A nukleáris energia Erdős-Anga János

Amiről szó lesz: Társadalmi - gazdasági háttér Energiatermelés ma ismert lehetőségei Atomenergia története Maghasadás fizikája Atomerőművek Az atomerőművek biztonsága Környezeti hatások Összegzés

Társadalmi - gazdasági háttér Az emberi civilizációt (és az emberi társadalom jóléti szintjét) összetett kapcsolatrendszer köti az energiatermeléshez: Pl.: százötven országra vonatkozó adatok: egy ország lakosságának várható élettartama határozott összefüggésben van az adott országban egy főre jutóenergiafogyasztással.

A jólét magasabb szintje nagyobb energiafelhasználással jár: A nemzeti össztermék értékének lényeges növekedése érhető el a termelési szerkezet modernizálásával is, Pl.: Venezuela – Olaszország – Japán – Svájc (3).

Az energia termelés ismert lehetőségei Az energiatermelésben felhasznált energiahordozók fajtái fosszilis energiahordozók = kőolaj, földgáz, lignit, tőzeg,szén Jelenleg döntően fosszilis energiahordozókból elégítjük ki energiaigényünket aminek komoly környezeti hatása van.

Az energiapar szerkezetének időbeli változása Az elkövetkező néhány évtizedben is a fosszilis energiahordozók felhasználása fog dominálni

A világon üzemelő atomreaktorok földrészek szerinti eloszlása REAKTOROK SZÁMA Európa 212 Ázsia 94 Észak-Amerika 119 Dél-Amerika 3 Afrika 1    

Atomenergia részesedése a villamosenergia termelésből ORSZÁG REAKTOROK SZÁMA ÖSSZKAPACITÁS MEGAWATT RÉSZESEDÉS A VILLAMOS ENERGIA-TERMELÉSBŐL Franciaország 57 60313 76,4 % Litvánia 2 2370 73,7 % Belgium 7 5713 56,8 % Szlovákia 6 2488 53,4 % Ukrajna 13 4884 47,3 % Bulgária 3538 45,0 % Magyarország 4 1729 42,2 % Dél-Korea 16 12949 40,7 % Svédország 11 9440 39,0 % Svájc 5 3077 38,2 % Japán 52 43650 33,8 % Örményország 1 376 33,0 % Németország 19 21107 30,6 % Finnország 2656 32,1 % Spanyolország 9 7289 27,6 % Tajvan 23,6 % Egyesült Királyság 33 12400 21,9 % Csehország 1680 20,1 % USA 103 10799572 19,8 %

A nukleáris energia története Rutherford: atommag létezése 1911 Heisenberg: atommag szerkezetének leírása 1939 Otto Hahn és Fritz Strassmann: maghasadás 1939

Maghasadás fizikája Vasnál nehezebb atommagok széteshetnek két kisebbre. Szétesést többnyire az atomra lőtt neutronnal lehet elindítani,sok energia szabadul fel. Urán hasadása: 235-ös tömegszámú izotóp neutron hatására például széteshet kriptonra (A=92) és báriumra (A=141), emellett három neutron keletkezik, és sok ( 200) MeV energia, amely hőként jelenik meg. A 235U a természetes uránércben található urán atommagok 0.7%-a,lassú neutronokkal bomlik A 238U (természetes urán 99.3%-a) csak gyors neutronokkal bomlik A hasadást okozó neutronok száma egynél nagyobb, ha elértük a kritikus tömeget Az uránt az atomreaktorban kicsit kell csak dúsítani (3-4% 235U tartalomra). Ehhez lassítani kell a neutronokat, ez a lassító anyag a moderátor

Akkor működik stabilan a reaktor, ha minden hasadásból keletkező neutronok közül pontosan egy okoz további hasadást U235 hasadása

A maghasadásnál felszabaduló energia megoszlása 235U termikus neutronokkal történő hasadásakor   A hasadási termékek kinetikus energiája 168 MeV Hasadási neutronok energiája 5 MeV Prompt γ-kvantumok energiája 7 MeV Hasadási termékek béta részecskéinek energiája 8 MeV Hasadási termékek γ –sugárzásának energiája Hasadási termékek által kibocsátott antineutrinók energiája 10 MeV ÖSSZESEN 205 MeV

Atomerőművek Nyomottvizes reaktor Forralóvizes reaktor Nehézvizes reaktor Grafit moderálású reaktor Az atomerőművek tervezésénél sok szempontot kell figyelembe venni, köztük a gazdaságosságot, a viszonylag egyszerű konstrukciót és a biztonságot

A reaktor

Az atomerőmű felépítése

Hasonlóság a fosszilis erőművekkel

Atomerőművek biztonsága Negatív visszacsatolás kihasználása Egyszeres meghibásodás elve Diverzitás elve Mélységi védelem elve Az emberi tényező fontossága Súlyos balesetek elemzése, esélyének csökkentése

Hatások Környezetbarát Hatalmas energia szabadul fel Fosszilis erőműhöz képest arányaiban kevesebb hulladék keletkezik Sokkal kevesebb radioaktiv anyagot bocsájt ki mint egy szénerőmű A kiégett fűtőelem elhelyezése nehézkes Társadalmi tiltakozás (Kevés baleset de hatalmas következmény) Környezeti katasztrófák esetén komoly veszélyforrás (Japán) Drágább mint a fosszilis erőművek Terrorizmus célpontja

Összegzés Jelenleg 433 reaktor működik a világban Több mint 10 000 reaktorévnyi tapasztalata van mára a világnak az üzemeltetés terén Ehhez képest csak 2 súlyos baleset Mai keretek között az egyetlen elfoadható alternatíva a növekvő energia igény kielégítésére

Köszönöm a figyelmet