Nuklearna Energetika

Nuklearna energetika

Prezentaciju uradili: Nemanja Stefanović, Nevena Milenković, Nevena Dunjić, Dušan Krejaković, Dubravka Tomić

Nuklearna energija je energija koja nastaje usled deljenja i spajanja atoma (fizije i fuzije). Promena nuklearne mase u nuklearnu energiju je u skladu sa Ajnštajnovom formulom za energiju ( E=mc2 ). Nuklearnu energiju je otkrio frncuski fizičar Henri Becquerel 1896 godine kada je otkrio da su fotografske ploče u čijoj blizini je stajao komad uranijuma potamnele slično kao i rengenske ploče koje su tih godina i izmišljene.

Primer lančane reakcije nuklearne fizije Uranijumovog izotopa U-235

Nuklearna fizija je prvi put eksperimentalno postignuta 1934 godine kada je tim naučnika predvodjen italijanskim fizičarom Enrikom Fermijem bombardovao parče Uranijuma neutronima. 1938 godine nemački hemičar Otto Hahn je otkrio da se usled bombardovanja Uranijuma sa neutronima,Uranium deli na dva približno ista dela. Posle toga mnogi naučnici,uključujući i Lea Szilarda,su otkrili da usled oslobadjanja neutrona u takvim reakcijama nastaje lančana reakcija. Tada su naučnici iz mnogih zemalja aktivno počeli da se bave nuklearnom fizijom…

Crtež prvog nuklearnog reaktora na Univerzitetu u Čikagu…

Prvi nuklearni reaktor je napravljen na univerzitetu u Čikagu,u prostorijama ispod zapadnih tribina Alonzo Stagg Field stadiona. Na njemu je radio Leo Szilard koji je u to vreme emigrirao za Ameriku. Reaktor je imao krajnje prost dizajn i dobio je ime Chicago Pile-1 (Čikaška Gomila 1) upravo zbog tog prostog dizajna. To su ustvari bile cigle od grafita naslagane u polu sferičan oblik. Kontrolone šipke su bile presvučene Cadmiumom koji je upijao neutrone a jezgro je bilo od Uraniuma. Kada bi se kontrolna šipka izvlačila iz reaktora količina neutrona se povećavala što je dovodilo do lančane reakcije. Prva veštačka,samo-održavajuća lančana reakcija se dogodila 2og Decembra 1942 godine

Animacija nuklearne fizije…

Nuklearna fizija se takodje koristi kao osnova za atomsko naoružanje… U toku nuklearne fizije oslobadja se ogromna količina energije…

Nuklearne elektrane…

Nuklearna energija je počela 50-tih godina da se koristi za proizvodnju električne energije. Ovaj proces proizvodnje struje se odvijao u velikim postrojenjima nuklearnih elektrana. 20 Decembra 1951 godine dobijena je prvi put struja. To se dogodilo u eksperimentalnoj nuklearnoj centrali EBR-1 blizu Arca, u Idahu. Proizvodila je oko 100kW i njen reaktor je prvi koji je doživeo delimično topljenje (1955 god). Količina i snaga nuklearnih reaktora je brzo počela da raste tako da je proizvodnja struje koja je 1960-ih godina bila nešto manja od 1 GW do početka 70-ih bila 100GW. Do 1980 godine količina proizvedene električne struje dosgizala je 300 GW. Posle nesreće u Černobilu 1986 godine rast proizvodnje nove električne struje je znatno usporen.

Grafik kapaciteta nuklearnih elektrana i njihov rast

Način rada nuklearnih elektrana su različiti ali ono što je kod njih isto je to da ih pokreće nuklearno gorivo. Vrste reaktora se dele na:      

Reaktore sa vodom pod pritiskom (PWR) Reaktore sa ključalom vodom (BWR) Reaktore sa teškom vodom pod pritiskom (PHWR) Reaktor Bolshoy Moshchnosti Kanalniy (RBMK) Reaktore hladjene gasom (GCR) Reaktore hladjene tečnim metalom (LMFBR)

Prednosti korišćenja nuklearne energije u prozvodnji struje su velike jer je to veoma čista energija koja ima veliki rok trajanja i skoro da nema zagadjenja. Pogonske šipke u nuklearnim elektranama u glavnom traju od 2 do 5 godina posle čega se ili menjaju ili obogaćuju ako je moguće. Primera radi Uraniumov izotop U-235 proizvede 3,7 miliona puta više energije nego ista količina uglja. Plutonium koji se dobija kao proizvod trošenja Uranuimskih šipki se isto može koristiti kao pogonsko gorivo. Jedna od mana je ta što Plutonium Pu-239 i Pu-241, dobijen od trošenja Uranijuma, može da se koristi za proizvodnju nuklearnog naoružanja.

Dve velike nesreće su obeležile “Nuklearn eru”. Prva je bila nesreća u elektrani Three Mile Island kod Pensilvanije. 1979 godine zbog kvara na sistemu za hladjenje reaktora moralo je biti ispušteno u atmosferu oko 13000000 Ci (Kiri mera za radioaktivnost) plemenitih gasova da bi se sprečilo pregrejavanje jezgra. Na sreću niko od radnika ili ljudi iz okoline nije umreo zbog prekomerne doze zračenja ali je ovo poteglo mnoga pitanja u vezi bezbednosti uklearnih elektrana. Druga velika nesreća je bila u nuklearnoj elektrani u Černobilu, kod grada Pripyata u Ukrajni 1986 godine.Tada je reaktor broj 4 usled pregrejavanja eksplodirao što je dovelo do katastrofalnih posledica.U atmosferu je izbačena ogromna količina radioaktivnih materija.

Grad Pripyat je ubrzo posle nesreće bio potpuno evakuisan. U tom gradu i dan danas niko neživi i on je ostao skoro netaknut od trenutka kada je napušten.

I dan danas se radi na zatvaranju i betoniranju Reaktora 4 u takozvani “sarkofag”…

Ukratko to je Nuklearna energetika…

Kraj…