Nuklearne zanimljivosti >

Uranij se u srednjemu vijeku upotrebljavao za bojenje stakla u žutu boju (ili u određene nijanse zelene boje).

Prometej (engl. Prometheus), jedan od NASA-inih programa, istražuje nukle-arnu energiju kao primarni izvor energije za svemirske letjelice. Povećane br-zine mogle bi skratiti putovanje do Marsa za dvije trećine.

Uranij od mora

Prva komercijalna nuklearna elektrana bila je ruska elektrana Obninsk, koja je puštena u pogon 27. srpnja 1954.

Japanska nuklearna elektrana Kashiwazaki-Kariwa najveće je nuklearno postroje-

nje za proizvodnju električne energije na svijetu. Njezina ukupna instalirana sna-

ga iznosi 7965 MW, što je gotovo dvostruko više od ukupne instalirane snage svih

elektrana u Hrvatskoj.

do svemiraGodine 2013. u cijelome je svijetu u pogonu bilo 435 nuklearnih reaktora,

s ukupnom instaliranom snagom od 372 102 MWe, to jest udjelom od oko

11 % u ukupnoj proizvodnji električne energije.

Prva je nuklearna podmornica bila USS Nautilus. Ime je dobila prema romanu Ju-

lesa Vernea 20 000 milja pod morem, a u more je porinuta u prosincu 1954. Nauti-

lus je prva podmornica koja je prošla ispod Sjevernoga pola. Taj se događaj zbio

3. kolovoza 1958.

Nuklearne elektrane ne emitiraju ugljikov dioksid (staklenički plin koji doprinosi globalnomu zatopljenju), sumpor ni dušikov oksid (koji uzrokuju kisele kiše).

Može li nuklearna elektrana

eksplodirati kao nuklearna

bomba?

Za postizanje lančane fisijske reakcije potrebna je određena količina fisijskoga materijala (takozvana kritična masa). Kod nuklearne se bombe dvije ili više pot-kritičnih masa fisijskoga materijala spajaju u kritičnu masu u vrlo kratkome vre-menskom periodu pomoću klasičnoga eksploziva. Tako nastala kritična masa brzo postaje superkritična i rezultira eksplozijom. Kod nuklearnoga reaktora nekontrolirana lančana reakcija dovodi do taljenja jezgre i njezine deformacije, odnosno do razdvajanja fisijskoga materijala, pa se lančana reakcija sama od sebe gasi.

Nuklearna elektrana, odnosno nuklearni reaktor, bez obzira na težinu

mogućega akcidenta, ne može eksplodirati kao nuklearna bomba.

Nuklearna elektrana Krškonaš prvi nuklearni susjed

Nuklearna elektrana Krško tijekom 2012. proizvela je 5243 GWh električne energije. U isto su vrijeme sve hidroelektrane u Hr-vatskoj proizvele 4775 GWh.

Prema podacima Svjetske udruge nuklearnih operatera (WANO) Nuklearna elektrana Krško u globalnoj se usporedbi operativnih i sigurnosnih pokazatelja nalazi u gornjoj četvrtini svih svjetskih nuklearnih elektrana. Nuklearna elektrana Krško svrstana je i među najbolje i najsigurnije elektrane u Europi na temelju rezultata tzv. STRESS testova. Riječ je o istraživanjima otpornosti nuklearnih elektrana na događaje izvan projektnih uvjeta, a koja se provode nakon nesreće u japanskoj elektrani Fukushima Daiichi.

Reaktorskazgrada

TlačnikParogenerator

Kontrolnešipke

Reaktorskaposuda

Kondenzatorpare

Hrvatska elektroprivreda d. d. vlasnik je polovice Nuklearne elektrane Krško. U njoj je

zaposleno 80-ak građana Republike Hrvatske. Nekoliko stotina ljudi iz 20-ak hrvatskih tvrtki

svakodnevno je angažirano na raznim nuklearnim poslovima u Sloveniji, ali i širom svijeta.

Gustoća energije fosilnoga i nuklearnoga goriva omogućuje zauzeće relativno malih površina za elektranu. Za elektranu od 1000 MW procijenjeni prostorni zahtjevi iznose:

nuklearna (i fosilna) goriva: 1 − 4 km2

biomasa: 4000 − 6000 km2

vjetropark: 50 − 150 km2

solarni ili fotonaponski park: 20 − 50 km2

Zbog velike potrošnje goriva količine toksičnih onečišćujućih tvari i otpada koje stvaraju

elektrane na fosilna goriva goleme su u usporedbi s količinama koje proizvode ostale vrste

elektrana. Onečišćenje općenito ovisi o razini nečistoće goriva, pri čemu je prirodni plin

čišći od nafte, a nafta čišća od ugljena. Termoelektrana na ugljen snage 1000 MW bez teh‑

nologije za smanjivanje onečišćenja proizvodi godišnje otprilike 44 000 tona sumporovih

oksida i 22 000 tona dušikovih oksida koji se ispuštaju u atmosferu. Dodatno se proizvede

320 000 tona pepela, koji sadržava 400 tona teških metala − arsena, kadmija, kobalta, olo‑

va, žive, nikla i vanadija. Količine su to koje dobijemo ne uzimajući u obzir aktivnosti ener‑

getskoga lanca kao što su rudarenje i prijevoz.

Količina goriva potrebna za proizvodnju dane

količine energije u velikoj mjeri određuje opseg

utjecaja na okoliš jer utječe na aktivnosti vađenja

goriva, zahtjeve prijevoza i količine ispusta u okoliš

te na količinu otpada.

Fisija − nuklearna reakcija koja nastaje kad se jez‑

gra atoma teškoga kemijskog elementa dijeli na

dvije jezgre srednje teških atoma, uz emisiju jed‑

noga ili više neutrona te velike količine energije.

Premda se smatra da je nuklearni reaktor proizvod suvremene tehnologije, prvi su reaktori za‑pravo bili prirodni fenomen. Prvi fisijski reaktor nastao je spontano u prirodi, na poplavljenim nalazištima uranijeve rude s visokim udjelom izotopa uranija‑235. U takvim okolnostima voda usporava neutrone iz uranija‑235 i povećava vjerojatnost novih fisija. Kako se broj reakcija po‑većava, voda ključa, smanjuje broj nastalih fisija i sprječava topljenje uranijeve rude. Radioak‑tivnim se raspadom i fisijskim reakcijama uranij‑235 troši, gorivo nestaje i reaktor se gasi. Do sada je pronađeno petnaest prirodnih reaktora u trima različitim žilama uranija u rudniku Oklo u Gabonu (u zapadnoj Africi). Ti se prvi reaktori prema mjestu nastanka nazivaju „fosilni reak‑tori Oklo” (Oklo Fossil Reactors). S obzirom na to da danas „prirodni” uranij sadržava približno 0,7 posto U‑235, nije moguć ponovni nastanak spontanoga fisijskog reaktora.

Fisija

Lančana reakcija Cijepanjem oslobođeni

neutroni pogađaju druge jezgre te tako uzrokuju

nova cijepanja.

Fuzija Fuzija − nuklearna reakcija kojom se dvije lake jezgre atoma spajaju u težu jezgru. Tijekom procesa fu‑zije dolazi do oslobađanja energi‑je jer jezgre koje nastaju reakcijom fuzije imaju manju masu od mase polaznih jezgara.Temperature koje je potrebno po‑stići da bi došlo do fuzijske reakcije jezgara deuterija iznose stotinjak milijuna kelvina. Pri tim je tempe‑raturama plazma koja sadržava jezgre deuterija nestabilna, sto‑ga treba spriječiti njezino širenje (takozvano ograničenje plazme) kako bi se održali uvjeti potrebni za fuzijsku reakciju.

Fuzija se svakodnevno događa u Suncu, ali i u ostalim zvijezdama. Cilj je znanstvenih istraživanja primjena fuzije u proizvodnji električne energije (ITER projekt).

2H

3H

4H + 3.5 MeVn + 14.1 Mev

235UBriga za okoliš

U siječnju 2014. godine u pogonu je 435 nuklearnih reaktora,

dok su u izgradnji 72 nuklearna reaktora.

1930192019101900<1890 19501940 1960 1970 1980 1990 2000 2010>

1911.Ernest Rutherford otkriva jezgru atoma.

1913.Niels Bohr objavljuje teoriju o strukturi atoma.

Frederic Soddy proučava radioaktivni raspad kemijskih elemenata i otkriva izotope.

1919.Ernest Rutherford „bombardira” atome dušika α‑zračenjem. Transmutacija dušika u kisik prva

je umjetno inducirana nuklearna reakcija.

1929.Ernest O. Lawrence osmišljava ciklotron.

1940.Philip Abelson i Edwin McMillan prikazuju nastajanje novoga elementa kada jezgra uranija (U‑238) „uhvati” neutron. Novi element nazvan je plutonij.

1925.Werner Heisenberg, Max Born, a kasnije i Erwin Schrödinger, postavljaju teoriju kvantne mehanike.

1942.SAD pokreće Projekt Manhattan s ciljem stvaranja prve atomske bombe. Pod vodstvom Enrica Fermija, i drugih znanstvenika sa Sveučilišta u Chicagu, izvedena je prva samoodrživa lančana reakcija.

1945.U Alamogordu u New Mexicu prvi je put testirana atomska bomba.SAD baca prvu atomsku bombu, i to na japanski grad Nagasaki. Dva tjedna kasnije Japan potpisuje predaju, čime završava Drugi svjetski rat.

1946.SSSR izvodi svoju prvu nuklearnu lančanu reakciju.

1932.James Chadwick otkriva neutron.Cockroft i Walton sudarom protona s atomom litija prouzročuju njegovo dijeljenje.

1934.Enrico Fermi ozračuje teške atome neutronima i demonstrira nastajanje novih radioaktivnih elemenata. Za to otkriće dobiva Nobelovu nagradu za fiziku 1938. godine.

1938.Otto Hahn i Fritz Strassman otkrivaju nuklearnu fisiju.

1951.U eksperimentalnome, oplodnom reaktoru u američkoj saveznoj državi Idaho prvi je put proizvedena električna energija.

1954.Porinut je USS Nautilus, prva nuklearna podmornica. Ime je dobila prema romanu Julesa Vernea 20 000 milja pod morem.

1957.Osnovana je Međunarodna agencija za atomsku energiju. Njezin je cilj promicanje miroljubive primjene nuklearne energije i kontroliranje širenja nuklearnoga oružja (to jest nuklearne proliferacije).

1968.Na snagu stupa Ugovor o neširenju nuklearnog oružja.

1974.U prosincu počinje gradnja Nuklearne elektrane Krško.

1981.Nuklearna elektrana Krško − prva sinkronizacija na elektroenergetsku mrežu.

2002.Dana 30. travnja s radom prestaje ruski Obninsk, najstarija nuklearna elektrana na svijetu.

2013.30 godina uspješnoga komercijalnog rada

Nuklearne elektrane Krško.

1897.J. J. Thomson otkriva elektron. Za to otkriće 1906. dobiva Nobelovu nagradu.

1898.Marie Curie otkriva radioaktivne kemijske elemente radij i polonij.

1899.Ernest Rutherford otkriva α‑ i β‑zračenje.

1905.Albert Einstein objavljuje specijalnu teoriju relativnosti.

1895.Wilhelm Röntgen otkriva X‑zrake.

U SAD-u je nisko radioaktivni kruti otpad iz nuklearnih postrojenja smanjen 10 puta tijekom

posljednjega desetljeća, to jest na 30 kubnih metara otpada po elektrani godišnje − ukupno

otprilike na 3000 kubnih metara iz svih elektrana u pogonu. Za usporedbu, procjenjuje se

da industrijske aktivnosti u SAD-u godišnje proizvedu više od 50 000 000 kubnih metara

toksičnoga krutog otpada.

Visoko radioaktivni otpad odlagat će se u geološki stabilnim formacijama na kopnu. Prvo odlagalište visoko radioaktivnoga otpada u Europi bit će izgrađeno u Finskoj.

Nisko i srednje radioaktivni otpad sprema se u bačve koje se zatim komprimiraju kako

bi im se smanjio volumen. Konačno odlagalište nisko radioaktivnoga otpada najčešće je

površinskoga tipa. Tipično je odlagalište u zemlji iskopana jama duboka nekoliko metara s

podlogom od nepropusnoga materijala na koju se polaže betonska ploča, a na koju se pak

postavljaju betonski bazeni. Posude s nisko radioaktivnim otpacima stavljaju se u betonske

spremnike i zalijevaju betonom. Spremnici se odlažu u betonski bazen koji se, kada se

napuni, zatvara betonskom pločom, a potom prekriva zemljom.

Nuklearna elektrana snage 1000 MW ne ispušta ni štetne plinove ni ostala zagađivala, a godišnje proizvodi otprilike 30 tona visoko radioaktivnoga istrošenoga nuklearnoga goriva, zajedno s 800 tona nisko radioaktivnoga i srednje radioaktivnoga otpa-da. Prešanjem i preradom* može se znatno smanjiti volumen radioaktivnoga otpada.

Proizvodnja električne energije u nuklearnim elektranama jedina je energetska industrija koja u potpunosti odgovara za sav svoj otpad i troškove uračunava u cijenu proizvoda.

Vitrifikacija je dio postupka prerade kojim se visoko radioaktivni otpad prevodi u čvrst oblik, i to njegovom ugradnjom u posebnu vrstu borosilikatnoga stakla. Riječ je o svojevrsnome ustakljivanju otpada.

Ja vozim na uranij,a ti?

1 kg drva: 1 kWh

1 kg ugljena: 3 kWh

1 kg nafte: 4 kWh

Jedna tableta nuklearnoga goriva veličine gumice na olovci

može proizvesti otprilike jednaku količinu energije kao i spa-

ljivanje 1 tone ugljena, 570 litara nafte ili 482 kubna metra pri-

rodnoga plina. Cijena jedne tablete iznosi svega 30 kuna.

Nuklearna elektrana izmjenjuje između trećine i dvije treći-ne goriva svakih 12-24 mjeseca. Čak se 96 posto istrošenoga nuklearnoga goriva može reciklirati i upotrijebiti u brzim reaktorima (pomoću drugih nuklearnih tehnologija).

Iznimno visoka gustoća energije nuklearnoga go-

riva u odnosu na onu fosilnih goriva povoljna je

fizikalna karakteristika. Jedan kilogram (kg) drva

za ogrjev može proizvesti jedan kilovatsat (kWh)

električne energije.

1 kg prirodnog uranija: 50 000 kWh

Znate li?

Francuzi su najveći izvoznici električne energije u svijetu. Imaju 58 nuklearnih

elektrana u pogonu s ukupnom instaliranom snagom od 68 519 MW. Godine 2012.

ukupno je proizvedeno 541 400 GWh električne energije, od čega je u nuklearnim

elektranama proizvedeno 404 900 MWh, što iznosi 75 posto ukupno proizvede-

ne električne energije. Najveći je kupac te energije Njemačka, koja je odlučila do

2022. zatvoriti sve svoje nuklearne elektrane (tijekom prvih šest mjeseci 2013. go-

dine više od 50 posto električne energije u Njemačkoj proizvedeno je u termoe-

lektranama na ugljen).

Nove nuklearne elektrane u kojima se rabe reaktori najnovije generacije, s najrazvijenijom tehnologijom, imaju ugrađene i pasivne sigurnosne susta-ve. Pasivni sustavi služe automatskomu i sigurnomu „gašenju” elektrane u slučaju akcidenta, ne zahtijevajući pritom akcije operatera. Aktivnosti uklju-čuju hlađenje vitalnih nuklearnih komponenti i održavanje tlaka u reaktor-skoj zgradi primjenom prirodnih fenomena (gravitacije, konvekcije), a ne upotrebom inženjerske opreme.

Najčešće je nuklearno gorivo uranij (koji se nalazi u Zemljinoj kori i oce-

anima). Torij, radioaktivni kemijski element sličan uraniju, također se

može upotrebljavati u nuklearnim elektranama.

Nuklearne elektrane trebaju manje goriva

od elektrana koje se koriste fosilnim gori-

vima. Iz jedne se tone uranija proizvede

više energije nego što se proizvede iz ne-

koliko milijuna tona ugljena ili iz nekoliko

milijuna barela nafte.

Izdavači:

Hrvatsko nuklearno društvowww.nuklearno-drustvo.hr

Nuklearna elektrana Krškowww.nek.si

naklada: 7500svibanj 2014.

Više informacija na: www.nemis.hr