Reaktor jądrowy - jako alternatywne źródło energii

1. Reaktorjądrowy- jako alternatywne źródło energii Aneta Bartnikowska Kl.IIIa

2. Spis treści • Alternatywne źródła energii • Reaktor jądrowy • Reaktor jądrowy termiczny-schemat • Promieniotwórczość naturalna • Energia nuklearna • Dlaczego energia nuklearna może być niebezpieczna? • Elektrownia jądrowa • Elementy elektrowni jądrowej • Katastrofa w Czarnobylu • Rozszczepienie jądrowe • Bomba atomowa • Wydarzenia historyczne • Bibliografia • Podziękowania

3. Alternatywne źródła energii • Alternatywne źródła energii-inne niż klasyczne źródła energii, jakimi są paliwa naturalne. • Należą do nich: • energia słoneczna, • geotermalna, • pływów, • biomasy, • jądrowa, • wiatrowa energia odnawialna.

4. Reaktor jądrowy • Reaktor- to miejsce, gdzie w sposób kontrolowany zachodzi reakcja rozszczepienia. Materiałem rozszczepianym jest izotop uranu (promieniotwórczy pierwiastek chemiczny o liczbie atom. 92, masie atom. 238,029, należy do aktynowców; srebrzystobiały metal ciężki; temp. topnienia 1132°C, temp. wrzenia 3818°C, gęstość 19,05 g/cm3). Reakcja jest kontrolowana, gdyż przez specjalne pręty z kadmu lub boru wyłapywane są neutrony powstające w czasie tego procesu. Jeśli proces kontrolujemy , to wiemy, jaka jest liczba neutronów a więc jaka jest intensywność reakcji rozszczepienia, czyli ile jąder w jednostce czasu się rozszczepia. Ta liczba jest jednoznacznie związana z ilością energii, która wyzwala się w każdej chwili.

5. Ryc.1- Reaktor jądrowy termiczny

6. Promieniotwórczość naturalna • Promieniotwórczość naturalną odkrył Henri Becquerel, który stwierdził, że różne związki uranu wywołują zaczernienie emulsji fotograficznej. Systematyczne badania tego zjawiska podjęte przez Marię Skłodowską-Curie i Piotra Curie doprowadziły do stwierdzenia promieniotwórczości toru i odkrycia w 1898 nowych promieniotwórczych pierwiastków: polonu i radu. Dalsze prace nad promieniotwórczością doprowadziły do rozróżnienia 3 składowych promieniowań: a, b i g (E. Rutherford, P. Villard i in.) oraz ich identyfikacji (Becquerel, S.T. Meyer, E. von Schweidler, Rutherford), a następnie do odkrycia, że zanik aktywności promieniotwórczej ma charakter wykładniczy (Rutherford, F. Soddy). M. Skłodowska-Curie

7. Energia nuklearna • Kilogram paliwa jądrowego może wytworzyć energię równą 3 milionom kilogramów węgla. W reaktorach atomowych jądra uranu są bombardowane cząstkami nazywanymi neutronami. Proces rozbijania atomów uranu wyzwala ogromne ilości energii. Oblicza się, że istniejące zasoby paliwa nuklearnego wystarczają aby zniszczyć całkowicie wszelkie życie na naszej planecie. ,,grzyb” neuklarny spowodowany wybuchem jądrowym

8. Dlaczego Energia nuklearna może być niebezpieczna? • Proces rozszczepienia atomów w paliwach jądrowych, oprócz niewiarygodnej masy energii, niesie za sobą emisję niebezpiecznego promieniowania, które powyżej pewnego progu staje się zabójcze dla istot żywych. Oto przyczyna dla której reaktory elektrowni jądrowych są ochronione przez szczelne przegrody aby uniemożliwić wyciek substancjom radioaktywnym. MSR (Międzynarodowy Symbol Radioaktywności)

9. Elektrownia jądrowa • elektrownia jądrowa (elektrownia cieplna jądrowa), elektrownia, w której para napędzająca turbinę pobiera ciepło uzyskiwane w procesie jądrowej reakcji łańcuchowej, prowadzonej w reaktorze jądrowym. Sprawność do ponad 40%. Największa na świecie Fukushima w Japonii — moc 9 GW. Paliwem jest najczęściej mieszanina izotopów uranu 235U (rozszczepialny) i 238U. Pierwsza elektrowniajądrowa powstała w 1954 w ZSRR (Obińsk pod Moskwą), druga w 1956 w Wielkiej Brytanii (Calder Hall). Elektrownia jądrowa różni się od konwencjonalnej sposobem ogrzewania wody i wytwarzania z niej pary wodnej. • W Polsce nie wybudowano jeszcze żadnej elektrowni jądrowej.

10. Elementy elektrowni jądrowej • Turbina-turbina z wbudowaną prądnicą przetwarza energię wiatru na energię elektryczną. Składa się z kilku umieszczonych na żelbetowym fundamencie (wysokość ok. 30 m) zespołów: wirnik wraz z łopatami, głowica, rurowa wieża wspornikowa i mikroprocesorowy układ sterowania. Obecnie budowane są tzw. fermy wiatrowe składające się z kilku siłowni wiatrowych. • Pompa-maszynarobocza do podnoszenia cieczy z poziomu niższego nawyższy , albo do przetłaczania cieczy z obszaru o ciśnieniu niższym do obszaru o ciśnieniu wyższym.

11. Katastrofa w Czarnobylu • CZARNOBYLSKA ELEKTROWNIA JĄDROWA, na Ukrainie, 18 km od miasta Czarnobyl. Zbudowana w latach 80. Moc 3000 MW. 27 kwietnia 1986 awaria czwartego bloku reaktora spowodowała przedostanie się do atmosfery dużej ilości substancji radioaktywnych (m.in. jod, cez, stront); w wyniku awarii skażeniu uległo ok. 100 tys. km2 (z tego 70% na Białorusi). Masy skażonego powietrza dotarły nad Skandynawię, a następnie nad środkową i południowo -wschodnią Europę. W trakcie akcji ratowniczej zginęło 31 osób. Ludność miasta Czarnobyl i okolic (130 tys. osób) ewakuowano, jednak strefy skażone są nadal zamieszkane. Strefa wysiedleń z obszaru skażonego

12. Rozszczepienie jądrowe • Szczególną reakcją jądrową ze względu na zastosowanie jest reakcja rozszczepienia jądrowego. Polega ona na rozpadzie jądra atomowego na dwa, a czasem trzy jądra oraz kilka neutronów. Rozpad nie zachodzi samorzutnie, ale wywołany jest przez napromieniowanie jądra neutronami. Rozszczepieniu ulegają tylko niektóre jądra. Są to jądra bardzo ciężkie i wniknięcie do nich neutronów powoduje, że zachowują się, jak dodatnio naładowana kropla cieczy, do której wpadła maleńka kropelka i spowodowała rozpad dużej, ciężkiej kropli na dwie mniejsze.

13. Bomba atomowa • BROŃ JĄDROWA- broń wykorzystująca energię wydzielaną podczas łańcuchowej reakcji rozpadu izotopów uranu 233 lub 235, plutonu 239 lub 241 (broń atomowa) albo podczas syntezy jąder izotopów wodoru (broń termojądrowa o sile wybuchu znacznie większej niż broni atomowa). Broń jądrowa może być użyta jako bomby lotnicze (atomowa lub termojądrowa), pociski artyleryjskie i rakietowe, torpedy. Czynniki rażenia bomby jądrowej to: • fala uderzeniowa o wielkiej sile burzącej, promieniowanie cieplne wzniecające pożary, promieniowanie jonizujące i promieniotwórcze skażenie terenu.

14. Wydarzenia historyczne • 1896 -odkrycie promieniotwórczości -A.H. Becquerel • 1898-1910- podstawowe badania w zakresie promieniotwórczości –M. Skłodowska-Curie, P.Curie • 1911- odkrycie jądra atomowego; model atomu - E. Rutherford • 1919- pierwsza sztuczna reakcja jądrowa - E. Rutherford, J. Chadwick • 1947- pierwszy reaktor jądrowy • Podczas II wojny światowej dwie bomby atomowe zostały zrzucone na japońskie miasta Hiroshima i Nagasaki. Od tamtego czasu broń jądrowa nie została użyta przeciwko ludności.

15. Bibliografia • Anna Kaczorowska- ,,Fizyka i astronomia” • Nauki ścisłe. Szkolna encyklopedia multimedialna • A-Zetka. Encyklopedia PWN • Arti- ,,Czy wiesz dlaczego?”

16. Dziękuje za poświęcenie uwagi mojej prezentacji!!!