Uloga nauke u rešavanju problema nuklearnog otpada i proizvodnje energije Strahinja Lukić Niš, 10.12.2004.

Παρουσίαση με θέμα: "Uloga nauke u rešavanju problema nuklearnog otpada i proizvodnje energije Strahinja Lukić Niš, 10.12.2004."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Uloga nauke u rešavanju problema nuklearnog otpada i proizvodnje energije
Strahinja Lukić Niš,

2 Plan Uvod Alternativni nuklearni ciklusi Hibridni sistem n_TOF
Reakcije (n,xn) Eksperiment u Geel-u Niš, Strahinja Lukić

3 Razvoj industrije, pogotovu u nerazvijenim zemljama
Uvod Od danas do 2050 Porast svetskog stanovništva sa 6,4 na preko 9x109 Porast potrošnje energije između 1,7 i 3 puta na svetskom nivou Razvoj industrije, pogotovu u nerazvijenim zemljama Niš, Strahinja Lukić

4 Uvod Mogući odgovori: Prirodni gas
Alternativni izvori (vetar, sunce, plima...) Nuklearna energija Niš, Strahinja Lukić

5 Šta, dakle, može da se uradi sa nuklearnom energijom?
Uvod Trenutna situacija sa nuklearnom energijom Podmiruje oko 6% energetskih potreba u svetu Prirodne rezerve dovoljne za još godina. Nerešen problem otpada Šta, dakle, može da se uradi sa nuklearnom energijom? Niš, Strahinja Lukić

6 Uvod Funkcionisanje nuklearnih reaktora : fisija n 235U
Lančana reakcija Kritična tačka, koeficijent kritičnosti k Zakasneli neutroni (0,6%) Niš, Strahinja Lukić

7 Alternativni nuklearni ciklusi
Prirodni uranijum sadrži svega 0,7% 235U Udeo 238U 99,3%. Ciklus U-Pu (brzi neutroni, bez moderatora) n βˉ(23,5 min) βˉ(2,35 d) 238U 239U 239Np 239Pu Interes za korišćenje ciklusa U-Pu jak, ali... Radiotoksičnost Potencijalna vojna upotreba Manjak zakasnelih neutrona pri fisiji (0,2%) Niš, Strahinja Lukić

8 Alternativni nuklearni ciklusi
Ciklus Th-U (brzi ili spori neutroni) Prirodni torijum – 100% 232Th Prirodne zalihe nekoliko puta veće od zaliha uranijuma Otpad iz ovog ciklusa daleko siromašniji aktinidima – niži nivo radioaktivnosti 232Th n 233Th 233Pa 233U βˉ(22,3 min) βˉ(27 d) Niš, Strahinja Lukić

9 Alternativni nuklearni ciklusi
Tehnološka rešenja: Fast Breeder Molten Salt Reactor Accelerator-Driven System (ADS) Nekoliko kolaboracija u Evropi posvećeno tehnološkim i fundamentalnim istraživanjima vezanim za ova pitanja Nuklearne reakcije Metodi hemijske reciklaže goriva Mehaničke i druge osobine elemenata sistema... Niš, Strahinja Lukić

10 Hibridni sistem Hibridni sistem – spoj potkritičnog nuklearnog reaktora i protonskog akceleratora – spalacionog izvora neutrona. 1 proton od 1 GeV u proseku proizvede neutrona. Uz koeficijent kritičnosti k≈0,98 dobijena energija oko 15 puta veća od uložene – Energy Amplifier Niš, Strahinja Lukić

11 Hibridni sistem Prednosti hibridnog sistema:
Nizak nivo radiotoksičnosti otpada Prirodne rezerve torijuma dovoljne za dugo vreme Potkritičnost – stabilan sistem “Dogorevanje” postojećeg nuklearnog otpada Mogućnost kontrole intenziteta reakcije preko intenziteta snopa Potreba za preciznim podacima o fundamentalnim nuklearnim reakcijama da bi se sistem mogao projektovati. Niš, Strahinja Lukić

12 n_TOF Intenzivan neutronski snop izgrađen u CERN-u na predlog nobelovca Karla Rubije Kolaboracija n_TOF Niš, Strahinja Lukić

13 n_TOF 1 eV ÷ 250 MeV Osnovni ciklus 2,4 s 7×1012 ppp 20 GeV 106 n/cm2
185 meters Osnovni ciklus 2,4 s 7×1012 ppp 20 GeV 106 n/cm2 Niš, Strahinja Lukić

14 n_TOF Beli snop visokog intenziteta – mogućnost merenja na radioaktivnim materijalima Reakcije od interesa : zahvat, fisija, (n,xn) Određivanje energije neutrona preko vremena preleta Niš, Strahinja Lukić

15 Reakcije (n,xn) Reakcija neutrona sa jezgrom pri čemu na izlazu imamo x neutrona (izbijanje x-1neutrona) Prag reakcije jednak x-1 vezivnih energija nukleona Niš, Strahinja Lukić

16 Reakcije (n,xn) Kako se mere efikasni preseci reakcija (n,xn) ?
Detekcija sekundarnih neutrona, Potreban monoenergetski snop Potreban detektor efikasnosti ~100% Aktivacija Primenljiva samo na rezidualna jezgra sa odgovarajućim vremenom poluživota Spektroskopija promptnog γ zračenja Jedina metoda primenljiva na belim snopovima Niš, Strahinja Lukić

17 Eksperiment u Geel-u 12 belih neutronskih snopova opsega energija od 130 eV do 20 MeV Uslovi slični kao u CERN­u: Staza od 200 m Intenzivan bljesak Razlike : Niži intenzitet snopa / viša frekvenca (800Hz) Niš, Strahinja Lukić

18 Eksperiment u Geel-u Snop elektrona 70-150 MeV u impulsima od po 1 ns
Zakočno zračenje visokih energija u meti uranijuma Reakcije (γ,n) i (γ,f) Niš, Strahinja Lukić

19 Eksperiment u Geel-u naša kabina (200 m) neutrons Niš, 10.12.2004
Strahinja Lukić

20 Eksperiment u Geel-u Olovni zid CLOVER Niš, Strahinja Lukić

21 Eksperiment u Geel-u 208Pb 207Pb 206Pb Energetski spektar γ zračenja
Niš, Strahinja Lukić

22 Eksperiment u Geel-u Efikasni presek za dobijanje prelaza od 803 keV
Jedinstvena normalizacija (Efikasnost, autoapsorpcija) Greške : statistika, fluks, normalizacija Niš, Strahinja Lukić

23 Zaključak Fundamentalna istraživanja iz nuklearne fizike ponovo su aktuelna – traže se odgovori na goruća pitanja vezana za nuklearnu energiju. Postoje konceptualna rešenja problema nuklearnog otpada, dugoročne proizvodnje energije, kao i bezbednosti nuklearnih reaktora. Obiman eksperimentalni rad na ovim poljima u toku je, naročito u Evropi. Niš, Strahinja Lukić