Transcript Twee presentaties kernenergie

Kernenergie
Mark Noorman
&
Dennis de Jong
Kernenergie
Hoe werkt het?
Voor- en nadelen
Even opfrissen….
Even wat leren voor de
vergelijkingen aan bod komen…
Atomen
Alles om ons heen bestaat uit
atomen. Door atomen wordt alles
om ons heen gevormd. Ze hebben
een kern, en hieromheen zweven
één of meerdere elektronen. Deze
elektronen zweven niet zomaar wat,
maar zweven op een bepaalde
baan. De kern bestaat weeruit
kerndeeltjes: de protonen en de
neutronen. Het aantal van die
kerndeeltjes bepaalt hoe zwaar een
atoom is. Een atoom die voor
het ontwikkelen van kernenergie
gebruikt wordt is het uranium, het
allerzwaarste atoom. Deze bestaat uit
235 kerndeeltjes.
Helaas vallen zulke zware atomen als uranium langzaam uit elkaar. Nog
zwaardere atomen, die ooit bestonden, zijn allemaal verdwenen, doordat ze te
snel uit elkaar vielen. Uranium echter, valt zo langzaam uit elkaar dat er zelfs
nog genoeg over is na miljoenen jaren. Het afbreken (splijten) van
uraniumatoomkern kan ook worden versneld. Dit kunnen we doen door
neutronen af te schieten richting de atomen. Als de kern geraakt wordt door
zo’n neutron, splijt de atoom in brokstukken en neutronen. Die brokstukken
noemen we ook wel splijtingsproducten. Bij deze splitsing komt warmte vrij. Die
warmte (energie) wordt gebruikt in de kerncentrales om de kernenergie op te
wekken. De vrijgekomen neutronen kunnen ook weer andere atomen doen
splijten. Ook daar komen weer neutronen en brokstukken vrij. Zo blijft het
allemaal doorgaan, oftewel: je krijgt een kernreactiereactie of
kernsplijting:
Kernreactie - kernsplijting
Waarom uranium?
Door middel van uranium kunnen we energie opwekken wat met geen enkele
andere brandstof lukt. Het uranium werd voor het eerst bekend in 1789 vlak na
de ontdekking van de planeet Uranus. Uranium is niet zeldzaam, het komt
over de hele wereld voor in verschillende ertsen. De plekken waar uranium
wordt opgegraven moet er per stukje erts voldoende uranium in zitten. Anders
is het de moeite niet waard. In Australië, Niger, Canada, de Verenigde Staten
en Zuid-Afrika is dit het geval. Helaas is slechts 0.7% van het uranium geschikt
voor kerncentrales. Een kerncentrale werkt beter als dat percentage
hoger is: 3 of 4%. Daarom wordt het aantal procent splijtbare uranium eerst
verhoogd, dat heet verrijken. Het uranium dat verrijkt is wordt in een fabriek
geperst tot tabletjes van één centimeter groot. Twee van deze tabletjes staan
gelijk aan het elektriciteit gebruik van één persoon per jaar. De tabletten
worden daarna opgeslagen in hermetisch afgesloten staven. De
splijtstofstaven. Een splijtstofelement bestaat uit 205 staven. 121 van deze
elementen samen vormt de reactor. Alle splijtstofelementen blijven in de
reactor zolang er genoeg over is voor de warmteproductie. Dat duurt zo’n 4 tot
5 jaar. De reactor wordt slechts één keer per jaar opengemaakt om de
splijtstof te wisselen. Meestal is slechts ¼ deel van de splijtstofelementen dan
toe aan verversing.
Het opwekken van een kernreactie
Het op gang brengen van zo’n kernreactie, is vrij ingewikkeld tegenwoordig.
De brokstukken zijn radioactief, dus is het niet de bedoeling dat die straling
naar buiten komt. Daarom gebruiken we reactorvaten. Deze zijn hermetisch
afgesloten, oftewel er kan niks in het vat komen en uit het vat ontsnappen. In
het reactorvat zijn uraniumtabletten opgestapeld in een staaf, de splijtstofstaaf.
De neutronen hebben een verschrikkelijk hoge snelheid. Wanneer ze niet
afgeremd worden, zijn ze zo snel, dat het geen effect heeft, wanneer ze een
atoom raken. Daarom ligt er ook water in het vat. De neutronen worden
afgeremd door de waterdeeltjes. Hierdoor hebben ze een juiste snelheid voor
het in stukken breken van de uraniumatomen. Het water zorgt er ook voor dat
de warmte afgevoerd wordt.
De afgevoerde energie (de warmte) wordt omgezet tot stoom, dit stoom wordt
omgezet tot elektriciteit.
Nadelen, nadelen…
Wat is er nu mis met kernenergie?
Nadeel: Stralingen
In de wereld zijn er allerlei stralingen actief. Sommigen daarvan zijn gevaarlijk
en kunnen je beschadigen. Radioactieve straling is er daar één van. Een kleine
dosis is niet erg, maar te veel is niet goed. Om even te bewijzen dat een
beetje
geen kwaad kan: Overal om ons heen is radioactieve straling: in de lucht, in
het water, overal! Radioactieve straling ontstaat wanneer er atoomkernen
veranderen. Met kernenergie is dit het geval, in grote getale. Hierdoor komt
dus
veel straling vrij en deze straling kan je organen beschadigen. Dit is voor veel
mensen een reden om kernenergie af te wijzen. Natuurlijk is dit te begrijpen,
maar toch wordt er dan ook heel voorzichtig met kernenergie om gegaan. Als
er wat fout gaat is het een ramp, maar over het algemeen moet het goed
gaan
met alle beveiliging die gebruikt wordt…….
Wat wordt er gedaan tegen stralingen?
In het reactorvat is de constructie zo dat de splijtproducten al binnen worden
gehouden door een volledig gasdichte buis. Deze buizen worden voor en na
deze productie altijd gecheckt. Hierdoor kan geen straling vrijkomen.
Het reactorvat zelf heeft ook een goede beveiliging: wanden van 18 centimeter
staal van goede kwaliteit. Ook worden door verschillende machines voor, na
én tijdens het proces de wanden op lekdichtheid gecontroleerd.
De (goedgekeurde) centrales zijn omhult door een zwaar betonnen muur +
gasdichte buizen van staal. Zo zouden bij een ramp alle radioactieve
Stralingen binnen gehouden moeten worden.
Wanneer al deze beveiliging faalt, zit er om de betonnen bunker een stuk lucht
en daarna nóg een grote muur van beton. Deze zou de laatste beetjes straling
moeten absorberen indien nodig. Behalve de barrières zijn er ook andere
voorzorgsmaatregelen die de kerncentrale nog veiliger maken, alle systemen
zijn namelijk dubbel of zelfs 3 tot 4 keer uitgevoerd. Als er een storing bij een
pomp is kan er een reserve pomp worden ingeschakeld. Voor stroomstoringen
kunnen er 5 noodstroomdiesels ingeschakeld worden.
Nadeel: het afval
Het afval dat nucleaire industrie is zeer weinig vergleken met andere bedrijven.
Het afval is radioactief en dat zal het ook heel lang blijven. Daarom moet men
er voorzichtig mee omgaan. Voor de manier van opslaan zijn er twee
oplossingen: de zoutmijnen in Duitsland zijn heel geschikt voor het bergen van
het radioactief afval. De zoutlagen zijn al miljoenen jaren onaangetast. Door
het steenzout zou het afval niet in het milieu kunnen komen totdat het op een
bepaald niveau is. Is andere landen wordt er gedacht om het afval in
rotsformaties of kleilagen op te slaan. In Nederland kiezen ze voor een andere
oplossing, het afval bovengronds opslaan voor minstens een eeuw. Dat
gebeurt bij COVRA: de Centrale Organisatie voor Radioactief Afval in Borssele.
Daar wordt onder andere ook radioactief afval van ziekenhuizen opgeslagen.
Je kunt qua schadelijkheid radioactief afval van een kernenergiecentrale
onderverdelen in twee groepen:
Laag- en middelradioactief en
hoogradioactief afval
Laag en middelradioactief afval kan je gewoon vastpakken. Bij
hoogradioactief afval kan dat niet, hier heb je speciaal gereedschap voor
nodig. Voorbeelden van laag en middelradioactief materiaal zijn kleding,
papier, isolatiemateriaal, filters en reinigingsafval. Het hoogradioactief afval
komt voor 80% uit ziekenhuizen en voor 20% uit kerncentrale Borssele.
Het afval verliest na ongeveer 50 jaar het meeste van zijn radioactiviteit en
kan dan behandelt worden als normaal afval. Hoogradioactief materiaal
bestaat uit splijtingsproducten. Omdat kerncentrale Borssele het
radioactieve materiaal niet in een geschikte verpakking kan doen wordt het
opgestuurd naar Cogéma in Frankrijk per trein. Daar kunnen ze dat wel.
Nadat dit gedaan is komt het ook weer terug per trein, waarna het laag en
middelradioactief afval wordt opgeslagen in betonnen buizen. Het wordt in
de veilige opslagruimtes bij de COVRA gezet. Hoogradioactief wordt daar
voor 100 jaar opgeslagen, maar na die 100 jaar is de radioactiviteit nog niet
weg. Daarom wordt het vervolgens onder de grond opgeslagen. Helaas is
ook dit natuurlijk niet dé oplossing…
Conclusie
Kernenergie is niet zo heel gevaarlijk, als er maar zorgvuldig mee omgegaan
wordt. Daarom is het eigenlijk zo slecht nog niet. Natuurlijk is het nog beter
om
een energiesoort uit te vinden met minder risico, maar op dit moment is
kernenergie geen ramp.
Wijzelf vinden daarom, dat kernenergie wél vervangen moet worden, maar dat
op dit moment geen acties gehouden moeten worden tegen kernenergie.
Kernenergie is gewoon nog nodig. Wanneer de duurzame energietechnieken
verbetert worden en klaar zijn om de hele wereld te voorzien van elektriciteit,
mag kernenergie verdwijnen. Tot die tijd is kernenergie gewoon nog de beste
manier om de mensen van stroom te voorzien!
Kernenergie
De oplossing voor het energie- en
broeikasprobleem?
Voor- en nadelen kernenergie
• Voordelen
• Nadelen
• Groene stroom
• Uraniumwinning
• Uraniumvoorraad
Voordelen
• Extra energiebron naast olie.
• Hoge energie dichtheid grondstof.
– 1 Kilo kolen - 3 kilowattuur
– 1 kilo uranium - 40.000 kilowattuur
• Kleine centrales die veel energie leveren.
• Betaalbaar 4,7 - 6,2 cent/kilowattuur.
• Weinig CO2 uitstoot.
Nadelen
• Afval blijft lang radioactief.
• Halfwaardetijd:
– Uranium 235: 703,8 miljoen jaar
– Uranium 238: 4,468 miljard jaar
– Plutonium: 7000 tot 80 miljoen jaar
• Afval lang opslaan.
Nadelen
• Afval is giftig.
• Plutonium is extreem giftig: letale dosis:
enkele 100 picogrammen per kilogram
lichaamsgewicht.
• Afval kan gebruikt worden voor het maken
van kernwapens.
• Kans op kernramp.
Groene stroom?
• Bij stroomproductie in kerncentrale komt
bijna geen CO2 vrij.
• Bij uraniumwinning en -verwerking komt
veel CO2 vrij.
• Hoe armer het erts hoe hoger de CO2
uitstoot per kilo uranium.
• Geen oplossing broeikasprobleem.
Uranium winning
• Uranium komt voor als een sporen
element
• 100 ton grondstof > 1 ton uranium
100 ton uranium > 17,5 ton verrijkt
Uranium (4% U235)
100 ton uranium > 0,7 ton uranium 235
Uranium voorraad
• Bewezen voorraad 3,8 miljoen ton.
• Nog te ontdekken 11 miljoen ton.
• Als we kernenergie massaal gaan inzetten
is de voorraad tussen 2010 en 2020
uitgeput.
• Voorraad energie in de vorm van olie en
gas is veel groter dan in uranium.
• Geen oplossing Energieprobleem.
Kernenergie is:
• Geen oplossing voor het
broeikasprobleem.
• Geen oplossing voor het energieprobleem.