Kärnkraft. http://www.fysik.org/website/fragelada/index.as p?keyword=bindningsenergi



Relevanta dokument
Fission och fusion - från reaktion till reaktor

Innehållsförteckning:

Föreläsning 11 Kärnfysiken: del 3

Kärnenergi. Kärnkraft

Kärnenergi. Kärnkraft

Så fungerar kärnkraft

Världens primärenergiförbrukning & uppskattade energireserver

2. Hur många elektroner får det plats i K, L och M skal?

Kärnfysik och radioaktivitet. Kapitel 41-42

Atom- och kärnfysik! Sid i fysikboken

Så fungerar kärnkraft version 2019

Marie Curie, kärnfysiker, Atomfysik. Heliumatom. Partikelacceleratorn i Cern, Schweiz.

Instuderingsfrågor Atomfysik

Framställning av elektricitet

Intro till Framtida Nukleära Energisystem. Carl Hellesen

Repetition energi. OBS. repetitionen innehåller inte allt Mer info finns på

Kärnkraftens historia

Breedning och transmutation i snabba reaktorer

ATOM OCH KÄRNFYSIK. Masstal - anger antal protoner och neutroner i atomkärnan. Atomnummer - anger hur många protoner det är i atomkärnan.

Atom- och Kärnfysik. Namn: Mentor: Datum:

Kärnkraftens bränslecykler

När man diskuterar kärnkraftens säkerhet dyker ofta

facit och kommentarer

Torium En möjlig råvara för framtida kärnbränsle

Fjärde generationens kärnkraft

strålning en säker strålmiljö Soleruption magnetisk explosion på solen som gör att strålning slungas mot jorden.

Fysik, atom- och kärnfysik

IN I ATOMÅLDERN MILITÄR OCH FREDLIG ANVÄNDNING

Föreläsning 5 Reaktionslära, fission, fusion

Från atomkärnor till neutronstjärnor Christoph Bargholtz

Kärnkraft användning och konsekvenser

ENERGI Om energi, kärnkraft och strålning

Dagens kärnavfall kan bli framtidens resurs. Kort beskrivning av fjärde generationens kärnkraftsystem

Repetition kärnfysik Heureka 1: kap version 2019

En resa från Demokritos ( f.kr) till atombomben 1945

Föreläsning 5. Reaktorfysik 3. Litteratur: E-095 Reaktorfysik H1.pdf Reaktorfysik KSU.pfd (fördjupad kurs) IntroNuclEngChalmers2012.

Torium är framtidens energikälla

Energi & Atom- och kärnfysik

Till exempel om vi tar den första kol atomen, så har den: 6 protoner, 12 6=6 neutroner, 6 elektroner; atommassan är också 6 men masstalet är 12!

Bindningsenergi per nukleon, MeV 10. Fusion. Fission

Regionala nät Regionala nät tar vid när elenergin nått fram till den region som den ska distribue- 130 kv, MW

Atomens uppbyggnad. Atomen består av tre elementarpartiklar: Protoner (+) Elektroner (-) Neutroner (neutral)

Från urberg till urberg livscykel för kärnkraft

Välkomna till Kärnkraft teknik och system 10 hp

Materiens Struktur. Lösningar

Stora namn inom kärnfysiken. Marie Curie radioaktivitet Lise Meitner fission Ernest Rutherford atomkärnan (Niels Bohr atommodellen)

Atom- och kärnfysik. Arbetshäfte. Namn: Klass: 9a

Biobränsle. Biogas. Biomassa. Effekt. Elektricitet

Atomens historia. Slutet av 1800-talet trodde man att man hade en fullständig bild av alla fysikaliska fenomen.

STRÅL- OCH KÄRNSÄKERHETSÖVERSIKTER. Säkerheten vid kärnkraftverk. Säteilyturvakeskus Strålsäkerhetscentralen Radiation and Nuclear Safety Authority

Kärnenergi. och dess betydelse för världen. Ämne: so/sv Namn: Moa Helsing Handledare: Anna Eriksson Klass: 9 Årtal: 2009.

Innehållsförteckning. Framtid för Fusionsreaktor Källförteckning 14-15

Det Globala Energisystemet

Fjärde generationens blykylda reaktorer i Sverige och Europa. Janne Wallenius Professor Reactor Physics, KTH

BFL122/BFL111 Fysik för Tekniskt/ Naturvetenskapligt Basår/ Bastermin 12. Kärnfysik Kärnfysik 1

Bergvärme. Biobränsle. Biogas. Biomassa. Effekt. X är värmen i berggrundens grundvatten. med hjälp av värmepump.

Förnybara energikällor:

Kärnkraftens bränslecykler

Torium. En möjlig råvara för framtida kärnbränsle

Införande av en sluten bränslecykel i Sverige

Det Globala Energisystemet

Miljöfysik. Föreläsning 5. Användningen av kärnenergi Hanteringen av avfall Radioaktivitet Dosbegrepp Strålningsmiljö Fusion

Föreläsning 3 Reaktorfysik 1. Litteratur: Reaktorfysik KSU.pfd (fördjupad kurs) IntroNuclEngChalmers2012.pdf

Hur länge är kärnavfallet farligt?

Föreläsning 2 Modeller av atomkärnan

Biobränsle. Effekt. Elektricitet. Energi. Energianvändning

SVERIGES KÄRNTEKNISKA SÄLLSKAP

Ringhals Nordens största kraftverk. El en del av din vardag

FJÄRDE GENERATIONENS KÄRNKRAFT

anläggningar Svenska kärntekniska Vem sköter driften? ett års praktisk utbildning. Normalt rör det sig om 3 4 års praktik.

10.1 Vad är vindkraft?

Småsaker ska man inte bry sig om, eller vad tycker du? av: Sofie Nilsson 1

Studiematerial till kärnfysik del II. Jan Pallon 2012

Till Finlands president, regering och riksdag

Nästa generations kärnkraft i Kina

Fjärde generationens reaktorer i Sverige och Europa

Innehåll. Uranmarknaden Behov Tillgångar Nya fyndigheter? Svärd till plogbillar Från uranmalm till kärnbränsle

Medicinsk Neutron Vetenskap. yi1 liao2 zhong1 zi3 ke1 xue2

2-1: Energiproduktion och energidistribution Inledning

Kylvattenutsläpp i Bottenviken leder till algblomning

Varje uppgift ger maximalt 3 poäng. För godkänt krävs minst 8,5 poäng och

Regeringskansliet Faktapromemoria 2016/17:FPM116. Meddelande om EU:s bidrag till ett reformerat Iterprojekt. Dokumentbeteckning.

Grundläggande energibegrepp

Visst går det med förnybar energi!

Hur påverkar kylmedlets absorptionsförmåga behovet av strålskydd för en rymdanpassad kärnkraftsreaktor?

- kan solens energikälla bemästras på jorden?

Tentamen i Tillämpad Kärnkemi den 8 mars 2001

Ringhals en del av Vattenfall

Björne Torstenson (TITANO) Sida 1 (6)

Säkerhet i snabbreaktorer

Sven Gösta Nilsson och hans modell. Om en av de mest framgångsrika modellerna för atomkärnor någonsin och om människan som utvecklade den.

SVERIGE. UTLÄGGNINGSSKRIFT nr

Föreläsning 3. Radioaktivitet, alfa-, beta-, gammasönderfall

Energikällor Underlag till debatt

Kärnkraftens nya möjligheter - nutid och framtid

KÄRN KRAFT En informationsskrift från Svensk Energi

Naturgas ersätter kol i Europa

Biobränsle. Biogas. Effekt. Elektricitet. Energi

Varifrån kommer grundämnena på jorden och i universum? Tom Lönnroth Institutionen för fysik, Åbo Akademi, Finland

Hur ska vi ha det i framtiden?

Transkript:

Kärnkraft Summan av fria nukleoners energiinnehåll är större än atomkärnors energiinnehåll, ifall fria nukleoner sammanfogas till atomkärnor frigörs energi (bildningsenergi även kallad kärnenergi). Energin fås från förlust av massa Den frigjorda energin kan beräknas med E= mc 2, där m anger den förlorade massan m=z*m p + N*m n m, där Z,N = antalet protoner respektive neutroner, m p,m n =protoners respektive neutroners massa och m= den bildade atomkärnans massa) Bildningsenergin anges ofta per nukleon Energi kan frigöras både genom att klyva tunga atomkärnor ( fission) eller genom att slå ihop lätta atomkärnor (fusion) Dagens kärnkraft bygger på klyvning av uranisotopen 235 U (bortsett MOX bränslen) http://www.fysik.org/website/fragelada/index.as p?keyword=bindningsenergi

Historiskt viktiga upptäckter James Chadwick upptäckte neutronen 1932, fick nobel pris i fysik 1935 Otto Hahn och Lise Meitner upptäcker kärnklyvning vilket leder till att Otto Hahn får nobelpriset i fysik 1944. Enrico Fermis och Leó Szilárds grafit reaktor CP-1 bevisar att det är möjligt att åstadkomma en kedjereaktion med natururan som bränsle och grafit som moderator. http://www.hcc.mnscu.edu/ch em/abomb/page_id_31406.ht ml

Uran klyvning Uran kan klyvas genom t.ex. dessa reaktioner: 235 U + 1 n 139 Ba + 94 Kr +3 1 n + E 235 U + 1 n 145 Xe + 89 Sr +2 1 n + E Båda reaktionerna frigör energi Neutronerna som frigörs är snabba neutroner. Frigjorda neutronerna kan antingen orsaka nya klyvningar, infångas av andra kärnor t.ex. 238 U eller smita ut ur systemet. För att öka förhållandet nya klyvningar per frigjord neutron så måste neutronernas hastighet minskas dvs. modereras. Neutronerna bromsas in genom kollisioner med moderatorns atomkärnor Moderator materialet skall absorbera så få neutroner som möjligt, därför är tungt vatten effektivare moderator än vanligt vatten. Reaktionen sägs vara kritisk ifall en av de frigjorda neutronerna orsakar en ny klyvning http://www.euronuclear.org/info/encyclopedia /m/moderator.htm

Kärnreaktorn Energin som frigörs upptas av kylvattnet. Reaktionen styrs av kontrollstavar som består av neutron absorberande material t.ex. kadmium. Funktions princip för en kärnreaktor. http://www.daviddarling.info/encyclo pedia/n/nuclear_reactor.html

Reaktor design http://www.euronuclear.org/info/encyclopedia/boili ngwaterreactor.htm Kokvatten reaktor Lättvatten moderator Kylvattnet körs normalt vid ca 75 bars tryck så att det kokar vid ca 275 C Näst vanligaste reaktor typen Normalt under 1000 MWe( (t.ex Olkiluoto1 860 MWe) Billigare ty enklare konstruktion, dock dyrare underhållskostnader http://www.oncor.com/community/knowledgecollege/en ergy_library/generating/generating07.aspx Tryckvatten reaktor Lätt/tungvatten moderator Högt tryck ca 155 bar, temperatur ca 315 C Kräver mycket pump effekt Vanligaste reaktor typen Normalt ca 1000 MWe (t.ex Olkiluoto3 1650 MWe)

EPR European Pressurized Reactor Tredje generationens reaktor Framtagen av Franska Framatome och Tyska Siemens AG Termisk effekt på 4500 MWt samt el effekt på 1650 Mwe Olkiluoto 3 är av denna typ Bränsle 5% anrikad uran, upparbetad uran eller MOX Säkerheten skall garanteras genom 4 oberoende kylsystem Dubbla inneslutningar vilket skall förhindra läckage även vid en härdsmälta Två lager betongvägg med en total tjocklek på 2,6m som skall tåla båda över tryck inne i reaktor byggnaden samt att ett flygplan kör in i byggnaden

Tungvatten Moderator ämne Effektiv moderator därför kan natururan användas som bränsle Negativ ångkoefficient Dyrt jämfört med lätt vatten( vanligt vatten) Lättvatten Inte lika effektiv moderator som tungvatten därför måste bränslet vara anrikat Negativ ångkoefficient Billgit Grafit Effektiv moderator Medför tyvärr positiv ångkoefficient

Uran framställning Uran förekommer i jordskorpan som uranoxid( till största delen U 3 O 6 ) och består främst av isotoperna 235 92U (0,7%) och 238 92U (99,3%) Uranmalmen krossas och lakas med svavelsyra Uranet kan utvinnas ur lakningsvätskan genom flera extraktions steg och torkas sen till yellowcake För att anrika uranet utnyttjas viktskillanden mellan 235 92U och 238 92U Uranet överförs till uranhexafluorid UF 6, fluor används eftersom det endast förekommer som 19 F För själva separeringen av 235 92U och 238 92U kan man använda gas diffusion eller centrifugering. I båda fallen behövs många kaskadkopplade steg Efter anrikningen oxideras uranhexafluoriden till UO 2 eller till UC 3 Kaskadkoppling Kaskadkopplade centrifuger Bilderna tagna från Den kluvna atomkärnan av J. Ahlbeck

Uranproduktion Taget från : http://www.world-nuclear.org/info/inf23.html Talvivaara i Finland har planerat att sälja 350 ton U 3 O 6 årligen, detta fås dock som en biprodukt från deras zink och nickel produktion.

Utvecklingsmöjligheter för kärnkraften Fusion Breeder reaktorer Tanken med dessa är att de ska producera mera klyvbart material än de förbrukar. T.ex. genom att omvandla den icke klyvbara uran isotopen 238 92U till det klyvbara 239 94 Pu enligt: 238 92U + 1 0n = 239 93Np + 0-1e = 239 94Pu + 0-1e Alternativt kan också torium användas

Världens energiproduktion

Total energiproduktion per region i världen

Elektricitetsproduktion i Finland 2010

Produktion av energi i Finland 1990-2010

Kostnader för produktion av elektricitet (cent/kwh)

Utveckling av produktionskostnader som funktion av tiden

Investeringskostnader för kärnkraft Fennovoimas kärnkraftverk i Pyhäjoki 6 miljarder Maxeffekt 1800 MW 35000 personår i konstruktion Livscykel på 100 år Olkiluoto 3 3 miljarder (budgeterat) 1600 MW 100-150 arbetsplatser på kraftverket vid drift 1000 arbeten utöver dessa

Risker och problem Säkerhet i kraftverken Tjernobyl Mänskliga faktorer (testkörning) Harrisburg Feltolkning av tillstånd Fukushima Naturkatastrof Spridning Hantering av avfall Säkerhet Kontamination

Slutförvaring Håller på att byggas i Olkiluoto Planerad att tas i bruk 2020 400-500 m djup Tunnelsystem 2-3 km2 Transport från Lovisa i specialgjorda bilar till Eurajoki åmynning

Slutförvaring - inkapsling Specialgjorda behållare i tre skikt Betonitlera Koppar Gjutjärn 5 cm tjocka väggar av koppar Gjutjärn som fungerar som stöd och förstärkning Betonitlera fungerar som isolering från vatten

Risker med slutförvaring Korrosion Berggrundens rörelse Jordbävningar Sprickbildningar Istidsscenario

Källor J. Ahlbecks kurs kompendium i miljövårdsteknik Den kluvna atomkärnan J. Ahlbeck http://en.wikipedia.org/wiki/pressurized_water_reactor http://en.wikipedia.org/wiki/boiling_water_reactor http://en.wikipedia.org/wiki/european_pressurized_reactor http://en.wikipedia.org/wiki/rbmk http://world-nuclear.org/info/inf02.html http://www.iaea.org/publications/booklets/nuclearpower/np08.pdf http://www.businessoulu.com/en/operating-environment/key-sectors/major-projects http://www.greenpeace.org.uk/nuclear/problems http://en.wikipedia.org/wiki/nuclear_power_in_finland