*Z wykorzystaniem energii jądrowej, zarówno w sensie użycia materiałów rozszczepialnych (uran), jak reakcji syntezy termojądrowej, wiążą się problemy

Transkrypt

1 Zapraszamy na prezentacje której tematem jest Energia Jądrowa.

2 *Z wykorzystaniem energii jądrowej, zarówno w sensie użycia materiałów rozszczepialnych (uran), jak reakcji syntezy termojądrowej, wiążą się problemy techniczne i społeczne. Problemy techniczne, to zagwarantowanie bezawaryjnej pracy reaktorów i bezpiecznego składowania odpadów radioaktywnych, a także rozwiązanie niebagatelnych problemów materiałowych wiążących się z konstrukcją reaktorów termojądrowych (które pewnie w przyszłości zostaną zbudowane, choć jest to trudniejsze niż się początkowo wydawało). *Problemy społeczne, to z jednej strony pokonanie bariery strachu przed awariami o nieprzewidywalnych skutkach, z drugiej zaś obawa przed dostarczeniem szaleńcom i terrorystom różnej maści sposobności do dokonania niewyobrażalnych zniszczeń.

3 Skąd się bierze energia jądrowa? Cała otaczająca nas materia składa się z cząsteczek, cząsteczki - z atomów, atomy z jąder teoretycznie więc mamy bardzo dużo energii jądrowej. Dlaczego więc całe to nasze otoczenie nie wybucha? Odpowiedź jest dość prosta Bo nie może! Większość atomów jest bardzo trudno zmusić do wyzwolenia energii jądrowej (a niektórych prawdopodobnie nie uda się zmusić do tego nigdy). Tylko niektóre pierwiastki (dokładniej jądra tych pierwiastków) posiadają nadmiar energii, który może wydzielić się samorzutnie. Są to głównie jądra pierwiastków promieniotwórczych - należą do nich m.in.: uran, pluton, rad oraz promieniotwórcze odmiany (izotopy) pospolitych pierwiastków takich jak węgiel, czy tlen. Owa nadwyżka energii w jądrach powoduje, że w dużej ilości atomów, raz na jakiś czas, co któreś z nich nagle wybucha wystrzeliwując ze swojego wnętrza cząstkę (cząstkę alfa, beta, gamma, lub neutron). Po wyrzuceniu cząstki, jądro ulega przemianie w inne jądro (jądro innego pierwiastka).

4 Ludzkość wobec energetyki atomowej Politycy, a także eksperci zgodni są co do tego, że energetyka jądrowa odegra znaczącą rolę w przyszłości tylko wtedy, kiedy zaakceptuje ją społeczeństwo i kiedy uzyska poparcie na poziomie politycznym. Oczywiście, aspekty techniczne i ekonomiczne też są ważne: dojrzałość technologii, jakość urządzeń, bezpieczeństwo pracy, konkurencyjność ekonomiczna to bardzo istotne kwestie, ale nawet najnowocześniejsza i tania elektrownia nie zostanie zbudowana, jeśli nie będzie zgody społeczeństwa i woli politycznej. Trzeba przy tym zauważyć, że wymienione kwestie są ze sobą powiązane. Postawy społeczne zależą od tego, jak postrzegana jest jakość technologiczna reaktora, a postawy polityków zależą od postaw społeczeństwa i jednocześnie na nie wpływają. Dlatego należy przytoczyć zarówno korzyści jak i zagrożenia wynikające dla ludzkości ze względu na wykorzystanie energii atomowej. Elektrownia Jądrowa

5 Korzyści z czerpania energii jądrowej. W zasadzie trudno jest dziś przecenić korzyści wypływające z taniego i wydajnego źródła energii, wszystko jedno jakie ono jest. Jeżeli jeszcze do tego nie będzie ono zatruwało środowiska, to o sukces nietrudno. Dlatego wiele ludzi, głównie naukowców i inżynierów uważa, że energetyka jądrowa jest najlepszym sposobem pozyskiwania energii, spełnia bowiem większość wymagań. Po pierwsze, jest niezależna od surowców naturalnych (węgla, ropy naftowej, gazu ziemnego itp.), elektrownie mogą więc pracować bez obawy szybkiego wyczerpania się zapasów paliwa. Po drugie, z używanego paliwa można uzyskać więcej energii elektrycznej niż z jakiegokolwiek innego źródła naturalnego: - 1 kg węgla dostarcza 3 kwh energii - 1 kg drewna - 1 kwh energii - 1 kg nafty - 4 kwh -1 kg uranu - 50 tys. kwh Elektrownia konwencjonalna o mocy 1000 MWe zużywa 2,6 mln ton węgla (2 tys. wagonów kolejowych), 2 mln ton ropy (10 supertankowców), zaś jądrowa - uranu zaledwie 30 ton. Po trzecie, mimo krążących przeświadczeń, energetyka jądrowa jest prawie nieszkodliwa dla środowiska. Nie emituje żadnych trujących substancji do otoczenia, przez co nie zanieczyszcza powietrza, gleby i nie wpływa na pogorszenie warunków zdrowotnych ludzi. Tymczasem klasyczne elektrownie węglowe emitują duże stężenia dwutlenku siarki, dwutlenku węgla i innych trujących substancji przyczyniając się do powstawania efektu cieplarnianego, wyniszczenia lokalnego ekosystemu i większej zachorowalności wśród ludzi.

6 Zagrożenia Oczywiście, jak każda inna forma nowej technologii, energetyka jądrowa stwarza też pewne zagrożenia. Społeczeństwo najbardziej obawia się awarii reaktora, co zostało jeszcze bardziej spotęgowane po katastrofie w Czarnobylu w 1986 r. Skutki tego wydarzenia (skażenie ziemi na znacznym obszarze, wykraczającym nawet poza granice byłego ZSRR, wiele ofiar w ludziach), choć mniejsze niż przewidywano, spowodowały znaczne spustoszenia w świadomości ludzkiej dotyczące wszystkiego co jądrowe. Ludzie zaczęli obawiać się wszelkiego promieniowania nie uświadamiając sobie, że promieniowanie istnieje od zawsze, a jego emisja przez elektrownie jądrowe nie przekracza często nawet poziomu tła Oczywiście ryzyko awarii istnieje zawsze, dlatego stosuje się specjalne systemy zabezpieczeń, mające na celu niedopuścić do sytuacji kryzysowej. Często systemy te są podwojone lub nawet potrojone. Innym zagrożeniem, być może nawet większym od hipotetycznej awarii reaktora, jest składowanie odpadów radioaktywnych. Wiadomo, że w wyniku eksploatacji elektrowni atomowej powstaje zużyte paliwo, które jeszcze przez długi czas pozostaje aktywne. Należy je więc przechowywać w odpowiednio przygotowanym miejscu aż do czasu, kiedy przestanie być szkodliwe dla środowiska. Ze względu na długi czas połowicznego rozpadu, proces ten jest długotrwały i wymaga, aby składowisko było dobrze zabezpieczone

7 Budowa reaktora W zdecydowanej większości elektrowni jądrowych energia rozszczepienia wzbogaconego uranu jest odbierana przez wodę, która w zależności od reaktora: odparowuje (reaktory wrzące BWR) lub nie (jeśli jest pod wysokim ciśnieniem - reaktory ciśnieniowe PWR i WWER). Najczęściej czynnik podgrzany w reaktorze, przekazuje ciepło wodzie w wytwornicy pary, która dzieli cały układ na obieg pierwotny i wtórny. Wytworzona w wytwornicy para napędza turbinę parową, sprzężoną z generatorem. Blok reaktora nr 4 w Czarnobylu

8 Budowa reaktorów samo powielających (U-238, U-233, U-235) została zarzucona po 50 latach badań przez Francję, Wielką Brytanię, Rosję i Japonię (ostania wycofała się Japonia po wypadku w reaktorze Monju w 1995 roku).większość reaktorów na świecie działa na ubogi uran (99,3% U-238, 0,7% U-233, U-235); taki uran nadaje się do reaktorów lecz nie do broni masowego rażenia. Działanie reaktorów samo powielających umożliwia przekształcenie U-238 w U-233 lub U-235 w dużych ilościach, nadających się nie tylko do reaktorów wysokotemperaturowych, ale i bomb atomowych. Reaktory samo powielające produkują też Pu-239 (kolejny materiał rozszczepialny do bomb atomowych). Jest to problem nie tylko natury technicznej/fizycznej, ale również nierozprzestrzeniana broni jądrowej. Muzeum - socjalistyczna kopalnia uranu w Bieszczadach

9 Podział reaktorów ze względu na zastosowanie energetyczne, reaktory wodne, ciśnieniowe (tzw. PWR i WWER), w których chłodziwem i moderatorem jest zwykła woda pod ciśnieniem (na tyle wysokim by woda nie zaczęła odparowywać podczas normalnej pracy reaktora). wyjątkowymi reaktorami wodnymi, ciśnieniowymi są reaktory RBMK (tego typu reaktory są między innymi w Czarnobylu, nie ma natomiast takich reaktorów poza terenem byłego ZSRR, gdyż nie spełniają i nigdy nie spełniały podstawowych warunków bezpieczeństwa), chłodzone są wodą, a moderowane grafitem. reaktory wodne, wrzące (BWR), w których chłodziwem i moderatorem jest również zwykła woda, ale wrząca, reaktory ciężko wodne (PHWR, CANDU), chłodziwem i moderatorem jest ciężka woda, reaktory gazowe (GCR, AGR, HTGR), w których chłodziwem jest gaz (dwutlenek węgla lub hel), a moderatorem grafit, napędowe (głównie łodzi podwodnych i dużych okrętów wojennych), militarne (wytwarzające materiał rozszczepialny do broni jądrowej), badawcze.

10 NAJWIEKSZE KATASTROFY NUKLEARNE Wyzwolone pyły są niebezpieczne zarówno dla terenów znajdujących się w pobliżu miejsca katastrofy, jak również dla tych całkiem odległych od centrum skażenia. Skutkiem tego jest napromieniowanie organizmów żywych, co często prowadzi do ich wczesnego wymierania. Nim zaczęto przeciwdziałać skażeniom, na świecie miało miejsce wiele katastrof, których skutki dotknęły nasze środowisko czy tez ludzi przebywających w pobliżu katastrofy. Tymi, o których warto wiedzieć, są: Detroit (USA), 1951 r. - awaria reaktora powielającego typu EBR-1, Windscale (Wielka Brytania), 1957 r. - pożar powielającego reaktora atomowego na skutek zapalenia się bloków grafitu, Chalk River (Kanada), 1958 r. - wyciek wody ciężkiej zanieczyszczonej substancjami promieniotwórczymi, Idaho Falls (USA), 1961 r. - emisja substancji radioaktywnych, Lingen (Niemcy), 1969 r. - obfita emisja substancji radioaktywnych, Chalk River (Kanada), 1972 r. - wyciek wody radioaktywnej, Gundremmingen (Niemcy), 1975 r. - emisja pary radioaktywnej, Harrisburg (USA), 1979 r. - wyciek wody radioaktywnej, emisja gazów promieniotwórczych, Tsuruga (Japonia), 1981 r. - wyciek wody radioaktywnej, zanieczyszczenie akwenu, Sellafield (Wielka Brytania), 1986 r. - wydostanie się paliwa radioaktywnego, Czarnobyl (Ukraina), 1986 r. - zniszczenie reaktora jądrowego, zanieczyszczenie znacznego obszaru izotopami promieniotwórczymi.

11 Obecnie roczna produkcja energii elektrycznej w Polsce wynosi około 15 GWlat. Taką ilość można uzyskać spalając: 60 mln ton węgla kamiennego, przy 37% sprawności przetwarzania energii cieplnej w energie elektryczną, 180 mln ton węgla brunatnego (przy sprawności 30%), 30 mln ton ropy naftowej (przy sprawności przetwarzania 40%) 24 mld m 3 gazu ziemnego (przy sprawności 50% w elektrowniach gazowo-parowych). W przypadku energetyki jądrowej aby wytworzyć 15 GWlat energii elektrycznej, trzeba zużyć 550 ton paliwa jądrowego (przy wzbogaceniu 4% i sprawności 30%).

12 DZIĘKUJEMY ZA OBEJZENIE PREZENTACJI Prezentację przygotowali uczniowie klasy II bzi - Rafał Majewski - Dawid Kwiecień - Dawid Maryniak