOR- tuumakütus (Uraan) (odavam, leiukohad valdavalt pol. Stab. Riikides, kulub vähe) *uraan kaevandatakse, *rikastatakse(235U) lisandeid neelavad neutronid ei lase toimida tuumareaktsioonil. Osad: · tuumakütus (Uraan, Plutoonium) · juhtvardad(materjalist, mis hoiavad reakts. Tasakaalus- 1 lagunemisel tekib siis 1 neutron) täitsa sees=neelavad kõik ära, täitsa väljas=plahvatus 1h jooksul · aeglusti ümbritseb kütust, lõhustumiseks vaja kindla en. Neutroneid. Uraanil vaja aeglased neutr. (en. Väike)-aeglusti võtab en
tootmiseks toimus pärast Teise Maailmasõja lõppu. Tuumarelv oli näitas võimsust katsetusega Alamogordos ja sõjas Jaapaniga. Külma sõja tingimustes jätkus tuumarelvastuse suurendamine. Polnud ime, et riikide energiareaktorid olid kaksikkasutusega. [7] 5 Tuumarelvastuse väljatöötamine soodustas energiatootmiseks sobivate tuumareaktorite ja tuumkütusetsükli arengut. USA ja Nõukogude Liit tegid tööstuskomplekse suurte 235U koguste rikastamiseks ja plutooniumi 239Pu tootmiseks, mis andis eelduse reaktorikütuste valmistamiseks. Tehti väga palju erinevaid reaktoritüüpe - sõjalaevade ning Pu-tootmise reaktoritest arenesid välja hilisemad energiatootmise reaktorid. [7] Esimese tuumaelektri tootmine toimus 1951, kui USA, pani reaktor EBR-1 helendama neli lampi. Esimene riigi elektrivõrku ühendatud tuumaelektrijaam APS-1 avati 1954. a Nõukogude Liidus, kus
4 riiki, kes ohustavad tuumaelektrijaamadega Eestit: Soome (Loviisa), Rootsi, Leedu, Venemaa (St. Peterburi lähedal). Kiirgusrisk (elanikkonna aasta keskmised efektiivsed kiiritusdoosid Eestis) 1. Looduslik kiirgufoon: (ei saa muuta) kosmiline - 3...4 R/h 0,027...0,035 rad/a maakera - 8...10 R/h 0,069...0,086 rad/a keskkonnas 238 U, 235U, 232Th-rühm, 40K, Ra jne (plii, radoon, raadium, poloonium, berüllium, ruteenium) D energia hulk, mis neeldub kehas 2. Meditsiiniline kiirgus (2. ja 3. saab muuta ja peab muutma töös) D = 0,1...0,15 rad/a. 32P, 57Cr, 33X, 60Co, Ra jne. 3. Inimtegevusega kaasnev kiirgus: D = 0,1...0,2 rad/a. 32P, 238U, 40K, 226Ra, 210Pb jne. 4. Tehis- ehk kunstlik kiirgus: D = 0,1...0,15 rad/a
- reaktori konstruktsiooni järgi (kanal või korpus, keev, rõhu all jne) - aeglusti järgi (grafiit, vesi, raskevesi jne). Tuumajaamades võib kasutada auru ülekuumendamiseks ka orgaanilisel kütusel töötavaid katlaid (hübriidjaamad). Tuumajaamade põhiseadmed: reaktor; aurugeneraator; auruturbiin; kondensaator; toitevee kuumutus. Kui vähesed erandid välja arvata, põhinevad maailmas praegu kasutusel olevad tuumareaktorid uraani isotoobi 235U lõhestumise ahelreaktsiooni tulemusel tekkival soojusenergial. Survevesireaktorites PWR koosnevad kütusevardakimbud maatriksitaoliselt paigutatud 14 x 14 kuni 17 x 17 kütusevardast. Suurtes reaktorites soojusliku väljundvõimsusega 4...6 GW (elektrilise väljundvõimsusega 900...1600 MW) on selliseid kimpusid tavaliselt 150 kuni 250 ja need sisaldavad kokku 80...100 t uraani. Juhtvarraste jaoks, mis viiakse rektorisse läbi reaktori kaane, on iga kimbu keskel vastav kanal
Radioaktiivlagunemine allub
eksponentseadusele. Poolestusaeg- keskmine aeg, mis kulub aatomite arvu kahekordseks
vähenemiseks-see on sõltumatu radioakt. aatomite algkogusest; -lagunemine-isel.
Raskematele tuumadele -lagunemine-võib eralduda elektrin(N>Z) või positron(N
settekivimites Aafrikas Gabonis vähemalt 17 tuumareaktorit. Need töötasid avariide ja olulise keskkonnasaasteta ning juhtisid end umbes miljoni aasta vältel, kuni lõpuks välja lülitusid. [7] 4.3. Esimestele katsetele järgnenud arengud Tuumarelvastuse ja sõjalaevade tuumajõuseadmete väljatöötamine soodustas ühtlasi mingil määral energiatootmiseks sobivate tuumareaktorite ja tuumkütusetsükli arengut. USA ja NL lõid tööstuskompleksid suurte 235U koguste rikastamiseks ja plutooniumi 239Pu tootmiseks, aga seega ka eeldused reaktorikütuste valmistamiseks. Katsetati erinevaid reaktoritüüpe - sõjalaevade ning Pu- tootmise reaktoritest arenesid välja hilisemad energiatootmise reaktorid. [7] Tuleviku tuumaenergeetika seisukohast omavad tähtsust 1940-1950-ndatel aastatel saadud tulemused tuumasünteesiks (kergete tuumade fusiooniks) ja selle hiiglasliku energia vabastamiseks vajalike tingimuste selgitamisel
1 triljoni tonni (kinnitatud varud), veel resursse ca 10 triljonit tonni. · Põlevkivi - põlevkiviõliks arvutatuna maailma varud 3-7 triljonit barrelit (vrd. naftavarudega). Eesti kukersiit: kütteväärtus ca 9 MJ/kg (vrd. kivisöega!). Allesjäänud põlevkivi baasil: Eesti-sisene elektrienergia vajadus üle 100 aastaks. Tuumaenergia Uraan: graniidis 5 ppm, merevees 3 ppb. Tüüpiliselt maardlates U sisaldus maagis 0.4 - 3 %. Looduslikus uraanis 238U 99.3%, 235U 0.7%. Separeerimine: UF 6 (difusioon, laserionisatsioon). 235 U - Hiroshima pomm, reaktorites; 239Pu - Nagasaki pomm, kiiretes reaktorites; 233U - võimalik käsutada reaktorites, 238U -tuumarelvades, 252Cf - neutronite allikas. Radioaktiivsuse Sl mõõtühik: 1 Becquerel (Bq) = 1 lagunemine sekundis. Vana ühik Curie: lmCi = 37 MBq. -, -, -radioaktiivsus. Poolestusaeg. Radioaktiivsuse varieerumine: Chernobõl 1018Bq, steriliseerimine 10 15Bq, radiograafia 1012Bq, detektorid 10 9Bg.
sõltuvust erinevatest osakestest tingitud ekvivalentse doosi ja kõrguse vahel. Maakoore radioaktiivsus Maakera formeerumisel üle 4 miljardi aasta tagasi oli selles protsessis osalenud ainete seas hulgaliselt radioaktiivseid isotoope. Lühema poolsetusajaga isotoobid on aja jooksul lagunenud ja ainult väga pika poolsetusajaga isotoobid (100 miljonit aastat või rohkem) ning nende laguproduktid on siiani säilinud. Kolm põhilist looduses esinevat radionukliidi on 238U, 235U ja 232Th. Nende lagunemisel eraldub kiirgust ja tekivad lühema poolestusajaga tütarisotoobid, mis omakorda lagunevad kuni stabiilsete elementide tekkimiseni. 238U, 235U ja 232Th on igaüks aluseks erinevale radioaktiivse lagunemise ahelale. Mainitud raskete radioaktiivsete elementide perekondade esindajaid leidub kõikjal maakoores ja nende tekitatud on suurem osa kiirgusfoonist. Need radionukliidid on organismisiseselt radooni ja selle laguproduktide kiirguse ning
kunagiste taimede ja loomade jäänustest tekkinud fossiilsed kütused). Kuigi neid moodustub põhimõtteliselt kogu aeg, on protsess nii aeglane, et inimpõlv seda ei märka ja kasu sellest ei ole. Meie käsitleme neid taastumatutune. Sama kehtib tegelikult ka turba kohta, kuigi selle taastumine on suurusjärke kiirem kui teistel fossiilsetel kütustel. Tähelepänuväärne taastumatu kütteaine on uraan 235U, mis on tuumajaamades põhiline toiteallikas. Varasematel aegadel kasutati tööstusmaades taastuvat energiaallikat puitu või sellele vastavat biomassi: sellega köeti elamuid ja valmistati toitu. Paljudes maades on biomass energiaallikas ka praegu (loomasõnnik, ka energiavõsa). Vee, tuule ja päikeseenergia jaamad kasutavad taastuvaid loodusvarasid. Kuidas on muutunud energiaallikad? Puit» valitses kuni aastani 1870.
Ülekriitilise veega jahutatav 300 700 vesi 510 550 UO2 reaktor 1000 1500 Ülikõrgtemperatuurne gaasreaktor (võimalik heelium 900 1000 UO2 250 300 vesiniku ja elektri koostootmine) 238 U+ sisaldab mõningast kogust 235U või 239Pu * pika kasutusajaga (15 20 a) kassettsüdamikuga nn ,,patarei"-mudel või asendatav reaktorimoodul MOX segatud oksiidkütus, mis sisaldab plutooniumi lisanditega naturaalset või taaskasutatavat uraani 90(113) Villu Vares Energia ja keskkond 9 ENERGIASÜSTEEMID JA NENDE TOIMIMISE MAJANDUSLIKUD ALUSED 9.1 Kaugküttesüsteemid
annaabi.ee 
