Obnovljivi i neobnovljivi izvori energije



Uvod
Obnovljivi izvori
Energija vjetra
Energija Sunca
Bioenergija
Energija vode

Neobnovljivi izvori
Nuklearni izvori
Ugljen
Nafta
Prirodni plin

Verzije za ispis
Literatura i linkovi

 

 

Nuklearna energija (Nuclear energy)


Gotovo dvije milijarde ljudi širom svijeta nema pristup električnoj energiji i taj će se problem pogoršavati rastom populacije. Globalno oslanjanje na fosilna goriva i velike hidroelektrane ostati će trend bar do 2020. godine, ali to neće biti dovoljno za zadovoljavanje rastućih potreba čovječanstva. Kao jedno od mogućih rješenja tog problema izdvaja se nuklearna energija. U zadnje tri dekade nuklearna energija ima značajnu ulogu u proizvodnji električne energije. Trenutno pomoću nuklearne energije generiramo oko 16% ukupno proizvedene električne energije u svijetu. Jaki proboj nuklearne energije može se zahvaliti njezinoj čistoći i neznatnom ispuštanju stakleničnih plinova. Dobro konstruirane nuklearne elektrane pokazale su se pouzdanima, sigurnima, ekonomski prihvatljivim i ekološki dobroćudnim. Do sad se u svijetu nakupilo više od 9000 reaktor-godina rada, pa se skupilo i potrebno iskustvo u iskorištavanju nuklearne energije.

Utjecaj na okoliš i spremanje radioaktivnog otpada

Posljedice nuklearne katastrofe u Černobilju. Radioaktivni plinovi dospjeli su čak do Italije i Njemačke.

Kao i svi procesi proizvodnje energije iz neobnovljivih izvora i nuklearne elektrane proizvode otpad. Kod njih je to radioaktivni otpad i vruća voda. Budući da nuklearne elektrane ne proizvode ugljični dioksid, njihovom upotrebom se ne povećava efekt staklenika. Radioaktivni otpad dijeli se na dvije osnovne kategorije: nisko-radioaktivni i visoko-radioaktivni otpad. Većina nuklearnog otpada je nisko radioaktivni otpad. To su: obično smeće, alati, zaštitna odjela i ostalo. Taj se otpad kontaminirao sa malom razinom radioaktivnog praha ili čestica, a mora se čuvati na način da ne dođe u kontakt sa predmetima izvana.

Pravi problem kod nuklearnih elektrana je ostatak iskorištenog goriva koji je visoko-radioaktivni otpad i mora se mora skladištiti u specijalnim bazenima (voda hladi nuklearno gorivo i ponaša se kao štit od radijacije) ili u suhim kontejnerima. Starije i manje radioaktivno gorivo skladišti se u suhim skladištima. Tamo se zatvara u specijalne betonske armirane kontejnere.

Iako su nuklearne elektrane bezazlene za okoliš ukoliko se sve radi po pravilima, velika prijetnja okolišu je mogućnost katastrofe prilikom nepravilnog korištenja. Do sad su se prilikom mirnodopskog iskorištavanja nuklearne energije desile dvije velike havarije: Černobilj i Otok Tri Milje. Najveća havarija u nuklearnim elektranama dogodila se 26.04.1986. godine u Černobilju u tadašnjem SSSR-u, a današnjoj Ukrajini. Eksplodirao je reaktor broj četiri u nuklearnoj elektrani formiravši radioaktivni oblak koji se proširio na veliki dio Europe (slika). Do sada invaliditet je dobilo oko 27% spasioca koji su 26.04.1986. ušli u kontaminirano područje, a bilo ih je oko 200 000. Prilikom eksplozije razrušena je aktivna zona reaktora i u toku 10 dana i noći trajao je aktivni stupanj havarije, praćen intenzivnim oslobađanjem radioaktivnih elemenata. Oslobađanje radioaktivnih elemenata konačno je zaustavljeno tek nakon što je u studenom 1986. godine reaktor stavljen u betonski “sarkofag”. Ukupna radioaktivnost pod sarkofagom premašuje dva milijuna kirija.

Manje štetna za ljude i okolicu bila je havarija na Otoku Tri Milje 28.03.1979. godine u Pensilvaniji, SAD. Tamo se zbog niza pogrešaka i sigurnosnih propusta pregrijao i djelomično rastopio jedan od nuklearnih reaktora, što je rezultiralo manjim ispuštanjem radioaktivnih tvari u atmosferu. Za sad još nije dokazana nikakva štetna posljedica te radijacije za ljude, ali je taj događaj znatno utjecao na predodžbu o sigurnosti nuklearne energije. U danima koji su slijedili dogodio se veliki interes medija za tu nezgodu, a borci protiv nuklearne energije konačno su dobili dobar razlog za veliku medijsku anti nuklearnu kampanju. Cijeli taj niz događaja potaknuo je vladu SAD-a da poveća sigurnost nuklearnih postrojenja, ali i da smanjuje broj novoizgrađenih nuklearnih elektrana.

Princip rada

Princip oslobađanja nuklearne energije. Nekontrolirani proces se zove atomska bomba, a kontrolirani proces je nuklearni reaktor.

Nuklearne elektrane kao gorivo koriste izotop urana U-235 koji je vrlo pogodan za fisiju. U prirodi se može naći uran sa više od 99% U-238 i svega oko 0.7% U-235. Dok U-238 apsorbira brze neutrone, U-235 se u sudarima sa sporim neutronima raspada na vrlo radioaktivne, fisijske produkte, a pri tom se oslobađa još brzih neutrona (slika). Usporavanjem tih brzih neutrona u sudarima s molekulama teške vode, koja se pri tome zagrijava, ostvaruje se lančana reakcija. Oslobođena toplina jest toliko željena energija. U nuklearnim reaktorima se taj proces događa cijelo vrijeme u strogo kontroliranim uvjetima (izuzevši nekoliko trenutaka u Černobilju). Atomska bomba rezultat je namjerno izazvane prevelike koncentracije slobodnih neutrona koji se tada sudaraju sa fisijski osjetljivim atomima i na taj način ostvaruju nekontroliranu eksploziju energije. Iako urana u prirodi ima relativno puno (sto puta više od srebra) izotopa U-235 ima malo. Zbog toga se provodi postupak obogaćivanja urana. U konačnoj upotrebljivoj fazi, nuklearno gorivo biti će u formi tableta dugih oko dva i pol centimetra. Jedna takva tableta može dati otprilike istu količinu energije kao i jedna tona ugljena. Energija koja se oslobađa sudaranjem neutrona sa uranom koristi se za zagrijavanje vode. Ta voda (para) tada pokreče generator, a nakon toga treba je rashladiti i ponovo vratiti u reaktor. Za to je potreban stalan i veliki protok vode oko jezgre reaktora. Na primjer nuklearna elektrana Krško koristi rijeku Savu za hlađenje.

Iskorištavanje nuklearne energije po državama

Država koja proizvodi najveći udio svoje električne energije u nuklearnim elektranama je Francuska sa 75% proizvedene električne energije u nuklearnim elektranama. Slijede je Litva sa 73%, Belgija sa 58%, Bugarska, Slovačka i Švedska sa 47%, Ukrajina sa 44% i Republika Koreja sa 43%. U još deset država iz nuklearne energije proizvodi se po više od 25% električne energije. SAD proizvode 19.8% svoje električne energije u nuklearnim elektranama, ali zbog velikog opsega proizvodnje zauzimaju najveći udio u ukupno proizvedenoj energiji u nuklearnim elektranama sa 28%. Slijedi ih Francuska sa 18% i Japan sa 12%.

Sa povećanjem broja država koje imaju nuklearne elektrane, povećao se i rizik da gorivo iz nuklearnih elektrana dođe do pojedinaca koji ga žele upotrijebiti za svrhe koje nisu mirnodopske. U zadnje vrijeme je aktualan terorizam, a teroristi bi s nuklearnom tehnologijom mogli prouzročiti ogromnu nuklearnu katastrofu. Kod zaštite od zlonamjernog korištenja nuklearne energije i političari i znanstvenici moraju poduzeti određene mjere. Zbog tog su problema međunarodne organizacije nametnule pravila o sigurnosti za 140 država diljem svijeta. Problem sa čuvanjem nuklearnog goriva (a i radioaktivnog otpada) trenutno je najizraženiji u siromašnim državama koje su nastale raspadom Sovjetskog Saveza.

 

Home ~ FER ~ ZPM ~ Ergonomija
Autor : Davor Habjanec