Population Size and Rate of Growth Worldwide, 1950-2050 ľ'ľ .::n-, 12 r I Population size ■*■ Rate of giowth Per cent increase 2.5 1.5 1 1 0.5 1950 1970 1990 2010 2030 2050 Source: UN. WotJd Poputavún PtůSpůCtS; Tte 19QS Revision 1fJ98 (medium scenario). r.c. ■ POPULACE ROSTE A POROSTE -DNES 6.5 MLD A PŘÍRŮSTEK 1.3 % / ROK Figure 10, World Marketed Energy Use by Fuel Type, 1970 2025 Quadrillion Btu 1970 ioan 1990 2002 201S 202S Sources; History: Energy Information Administration (EiA). international Energy Annual 2002, DO E'E IA-0219f2O02) (Washington, DC, Maren 2004), web site www.eia.doe en. v iss." Projection s í ElA, System for tt>e Analysis of Global Energy Markets (Í00S). SPOTREBA ROSTE A POROSTE -DNES 430 x 1015 BTU = 10.2 Gtoe A PŘÍRŮSTEK 1.4%/ROK PRIMÁRNI ZDROJE CELKOVÁ SPOTŘEBA 450x1015BTU OSTATNÍ 1 % VÝROBA ELEKTRINY CELKEM 16TWh ]'ľ',j;iJ Sim:i ^ ij^truLiJi T*. 1 "ji tJjľ "i? ,£ 4 I r-, Mt c lK unket* I ľ'-' xv d nd ŤHrn-r 1 rS^K ŽIVOTNI UROVEN A SPOTŘEBA ENERGIE 45K ri» ft>V í^Sií l?-5» iNVJAT. P€ft CAFŤTA F.I.Fi TF.li TTT USE ftW» *W ENERGETICKÉ ZÁSOBY ROPA 1 BLN BARELU SPOTŘEBA 26 MLD/ROK - VYDRŽÍ MAX 39 LET ZEMNÍ PLYN 160 BLN m3 SPOTŘEBA 2.6 BLN m3 - VYDRŽÍ MAX 62 LET UHLÍ 1 BLN t SPOTŘEBA 5 MLD t - VYDRŽÍI MAX 200 LET URAN 4 Mt SPOTŘEBA 35 kT - VYDRŽÍ MAX 115 LET ( DNEŠNÍ ZPŮSOB VYUŽITÍ) JEDNODUCHÁ TEORIE: VÝKON VĚTRU P = 1 12 p A V V2 SÍLA NA VRTULI F = Ap A = 1 /2 p A (V2- V2) RYCHLOST VRTULE Vv = 1/2 (V+V) VÝKON NA VRTULI pv = f.vv = 1/4 p (i/2-y'2), (v+v) JE MAXIMÁLNÍ PRO V = 1/3 V A ROVEN PV=16/27P REÁLNY VÝKON JE MENŠI. P = 650 W/m2 pro V = 10 m/s! PVM = 270 kW pro vrtuli o (J) = 30 m JEDNODUCHÁ TEORIE PROUD PŘI OSVĚTLENÍ /f = e Í7(co)E(co)dco £((o) = OSVĚTLENÍ, 7(co) = KVANTOVÁ VÝTĚŽNOST PŘI ZATÍŽENÍ / = /, - l0(exp(eU/kB 7) - 1 ) ODTUD NAPĚTÍ NA PRÁZDNO U„ = kBT/e\nV+lf/l0) MAX VÝKON PM = FF./fít FF = FAKTOR ZAPLNĚNÍ 1000 kWh/m2a odpovídá 228 W/m2 ve dne A CENA! 50 in» 13) ľW Number of nucleoid. A i mass number? 25ÍI Fission Fragment r> Fission Fragment Neutron U-235 * U-235 Neutrons w 35> Neutrons U-235 L Fission Fragment Neutrons PŘI ŠTĚPENI URANU ( PLUTONIA, THORIA ) SE UVOLŇUJÍ 2-3 NEUTRONY, KTERÉ VYVOLAJÍ DALŠÍ ŠTĚPENÍ - DOCHÁZÍ K ŘETĚZOVÉ REAK UVOLNÍ SE ENERGIE Q = Ae - (A^ + A2e2) = A(e - es) * 240 x 0.8 MeV « 200 MeV cca 160 MeV FRAGMENTY, 6 MeV NEUTRONY, 30 MeV OSTATNÍ (y, e~, v) VZNIKLÉ FRAGMENTY MAJÍ POMĚRY NÁBOJŮ A HMOTNOSTÍ PŘIBLIŽNĚ 3 : 2 PODMÍNKA MOŽNOSTI ŠTĚPENI - Z WEIZSACKEROVY FORMULE yZ2/A1 3 > ßA23, tj. Z2/A>17 VE SKUTEČNOSTI - DÍKY ENERGETICKÉ BARIÉŘE AŽ JÁDRA OD A « 210 NEUTRONY S ENERGIÍ 2-3 MeV ( RYCHLÉ) V5 = 2.65, G5(n,f) = 2 b, G5(n,7) = 0.2 b DÁ T| = 2.4 NEUTRONŮ JE TÉŽ ÚNIK NEUTRONŮ DO OKOLÍ PRO DOSTATEČNĚ VELKÝ - KRITICKÝ - OBJEM DOCHÁZÍ K SAMOVOLNÉMU ŠTĚPENÍ PRO U235 JE KRITICKY OBJEM cca 2.5 I, ODPOVÍDAJÍCÍ KRITICKÁ HMOTNOST JE cca 47 k V° = 2.5 JEN cca 60% NEUTRONŮ MÁ ENERGII DOSTATEČNOU PRO ŠTĚPENÍ ( > 1.4 MeV ) \ď r ff Z NICH JEN cca KAZDY PATY VYVOLÁ ŠTĚPENI ■ ODTUD T|8 » 0.3 K SAMOVOLNÉMU ŠTĚPENI NEDOCHÁZÍ U 238 DÁ-viz výše- T| U 235 DA T|a = 2.65 x 2/( 2 + 0.2 + 140 x 0.1) « 0.3 ( C8(n,7) = 0.1 ) CELKEM T|nat = T|8 + T|5 « 0.6 ANI PŘIROZENÝ URAN SE SAMOVOLNĚ NESTEPI CHCEME-LI VYVOLAT ŠTĚPENÍ, MUSÍME BUĎ ( BUĎ URANEM 235 ( ASPOŇ 7 % ) NEBO PLUTONIEM 239 ( ASPOŇ 5 % ) NEBO DRUHÉ VEDE KE STANDARDNÍM REAKTORŮM, PRVNÍ K REAKTORŮM MNOŽIVÝM SNÍŽENÍ ENERGIE NEUTRONŮ NA cca 0.05 eV PAK V5 = 2.47, G5(n,f) = 580 b (!), G5(n,7) = 112 b, G8(n,7) = 2.8 b A T| »1.3 JSOU OVŠEM ZTRÁTY NEUTRONU PRI MODEROVÁNÍ W V A VHODNE MODERÁTORY JSOU TEZKA VODA ( Gabs= 11 mb ) A GRAFIT (G?bs = 3.8 mb) ( LEHKÁ NEABSORBUJÍCÍ JADRA ) OBYČEJNÁ VODA ( a^bs = 670 mb ) VYŽADUJE HACENÍ (ASPOŇ *Í»I#*H URYCHLOVAČ Cňddvř. avuek prelum. aüD Ulev na teítik. TERČÍK Oslfolova nim iBttíku přepony tfochici k "Iŕíit-Éfii" adra a uMúlneni gelkeho poilu ňŕuľronů. BLANKET (reaktor) V Ďlůrtkelu ůbk \cpj\\ ;i -^ lere, k pftfc ihä ůifip. r&ak<:e. PfllWo úbuhujiii likJidi- vana aklivn i odpady pralBka íiankelen VC fbrnů rgzlgv»nych eq|| do-aitr ENERGETICKY 1 SYSTÉM Elefcttaia se vyrabl klasickém způsobem b pomoc pary b tLrtř ny nů-2&tteiekiriny s* vraci do LifychlovarBj. ODDĚLOVANÍ Stopne produkty s ktálkým poločasem ncjcpfld j jsou «Jdíleny 0*1ílňiprwkv se vťnců\\ způl k půkraCovani Iranamulace TOK ODPADU Ktalkcdcbe Slepne ptotSuKtv určeno ke skladováni v místním C&Chrtickfrtt idtoenl Po Ott W *É 1W Wtcft jejich ľítfiotfklivŕla "iťťiiii", fl. f ycl« slejne vysoká jako u jiných materiálu klete nas fceínr obklopili. CITLIVÁ NA VZNIK BUBLIN, BEZ DVOU STANDARDNÍCH OCHRAN ( NÁDOBA, OBÁLKA ), S ODPOJITELNÝM BEZPEČNOSTNÍM ZAŘÍZENÍM A ŠPATNĚ KONSTRUOVANÝMI ŘÍDÍCÍMI TYČEMI ' O ŘEDITEL, OSÁDKA ELEKTROINŽENÝRU 14 H - SNÍŽENÍ VÝKONU REAKTORU, VYPNUTÍ HAVARIJNÍHO CHLAZENÍ (!), ODKLAD TESTU, 23 H - RYCHLEJŠÍ POKRAČOVÁNÍ -> PŘÍLIŠNÉ SNÍŽENÍ VÝKONU ( AŽ NA 30 MW MÍSTO 700 MW !) -» VYSUNUTÍ REGULAČNÍCH TYČÍ (!) ( 200 MW ), ZAPNUTÍ ČERPADEL -> TLAK A TEPLOTA MIMO POVOLENÉ MEZE -> ZABLOKOVÁNÍ HAVARIJNÍCH SIGNÁLŮ (!), DALŠÍ POKLES VÝKONU -» DALŠÍ TYČE VYTAŽENY RUČNĚ (!), SNÍŽENÍ NAPÁJENÍ VODOU -> PÁRA, HLÁŠENÍ O MÁLO TYČÍCH - ODPOJENÍ REAKTORU A HAVARIJNÍHO SYSTÉMU 2. TURBÍNY (!), PO 36 s „NĚCO" V NEPOŘÁDKU -POKUS O RUČNÍ VYPNUTÍ REAKTORU - TYČE SE ZABLOKUJÍ. 2 VÝBUCHY 5 MLN OSOB OZÁŘENO, Z TOHO 135 TISÍC VÝZNAMNĚJI PŘEDPOKLÁDANÁ ÚMRTÍ: 4000 OSOB ( 3 % VÝZNAMNĚJI OZÁŘENÉ POPULACE -„PŘIROZENÁ RAKOVINA" cca 25 %) JIŽ ZEMŘELO 56 OSOB ( 47 ČLENŮ OSÁDKY A ZÁCHRANÁŘŮ + 9 DĚTÍ - RAKOVINA ŠTÍTNÉ ŽLÁZY) UVOLNILO SE 5-12 EBq RADIOAKTIVITY ( MÉNĚ NEŽ 1 % JADERNÝCH ZKOUŠEK * ^tt: *. ^ 1 ■ **j' 1 * •* Y 1 REKA V GABUNU U NIZ JSOU URANOVÉ DOLY OD ROKU 1972 ZDE BYLO IDENTIFIKOVÁNO VYHOŘELÝCH PREHISTORICKÝCH REAKTORŮ ( Z DOBY PŘED cca 1.8 MLD LET REAKTORY PRACOVALY S OBOHACENÝM URANEM A BYLY MODEROVÁNY VODOU SYSTÉM FUNGOVAL VÍCE NEŽ 150 TIS. LET S PRŮMĚRNÝM VÝKONEM cca 100 KW REGULACE : VYPAŘOVÁNÍ VODY ( 0.5 + 2.5 H CYKL VODA Z REKY, URAN V RUDNÝCH ČOČKÁCH O PRŮMĚRU cca 10 - 20 m a TLOUŠŤCE cca 1 m, OBOHACENÝ ? U238 MÁ POLOČAS ROZPADU 4.5 MLD LET, U235 JEN 0.7 MLD LET -> DŘÍVE BYL RELATIVNÍ PODÍL U235 VĚTŠÍ p(-t) = p0exp(t/T5) / ( p0exp(t/T5) + (1-p0)exp(t/T8)) P0 = 0.7 % -> p(-1.8 MLD LET) = 5.8 % ! PRED 2 MLD LET PLATILA STEJNÁ FYZIKA JAKO DNES RADIOAKTIVNÍ ODPAD ( KROMĚ Kr) LZE UDRŽET NA JEDNOM MÍSTĚ SKORO 2 MLD LET TAKOVÝCH REAKTORŮ BYLO ZŘEJMĚ VICE + V UVEDENÉ DOBĚ SE OBJEVILY PRVNÍ EUKARYONTY ( BUŇKY S JÁDREM ) DOBRE REAKCE : D + D -> (50%) He3 (0.8 MeV) + n (2.45 MeV) -» (50%) T (1.0 MeV) + p (3.02 MeV) D + T -> He4 (3.5 MeV) + n (14.1 MeV) D + He3 -> He4 (3.6 MeV) + p (14.7 MeV ) DOBA UDRŽENI x ZE VZTAHU Pout = E/ T ZÍSKANÁ ENERGIE nDnTEch= 1/4 ne2Ech PRO DT (resp. 1/2 ne2 Ech PRO DD ) PŘI TEPLOTĚ T JE ENERGIE E = 2 x 3/2 ne kBT PODMÍNKA : ZÍSKANÁ ENERGIE > ZTRÁTY 1/4 ne2 «JV>Ech > 3 ne kBT/x DÁ njz> 12 kB V E„u PRO DT njz > 1020 m"3s PŘI 300 MLN K RO DD n„T 11II s PR11 MLD K s o-ti " **> 1-1 m a Q_ IQ"17 10"u IQ"21 10"3 1 ■ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 .......1 I 1 1 1 1 1 1 II iJ II IIJ II IIJ II IIJ II 11J ill IIJ ..... H t " U. L ■ ....... 10 T [keV] 1C 10 TlMrt G, , L 'H © He 10 years 300 500 >10 600 100 f n i If / JT-60U* L.-TFTR JET* • JF1 «T! CH 11-D* • ■um- Ľ oondWoflt ALC A A5ÜE* #!>ili-D TEtfTOR -PLT #TFf* ^ car 1 1W5 IWO t9?g oD-TExď -------«M^ roes 100 CsiItbJ Ion tenipasture T iksV) REKORD: JET 1997 DT PLAZMA UVOLNĚNO 14 M J VÝKON 13 MW Q = 0.6 UDRŽENI JE DANO DOBOU ROZLETU x « R/V(3/2 kBT/M) DOSAZENÍ DO KRITÉRIA pR > 10 kg/m2 ZA DOBU X JE TŘEBA TERČÍK OHŘÁT POTŘEBNÁ ENERGIE E « 4/37tR3.3nkBT VHODNE PARAMETRY : 0.5 mm DT KULIČKA ( 0.01 mg ) STLAČENA NA POLOMĚR 0.05 mm DOBA OHĚVU cca 1 ns DODANÁ ENERGIE 0.3 MJ ZÍSKANÁ ENERGIE 3.4 MJ -^ Radiation 'T* Laser beams or laser-produceü x rays rapidly heal the surface of the fusion target, lorming a surrounding plasma envelop + Blowoff -- * t v Fuel is compressed bytne rocfcetüke biowoff öl the hot surface material. Inward transported thermal energy During the linal pan ol the capsule i rrpiosion, the fuel core reaches 20 times 1he density of lead and ignites at loaooaoocrc. TlhennonuCiear burn spreads rapidly through Ihe compressed fuel, yieldng many times the input energy.