PowerPoint Nuklearna Energija
-
Upload
andreja-milovanovic -
Category
Documents
-
view
111 -
download
11
description
Transcript of PowerPoint Nuklearna Energija
NUKLEARNA ENERGIJA
Atom
• Demokrit – 400 g. p.n.e.
• Proton(i) + neutron(i) – jezgro atoma
• Vodonik – 1 proton, 1 elektron
– Protijum
– Deuterijum
– Tricijum
• Kiseonik – 8 protona
• Aluminijum – 13 protona Al27
Radioaktivnost
• 92… elementa
• Anri Bekerel 1896
• 9 radioaktivnih
– Alfa, beta i gama raspad
– Alfa zraci, beta zraci, gama zraci i neutronski zraci
• Tricijum -> Helijum
Uranijum
• 92 protona, 92 elektrona, 141 – 146 neutrona
• U238 – 99% uranijuma na Zemlji (4,5 milijardi godina)
• U235 – 0,7%
• U234
• Izotop olova
Uranijum 238 – emisija alfa čestice – Torijum 234 (4,5 milijarde godina)
Torijum 234 – emisija beta čestice – Protaktinijum 234 (24 dana)
Protaktinijum 234 – emisija beta čestice – Uranijum-234 (1,2 minuta)
Uranijum-234 – emisija alfa čestice – Torijum 230 (240 hiljada godina)
Torijum 230 – emisija alfa čestice – Radijum 226 (77 hiljada godina)
Radijum 226 – emisija alfa čestice – Radon 222 (1600 godina)
Radon 222 – emisija alfa čestice – Polonijum 218 (3,8 dana)
Polonijum 218 – emisija alfa čestice – Olovo 214 (3,1 minuta)
Olovo 214 – emisija beta čestice – Bizmut 214 (27 minuta)
Bizmut 214 – emisija beta čestice – Polonijum 214 (20 minuta)
Polonijum 214 – emisija alfa čestice – Olovo 210 (160 mikrosekundi)
Olovo 210 – emisija beta čestice – Bizmut 210 (22 godine)
Bizmut 210 – emisija beta čestice – Polonijum 210 (5 dana)
Polonijum 210 – emisija alfa čestice – Olovo 206 (140 dana) Ras
pad
ura
niju
ma
23
8 u
pri
rod
i
Određivanje starosti
• Uranijum – uranijum
• Uranijum – olovo
• C-12 – 99% C-13 – 1%
• C-14 – 0,0000000001% (vreme poluraspada 5730 godina)
• Radiokarbonsko datiranje predmeta starih do 60 000 godina (drvo, kosti, kosa, rogovi, žito, školjke itd.)
Willard Libby Nobelova nagrada 1960. godine
Nuklearna fisija • Spontana fisija
retka u prirodi
• Veštačka fisija – prvo pominjanje 1934. godine – Ida Nodak
• Oslobođena energija oko milion puta veda od one koja se oslobađa sagorevanjem
Ida Noddack
Fisija uranijuma – lančana reakcija
Atomska bomba
Održiv izvor energije – def.
• Prihvatljivo malo zauzede površine
• Minimalan broj nusprodukata
• Ekonomski isplativa tehnologija
• Ekološki prihvatljiva tehnologija
• Velike zalihe izvora energije
• Niti izvor energije niti tehnologiju ne kontroliše mali broj nacija - regiona
Nuklearna elektrana – termoelektrana – sličnosti
• Voda -> para pod pritiskom -> mehanička energija -> električna energija
• Način grejanja vode
– Sagorevanje uglja -> Cepanje jezgra atoma – nuklearna fisija
Šematski prikaz
Nuklearni reaktor
Nuklearno gorivo
• 1kg U235 teoretski daje istu količinu energije kao 3000 tona uglja
• U235, oko 1/3 energije dolazi od Pu239
• 312 paketa goriva, 126 štapova u svakom paketu
• Upravljački štapovi (7) od nerđajudeg čelika legiranog borom
• 37 upravljačkih štapova za brzo zaustavljanje
Rashladne kule
Nuklearna elektrana Černobilj
• 4 reaktora, svaki snage 1GWe ili 3,2 GWt
• Prvi reaktor završen 1977. godine, reaktori 5 i 6 u izgradnji u trenutku nesrede
Ukupаn nоminаlni prоizvоdni kаpаcitеt „Bеоgrаdskih еlеktrаnа“ је 3 GWt
Čer
no
bilj
2
6. a
pri
l 19
86
. go
din
e
Černobilj - hronologija
• 25. april 1986., poslepodne - odložen planirani test
• 25. april 1986., 00:28 počeo sigurnosni test nad reaktorom broj 4.
• 25. april 1986., 01:20 pumpe rade malom snagom, 6 kontrolnih štapova u jezgru
• 25. april 1986., 01:23 spušteni svi kontrolni štapovi sa grafitnim vrhovima, za 4 sekunde, snaga porasla 100 puta...
Sanacija
• Reaktor pokriven 7 meseci nakon nesrede
• 400 000 m3 betona
• 7 300 t čelika
• 2015. godine nadogradnja
• 1,5 milijarda $
Hronologija (11. i 12. mart 2011)
• 14:46 zemljotres jačine 9 stepeni
• 15:27 prvi talas
• 15:46 cunami visine 14 m
• 02:44 potrošene baterije
• 04:15 Prvi štapovi sa gorivom ostaju bez vode...
Fukušima 1 nakon cunamija
Fukušima 1 nakon cunamija
Fuku
šim
a 1
nak
on
cu
nam
ija
Zdravlje ljudi
• Jonizujude zračenje
• α, β, γ, neutronsko i X zračenje
Godišnja emisija postrojenja instalirane snage 1000 MW
Ugalj Gas Nuklearna
Oksidi sumpora ~1000 t
Oksidi natrijuma ~5000 t ~400 t
Čestice ~1400 t
Pepeo ~1 000 000 t
Ugljen dioksid >7 000 000 t ~3 500 000 t
Potrošeno gorivo ~20 - 30 t
Produkti fisije ~1 - 2 t
Vetar
0.79
Solarna
0.08
Hidro
0.07-0.37
Nuklearna 0.001/0.01
Biomasa
5.2
Geotermalna
0.003
Ugalj 0.01/0.04
km2/MW
EMISIJA CO2 IZGRADNJA/RAD/PRIPREMA GORIVA
(kg CO2/kWh)
HID
RO
GEO
TER
MA
LNA
UG
ALJ
GA
S
SOLA
RN
A
NU
KLE
AR
NA
VET
AR
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4 kg
CO
2/k
Wh
0.004 0.025
0.06 0.025
0.38
0.47
0.022 0.1
0.79 0.58
1.04
Nuklearni kapaciteti po zemljama (miliona MWh)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
SAD FRANCUSKA JAPAN NEMAČKA RUSIJA KOREJA VB KANADA ŠVEDSKA UKRAJINA
Za • Jeftino (osim u slučaju
sanacije)!?
• Niska emisija (osim u slučaju dugog čekanja na izgradnju)!?
• Mala zauzetost zemljišta (rudnici uranijuma, tampon zona)!?
• Mala količina nusprodukata (koje je teško osigurati)!
Protiv • Nuklearni otpad
(uključuje i reaktore po isteku radnog veka)
• Relativno mala mogudnost pojave nuklearne katastrofe
• Troškovi rada
Nuklearna energija i politika
• 31 nacija koristi nuklearnu energiju
• 9 zemalja poseduje nuklearno naoružanje
– SAD, Rusija, Velika Britanija, Francuska, Kina, Indija, Pakistan, Severna Koreja i najverovatnije Izrael
• 2 zemlje poseduju nuklearno oružje ali ne koriste nuklearnu energiju (Severna Koreja i Izrael)
• Na obim upotrebe nuklearne energije utiče ekonomija, politika i nauka
Nuklearne elektrane
• Porast potrošnje energije u svetu ~1-2% godišnje
• Porast potrošnje električne energije >3% godišnje
• U julu 2008. godine – 430 nuklearnih elektrana
• Namiruju oko 15% ukupnih potreba za električnom energijom u svetu
• U Francuskoj 77% el. energije dolazi iz nuklearnih elektrana, Litvanija – 65%
• Otkazivanje naručenih postrojenja