Studentská práce, sloužící k jednoduchému představení principů jaderné elektrárny, její fungování a efektivity. Dále zde najdete popis jaderných havárií se stupnicí měřitelnosti. A konkrétní výstup v České Republice a okolních státech.

1. Jaderná elektrárna

2. Z historie
Roku 2019 spuštěna plovoucí jaderná elektrárna Akademik Lomonosov
Za první jadernou elektrárnu je považována elektrárna Calder Hall
ve Spojeném království.
V prosinci 1951 byla poprvé vyrobena elektřina z jaderné energie
Rozsvícení čtyř žárovek
První jaderný reaktor na světě = Chicago Pile-1
Spuštěn 2. 12 . 1942 na Chicagské univerzitě
Enrico Fermi rozběhl historicky první
řízenou řetězovou jadernou reakci

3. Schéma
1. Reaktorová hala
(uzavřená v
kontejnmentu)
2. Chladicí věž
3. Tlakovodní reaktor
4. Řídící tyče
5. Kompenzátor objemu
6. Parogenerátor
7. Aktivní zóna
8. Turbína – vysokotlaký
a nízkotlaký stupeň
9. Elektrický generátor
10. Transformační
stanice
11. Kondenzátor
sekundárního okruhu
12. Pára
13. Kondenzát
14. Přívod vzduchu do
chladicí věže
15. Odvod teplého
vzduchu a páry
16. Řeka
17. Chladicí okruh
18. Primární okruh
19. Sekundární okruh
(červeně značena pára,
modře voda)
20. Oblaka vzniklá
kondenzací vypařené
chladicí vody
21. Pumpa

4. Kontejnment
• Velká železobetonová budova ve tvaru válce nebo
koule
• Uzavírá nejdůležitější části jaderné elektrárny-
primární okruh a další bezpečnostní a pomocná
zařízení.
• Chrání okolí elektrárny před následky případné
havárie, i za normálního provozu
• Chránit reaktor a další součásti primárního okruhu
před vnějšími vlivy
• Také musí bez problémů odolat všem vnějším vlivům
a útokům, jako je například pád letadla.

5. Primární okruh
• Primárním okruhem je soubor zařízení, řídících štěpnou řetězovou reakci a odvádějících vznikající teplo
• Hlavní částí primárního okruhu je reaktor
• Na reaktor je napojeno několik cirkulačních smyček, kterými proudí chladicí voda odvádějící teplo vzniklé při
reakci z aktivní zóny reaktoru. Každá cirkulační smyčka se skládá z parogenerátoru, hlavního cirkulačního
čerpadla a potrubí, které tato zařízení a reaktor vzájemně propojuje.
• V parogenerátoru předává voda ohřátá v reaktoru z 289°C na 320°C svou tepelnou energii vodě
sekundárního okruhu. Ta se přeměňuje na páru o vysokém tlaku a teplotě, která proudí dále do turbíny.
• Parogenerátor představuje rozhraní mezi primárním a sekundárním okruhem.

6. Štěpná jaderná reakce
K této reakci dochází u těžkých atomových jader při jejich
ostřelování neutrony. (nejčastěji u 235U)
Neutron pronikne do jádra uranu, při absorbován se předá
tomuto jádru velké množství energie, jádro se rozkmitá a
rozdělí na dva odštěpky.
Pro záchyt přebytečných neutronů mohou sloužit např.: jádra
atomů boru (ve formě kyseliny borité se přidává do chladiva
primárního okruhu)
Odštěpky se od sebe velkou rychlostí vzdalují, brzy jsou
však přibržděny nárazy o okolní atomová jádra a jejich
pohybová energie se mění na energii tepelnou.
Při rozštěpení jádra uranu se uvolní dva až tři rychlé neutrony.
Aby se zvýšila pravděpodobnost štěpení dalšího jádra, musíme
tyto neutrony zpomalit pomocí srážek s moderátorem (většinou
voda, která slouží současně jako chladivo).
Pokud bychom však neutrony pouze zpomalovali a
neregulovali jejich počet, mohlo by dojít k
exponenciálnímu růstu počtu štěpení a k neřízené
řetězové reakci, tedy výbuchu.
PŘÍLOHA

7. Sekundární okruh
• Soubor zařízení, která přeměňují pohybovou energii páry na energii elektrickou.
• Nejsou zde žádná jaderná zařízení ani radioaktivní látky.
• Cyklus vody a páry v sekundárním okruhu je uzavřený.
• Pára je poté co projde turbínou, vedena do kondenzátorů, kde se chladí a sráží zpět na vodu.
• Po několika nezbytných úpravách (přečištění, ohřátí) se stává tzv. napájecí vodou
• Potrubím je přiváděna zpět do parogenerátorů, kde se mění napáru.
• Z parogenerátoru pára znovu proudí do turbíny.

8. Terciální (chladící) okruh
• V kondenzátorech se hromadí dále nevyužitelná tepelná energie. Chlazení poskytuje mechanismus chladicího okruhu
elektrárny.
• Voda odvádějící teplo z kondenzátorů putuje do chladicích věží.
• Ve věži vedena vzhůru, rozprašována systémem sprch a ochlazována odspodu proudícím studeným vzduchem.
• Takto ochlazená voda stéká do sběrné nádrže nacházející se pod věží.
• Odtud voda kanály stéká k čerpadlům, zajišťujícím její cirkulaci chladicím okruhem a která ji znovu dopraví do
kondenzátorů.
• Při chlazení vody ve věžích se z ní část odpaří, určité množství je ve formě drobných kapiček odneseno proudícím
vzduchem.
• Proto je třeba vodu do třetího chladícího okruhu neustále doplňovat.

9. Příběh paliva
- RUDA -
Příběh paliva zažíná těžbou a zpracováním, k získání 1 kg
jaderného paliva jsou třeba 2 až 4 t uranové rudy (= 100 tun
kvalitního černého uhlí).
Z rozemleté rudy se získá žlutý koncentrát oxidu uranu U3O8,
s obsahem min. 65 % přírodního uranu.
Z těchto 65 % uranu se rafinuje čistý kovový uran,
obohacuje se izotopem 92U235 z přírodních 0,7 % až na 4 %
Krok 1: Těžba rudy
Krok 2: Zpracovávání rudy
PŘÍLOHA

10. Příběh paliva
- PELETY -
Výroba paliva začíná přeměnou na oxid uraničitý UO2, který se
lisuje do malých pelet (asi 5 g). Pelety se vkládají do hermeticky
uzavřených trubek ze zirkonové slitiny a vytvářejí palivové proutky.
Svazek palivových proutků tvoří palivovou kazetu (také palivový soubor,
článek). Například v každém reaktoru JE Temelín je uloženo 163
palivových kazet, každá kazeta je sestavena z 312 palivových proutků.
Každý proutek obsahuje asi 370 pelet.
Krok 3: Výroba pelet
Krok 4: Palivová kazeta
PŘÍLOHA

11. Příběh paliva
- ODPAD -
Použité palivo se po několika letech nahrazuje palivem
čerstvým a ukládá v meziskladu použitého paliva. Použité
palivo obsahuje v průměru 95% 92U238, 3% štěpných produktů,
1% 92U235 a asi 1% nově vytvořeného plutonia 93Pu239.
Pouze 3% štěpných produktů je může být skutečným jaderným
odpadem. Zbytek může být po přepracování znovu využit jako
palivo. Přepracování je v současné době technicky a ekonomicky
velmi náročné a provádí se jen v málokterých zemích. U nás po
několika desítkách let dojde k trvalému uložení použitého paliva
do hlubinného konečného úložiště.
Krok 5: Palivo po použití
Krok 6: Znovuužití
PŘÍLOHA

12. Jaderné elektrárny v ČR
JE Dukovany
• Počet reaktorů: 4
• Elektrický výkon celkem: 1720 MW
• V provozu od r. 1985
JE Temelín
• Počet reaktorů: 2
• Elektrický výkon celkem: 1962 MW
• V provozu od r. 2002

13. Neuskutečněné projekty ČR
JE Blahutovice
• Dva bloky typu VVER
• Plán spuštění v r.2003
JE Tetov
• Dva bloky typu VVER
• Plán spuštění v r. 2010

14. Výhody
Velmi efektivní zdroj energie
Vysoké požadavky na bezpečnost
= v dnešní době téměř bez hrozeb
Ekologické, maximálně šetrné k přírodě
Může být řešením světové energetické krize

15. Nevýhody
Finančně nákladné na výstavbu a
udržování v provozu
Při selhání bezpečnosti se jedná o
katastrofu
Paliva nepatří mezi obnovitelné zdroje,
příprava k opakovanému použití je složitá
Nákladná likvidace jaderného odpadu

16. Jaderná havárie
• Jadernou havárií může být nehoda nazývána
pouze pokud dojde k následujícím bodům:
1. Porušení těsnosti obalu jaderného
paliva v aktivní zóně jaderného reaktoru.
2. Úniku radioaktivních látek do chladiva
či moderátoru (deuterium, plyn, sodík).
3. Úniku této radioaktivní směsi
z primárního okruhu do prostoru
reaktorového bloku.
4. Úniku této radioaktivní směsi
z reaktorového bloku do
okolí elektrárny respektive do životního
prostředí.
• Vážnost havárií určujeme podle Mezinárodní
stupnice jaderných událostí, o osmi stupních

18. Jaderná
havárie
• V širším slova smyslu je jaderná
havárie selháním jakéhokoliv
jaderného zařízení.
• Při selhání tohoto zařízení došlo ke
kontaminaci životního
prostředí radioaktivním materiálem.
• Havárie tedy zpravidla souvisí s
únikem způsobujícím znečištění
• Žádná dosud známá neměla
okamžitý účinek.
• Postupuje napříč prostředím, ze
vzduchu skrze půdu a živočichy až
na člověka (viz. Obrázek)

19. Zajímavosti
• Z komínů jaderných elektráren vychází čistá vodní pára.

20. Zajímavosti
• V ČR pokrývají jaderné elektrárny cca 32,5 % spotřeby
elektřiny, to je v podstatě každá třetí žárovka
• Společnost ČEZ oznámila, že každá pátá žárovka v českých
domácnostech je napájena energií z JE Dukovany.

21. Zajímavosti
• Jedním z největších odpůrců jaderného způsobu výroby
elektřiny je Rakousko.
• V roce 1978 zde referendum rozhodlo o zrušení téměř
hotového projektu Zwentendorf a odklonění země od jaderného
programu.
• Namísto Zwentendorfu byla postavena tepelná elektrárna
Dürnrohr, která od svého zprovozněnní pracuje na pohon
polského a hlavně českého uhlí. A to i po velkých protestech a
komplikacích vůči dostavbám a provozu Temelínu.
• (Na pozadí: Dürnrohr, vpravo nahoře: Zwentendorf)

22. Zdroje:
• cs.wikipedia.org/wiki/Jaderná_elektrárna
• https://www.epet.cz/jak-funguje-jaderna-elektrarna-a-jake-vyhody-
prinasi-jaderna-energie/
• youtube.com/watch?v=2FGIeUDeZmk
• cez.cz/edee/content/microsites/nuklearni/k33.htm
• physics.muni.cz/~blazkova/dp/Casti_JE.htm