Možnosti využití thoria v jaderné energetice současnosti

Abstract

Výroba elektrické energie z jaderných elektráren pokrývá asi 11 % celosvětové spotřeby. Pro proces štěpení se ve většině reaktorů využívá uranové palivo s různým procentem obohacení štěpného izotopu 235U. Zásoby uranu se snižují a jejich těžební cena roste. Z těchto důvodů je diskutována možnost využití thoria, jako revolučního paliva současných a budoucích jaderných reaktorů. Tato diplomová práce se zabývá možnostmi využití thoriového paliva v různých typech reaktorů se zaměřením na lehkovodní reaktory. Praktická část je zaměřena na simulaci a výpočty různého vrstvení paliva UO2 a ThO2 v palivovém proutku. Pro výpočty je namodelována aktivní zóna reaktoru VVER 440, do kterého je vloženo palivo s obsahem thoria. Tento model následně simuluje vyhořívání paliva po dobu 5 let, při kterém se sleduje chování a změny jednotlivých materiálů paliva. Práce se snaží definovat vhodný poměr a parametry vrstev kombinace uranového a thoriového paliva. Současně se snaží závěr podložit dostatečným množstvím výpočtových analýz.Nuclear power plants provide about 11 percent of the world's electricity production. For fission process is uranium fuels used with varying percentage of enrichment 235U for most of nuclear reactors. Uranium reserves are reducing and their mining cost increases. Therefore, the thorium fuel is discussed as revolution fuel for current and future nuclear power plants. This diploma thesis deals with possibility of thorium fuel utilization at various types of nuclear reactors with a focus on light water reactors. The practical part of the thesis is focused on simulation and calculations of various uranium dioxide and thorium dioxide layers at the fuel rods. Model of WWER 440 reactor was developed for the calculations with the addition of thorium fuel. The model simulates burning out of fuel for 5 years, with monitoring of fuel behavior and tracking changes of each material. The thesis tries to define the suitable ratio and parameters of layers combination of uranium and thorium fuel. For these ratios and parameters the thesis tries to give sufficient amount of computational analyzes.