realizacja projektu: uczniowie klasy IIIc Wady i zalety energetyki jądrowej realizacja projektu: uczniowie klasy IIIc

Spis treści Budowa atomu Rodzaje promieniowania - promieniowanie α, β, γ Izotopy promieniotwórcze i ich zastosowanie Źródła pozyskiwania energii Konstrukcja i działanie reaktora jądrowego Reakcja rozszczepienia jąder atomowych Wady i zalety energetyki jądrowej Informacje na temat elektrowni jądrowych w Polsce i na świecie

Budowa atomu Cały świat zbudowany jest z atomów. Ciało ludzkie zbudowane jest z narządów, które są zbudowane z tkanek, a te z komórek, a te ze związków chemicznych, a te z pierwiastków, a te z atomów. Atom jest więc podstawowym składnikiem materii. Słowo „atom” pochodzi z greckiego i oznacza coś niepodzielnego. Kiedyś bowiem uważano, że atom to najmniejszy, niepodzielny składnik świata. Obecnie wiemy, że atom jest podzielny ponieważ składa się z jądra i otaczających je elektronów.

Budowa atomu Atom zbudowany jest z trzech elementów: jądra, powłok elektronowych i rozmieszczonych na powłokach – elektronów. Jądro posiada ładunek dodatni, natomiast elektron jest ujemny. Dodatni proton (odpowiedzialny za ładunek jądra) i neutralny neutron to elementy (nukleony) budujące serce atomu, czyli jądro.

Rodzaje promieniowania Promieniowanie α Promieniowanie β Promieniowanie γ

Promieniowanie α Promieniowanie α to strumienie jąder atomów helu, które w powietrzu maja zasięg kilku centymetrów. W wyniku przemiany α pierwotny atom przekształca się w nowy atom, mający o dwa protony i neutrony mniej. Charakterystyczne dla dodatnio naładowanych atomów helu, jest także emitowane przez niektóre radioizotopy, np. Uran, Rad. Posiada najmniejsze promieniowanie spośród promieniowania alfa, beta, gamma. Do zatrzymania promieniowania α wystarczy kartka papieru jednak w przypadku pokarmów lub wdychanego powietrza promieniowanie alfa może prowadzić do poważnych uszkodzeń i choroby popromiennej.

Przemiana ta jest również źródłem energii. Promieniowanie β Promieniowanie β to promieniowanie o bardzo szybkich strumieniach elektronów mających zasięg do pięćdziesięciu centymetrów. Przemiana ta jest również źródłem energii. Do zatrzymania promieniowania β wystarczy zwykle szkło, cienka blacha metalowa np. z aluminium. Promieniowanie β jest niebezpieczne dla organizmu, może spowodować między innymi poparzenia skóry.

Promieniowanie γ Źródłem promieniowania gamma jest przemiana jądrowa, jądra atomowe izotopów promieniotwórczych ulegają rozpadowi, co powoduje emisję fotonu gamma. Emisja promieniowania γ nie zmienia liczby atomowej - liczba protonów oraz neutronów wewnątrz jądra pozostaje bez zmian. Promieniowanie γ jest najbardziej przenikliwe, zatrzymać je może tarcza z metali ciężkich np. ołowiu. Towarzyszy zawsze promieniowaniu α i β. Jest bardzo groźnym czynnikiem rażenia w przypadku skażeń. Powoduje zmiany w strukturze DNA i chromosomów, może wywoływać białaczkę, nowotwory skóry i kości.

Izotopy promieniotwórcze i ich zastosowanie Zbiór atomów o tej samej liczbie atomowej Z (czyli tej samej ilości protonów) nazywa się pierwiastkiem. Atomy tego samego pierwiastka różniące się liczbą neutronów w jądrze nazywane są izotopami. Mają one różną liczbę masowa i identyczną liczbę protonów. Większość pierwiastków stanowi mieszankę dwu lub więcej izotopów, IZOTOPY Pozytywne znaczenie Używane np. w geologii do określania wieku skał i wykopalisk, w medycynie do leczenia raka Negatywne znaczenie Np. napromieniowanie środowiska, katastrofy ekologiczne

Izotopy promieniotwórcze i ich zastosowanie w medycynie P32 stosowany do znakowania erytrocytów, używany do leczenia nowotworów mózgu i chorób szpiku kostnego K40 używany do badania stopnia zaniku mięśni w niektórych chorobach Fe50 stosowany do badania szybkości produkcji erytrocytów i hemoglobiny izotop Co60 używany do leczenia nowotworów przełyku gardła, nosa, pęcherza moczowego Ga62 używany do lecenia nowotworów kości I131 na zastosowanie w leczeniu nowotworów tarczycy Au196 używane do leczenia nowotworów węzłów chłonnych, wątroby, mózgu

Izotopy promieniotwórcze i ich zastosowanie Kobalt stosowany w medycynie do leczenia nowotworów, do sterylizacji żywności, narzędzi chirurgicznych i lekarstw Uran metaliczny uran o dużej czystości znajduje zastosowanie w reaktorach jądrowych do otrzymywania energii jądrowej. Polon się w chemii radiacyjnej jako źródło cząstek , zmieszany z berylem jako źródło neutronów. Rad wykorzystuje się go do celów leczniczych (w formie chlorku lub bromku) i do celów naukowych. Arsen związki z arsenem stosowane są do konserwacji skór i preparatów zwierzęcych, do impregnacji drewna, w przemyśle szklarskim do odbarwiania szkła, dodawane do trucizn na gryzonie i owady Potas sole potasu wytwarzane w przemyśle są zużywane w charakterze sztucznych nawozów. IZOTPY PROMIENIOTWÓRCZE SĄ TAK SAMO POTRZEBNE JAK I SZKODLIWE DLA ŚRODOWISKA I DLA NAS SAMYCH

Źródła pozyskiwania energii Elektrownia wodna Elektrownia wiatrowa Elektrownia jądrowa Elektrownia na węgiel, gaz, olej

Konstrukcja i działanie reaktora jądrowego

Ze względu na zastosowanie reaktory dzielimy na: reaktory jądrowe badawcze o mocy, wykorzystywane w badaniach naukowych jako silne źródła neutronów reaktory jądrowe produkcyjne służące do wytwarzania sztucznych pierwiastków promieniotwórczych na drodze aktywacji, głównie do produkcji plutonu - szczególną klasę tych reaktorów stanowią tzw. reaktory jądrowe powielające, w których paliwo jądrowe w trakcie wypalania przekształca się w inny rodzaj paliwa jądrowego reaktory jądrowe energetyczne wytwarzające energię cieplną przekształcaną w energię mechaniczną w napędach nuklearnych okrętów lub w energię elektryczną w energetyce jądrowej reaktory jądrowe doświadczalne - prototypy nowych rozwiązań technicznych stosowanych w reaktorach jądrowych

Reakcja rozszczepienia jądra atomowego

Reakcja rozszczepienia jąder atomowych W reaktorach jądrowych dochodzi do kontrolowanej reakcji rozszczepienia jąder atomowych . Rozszczepienie jądra atomowego to reakcja polegająca na rozpadzie jądra na dwie części o zbliżonych masach, któremu towarzyszy emisja neutronów oraz kwantów gamma. Jądra, które ulegają rozszczepieniu, są jądrami ciężkimi posiadającymi dużą liczbę nukleonów. Zjawisko rozszczepienia charakterystyczne jest dla izotopów ciężkich pierwiastków. Do pierwiastków tych zaliczamy przede wszystkim uran, pluton, tor, kaliforn, ameryk, kiur czy neptun. W praktyce izotopem wykorzystywanym w reaktorach jądrowych jest uran-235 z uwagi na jego dostępność w przyrodzie, wysokie prawdopodobieństwo rozszczepienia i możliwość stosunkowo łatwego kontrolowania całej reakcji.

Wady i zalety energetyki jądrowej Energia jest obecnie bardzo potrzebna ludzkości. Przez wieki zastanawiano się, jakie są najlepsze sposoby jej pozyskiwania. Pierwszym źródłem był ogień. Jednakże nie był on wystarczający gdyż ludziom potrzebne było coraz to większe pokłady energetyczne. Zaczęto wykorzystywać węgiel i ropę naftową. Niestety są to sposoby nieodnawialne i odkryto, że kiedyś na pewno się skończą, więc zaczęto szukać źródła, które będzie nieograniczone. Odkrycie w 1896 roku przez Henryka Becquerela promieniotwórczości było pierwszym krokiem w rozwoju energetyki jądrowej. Fragment kliszy fotograficznej należącej do Becquerela, która została zaciemniona przez promieniowanie jądrowe soli uranu. Cień metalowego krzyża maltańskiego umieszczonego pomiędzy kliszą a solami uranu jest wyraźnie widoczny.

Wady i zalety energetyki jądrowej Energia jądrowa ma wiele korzyści: więcej energii elektrycznej niż jakiekolwiek inne źródła naturalne: 1 kg węgla dostarcza 3 kWh energii 1 kg drewna - 1 kWh energii 1 kg nafty - 4 kWh 1 kg uranu - 50 tys. Kw. Na przykład na dużym statku zużycie paliwa podczas podróży międzykontynentalnej wynosi 5000 ton. Przy wykorzystaniu paliwa atomowego wystarczy tylko 10 ton uranu, czyli 500 razy mniej.

Wady i zalety energetyki jądrowej Normalnie pracująca elektrownia jądrowa nie emituje do środowiska żadnych pyłów i gazów spalinowych. Wprowadza do środowiska o wiele mniej substancji radioaktywnych niż elektrownia węglowa i to głównie w postaci gazów reagujących chemicznie: Kryptonu i Xenonu. Tymczasem klasyczne elektrownie węglowe emitują duże stężenia dwutlenku siarki, dwutlenku węgla i innych trujących substancji przyczyniając się do powstawania efektu cieplarnianego, wyniszczenia lokalnego ekosystemu i większej zachorowalności wśród ludzi. Elektrownie jądrowe nie są zależne od występowania surowca - można je budować w miejscach, w których są akurat potrzebne. W wyniku powstawania tej energii wysyłane jest promieniowanie, które ma niekorzystny wpływ na organizm człowieka, gdyż prowadzi do jonizacji cząsteczek organizmu. W wyniku tego w tkankach tworzą się pary jonów stanowiące wysoko aktywne chemiczne rodniki oraz prowadzą do uszkodzenia struktury dużych cząstek przez ich rozrywanie lub zlepianie. Prowadzi to do zmian biochemicznych i zmian strukturalnych komórek. W wyniku eksploatacji elektrowni atomowej powstaje zużyte paliwo, które jeszcze przez długi czas pozostaje aktywne. Należy je, więc przechowywać w odpowiednio przygotowanym miejscu aż do czasu, kiedy przestanie być szkodliwe dla środowiska. Ze względu na długi czas połowicznego rozpadu, proces ten jest długotrwały i wymaga, aby składowisko było dobrze zabezpieczone.

Wady i zalety energetyki jądrowej Energia jądrowa to nie tylko same korzyści: Energię jądrową wykorzystano do produkcji bomby atomowej. Po wybuchu w Hiroszimie i Nagasaki przyniosła śmierć wielu tysiącom ludzi jak również ogromne straty materialne. Społeczeństwo obawia się awarii reaktorów jądrowych. Na pierwszą myśl przychodzi wybuch w Czarnobylu w 1986 r. Skutkiem tego było skażenie ziemi na znacznym obszarze wykraczającym nawet poza granice byłego ZSRR i wiele ofiar w ludziach. Zagrożeniem jest także transport odpadów radioaktywnych zwłaszcza w sytuacji ewentualnego wypadku. Odpady transportowane są głównie koleją i drogą morską w pobliżu miejsc zamieszkanych przez ludzi i są w tym celu odpowiednio zabezpieczane. Czy to wystarczy by ludzie pozostawali bez obawy? Koszty inwestycyjne są ogromne. Wybudowanie elektrowni atomowej jest o połowę droższe od wybudowania nowoczesnej elektrowni węglowej. Ale... Okazuje się, że najdroższym paliwem energetycznym jest w tej chwili gaz ziemny. Przewiduje się, że będzie on drożał w przyszłości. Wytwarza więcej ciepła odpadowego niż energetyka konwencjonalna. By je odprowadzić, elektrownia jądrowa zużywa więcej wody chłodzącej niż konwencjonalna, ale różnica nie przekracza 50%.

Zawarte pracy informacje mogą zaświadczyć o dobrych, jak i o złych stronach energetyki jądrowej. Wytwarzanie energii jądrowej nie jest bardzo kosztowne, ale dosyć szkodliwe oraz niesie za sobą pewne ryzyko. Niedobrze wykorzystana energia może spowodować więcej szkód niż dobrego. Elektrownia jądrowa we Francji Elektrownia jądrowa w USA Elektrownia jądrowa w Chinach

Elektrownie jądrowe najbliżej Polski

Elektrownie jądrowe najbliżej Polski Elektrownie jądrowe wytworzyły na terenie Unii Europejskiej w 2008 roku aż 37% energii elektrycznej. W 2010 roku funkcjonowały one w 14 z 27 państw unijnych. Wbrew opiniom pojawiającym się po awarii w Japonii kolejne kraje UE potwierdzają swoje zainteresowanie rozwojem energii jądrowej. Polska nie jest tutaj odosobnionym przypadkiem. Energia jądrowa – bezpieczna, czysta i efektywna ekonomicznie – jest niezbędna do rozwoju nowoczesnego kraju, jakim jest Polska. Według danych Państwowej Agencji Atomistyki w odległości ok. 310 km od granic Polski istnieje dziewięć czynnych elektrowni jądrowych (24 bloki reaktorów energetycznych) o łącznej elektrycznej mocy zainstalowanej brutto ok. 15,5s GW. Tylko dwa państwa sąsiadujące z Polską, Białoruś i Litwa, nie posiadają pracującego reaktora jądrowego. Oba państwa zamierzają jednak w najbliższych latach rozwijać energetykę jądrową. Litwa, po wyłączeniu 31 grudnia 2009 roku elektrowni jądrowej w Ignalinie, podjęła decyzję o budowie nowej elektrowni w Wisagini (Visaginas).

Bibliografia http://www.swiadomieoatomie.pl www.world-nuclear.org http://pl.wikipedia.org http://www.iwiedza.net http://portalwiedzy.onet.pl http://www.atom.edu.pl http://www.nuclear.pl http://www.elektrownia-jadrowa.pl