Odnawialne źródła energii, Energia atomowa- notatki do prezentacji
Slide 1
Tytuł itd.
Energia atomowa- przyszłość czy zagrożenie środowiskowe?
Slide 2
Plan prezentacji
Slide 3
Czym jest energia atomowa i jak się ją otrzymuje ?
Jest to energia powstała z rozpadu naturalnych materiałów promieniotwórczych takich jak uran i tor
Otrzymuje się ją poprzez rozszczepienie jądra atomu
Suma mas produktów rozszczepienia jest mniejsza niż suma mas jądra rozszczepialnego i neutronu
Energia powstała poprzez rozszczepienie wyzwala się w postaci ciepła (energia kinetyczna produktów rozszczepienia to ok. 200 MeV)- > 1 mega elektrovolt= milion elektrovoltów; elektrovolt jest to energia jaką uzyskuje elektron który jest przyspieszany napięciem równym 1 woltowi
Uwolnione neutrony inicjują kolejne rozszczepienia (reakcja łańcuchowa); ta reakcja ma miejsce w reaktorze
Energia cieplna odprowadzana jest z reaktora przez chłodziwo
(woda, gaz, ciekły metal)
Proces rozszczepienia przebiega powoli, jednak istnieje możliwość jego przyśpieszenia np. przez bombardowanie promieniotwórczego jądra neutronami
Jeśli łańcuch reakcji przebiega w sposób niekontrolowany, następuje wyzwolenie olbrzymiej ilości energii – powstaje bomba atomowa.
Jeśli jednak rozszczepienie uranu przebiega w sposób kontrolowany, uwolnioną energię można pozyskiwać i wykorzystywać do produkcji elektryczności
Slide 4
Schemat elektrowni atomowej
Tu trzeba dać ten obrazek z pliku borszura_prod_en_atom.pdf przedstawiający Elektrownie jądrową; ja opowiem jak działa
Slide 5
Schemat reaktora
Istnieją dwie podstawowe konstrukcje reaktorów: kanałowy(a) i zbiornikowy b)
Kanałowe: do reaktorów kanałowych zaliczyć można reaktory Canadian Deuterium Uranium (CANDU) i wycofywany z eksploatacji Rieaktor Bolszoj Moszcznosti Kanalnyj (RBMK).
Reaktor typu kanałowego pozbawiony jest zbiornika, pod ciśnieniem są jedynie kanały o niewielkiej średnicy.
Do ważniejszych zalet reaktorów tego typu należy zaliczyć: brak zbiornika czyli tańsza budowa, większe możliwości zwiększenia mocy i łatwiejsza produkcja samych kanałów paliwowych,
jednak przy budowie reaktorów większych mocy (1500 MWe-megawatt i więcej) budowa ulega znacznemu skomplikowaniu.
Cechą charakterystyczną tych reaktorów jest fakt, iż wymiana paliwa może odbywać się w sposób ciągły, bez przerywania pracy
Zbiornikowe: Pressurized Water Reactor (PWR), Boiling Water Reactor (BWR) i Advanced Gas Reactor (AGR)
W reaktorze zbiornikowym rdzeń zamknięty jest w grubościennym stalowym zbiorniku, przystosowanym do wytrzymania odpowiednio wysokiego ciśnienia dochodzącego od 7 do 16 MPa.
Dzięki temu można zastosować odpowiednie chłodziwo pracujące w wysokiej temperaturze co ma wpływ na sprawność wytwarzania energii elektrycznej.
Reaktory tego typu charakteryzują się stosunkowo prostą konstrukcją rdzenia oraz niewielkimi rozmiarami.
Wymiana paliwa odbywa się po zakończeniu kampanii paliwowej; niezbędne jest wówczas odstawienie reaktora.
Ta konstrukcja przeważa w świecie energetyki jądrowej.
Slide 6
Typy reaktorów
4 MOX – Mixed OXide paliwo wytworzone z dwutlenku plutonu otrzymanego w wyniku przerobu paliwa wy-palonego, zmieszane w odpowiedniej proporcji z dwutlenkiem uranu
ThO20- dwutlenek toru
Slide 7
Reaktory wodno – ciśnieniowe (PWR-Pressure Water Reactors)
Woda w reaktorze jest pod wysokim ciśnieniem, żeby się wrzała. W generatorze pary wodnej, woda przechodzi przez tysiące małych rurek, ciepło w rurkach zamienia wodę na parę wodną która później napędza turbinę, a turbina napędza generator który produkuje en.elekryczną. Tu proces różni się od tego w BWR. Woda z reaktora jest wpompowana z powrotem do zbiornika reaktora i ogrzana ponownie. Para z turbiny jest ochłodzana w skraplaczu pary a powstała woda jest wysyłana z powrotem do generatora pary wodnej i podgrzana znowu.
Do zalet reaktorów PWR zaliczyć można z pewnością stosunkowo niewielką liczbę prętów regulacyjnych, dwa oddzielone od siebie obiegi, dzięki temu można łatwiej wykryć potencjalną awarię. Istotną zaletą jest również wysoka gęstość mocy i duże wypalenie, wpływające na ekonomiczniejszą gospodarkę paliwem oraz możliwość regulacji mocy w zależności od potrzeb systemu elektroenergetycznego.
Wadami reaktorów tego typu są wysoka temperatura i ciśnienie chłodziwa przyspieszające korozję urządzeń obiegu pierwotnego, konieczność wyłączania reaktora przy przeładunku paliwa (nawet do kilkunastu dni), oraz niskie parametry pary w obiegu wtórnym.
Slide 8
Reaktory wodne wrzące (BWR- Boiling Water Reactors)- pojawiły się przed PWR
Ciepło powtałe podczas rozszczepienia atomów, powoduje że woda wrze produkując parę która napędza turbiny i ona napędza generator który prod. en. elektryczną, potem para jest z powrotem zamieniana na ciecz i powraca do rdzenia reaktora .
Slide 9
Reaktory ciężkowodne kanałowe (CANDU) lub PHWR
Chłodziwo to ciężka woda a takto działa jak reaktor ciśnieniowy.
Slide 10
Wydobycie uranu na świecie
Największe złoża rud uranu znajdują się w Kongo (Katanga), Australii, Północnej Kanadzie, USA(Utah, Kolorado), Turkiestanie
Slide 10
Energetyka jądrowa na świecie
Obecnie na świecie pracuje 441 reaktorów energetycznych w 29 państwach (stan na dzień 29.08.2010).
Udział elektrowni jądrowych w światowej produkcji energii elektrycznej wynosi obecnie ok. 14%.
Moc zainstalowana wynosi 374,633 GWe.
5 reaktorów jest w stanie długoterminowego wyłączenia (long term shutdown).
Slide 11
Największy udział energii jądrowej
(dane z 2009 roku)
Francja- 75,17 %, 58 reaktorów energetycznych o mocy zainstalowanej netto 63130 MWe
Belgia- 51,72 %, 7 reaktorów o mocy 5902 MWe
Ukraina- 48, 60%, 15 o mocy 13107 MWe
Szwecja- 37,40%, 10 o mocy 9304 MWe
Japonia- 29,23 %, 54 o mocy 46823 MWe
Niemcy- 26,11 %, 17 o mocy 20490 MWe
USA- 20,17%, 104 o mocy 100683 MWe
Wielka Brytania- 17,24%, 19 o mocy 10137 MWe
Kanada- 14,83 %, 18 o mocy 12569 MWe
Slide 13
Energetyka jądrowa- Polska ?
- nie pracuje ani jedna kopalnia uranu
Według Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej (dane z 2003 r.) zasoby czystej rudy uranowej w Polsce występują w okolicach miejscowości:
Można dać mapę z pliku en.jadrowa : tzw mapka Polski-> Rys. 1.15 Planowane w Polsce rozmieszczenie elektrowni jądrowych
w latach 80. ub. wieku
W Polsce planowano w latach 80. ubiegłego stulecia budowę około 10 reaktorów
energetycznych (rys. 1.15). Pierwszy miał powstać w miejscowości Żarnowiec na Wybrzeżu,
względnie niedaleko Gdańska. Niestety, ulegając naciskom społecznym, rząd polski podjął w
1990 roku decyzję o zaprzestaniu już rozpoczętej budowy.
Rząd chce w 2020 r. uruchomić pierwszą w Polsce elektrownię jądrową
Slide 14
Energetyka jądrowa- wady
Eksploatacja złóż uranu metodą gornictwa
odkrywkowego lub podziemnego niesie za sobą ogromne
zniszczenie środowiska.
Oprocz tego elektrownia jądrowa podczas eksploatacji
wywiera wpływ na środowisko poprzez:
• wydzielenie produktow promieniotworczych do
atmosfery
• wydzielenie produktow promieniotworczych do wod
zrzutowych
• wydzielenie ciepła odpadowego do wody chłodzącej.
Zagrożenie atakami terrorystycznymi jeśli informacja o sposobie wytwarzania tej energii dostanie się w nie odpowiednie ręce.
(można dać zdjęcie z Czarnobyla np )
Mimo stosowanych systemów bezpieczeństwa eliminujących prawie całkowicie wydzielanie promieniowania radioaktywnego poprzez wyłączenie reaktora w czasie awarii czy generalne, podczas eksploatacji(istotna budowa reaktorów) niedawna sytuacja w Japonii pokazuje (uwolnione w wyniku trzęsienia promieniowanie) pokazuje że wykorzystanie energii atomowej i budowa elektrowni może się sprawdzić, lecz jedynie w rejonach nie narażonych sejsmicznie.
Slide 15
Energetyka jądrowa- zalety
Energia atomowa jest energią „czystą”, co znaczy że jej efektem ubocznym nie jest CO2 ani żaden inny gaz cieplarniany czy zanieczyszczenia
niska i stabilna cena energii elektrycznej wytwarzanej w EJ (Elektrowni jądrowej)
brak konkurencji ze strony odnawialnych źródeł energii, które nie mogą pracować w podstawie obciążenia sieci i/lub są zależne od warunków pogodowyc
Czynniki skłaniające do inwestycji w energetykę jądrową:
wzrastający popyt na energię elektryczną
obawa przed uzależnieniem się od dostaw energii elektrycznej z zagranicy
rosnące ceny ropy naftowej i gazu ziemnego
brak monopolizacji rynku dostaw paliwa jądrowego, usług jądrowego cyklu paliwowego oraz produkcji komponentów elektrowni jądrowych
opanowanie technologii jądrowej i zgromadzenie dużego doświadczenia w pracy bloków jądrowych
troska o środowisko naturalne (brak emisji zanieczyszczeń i CO2 przez elektrownie jądrowe)
stymulacja przez energetykę jądrową rozwoju wielu dziedzin nauki i gospodarki
Czynniki utrudniające inwestycje w energetykę jądrową:
konieczność poniesienia relatywnie wysokich nakładów na budowę elektrowni jądrowych
konieczność poniesienia dodatkowych kosztów związanych ze szkoleniem kadr, informacją społeczeństwa, budową infrastruktury i zaplecza naukowo-badawczego (dotyczy państw nie posiadających do tej pory elektrowni jądrowych)
w niektórych przypadkach konieczność dostosowania krajowego systemu elektroenergetycznego do możliwości wyprowadzenia mocy z dużych bloków energetycznych (powyżej 1000 MWe)