Nuclear Energy: Problems or Solution

Präsentation zum Thema: "Nuclear Energy: Problems or Solution"—  Präsentation transkript:

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

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

3 Electricity production
worldwide EU Austria

4 Nuclear fission 1 kg Natururan ≐ l Erdöl ≐ kg Steinkohle

5 Reaktortypen - 1

6 Reaktortypen - 2

7 Specific CO2-Emissions
Source: EDF Environmental Report

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 (Xe135)* Te135 J135 Xe135 Cs135 Ba135 sa = 3,4x106 b
30 % b g Te135 J135 30 sec. 70 % b 6,7 h Xe135 Cs135 Ba135 9,2 h 2,6 x 108 a sa = 3,4x106 b Spaltprodukte

11 Xenon – Poison Regelstäbe Regelstäbe Core Core Xe-135 Gleichgewicht

12 VOID - KOEFFIZIENT U H2O C Dr = + 0,0064 sa = 0,33b sa = 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 Fukochima Daiichi 1-6 Siedewasserreaktor I-1: 440 MW I-2: 760 MW
20 20

21 Normal operation Emergency operation Core melting H2 explosion Spent fuel pool problem Venting H2O and H2

22 Fukushima↔Chernobyl

23 Fakten 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.

24 Press Articles „on Fukushima“: until 14.04.2011
Germany All other EU member states 9.300 Source: Meltwater News 24

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

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

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

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

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36 Comparison of Electricity Generating Costs (Finland 2008)

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38 Abfall Radiotoxizität ohne und mit Transmutation

39 Deutschland Österreich

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

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

42 Fukushima: Phase 1

43 Fukushima: Phase 2

44 Fukushima: Phase 4

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

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