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Nuclear Energy: Problems or Solution Helmut Rauch Atominstitut, TU-Wien.

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Präsentation zum Thema: "Nuclear Energy: Problems or Solution Helmut Rauch Atominstitut, TU-Wien."—  Präsentation transkript:

1 Nuclear Energy: Problems or Solution Helmut Rauch Atominstitut, TU-Wien

2 Reactors worldwide Nuclear power stations (NPP)441 (35 construction) Research reactors249 (in operation) Heating units 8 Naval-Reactors (U-Boats, aircraft carrier, icebreaker)220 Satellite reactors 26 TOTAL ~950 Quellen - -

3 Electricity production worldwide Austria EU

4 Nuclear fission 1 kg Natururan l Erdöl kg Steinkohle

5 Reaktortypen - 1

6 Reaktortypen - 2

7 Source: EDF Environmental Report Specific CO 2 -Emissions

8 General problems prompt criticality (~ 0,6% in case of U-235) Decay heat ( ca. 20 MW after 1 St.) Waste (pro KKW:18 kg/a Np-237; 70 kg/a Am-243 ) Terrorism Chernobyl Fukushima

9 TEMPERATUR RÜCKWIRKUNG Doppler-Effekt Absorpion Entkommfaktor p(300K) = 0,861 p(1000K)= 0,835 Dieser Faktor ist immer negativ !!!

10 Xenon – Poison Te 135 J 135 (Xe 135 )* Xe 135 Cs 135 Ba sec.70 % 30 % 9,2 h 2,6 x 10 8 a 6,7 h a = 3,4x10 6 b Spaltprodukte

11 Xenon – Poison Xe-135 Gleichgewicht P = 0 Core Regelstäbe

12 VOID - KOEFFIZIENT C = - 0,035 U = - 0,08 = + 0,0064 = - 0,17 U H2OH2O H2OH2O a = 0,33b a = 0,0034b

13 Cutaway of the Nuclear Unit 1. Core 2. Piping of water lines 3. Lower biological shielding 4. Distribution headers 5. Side biological shielding 6. Drum-separator 7. Piping of steam-water lines 8. Upper biological shielding 9. Refuelling machine 10. Demountable plating 11. Fuel channel ducts 12. Downcorners 13. Pressure header 14. Suction header 15. Main circulation pump

14 Power Diagram - Accident

15 Cs-137 Contamination in Vienna since 1956 Erich Tschirf et al.

16 Radiation Exposure of the Public Occupational radiation exposure 0.05 mSv Chernobyl accident, nuclear weapon tests < 0.01 mSv Ionizing radiation and radionuclides in research, industry and household < 0.02 mSv Ionizing radiation and radionuclides in medicine 1.3 mSv Ingestion of natural radionuclides 0.3 mSv External exposure from natural sources 1 mSv Inhalation of radon and its progeny 1.6 mSv 4.3 mSv

17 Problems prompte Kritikalität (~ 0,6% bei U-235) Decay heat ( ca. 20 MW nach 1 St.) Abfall (pro KKW:18 kg/a Np-237; 70 kg/a Am-243 ) Terrorismus Chernobyl Fukushima

18 Decay heat Nachzerfallswärme der Spaltprodukte

19 Fukushima

20 20 Fukochima Daiichi 1-6 Siedewasserreaktor I-1: 440 MW I-2: 760 MW I-3: 760 MW I-4: 760 MW I-5: 760 MW I-6: 1067 MW

21 Normal operation Emergency operationCore melting Venting H 2 O and H 2 H 2 explosionSpent fuel pool problem

22 FukushimaChernobyl

23 Das Japan Desaster ist eine Folge des Erdbebens der Stärke 9. Der Zumani ist eine Folge davon. Die Probleme mit den Kernkraftwerken sind ebenfalls eine Folge davon. Fakten

24 Press Articles on Fukushima: until Germany All other EU member states Source: Meltwater News

25 Consequences Increasing safety passive safety measures Man independent safety features Increasing time for passive safety handling Construction accepting large accidents Standardisation, Modul Structure Improving economic factors

26 European Pressured Water Reactor - EPR melted core pot

27 Problemfelder prompte Kritikalität (~ 0,6% bei U-235) Nachzerfallswärme ( ca. 20 MW nach 1 St.) Waste (pro KKW:18 kg/a Np-237; 70 kg/a Am-243 ) Terrorismus Chernobyl Fukushima

28 Waste Radiotoxizität ohne und mit Transmutation

29 Spallation Process ~ 1 GeV Each heavy nucleus can be transfered to a light and short living one

30 Accelerator Driven Nuclear Systems nuclear transmutation nuclear energy no transient behavior high current accelerator high activity handling window problems Probleme:

31 Fusion Probleme: 100 Mill. Grad kg Mengen von Tritium Magneteinschluss

32 ITER-FEAT Design International Thermonuclear Experimental Reactor- Fusion Energy Amplifier TOKAMAK Design Divertor Central Solenoid Outer Intercoil Structure Toroidal Field Coil Poloidal Field Coil Machine Gravity Supports Blanket Module Vacuum Vessel Cryostat Port Plug (EC Heating) Torus Cryopump

33

34 SUMMARY More nuclear energy More efficient and safer installations Nuclear Transmutation as an Option Fusion in 50 Years ? In Europe and oversea

35

36 Comparison of Electricity Generating Costs (Finland 2008)

37

38 Abfall Radiotoxizität ohne und mit Transmutation

39 Deutschland Österreich

40 __________________________ Fortschrittliche Reaktoren - EPR ___________________________ Otmar Promper Atominstitut der Österreichischen Universitäten Reaktorgebäude zylindrisch doppelschalig gegen Absturz eines schnellfliegenden Militärflugzeuges ausgelegt

41 __________________________ Fortschrittliche Reaktoren - EPR Opfermaterial zur Temperaturabsenkung Ausbreitungsfläche passive Einrichtungen zur Kühlung Beherrschung von Kernschmelzunfällen

42 Fukushima: Phase 1

43 Fukushima: Phase 2

44 Fukushima: Phase 4

45 Electricity Production in Germany (2008 – 2010) TWh 24% 23% 19% 13% 1% 6% 3% 5% 2% 4% 57% Fossil 23% Nuclear 16% Renewables 14 % 13% 18% 15% 3% 17% 11% Installed capacity

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