mit tan tsunk az energi r l n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Mit tanítsunk az energiáról? PowerPoint Presentation
Download Presentation
Mit tanítsunk az energiáról?

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 39

Mit tanítsunk az energiáról? - PowerPoint PPT Presentation


  • 70 Views
  • Uploaded on

Mit tanítsunk az energiáról?. Radnóti Katalin ELTE TTK Fizikai Intézet rad8012@ helka.iif.hu http://members.iif.hu/rad8012/. Ne fogyassz sok energiát !. Takarékoskodjunk az energiával! De az iskolában azt tanítjuk, hogy az energia megmarad . Akkor most mi a helyzet?. Miről lesz szó?.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Mit tanítsunk az energiáról?' - phila


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
mit tan tsunk az energi r l
Mit tanítsunk az energiáról?

Radnóti Katalin

ELTE TTK Fizikai Intézet

rad8012@helka.iif.hu

http://members.iif.hu/rad8012/

ne fogyassz sok energi t
Ne fogyassz sok energiát!

Takarékoskodjunk az energiával!

De az iskolában azt tanítjuk, hogy az energia megmarad.

Akkor most mi a helyzet?

mir l lesz sz
Miről lesz szó?
  • az energia fogalma,
  • az energiáról a közoktatásban,
  • a Világ, az Európai Unió és hazánk energia előállítási tervei,
  • az energiaátalakítás jelenlegi lehetőségei, azok előnyei és hátrányai, különös tekintettel a nukleáris energiára,
  • a valós életből és valós adatokkal végzett modellszámítások.
r vid t rt net
Rövid történet

Az energia szó a görög ενεργεια kifejezésből ered, ahol az εν- jelentése „be-” az έργον-é pedig „munka” az -ια pedig absztrakt főnevet képez. Az εν-εργεια összetétel az ógörögben „isteni tett”-et vagy „bűvös cselekedet”-et jelentett, Arisztotelész később „ténykedés, művelet” értelemben használta.

Galilei lejtő és inga

Leibniz

eleven erő: tömeg x sebességnégyzet

Coriolis: munkatétel

Robert Mayer – trópusi vizeken

Hermann von Helmholtz

Einstein: az energia egy négyesvektornak, a négyesimpulzusnak az egyik komponense a (hármas)impulzus három komponense mellett.

az energia megmarad
Az energia megmarad
  • "1840 nyarán a Jáva szigetére újonnan megérkezett európaiakon végrehajtott érvágásoknál azt tapasztaltam, hogy a kar vénájából eresztett vérnek majdnem kivétel nélkül föltűnően vörös színe volt. Ez a jelenség magára vonta teljes figyelmemet. Kiindulván a Lavoisier égés-elméletéből, mely az állati hőt égésfolyamatnak tulajdonítja, azt a kettős színváltozást, melyet a vér a kicsiny és a nagy körfutás hajszáledényeiben szenved, úgy tekintettem, mint a vérrel végbemenő oxidácziónak érzékileg észrevehető jelét, látható reflexusát. Az emberi test állandó mérsékletének megtartására kell, hogy annak hőfejlesztése a hő veszteségével, tehát a környező médium mérsékletével is szükségképen bizonyos értékviszonyban álljon s ennélfogva kell, hogy mind a hőtermelés és az oxidáczió- folyamat, mind pedig mind a két vérnemnek színkülönbsége a forró égöv alatt egészben véve kisebb legyen mint a hidegebb vidékeken."
energiatermel s er m vek
Energiatermelés, erőművek

Fogalmi problémák, a fogalmak differenciálódása a tudományban és a gyerekek tanulási folyamatai során.

erő – energia

munka – hő – energia

„hőenergia”

Primer energia – átalakítás- felhasználás

differenci latlan sfogalmak
Differenciálatlan „ősfogalmak”

A fizikai (és más természettudományi) fogalmak a gyerekekben lénye­gében két „fogalommasszából”, két differenciálatlan „ősfogalomból” alakulnak ki.

  • „statikus”

hossz, súly, terület, sűrűség, térfogat, viszkozitás, tömeg, szilárdság.

  • „dinamikus”

erő, mozgás, gyorsaság (később a sebesség, a gyorsulás), nyomás, energia, hő, hőmérséklet.

Fényes Imre 1980. A fizika eredete 72. oldal

„„Erő”-vel jelölt egységes képzetből öt különböző és egyaránt fontos fogalom bontható ki: a mozgásmennyiség (impulzus), az erő, az energia, a munka és a teljesítmény. „

az energia megmarad1
Az energia megmarad
  • Az energia szubsztanciaként való kezelése milyen mélyen beivódott fizika szakmódszertani kultúránkba. Még mindig van „hőmennyiség”, a­melyet a szerzők nyilván nem anyagi szubsztanciának gondolnak. A bioló­giai, kémiai folyamatok elemzése során gyakran beszélünk „energiát táro­ló vegyületekről”. Villamos vezetéke­ink „szállítják az energiát”, az elekt­romos áramkörben lévő, ellenállással rendelkező elektromos eszközt „fogyasztónak” nevezzük. Gyakran mondjuk, hogy kölcsönhatás közben „az egyik test energiát ad át a másik­nak”.
  • A sajátos gyermeki elképzelésekben az energia „ter­melődik és elhasználódik”, vagyis nem érvényes benne az energia-megmaradás elve . Úgy tűnik, ez a törvény nem tartozik azok közé, amelyek már születésünkkor adottak bennünk, ezt igen nehéz is lenne elképzelni. Az energia megmaradását tehát meg kell tanulnunk.
  • A tanköny­vek gyakran fogalmazzák meg pl. azt, hogy az erőművekben az energia keletkezik, az égéskor is ugyanez történik. Az energiának egyik formából a másikba való átalakulása nem szerepel ezekben a leírásokban, a tanulók teljes nyugalommal hihetik azt, hogy az ener­giát valóban előállítják, pl. szénből, vagy uránból.
a fels oktat sba bel p hallgat k tud sszintj nek vizsg lata
A felsőoktatásba belépő hallgatók tudásszintjének vizsgálata
  • A felsőoktatásba belépő hallgatók milyen tudásszinttel érkeznek, és az megfelelő-e a választott szak követelményeinek?
  • A felvételi pontszám megfelelő információt ad-e a hallgatók tudásáról?

A résztvevő intézmények

ELTE, BME több kara, DE, GDF, NYFMMK, PE több kara, PTE, SZTE, SZE, SZIE

a vizsg lat lebonyol t sa
A vizsgálat lebonyolítása
  • A hallgatók egy 60 perces dolgozatot írtak a regisztrációs hét folyamán .
  • A feladatlap központilag készült , középiskolásokkal ki lett próbálva, az OFI munkatársa ellenőrizte, mely 14 tesztkérdést és két számításos feladatot tartalmazott.
  • Az intézmények saját maguk szervezték a dolgozatok megíratását és javítását az egységes útmutató alapján.
  • A kollégák az eredményeket egy központilag előkészített

Excel táblázatban rögzítették és ezeket küldték vissza feldolgozásra (17 db).

Minden intézmény megkapta a saját statisztikáját a legfontosabb ábrákkal együtt, továbbá az országos adatokat.

legfontosabb eredm nyek
Legfontosabb eredmények

Felmérőt írt hallgatók száma, és a kérdésenként összsített felmérők eredményei:

fizika: 2185 fő 47%

slide12
Korunk egyik legnagyobb műszaki teljesítményének számító, a CERN-ben megépített LHC (Large Hadron Collider = Nagy hadron ütköztető) gyorsítóját az elmúlt évben kapcsolták be először. A tervek szerint a föld alá helyezett kör alakú 26,7 km kerületű gyorsítóban 7 TeV energiájú protonok fognak keringeni és ütközni. A teljes kerület mentén 2808 csomagban keringenek a protonok. Egy csomagban darab proton van.

a.) Mekkora egy protoncsomag teljes energiája?

b.) Ha egy 150 kg tömegű kismotor

ekkora mozgási energiával rendelkezne,

mekkora sebességgel mozogna?

c.) Mekkora a teljes kerület mentén

mozgó protonok energiája?

d.) Mekkora tömegű 25°C fokos

aranytömböt lehetne megolvasztani

ekkora energiával?

Adatok: az arany fajhője 126 J/kg°C,

olvadáspontja: 1337,6 K,

olvadáshője 64,9 kJ/kg.

slide13
Többen nem tudták helyesen a mozgási energia képletét, elfelejtettek 2-vel osztani.
  • Volt, aki a sebességet az F = m.a összefüggésből akarta kiszámolni, majd ebből kifejezte a „sebességet”, v = F/m – ként. De volt F = v.m képlet is. De találkoztam a centirpetális erő képletével is (mely valójában nem is külön erő, hiszen sokféle kölcsönhatás során jöhet létre körmozgás), melyek mindegyike azt mutatja, hogya hallgatók egy része az energia fogalmát az erővel keveri. Többen keverték a mértékegységeket is, mint J és N. Volt, aki le is írta, hogy

Fmozg. = E1 és N a mértékegysége. Továbbá szerepelt a

Emozg. = a.m.g összefüggés is.

  • Nagyon sokan voltak, akinél a mozgási energia m.v , vagyis az energia fogalma is teljes mértékben keveredik az impulzus fogalommal.
  • Ennek a ténynek az az érdekessége, hogy ezt a korábbi kutatások során csak kvalitatív, szöveges megfogalmazások esetében vizsgálták. Esetünkben pedig számításos feladatok esetében került elő ez a probléma.
  • Az olvadáshőről nagyon sokan elfeledkeztek, csak felmelegítették az aranyat az olvadáspontjára.
a feladat megoldotts ga
A feladat megoldottsága
  • 35,1%-ban volt sikeres.
  • 820 fő nem foglalkozott a feladattal. Ők 25,4%-osra írták a dolgozatot.
  • 292 fő megoldása teljesen jó volt, ők maximális pontszámot kaptak. Ezek a hallgatók 86,3%-osra írták meg a dolgozatot.
mai let nk tov bbi fenntart s hoz a k vetkez h rom f ter leteken van sz ks g nk energi ra
Mai életünk további fenntartásához a következő három fő területeken van szükségünk energiára
  • Elektromos energia, egyre nagyobb számú elektromos berendezéseink működtetéséhez
  • Termikus energia a fűtéshez és a legkülönfélébb technológiai folyamatokhoz
  • Folyékony üzemanyag a közlekedéshez, szállításhoz, a mezőgazdasághoz (traktorba gázolaj, stb.)
energiafelhaszn l sunk
Energiafelhasználásunk
  • Az összes energia 40 százalékát az épületekben használják fel, kétharmad részben fűtésre és hűtésre.
  • A hőigények mellett figyelembe kell venni, hogy megnőtt, és minden bizonnyal tovább fog növekedni a hűtés (klimatizálás) iránti igény is. Időjárásfüggő csúcsok megjelenésére kell számítani.
  • A legnagyobb, a teljes energiafelhasználás több mint 10 százalékát kitevő megtakarítást az épületek korszerűsítésével lehet elérni.

Az energiapolitikában nincsenek ”tuti megoldások”, hanem csak alternatívák vannak, és minden energiatermelési módnak vannak előnyei és hátrányai. Nem létezik „szuper tiszta” energia.

Minden energiatermelő berendezés megvalósítása, legyártása, a környezetbe való behelyezése is energiaigényes, továbbá beavatkozást, környezeti terhelést, szennyezést jelent. Például a szélerőművek lapátjaihoz szükséges szénszálak előállítása, a napelemekhez szükséges szilícium előállítása komoly és drága folyamat.

primer energiaforr sok
Primer „energiaforrások”
  • A Napból származó energia, melyen nem csak a napfény energiáját kell érteni, hanem a különböző körülmények között „eltárolt napenergiát”, mint a biomassza, de ide tartoznak a különböző fosszilis energiaforrások, mint a szén, a kőolaj és a földgáz. Ezek több millió év alatt keletkeztek a régen élt növények és állatok maradványaiból.

Valójában a szélerőművek is a Napból származó energiát használják fel, hiszen a levegő áramlása amiatt alakul ki, hogy a Nap sugarai nem egyenletesen melegítik a Föld felszínét, így hőmérsékletkülönbség és ennek következtében nyomáskülönbség alakul ki.

A vízenergia is visszavezethető a napenergiára, ugyanis a víz úgy jut el a Föld magasabb pontjaira, hogy a napsugárzás hatására elpárolgó víz felhőket képez, majd a felhőkből a víz csapadék formájában a magasan fekvő helyekre is hullik.

  • A Földből származó energia, mint a geotermikus és a nukleáris energia. Valójában a geotermikus energia is nukleárisnak tekinthető, hiszen a földet a radioaktív izotópok bomlása következtében felszabaduló hő melegíti.
energiat rol vegy letek
„Energiatároló vegyületek”

A szerves vegyületek egyik fontos típusát jelentik azok, melyek a kémiai kötéseikben energiát tárolnak, és a kötések átalakításával ez az energia átalakítható más formává. Nézzük meg, mi is történik a legegyszerűbb szénhidrogén, a metán égésének példáján keresztül?

CH4+ 2O2 → CO2 + 2H2O + 891 kJ/mol

A víz képződéshője 242 kJ/mol. Számítsuk ki, hogy mekkora a potenciálesés az O-H kötés kialakulásakor?

Egy mól O-H kötés létrejötte ennek a fele, vagyis 121 kJ, egy darab pedig 0,2 aJ energia felszabadulását eredményezi.

Apoláros kötések nagyobb kötési energiája lehetőséget ad arra, hogy az apoláros kötésekben energiát tároljunk, majd a kötést polárossá alakítva az energia bármikor felszabadítható.

a potenciálesés.

a vil g s az eu energiaig nye
A világ és az EU „energiaigénye”
  • A világ energiaigénye 1980-ban 7229 millió tonna olajegyenérték (Mtoe) volt, míg 2008-ra ez közel 70%-kal, 12 271 Mtoe –ra emelkedett (1 toe = 41,868 GJ). Az ENSZ adatai szerint jelenleg olyan ütemben használjuk fel a természetes energiaforrásainkat, mintha nem 1, hanem 1,4 Földünk lenne.
  • Az EU országok energia igénye 1700 Mtoe körüli érték évente.
  • A Földön kitermelhető fosszilis energiaforrások biztosítják ennek közel 85%-át.
  • Az uránkészletek a jelenlegi felhasználás mellett körülbelül 100-120 évre elegendőek.
  • További lehetőség a tórium felhasználása.
  • A 27 EU tag ország jelentős mértékben függ az orosz földgáztól. Az import 42%-a Oroszországból 24% Norvégiából és 18% Algériából származott 2009-ben.
  • Az energia 44%-át a fejlett országok használják el, miközben lakosságuk csak a népesség 18%-át teszi ki.
nemzeti energiastrat gia 2030
Nemzeti Energiastratégia 2030

Hazánk energiafelhasználása 2010-ben 1085 PJ volt, és célkitűzés, hogy ez 2030-ra se haladja meg az 1150 PJ-t. (1 PJ = 1015 J)

Hazánk energetikai szempontból sebezhető, mert fosszilis energiahordozók importjából fedezzük energiaszükségeltünk 62%-át.

Ezen belül a földgáz szükségletünk 82%-a import.

Tennivalók:

●energiatakarékosság és energiahatékonyságfokozása,

●megújuló energia a lehető legmagasabb arányban,

●biztonságos atomenergia és az erre épülő közlekedési elektrifikáció,

●kapcsolódás az európai energia infrastruktúrához,

●a hazai szén- és lignitvagyon fenntartható, környezetbarát felhasználása.

slide21

A hazai szén- és lignitvagyon fenntartható, környezetbarát felhasználása

A szén alapú energiatermelés szinten tartása három okból indokolt:

Energetikai krízishelyzetben (pl. földgáz árrobbanás, rendszer-szintű üzemzavar) az egyedüli gyorsan mozgósítható belső tartalék

Földgáz import kiváltó alternatíva, foglalkoztatás bővítési lehetőséggel

Ez értékes szakmai kultúra végleges elvesztésének megelőzése a fentiek miatt és a jövőbeni nagyobb arányú felhasználás lehetőségének fenntartása érdekében

Ez utóbbi feltétele a fenntarthatósági- és ÜHG kibocsátás vállalási kritériumoknak való megfelelés (a szén-dioxid leválasztási és tiszta szén technológiák teljes körű alkalmazása)

az energiatermel s szempontjai
Az energiatermelés szempontjai
  • Energiasűrűség
  • Rendelkezésre állás
  • Hatásfok
  • Kapacitás
  • Telepítési költség, megtérülési idő
  • Készletek
  • Környezeti terhelés
meg jul energiaforr sok
Megújuló „energiaforrások„

Egy része – például a nap-, és a szélenergia - csak nagy területen, kis mennyiségben, és jelenleg túl drágán képesek energiát termelni, nem beszélve arról, hogy erősen függnek nap- és évszaktól, valamint az időjárás szeszélyétől.

A legtöbb megújuló energiát a vízerőművek szolgáltatják, azonban ezek kapacitása is véges, és környezeti terhelésük nagysága vitatott.

Komoly lehetőség még az úgynevezett geotermikus energia, elsősorban a melegvíz fűtési célú felhasználása.

A legígéretesebb lehetőségként a biomasszát tartják számon.

sz ler m energiatermel se
Szélerőmű energiatermelése

A 2009-es évre vonatkozó széltermelés adatai órás, heti és éves átlag kihasználtság alapján

ingadoz sok az energiaell t sban
Ingadozások az energiaellátásban

A szélviszonyok óránkénti változása egyszer jelentős többletet termel, máskor hiány lép fel. Ha ez az ingadozás a hazai termelés viszonylag kis százalékát érinti csak, akkor azt a villamosenergia-rendszer el tudja viselni. Azonban, ha ilyen ingadozások a termelési kapacitás 40%-ban lépnének fel, ez súlyos gondokat – akár a rendszer időnkénti összeomlását is – okoznák.

Abban az esetben, ha a nap- és szélerőművek nagy arányban lennének jelen a hazai villamosenergia-termelésben, az erősen ingadozó teljesítmény kiegyenlítésére energiatároló kapacitások – pl. szivattyús-víztározós erőművek – létesítésére lenne szükség. Nyilvánvaló, hogy ilyen járulékos kapacitások létesítése komoly beruházás, és az ilyen tározós erőművek környezetterhelő hatását is figyelembe kellene még venni.

naper m feladat
Naperőmű feladat
  • Az érintett erőművek Internetes honlapján, valamint a sajtóban megjelent adatok szerint az újszilvási naperőmű maximális teljesítménye 400 kW, és évente 630 MWh energiát állít elő. A naperőmű létesítési költsége 618 millió Ft volt.
  • A Paksi Atomerőmű blokkjai 2011-ben 15685 GWh villamos energiát állítottak elő, a négy blokk összteljesítménye 2000 MW.
  • Az idő hányad részében működik a naperőmű (tegyük fel, hogy amikor működik, akkor maximális teljesítménnyel működik)?
  • Az idő hányad részében működött a Paksi Atomerőmű 2011-ben (tegyük fel, hogy amikor működött, akkor teljes teljesítménnyel működött)?
  • Hány – újszilvásihoz hasonló – naperőművet kellene építeni ahhoz, hogy a Paksi Atomerőmű által megtermelt éves villamosenergia mennyiséget kiváltsuk, és mennyi lenne ezek létesítési költsége?
  • Ha ezek a naperőművek megépülnének, teljes egészében tudnák-e helyettesíteni az atomerőművet, egyéb beruházások építése nélkül? Indokoljuk meg a választ!

Sükösd Csaba feladata Szilárd Leó Modern fizika verseny döntője 2012.

naper m megold s
Naperőmű - megoldás
  • A naperőmű által megtermelt teljes energia: 630 000 kWh, ezt a 400 kW teljesítményű erőmű = 1575 h teljes teljesítményen történő működés során termeli meg. Egy évben van 365*24 = 8760 h. Az időbeli kihasználtsága tehát: 1575/8760 = 0,18, azaz kb. 18%.
  • Az atomerőmű az éves energiamennyiséget = 7842,5 h alatt termelte meg. Ez 7842,5/8760 = 0,895 ~ 90% időkihasználtságot („rendelkezésre állást”) jelent.
  • Az éves energiamennyiség megtermeléséhez = 24897 ~25 000 ilyen naperőművet kellene építeni. Ezeknek létesítési összköltsége: 24897∙618∙106 =15386346∙106 = 15386 milliárd Ft lenne.
  • A létesített naperőművek nem tudnák teljesen helyettesíteni az atomerőművet, mert az éves energiamennyiséget az idő 18%-ban termelnék meg, az idő többi részére (82%-ra) jutó energiamennyiséget el kellene tárolni. Ez nagyon komoly energiatároló kapacitások létesítését jelentené (pl. víztározós erőművek), amelyeknek szintén nagy beruházási költsége van.
biomassza
Biomassza

A biomassza alatt - tágabb értelemben – a Földön élő élőlények összes tömegét értjük, energetikailag pedig főleg az eltüzelhető és fűtésre, vagy villamos energia termelésére használható növényeket, növényi és állati hulladékokat.

  • Növényei a növekedésük alatt rövid időn belül felhasználnak ugyanannyi szén-dioxidot, mint amennyi az előző mennyiség égetésekor keletkezett.
  • Ezek lehetnek mezőgazdasági és ipari hulladékok: szalma, állati trágya, olajpogácsa, depóniagáz; vagy lehetnek speciálisan erre a célra ültetett energianövények, elsősorban gyorsan növő lágyszárú növények, füvek.
  • Az elégetés során nem csak szén-dioxid keletkezik, hanem szálló por, szén-monoxid, dioxin, különböző nitrogén oxidok stb., amelyeket nem vagy nagyon költségesen tudunk semlegesíteni, továbbá magas alkáli- és klórtartalma, korrozivitása, hamujának összeolvadási hajlandósága és az általa képzett lerakódások nagy problémákat okoznak a biomassza tüzelésű erőművek tervezése és üzemeltetése során.
modellsz m t s
Modellszámítás

Hazánk 2010-es üzemanyag fogyasztása a KSH adatok szerint 3 milliárd liter volt, ami 3 milló m3 . Mekkora területen tudnánk ezt megtermelni?

  • Magyarország területe 93027,44 km2 , melynek 48%-a szántóföld, ami 44653,17 km2 = 4465317 ha (hektár). 1 ha = 100 m x 100 m = 10000 m2 = 0,01 km2 , a mezőgazdaságban még sok esetben ezt az egységet használják.
  • A termésátlag egy jó évben 8 tonna/ha kukoricára a statisztikai adatok szerint.
  • Ha mind a 48%-nyi termőföldön kukoricát termelnék az 8 t/ha x 4465317 ha = 35,72 millió tonna.
  • Számoljunk úgy, hogy 1 liter bioetanol előállításához kb. 3 kg kukorica szükséges, akkor a 35,72 millió tonna kukoricából 35,72/3 = 11,9 millió m3bioetanol állítható elő.
  • A fenti számítás szerint ennek közel 4 x szeresét tudnánk megtermelni, ha a teljes mértékben csak ezt akarnánk előállítani. Továbbá a bioetanol fűtőértékét azonosnak vesszük a közlekedésben és a mezőgazdasági gépekben használt üzemanyagokéval. Vagyis hazánk teljes szükségletét elő tudnánk úgy állítani, hogy termőföldek ¼-ed részét használjuk erre a célra, mely hazán területének 12%-a.
  • Ez körülbelül két megye teljes területe.
zemid hosszabb t s j reaktorok pakson
Üzemidő-hosszabbítás, új reaktorok Pakson?
  • "A paksi atomerőmű üzemidő-hosszabbítását minden forgatókönyv tartalmazza" - írja a stratégia, amely kész tényként kezeli, hogy a Paksi Atomerőmű jelenlegi négy blokkja újabb húsz évre megkapja az engedélyt, és 2032-2037-ig termelhet.
  • A stratégia összeállítói azt is eldöntött kérdésként kezelik, hogy a 2009-es országgyűlési határozat alapján Pakson felépül egy vagy két újabb blokk, így a magyar villamosenergia-rendszer teljes kapacitásának több mint felét (összesen 4000 megawattot) az atomenergia adja majd.
teljes tm nyn vel s pakson
Teljesítménynövelés Pakson
  • VVER-440 típusú blokkok, 4 darab
  • A névleges teljesítmény 2009-től 500 MW.
  • Korszerűsített, új típusú üzemanyag, ami 4,20 % átlagdúsítású, három darab kiégő mérget (Gd2O3) tartalmazó elnyelő pálcával.
  • A projekt végén mind a négy paksi blokk névleges teljesítménye 500 MW lett, tehát a beruházás következtében összesen 240 MW erőművi kapacitás létesült.
p lda
Példa

A paksi atomerőműben 4 reaktor működik. Reaktoronként a

hőteljesítmény1485 MW, villamos teljesítmény pedig 500 MW.

  • a) Becsüljük meg 1 reaktor üzemanyagtöltetét, ha tudjuk, hogy az üzemanyag kb. 4,2 % -ban tartalmaz jól hasadó 235U izotópot, és az izotóp koncentrációja (az egész töltetre nézve) évente átlagosan 1,14 %-kal csökken! Tegyük fel, hogy a felszabaduló energia nagyrészt az 235U maghasadásából ered, ahol egy - egy hasadás alkalmával 32 pJ energia szabadul fel. (Egy évben átlagosan 330 napot üzemel egy-egy reaktor) Mekkora a tömege és a térfogata?
  • b) Mekkora lenne a paksi erőművel azonos hőteljesítményű hőerőmű évi üzemanyag szükséglete, ha az 24,5 MJ/kg fűtőértékű szenet használna? Mekkora lenne a tömege és a térfogata?
  • c) Becsüljük meg a szénerőmű által évenként kibocsátott gáz térfogatát normál állapotban! Milyen vastagon borítaná be ez a szén-dioxid gáz Magyarország területét, amely 93 033 km2 ?
megold s
Megoldás

a ) Határozzuk meg egy reaktor aktív zónájában naponként elhasadt uránmagok számát!

A naponként elhasadt urán össztömege:

Évi 330 üzemnappal számolva, az 235U elhasadt tömege évente: 517 kg.

Az ehhez szükséges teljes üzemanyagtöltet tömege 45,35 tonna.

4 blokkra: 181,4 tonna.

Térfogata: az urán sűrűsége meglehetősen nagy 19,1 g/cm3 , vagy 19100 kg/m3 , vagy 19,1 tonna/m3 . V = m/ρ 2,375 m3 egy reaktor esetében.

A 4 blokkra 9,5 m3.

Összehasonlításképp számoljuk ki egy kicsi szoba térfogatát. Magassága legyen 3 m, és 4 x 4 m-es. V = 4 x 4 x 3 = 48 m3 , melyben 5 évre elegendő töltet halmozható fel. A Paksi Atomerőműben 2 évre elegendő üzemanyagot tárolnak.

Az üzemanyag szállítási térfogata, és a kiégett, nagy aktivitású fűtőanyag térfogata is ennyi.

slide34

b ) A szükséges szén tömege 4 reaktorblokkra számolva:

6,9.106 t.

  • Térfogata: a szén sűrűsége 1 – 0,85 tonna/m3 , tehát térfogata 6,9 millió m3 lenne.
  • Gondolatban terítsük szét egy focipályára. A pálya mérete legyen 100 m x 50 m = 5000 m2 . 6900000/5000 = 1380 m = 1,38 km magas lenne. Magasabb, mint a Kékes!
  • Például a Mátrai Erőmű átlagos éves lignitfelhasználása 8,5 millió tonna 700 MW-os teljesítmény eléréséhez. (A lignit fűtőértéke lényegesen kisebb, átlagosan 7300 kJ/kg, mint amivel a becslés során számoltunk.)
slide35

c ) Ha feltesszük, hogy a teljes szénmennyiség tökéletesen elég, akkor a szénatomokból szén-dioxid molekulák lesznek, ezek száma megegyezik a szénatomok számával. Ekkor a keletkező gáz anyagmennyisége:

Normál állapotban a szén-dioxid gáz térfogata:

Az ország teljes területét befedő normál állapotú gázréteg vastagsága pedig: 1,29.1010m3/9,3033.1010 m213,8 cm lenne.

modellsz m t sok
Modellszámítások

Tanulságos, a való életből és valós adatokkal végzett modellszámítások célja:

  • A tanulók lássák, miként lehet egyszerű matematikai eszközök segítségével utánaszámolni a különböző híradásokban, tervezetekben számszerűen megjelenő állításoknak, és ne „dőljenek be” megalapozatlan, a tényeket mellőző kijelentéseknek, sokszor a környezetvédelem álcája mögé bújó lobbi csoportoknak, vagy a környezetvédelem irracionális képviselőinek.
  • Ez a háttértudás a tudatos emberé nevelés szerves részét képezi.
  • És ez a fizikai, a kémiai tudás és a feladatmegoldás tanításának egyik fontos célja.
a nukle ris energi t elutas t k
A nukleáris energiát elutasítók
  • Ausztria (1978-as népszavazás)
  • Olaszország
  • Németország
  • Svájc (nem épít)
  • Japán ?!

NUKLEON 2012/3

2012/4

a nukle ris fejleszt st t mogat k
A nukleáris fejlesztést támogatók
  • Oroszország
  • Kína
  • Dél – Korea
  • India (tórium)
  • USA
  • Csehország
  • Finnország
slide39
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!

rad8012@helka.iif.hu

http://members.iif.hu/rad8012/