Energia nucleara

protoni(pozitivi d.p.d.v. electric) si neutroni (fara sarcina electrica) este realizata de FORTELE NUCLEARE.Acestea nu se manifesta decat la distante foarte mici ,au caracter de saturatie, trebuie sa actioneze intre toti nucleonii si sunt mult mai intense decat fortele electrice.
Datorita fortelor nucleare de atractie ,descompunerea unui nucleu in constituentii sai necesita un consum de energie egal cu lucrul mecanic efectuat impotriva fortelor nucleare la o indepartare la infinit intre nucleoni(nucleoni liberi ) de la distantele la care se gasesc in nucleu.Aceasta energie, care se elibereaza in procesul de formare a nucleului din nucleoni liberi si se consuma la descompunerea sa in constituenti liberi ,se numeste ENERGIE DE LEGATURA.
Daca:W>0, nucleul este stabil fata de desfacerea in particule;
Daca W<0, nucleul este nestabil si se desface spontan in particule.
Nucleele usoare (A<20) si cele grele (A>180 ) sunt mai putin stabile si exista posibilitatea ca prin transformarea acestora in nuclee mai stabile ,diferenta de energie de legatura sa se degajeze sub forma de energie nucleara.
EX.:La descompunera unui nucleu in 2 fragmente aproximativ egale, se degaja o energie de aproximativ 200MeV.

mase mai mici porta numele de FUZIUNE NUCLEARA. Acesta este exoenergetic pentru nucleele usoare,dar inca nu a fost controlata.
Fisiunea
Procesul de transformare nucleara prin care un nucleu se scindeaza in doua (rareori in mai multe ) nuclee de masa comparabila constitue FISIUNEA NUCLEARA. Fisiunea este exoenergetica pentru nuclee grele.

beta;
dezexcitari radiative(‘a’=foton/electron)
Reactii nucleare
transformari nucleare care au loc datorita interactiunii nucleelor cu particule incidente;
X+a=Y+b
Cea mai mare parte din energia degajata prin fisiune se transforma in energie interna(in sens termodinamic)a mediului inconjurator ,de unde poate fi extrasa sub forma de caldura.

Nucleu excitat
(compus)

Fragment de fisiune

Nestabil

Model de fisiune a unui nucleu de uraniu 235

Neutron

Neutron

Radiatie

Stabil

Neutron

SAU

233,235 ai uraniului si 239,241 ai plutoniului);
combustibilii sunt alcatuiti din :
materiale fisile(izotopi fisionabili;233,235 ai uraniului;239,241 ai plutoniului)
materiale fertile(materia prima pentru obtinerea izotopilor fisili:238 uraniu,232 toriu).
Uraniul
uraniu 235 este singurul nucleu natural fisionabil;categori de roci care contin uraniu: primare:uranitul,torianilul;secundare:carnotitul,,calcolitul, autumitul.Are trei stari alotropice .
uraniul mai este folosit ca mediu solid pentru laseri,la prepararea de materiale luminofore,ca material de adaos pentru colorarea sticlei.
In conditiile din reactor, uraniul metalic prezinta modificari dimensinale afectata : ”umflarea” uraniului este rezultatul aparitiei produsilor de fisiune in masa uraniului.
Plutoniul
se obtine prin conversie din izotopul 238 al uraniului;metal alb argintiu;se oxideaza usor ;are sase stari alotropice;prin incalzire se contracta;
se fixeaza in oase ,avand timpul biologic de injumatatire de 200 ani.
Toriul
metal alb,ductil,nefisionabil;
interesul pe care-l prezinta d.p.d.v. nuclear provine din conversia izotopului 232 al toriului in izotopul 233 al uraniului care este fisionabil .

se produc procese de fisiune stimulata care conduc la ridicarea temperaturii unui agent termic.Prin racirea unui agent termic se poate transfera caldura sau obtine lucru mecanic.
Reactia de fisiune are o mare importanta energetica , conditia care se impune este de a se autointretine, utilizandu-se REACTIA IN LANT.
REACTIA IN LANT ESTE procesul in care fiecare act de fisiune genereaza altele,numarul de reactii crescand rapid;
COMPONENTELE PRINCIPALE
Materialele fisionabile(combustibilii nucleari)
Moderatorul(substantele moderatoare ,elemente care incetinesc neutronii rezultati din fisiune sunt apa, grafitul, apa grea )
Fluidul de racire
Bare de control(contin nuclee care absorb cu probabilitate mare neutronii)
Reflectorul(pentru a micsora numarul de neutroni care ies in afara zonei active,se utilizeaza un strat de material care imprastie puternic neutronii,readucandu-i in procesul de fisiune)
Protectia(pentru a atenua scaparile de radiatie gama din miezul reactorului acesta este inconjurat cu un strat gros de beton)

si moderat cu apa

1.bare de control extrase din zona activa;
2.intrare apa de racire;
3.bare de control introduse in zona activa;
4.mecanismul barelor de control;
5.elemente de sustinere a placii superioare;
6.iesire apa;
7.zona activa;
8.vasul zonei active;
9.caseta cu elem. combustibile;
10.suportul zonei active;
11.distribuitorul de debit.

2

3

1

4

5

6

7

8

9

10

11

a fost cu uraniu natural moderat cu grafit-neeficient datorita gradului redus de ardere care duce la un consum mare de uraniu;
Reactorii reproducatori au eficienta utilizari combustibilului marita(in cadrul acestuia se face conversia materialelor fertile in materiale fisionabile)
O variantade reactori utilizati in prezent sunt cei cu uraniu natural moderati cu apa grea(varianta cu tuburi de presiune, dezvoltata in Canada este cunoscuta sub numele de reactori CANDU - reactorul de la Cernavoda)
CLASIFICAREA REACTORILOR:
Dupa tipul de neutroni care realizeaza reactia de fisiune:
reactori cu netroni termci;
reactori cu netroni rapizi;
Dupa modul de dispunere a componentilor in zona activa:
reactori omogeni;
reactori eterogeni;
Dupa destinatie:
reactorii de cercetare;
reactori de incercari de materiale;
reactori energetici;
reactori pentru propulsie;

inalta;
4.turbina de presiune joasa;
5.generator electric;
6. circuit cu apa de racire;
7.condensator;
8.pompa de recirculare;
9.pompa de circulare a agentului de racire;
10.generator de abur;

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10