FISICA AMBIENTALE 1 Lezioni 21-22 Energia nucleare
La fissione di nuclei pesanti o la fusione di nuclei Binding Energy per nucleon (MeV) Atomic mass Number La fissione di nuclei pesanti o la fusione di nuclei leggeri produce un incremento nell’energia di legame per nucleone e libera energia nucleare
FISSIONE NUCLEARE Processo dominante: Thermal neutrons Prodotti di reazione: decadono dando luogo ai delayed neutron guadagno nell’energia di legame ~ 200 MeV Circa 165±5 MeV va in energia cinetica dei Frammenti di fissione e può essere convertita in calore e successivamente in potenza elettrica
SCHEMA DI REATTORE AD ACQUA BOLLENTE (BWR) Schermo in calcestruzzo: Recipiente secondario SCHEMA DI REATTORE AD ACQUA BOLLENTE (BWR) Torus Nocciolo del reattore Barre di controllo Recipiente primario condensatore Acqua di raffreddamento Generatori A turbina Pompe Elettricità al circuito elettrico Bracci del motore
TYPICAL DATA ON CURRENT NUCLEAR REACTORS BWR: Boiling water reactor PWR: Pressurized water reactor CANDU: Canadian deuterium-uranium reactor HTGR: high-temperature gas-cooled reactor
Alcune definizioni: La costante di decadimento:
È la distanza media a cui può arrivare un Schema della sezione d’urto macroscopica per assorbimento a È la distanza media a cui può arrivare un neutrone senza essere assorbito
Numero di neutroni fast per neutrone slow assorbito k = multiplicazion factor; f = thermal utilization factor Per reattori infinitamente grandi Comportamento di k in funzione del rapporto Moderatore- combustibile
EQUAZIONI DI UN REATTORE Conservazione del numero di neutroni È il libero cammino medio Dove
n/ t=0 sono chiamate: critical size Per reattori in stato stazionario scompare la dipendenza da t. Le dimensioni geometriche corrispondenti a n/ t=0 sono chiamate: critical size Per un reattore rettangolare di dimensioni a,b,c nelle direzioni x,y,z si trova: Dove la lunghezza di diffusione L è data da: Critical Size