CZY BOIMY SIĘ ELEKTROWNI ATOMOWYCH? ID grupy: 97/2 _MF_G2 Opiekun: Mariola Freyter Kompetencja: MATEMATYCZNO – FIZYCZNA Temat projektowy: CZY BOIMY SIĘ ELEKTROWNI ATOMOWYCH? Semestr II / rok szkolny : 2010 / 2011

Plan prezentacji: 1. Nasza ankieta „ Czy boimy się elektrowni jądrowych?” i co z niej wynika. 2. Boimy się, bo nie wiemy. Trochę wiadomości o elektrowniach jądrowych. 3. Boimy się, bo zdarzyła się awaria w Czarnobylu. O katastrofie faktów kilka. 4. Systemy zabezpieczeń. 5. Boimy się, bo co z odpadami? 6. O reaktorze badawczym w Świerku. 7. Nie mamy wyjścia, czyli plany rozwoju energetyki jądrowej w Polsce.

Sposób pozyskiwania energii jest jednym z najważniejszych problemów współczesnego człowieka. Czy chcemy, czy nie – atom jako źródło energii, stanie się naszym problemem w dorosłym życiu. Na potrzeby prezentacji ułożyliśmy poniższą ankietę. Poprosiliśmy o wypełnienie trzy pokolenia : naszych dziadków, rodziców i rówieśników. Wynik nie był trudny do przewidzenia.

Czy boimy się elektrowni jądrowych Czy boimy się elektrowni jądrowych ? Ankieta jest przeprowadzana na potrzeby tematu projektowego „Czy boimy się elektrowni jądrowych? ” opracowywanego przez grupę uczniów z klasy II b w ramach projektu „As kompetencji” realizowanego w Liceum Ogólnokształcącym w Sławnie. 4. Czy protestowałbyś przeciwko lokalizacji elektrowni jądrowej w promieniu 100 km od Twojego miejsca zamieszkania? □ tak, □ nie. 5. Skąd czerpiesz wiedzę dotyczącą energetyki jądrowej ? □ z prasy, □ z publikacji naukowych, □ z Internetu, □ od znajomych □ z innego źródła, jakiego ? ……………….. □ nie interesuję się tym tematem. Dziękujemy za poświęcony czas. 1. Który ze sposobów pozyskiwania energii uważasz za najkorzystniejszy dla środowiska ? Można zaznaczyć kilka odpowiedzi.  □ elektrownie węglowe, □ farmy wiatrowe, □ elektrownie wodne, □ elektrownie jądrowe.  2. Czy obawiasz się elektrowni jądrowych? Jeśli zakreślisz odpowiedź tak, prosimy o krótkie uzasadnienie. □ tak, ponieważ …….., □ nie. 3. Czy byłbyś przeciwny lokalizacji elektrowni jądrowej w Polsce ? □ tak, □ nie.

A oto wyniki ankiety przez nas przeprowadzonej : Który ze sposobów pozyskiwania energii uważasz za najkorzystniejszy dla środowiska?

Czy obawiasz się elektrowni jądrowych?

Czy protestowałbyś przeciwko lokalizacji elektrowni jądrowej w promieniu 100km od Twojego miejsca zamieszkania?

Skąd czerpiesz wiedzę dotyczącą energetyki jądrowej?

Wnioski z przeprowadzonej ankiety Jeśli chodzi o metody pozyskiwania energii, to najwyższą akceptacją wśród ankietowanych cieszą się odnawialne źródła energii: elektrownie wodne i farmy wiatrowe. Niemal połowa badanych boi się elektrowni jądrowych – wszyscy z pokolenia dziadków oraz część rodziców. Młodsze pokolenie nie podziela obaw. Ponad połowa respondentów protestowałaby przeciwko budowie elektrowni jądrowej w promieniu 100 km od miejsca zamieszkania (nawet ci, którzy wcześniej nie wyrazili obaw). Źródła wiedzy na temat elektrowni jądrowych są różne, jednak przeważa prasa i Internet.

Dlaczego ludzie boją się energetyki jądrowej? Brak wiedzy i radiofobia (awaria w Czarnobylu). Lobby energetyki węglowo-naftowej. Działania grup ekologicznych. Teraz trochę teorii…

Zasada działania elektrowni atomowej W elektrowni jądrowej następuje proces rozszczepiania jąder atomów uranu, plutonu lub toru przy wyzwoleniu energii cieplnej, którą wykorzystuje się do wytworzenia pary wodnej. Energia cieplna tej pary zostaje przemieniona w energię mechaniczną, a dalej w energię elektryczną w napędzanym przez łopatki turbiny generatorze prądu.

Budowa reaktora jądrowego Reaktor jądrowy jest urządzeniem, w którym zachodzi kontrolowana reakcja łańcuchowa. Główną częścią reaktora jest rdzeń, w nim znajduje się materiał rozszczepialny stanowiący paliwo jądrowe. Rdzeń jest otoczony warstwą materiału zwaną reflektorem, która ma za zadanie zatrzymywać uciekające neutrony z rdzenia. Wytwarzana w reaktorze energia jest odbierana przez przepływające przez rdzeń chłodziwo. Całość układu znajduje się w osłonie termicznie i biologicznie chroniącej otoczenie. Intensywność reakcji rozszczepienia reguluje moderator, czyli spowalniacz neutronów. .

Budowa reaktora a) kanałowego (CANDU, RBMK) b) zbiornikowego (PWR, BWR) 1 - rdzeń reaktora, 2 - zespół paliwowy, 3 - moderator, 4 -kanały paliwowe, 5 - kolektory wodne, 6 – ciśnieniowy zbiornik reaktora

Najczęściej spotykane rodzaje reaktorów atomowych Reaktory wodno-ciśnieniowe PWR Reaktory wodne, wrzące BWR, RMBK Reaktory ciężkowodne PHWR np. CANDU

Reaktory wodno-ciśnieniowe PWR- chłodziwem i moderatorem w tego typu reaktorach jest zwykła woda pod ciśnieniem (na tyle wysokim, by woda nie zaczęła wrzeć podczas normalnej pracy reaktora). Ok. 65% energii wytwarzanej w elektrowniach jądrowych, powstaje w reaktorach typu PWR.

Reaktory z wodą wrzącą BWR- chłodziwem i moderatorem jest zwykła woda, ale wrząca. RBMK- chłodzone są wodą wrzącą w kanałach paliwowych, a moderowane grafitem. Te reaktory uważana są za najbardziej niebezpieczne. Ten typ reaktora posiadają wszystkie elektrownie na terenie byłego ZSRR, min. był używany w Czarnobylu.

Reaktor ciężkowodny PHWR np. CANDU- chłodziwem i moderatorem jest ciężka woda tzn. woda, w której znaczącą część atomów wodoru stanowi izotop 2H, czyli deuter, którego jądro zbudowane jest z protonu i neutronu ,podczas gdy jądro (1H) w zwykłej wodzie zawiera jedynie proton.

Skąd bierze się energia ? Neutron uderzając w ciężkie jądro, mające przed reakcją więcej neutronów niż protonów, powoduje szybkie rozszczepienie się na 2 jądra o podobnych masach. Część neutronów nie znajduje w nich miejsca i wylatuje jako cząstki swobodne. Wzbudzone jądra oddają nadmiar energii, emitując promieniowanie γ. 235 U 92 + 1 n 0 => [ 236 U 92]* => 87 Br 35 + 146 La 57 + 3 1 n 0 + 2 γ Powyżej przykładowa reakcja rozszczepiania jąder promieniotwórczych (uranu) powolnym neutronem.

Boimy się, bo zdarzyła się tragedia Czarnobyl - miasto na Ukrainie znane za sprawą największej w dziejach świata katastrofy atomowej. Przed katastrofą było zamieszkałe przez około 15 tysięcy ludzi. Obecnie mieszkają tam (na określony czas 3 miesięcy, w systemie zmianowym) naukowcy.

Elektrownia jądrowa w Czarnobylu Pracowały w niej reaktory typu RBMK. Moderatorem- spowalniaczem neutronów regulującym intensywność reakcji rozszczepienia- był w tym reaktorze węgiel (grafit), a chłodziwem- odbierającym energię wyzwalaną w reaktorze i przekazującym ją do wymiennika ciepła- była woda. W dniu awarii elektrownia posiadała 4 ukończone reaktory, miało być ich jeszcze 8. Ze względów bezpieczeństwa elektrownia została całkowicie zamknięta w 2000 roku.

Katastrofa zdarzyła się 26 kwietnia 1986 r. W nieodpowiedzialnym eksperymencie prowadzonym przez elektryków ( bez konsultacji z fizykami) zostały wyłączone wszystkie automatyczne zabezpieczenia. Wyciągnięcie prętów regulacyjnych spowodowało nagły wzrost liczby rozszczepień, co doprowadziło do wzrostu temperatury i wyparowania wody. Para wodna jest słabszym moderatorem niż woda - liczba rozszczepień dalej rosła. W temperaturze ponad 2000 °C kanały prętów regulacyjnych zniekształciły się, nie można więc było wsunąć prętów ponownie. Doszło do eksplozji.

Rozerwana została obudowa reaktora i budynek, w którym się mieścił. Doszło do bezpośredniej emisji do atmosfery i otoczenia elektrowni radioaktywnego pyłu grafitu oraz uranu z wnętrza reaktora. Reaktor typu RBMK-1000, który uległ awarii, pokryto betonowo-stalową osłoną; pozostałe trzy reaktory pracowały dalej.

Prądy powietrzne wywołane pożarem i wybuchem wyniosły cząstki paliwa i radioaktywnych substancji na wysokość ok. 2 km, skąd były one roznoszone przez wiatry. Skażenie radioaktywne odnotowano na terenie niemal całej Europy. Najgroźniejszymi substancjami były jod – 131 i cez 137.

Skutki katastrofy Do 2005 roku zmarło ok. 20 tys. "likwidatorów"- robotników zatrudnionych przy zakopywaniu najbardziej niebezpiecznych odpadów i budowie specjalnego budynku wokół zniszczonego reaktora ochrzczonego "sarkofagiem". 200 tys. robotników jest inwalidami. Ze strefy najbardziej skażonej ewakuowano blisko 130 tysięcy osób. Chmura radioaktywna ogarniała w kolejnych dniach północno-wschodnią Polskę, Finlandię, część Szwecji, pozostałą część Polski, Niemcy, Rosję, Grecję i kraje bałkańskie.

Skutki cd. Setki tysięcy napromieniowanych osób cierpi lub zmarło na choroby popromienne, a także na choroby tarczycy, nowotwory u dzieci i dorosłych, białaczki, uszkodzenie mózgu u dzieci znajdujących się w łonie matki, zmiany w układzie immunologicznym. Do skutków społeczno-psychologicznych należy również wspomniana wcześniej radiofobia. Pozytywnym efektem katastrofy stało się podniesienie bezpieczeństwa jądrowego w elektrowniach na całym świecie.

Problem bezpieczeństwa Na rzecz bezpiecznego i pokojowego wykorzystania energii jądrowej pracuje Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej (MAEA). Do zadań MAEA należy : prowadzenie i rozwijanie badań nad praktycznym zastosowaniem energii jądrowej, rozwój wiedzy o pokojowym jej wykorzystaniu, ułatwianie wymiany informacji naukowo-technicznej, szkolenie specjalistów w tym zakresie.

Ogólne zasadnicze cele bezpieczeństwa elektrowni jądrowych przyjęte przez MAEA Ogólny cel bezpieczeństwa jądrowego: Chronić ludzi, społeczeństwo i środowisko przed szkodami przez utworzenie i utrzymywanie w instalacjach jądrowych skutecznej obrony przeciw zagrożeniom radiologicznym. Cel ochrony radiologicznej: Zapewnić, że we wszystkich stanach eksploatacyjnych narażenie radiacyjne wewnątrz instalacji lub powodowane przez planowane uwolnienia materiałów radioaktywnych z instalacji utrzymywane jest poniżej wyznaczonych limitów. Cel bezpieczeństwa technicznego: Podjąć wszelkie praktycznie możliwe środki dla zapobiegania wypadkom w instalacjach jądrowych i ograniczania ich następstw. Jeśli jednak do awarii dojdzie; zapewnić z wysokim poziomem ufności, że dla wszystkich możliwych awarii branych pod uwagę w projekcie instalacji, wszelkie skutki radiologiczne będą niewielkie i poniżej określonych limitów.

Zabezpieczenia elektrowni jądrowej Rozwiązania techniczne zastosowane w obecnie eksploatowanych elektrowniach jądrowych praktycznie wykluczają możliwość gwałtownego wzrostu mocy i generowanego ciepła w ilości, której nie można bezpiecznego odprowadzić; systemy zabezpieczeń są "odporne" na błędy ludzkie, a zastosowane systemy barier oddzielających produkty rozszczepienia od środowiska są niewrażliwe na oddziaływania zewnętrzne, jakie mogą występować w warunkach pokojowych.

Przykładowe zabezpieczenia elektrowni atomowej.

Trudny problem odpadów radioaktywnych

Rodzaje odpadów pochodzących z elektrowni jądrowych Odpady niskoaktywne stanowi zużyta odzież ochronna, papier, filtry itp. po kilkudziesięciu latach stają się odpadami komunalnymi. Odpady średnioaktywne - głównie zużyte części reaktora, koszulki i pręty paliwowe itp. Zwykle są zamykane w zacementowanych beczkach i składowane często na terenie elektrowni jądrowej lub w jej pobliżu. Odpady wysokoaktywne to przede wszystkim wypalone paliwo jądrowe. Po usunięciu z reaktora jądrowego jest schładzane, a następnie stapiane z proszkiem szklanym. W dalszej kolejności zatapiane w cemencie i zamykane w specjalnych pojemnikach ze stali nierdzewnej i składowane głęboko pod ziemią.

Co z odpadami ? Miejscem składowania powstających w Polsce odpadów promieniotwórczych jest Krajowe Składowisko Odpadów Promieniotwórczych w Różanie, zlokalizowane na terenie byłego fortu wojskowego. Jest to składowisko typu powierzchniowego przeznaczone do składowania krótkożyciowych odpadów nisko- i średnioaktywnych oraz do okresowego przechowywania odpadów długożyciowych.

Reaktor Maria To jedyny obecnie czynny reaktor jądrowy w Polsce. Uruchomiono go w grudniu 1974 roku, jako drugi w Polsce reaktor badawczy, w Instytucie Badań Jądrowych w Otwocku-Świerk pod Warszawą. Nosi imię na cześć Marii Skłodowskiej-Curie.

Reaktor Maria w czasie pracy Pracuje ok.4000 godzin rocznie. Moc cieplna pojedynczego kanału wynosi 1.8 MW. Moc reaktora 30 MW. Materiałami tworzącymi moderator reaktora są woda i beryl. Materiałami tworzącymi reflektor są grafit i woda.

Przykłady wykorzystania reaktora MARIA: Badanie obiektów statycznych : - ukazywanie wewnętrznej struktury urządzeń technicznych - wykrywanie defektów wyrobów - badanie jednorodności materiałów - badanie jakości urządzeń. Badanie procesów - migracji wody w materiałach porowatych (cegły, gleby) - transportu cieczy w złożach filtracyjnych - rozwoju systemu korzennego roślin - transportu ropy naftowej w złożach geologicznych.  

Terapia borowo-neutronowa To metoda leczenia niektórych typów nowotworów, zwłaszcza mózgu. Wprowadza się do organizmu związki boru (10B), które osadzają się głównie w tkance nowotworowej. Napromieniowuje się pacjenta wiązką neutronów; w wyniku reakcji z jądrami 10B powstają cząstki alfa i jony 7Li. Cząstki te mają znaczną energię i mały zasięg, niszczą lokalne komórki nowotworowe. Sąsiadująca zdrowa tkanka zawiera mniej boru i nie jest poważnie zagrożona.

Elektrownia w Żarnowcu Polska elektrownia jądrowa budowana w latach 1982–1990 w miejscu zlikwidowanej wsi Kartoszyno nad Jeziorem Żarnowieckim. Elektrownia w Żarnowcu docelowo miała się składać z czterech bloków energetycznych napędzanych reaktorami WWER-440, (typ PWR), o łącznej mocy ok. 1600 MW.

Makieta elektrowni jądrowej w Żarnowcu

Powody przerwania budowy elektrowni jądrowej w Żarnowcu Protesty społeczne paraliżujące prace budowlane, spowodowane awarią w Czarnobylu. Akcje organizacji takich jak: Franciszkański Ruch Ekologiczny Gdańskie Forum Ekologiczne Ruch Wolność i Pokój Wolę być. Zmiana sytuacji politycznej w Polsce na przełomie lat 80 i 90.

Kiedy w naszym kraju będzie atom? Etap I - do 30.06.2011: opracowanie i przyjęcie przez Radę Ministrów Programu polskiej energetyki jądrowej do 31.12.2010, uchwalenie i wejście w życie przepisów prawnych niezbędnych dla rozwoju i funkcjonowania energetyki jądrowej do 30.06.2011, Etap II - 1.07.2011 - 31.12.2013: ustalenie lokalizacji i zawarcie kontraktu na budowę pierwszej elektrowni jądrowej, Etap III - 1.01.2014 - 31.12.2015: wykonanie projektu technicznego i uzyskanie wymaganych prawem uzgodnień, Etap IV - 1.01.2016 - 31.12.2022: pozwolenie na budowę i budowa pierwszego bloku pierwszej elektrowni jądrowej, rozpoczęcie budowy kolejnych, Etap V - 1.01.2023 - 31.12.2030: budowa kolejnych bloków elektrowni jądrowych. .

Planowane lokalizacje elektrowni jądrowej w Polsce

Podsumowanie Do najważniejszych zalet energetyki jądrowej należą konkurencyjność ekonomiczna w stosunku do innych źródeł energii, dostępność paliwa i jego znikoma objętość. Energetyka nuklearna jest uznawana za jedno z rozwiązań problemów z paliwami kopalnymi, czy globalnym ociepleniem. Poważnym problemem jest akceptacja technologii jądrowej przez społeczeństwo. Skutki zdrowotne, ekologiczne i społeczne nie dotyczą jedynie państwa, w którym wydarzyła się awaria. Konieczne jest stałe inwestowanie w systemy bezpieczeństwa i zaawansowane technologie jądrowe.

Niezbędna jest też odpowiedzialna współpraca na poziomie międzynarodowym. Czarnobyl uzmysławia, jak realne jest niebezpieczeństwo katastrofy nuklearnej, z jakim respektem powinniśmy wykorzystywać odkrycia i osiągnięcia naukowe. Technologia jądrowa, jest jedną z dróg do zaspokojenia potrzeb energetycznych. Są jeszcze inne metody, które przecież także niosą zagrożenia… Dziękujemy za uwagę.

Źródła http://www.if.pw.edu.pl/~pluta/pl/dyd/mfj/zal03sobolewski/praca1.htm http://www.eioba.pl/a92267/katastrofa_elektrowni_jądrowej_w_czarnobylu http://www.google.pl/images?hl=pl&biw=1280&bih=685&q=elektrownie http://iea.cyf.gov.pl/nowa/index.php http://www.mg.gov.pl/Energetyka+jadrowa http://www.nuclear.pl/?dzial=polska&plik=ejz http://czarnobyl.cba.pl/chronologia/ http://www.ee.pw.edu.pl/~biczelp/inne/wykl/ochr_w5.pdf http://pl.wikipedia.org/wiki http://www.atomistyka.pl/energetyka/budowa.html http://www.greenpeace.org http://www.zuop.pl/ksop.html M. Fiałkowska, K. Fiałkowski, B. Sagnowska , Fizyka dla szkół Ponadgimnazjalnych, ZamKor, Kraków 2005.