Kärnkraft

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

Kärnkraft

Inledning:
Jag har valt att arbeta med kärnkraft. Jag valde det för jag vill veta mer om det. Hade vi haft mer tid till detta arbete så hade jag mer än gärna arbetat med både vind och solkraft också. Men eftersom vi har så kort tid på oss så väljer jag att fördjupa mig i just kärnkraft. För jag tycker att det verkar vara så stort runt om i världen. Kunskapen jag får av att läsa om kärnkraft tror jag att jag kommer få nytta av senare i mitt liv. Jag tror även att det finns mer att lära av kärnkraft än vad det finns att lära av sol och vindkraft. Det är därför jag valt kärnkraft.

Fakta:
Med kärnkraft finns det både bra och dåliga saker. Några av dom bra sakerna är billig energi som senare kan omvandlas till elektricitet, inga fossila bränslen, knappt mätbara utsläpp och ingen växthuseffekt. Några av dom dåliga sakerna är att om det händer en katastrof så blir det katastrofala följder. Utbränt kärnbränsle som är väldigt radioaktivt och man kan tillverka ingredienserna till kärnvapen med hjälp av en kärnreaktor. För som Sverige som är neutralt är det ett minus, men för tillexempel Frankrike som har kärnvapen är det ett plus.

Ett kärnkraftverk fungerar såhär. Först börjar man att hetta upp vatten i reaktortanken genom att bombardera kutsarna, som är i styrstavarna med neutroner och då bildas det ånga. Ångan går vidare till en ångturbin där ångan driver runt turbinen. Ångturbinen är sammankopplad med en elgenerator, som producerar elektricitet. När ångan har drivit runt turbinen tillsätts kylvatten som kyler ner ångan så att det blir till vatten och sedan går det tillbaka till reaktortanken och åker runt, runt och runt.

En kärnkraftsreaktor kan liknas vid en stor ångpanna. Mellan 450 och 700 bränsleelement placeras i reaktortanken och bildar tillsammans det som kallas för härden. När man får igång kärnklyvning i atomkärnan i uranet bildas det värme. Det vattnet som pumpas genom härden värms upp, och börjar koka och förångas. Ångan leds till turbinen som driver en generator som omvandlar ångtrycket till elektricitet. Ångan leds sedan från turbinen vidare till en kondensor där ångan kyls ner och blir till vatten igen. Därefter leds vattnet åter in i reaktortanken . Kylvattnet som används för att kondensera ångan till vatten är havsvatten. Det pumpas sedan ut i havet igen efter att det har utfört sin uppgift. Kylvattnet blir inte radioaktivt eller förorenat i med att det aldrig kommer i kontakt med processvattnet.

Under kärnklyvningsprocessen bildas långlivade starkt radioaktiva ämnen i kärnbränslet. Ämnen som är farliga för människor, miljön och alla levande djur. Det är därför väsentligt att härden hela tiden kyls och att den är innesluten, isolerad från kontakt med omgivningen. Härden måste kylas med vatten under en lång tid även efter att kärnklyvningsprocessen är stoppad, eftersom de radioaktiva ämnena i härden fortsätter att avge värme. Att hålla de radioaktiva ämnena isolerade och att alltid kunna tillföra vatten är därför grundläggande säkerhetsfrågor.












Det måste också alltid finnas el tillgänglig så att klyvningen och andra säkerhetssystem ska fungera. Isoleringen åstadkoms genom att antal säkerhetsbarriärer. Om en barriär inte fungerar så ska nästa ta vid. Isolering sker också genom att bränsleelement alltid hanteras under vatten. Ett par meter vatten stoppar strålningen helt. Flera oberoende reservsystem finns för att man alltid ska kunna tillföra vatten för att kunna kyla härden och för att elförsörjningen ska fungera. I kärntekniklagen anges att ansvaret för säkerheten ligger helt på den som har tillstånd att driva kärnkraftverket. SKI anger i föreskrifter vad detta ansvar innebär och kontrollerar att tillståndshavaren tar sitt ansvar. Detta sker bland annat genom inspektioner och granskningar av olika slag.

Det finns tio kraftproducerande reaktorer på tre platser i Sverige. Forsmark finns det tre stycken, Oskarshamn finns det tre och Ringhals finns det fyra stycken. Sju av dessa är kokvattenreaktorer medan 3 av Ringhals reaktorer är av tryckvatten typ. I Sverige så står kärnkraften för ungefär hälften av elproduktionen. För hela världen kommer en fjärdedel av elektriciteten från kärnkraft.

Kärnkraftens alternativ är bl.a. olja, kol och naturgaser (fossila bränslen). De andra är vind, sol och vattenkraft. Vind och solkraft har mycket utveckling kvar och kostar för tillfället mer än den smakar. När de fossila bränslena bränns bildas enorma mängder koldioxid som påverkar växthuseffekten negativt. Vid förbränning bildas stora mängder kväveoxider som bidrar till markförsurningen. Förbränning påverkar även ozonlagret negativt. Vattenkraft är nog kärnkraftens starkaste alternativ. Men det är svårt att hitta lämpliga ställen att placera vattenkraftverken på. Vattenkraftverken är väldigt miljövänliga eftersom de bara använder vatten och tyngdlagen.

Det finns några olika sorters radioaktiva ämnen som har med kärnkraft att göra. Den ena är alfastrålning, och alfastrålning är stora partiklar. Uran, radium och plutonium avger alfastrålning. Alfastrålning kan stoppas med hjälp av ett tunt papper. Man kan även förkorta alfastrålning med hjälp av en gamla grekiska bokstav som Betastrålning är en farligare radioaktivstrålning, som förkortas med hjälp av en gamla grekiska bokstav som Partiklarna i betastrålningen är mycket lättare än alfastrålningspartiklarna och klarar därför 10 meter i luften. Betastrålning kan stoppas av tjocka kläder eller glasögon. Även gammastrålning den farligaste strålningen kan förkortas med hjälp av en gammal grekisk bokstav som Gammastrålningen kommer ifrån förändringar i atomkärnan. Gammastrålning har mycket lång räckvidd och stor genomträngningsförmåga. För att lyckas stoppa gammastrålning behövs decimeter tjock betong eller några meter vatten.

Radioaktiv strålning kan inte upptäckas av de mänskliga sinnena. För att upptäcka radioaktiv strålning behöver man ett instrument som kallas Dosimeter. Den innehåller ett trålningskänsligt ämne och visar hur storstråldos bäraren bär. Aktiviteten mäts vanligen av en geigermätare. Anledningen till att använt kärnbränslet är radioaktivt är att
kärnreaktionerna i reaktorn har gett upphov till nya atomer med överskott av inre energi.

Strålning är energi i rörelse. Om man släpper en sten i vatten så bildas det ringer som rör sig ifrån där stenen släpptes ner. Antal ringer som bildas under en viss tid kallas frekvens. Ringarna är små vågar och avståndet mellan vågorna kallas våglängd, strålning är också en slags vågrörelse. Strålning är olika p.g.a. våglängd och frekvens. Energifattig strålning har hög frekvens och kort våglängd.

Radioaktivitet strålning räknas (förutom UV-strålning) som den mest skadliga strålning som vi kan utsättas för. Man mäter strålning i enheten Sievert (Sv) efter den svenske fysikern Rolf Sievert. 1 Sv är en mycket stor stråldos, så man brukar mäta i millesievert (mSv). Den normala stråldosen i Sverige är 4mSv. Men efter olyckan i Tjernobyl blev det en högre stråldos på många platser i Sverige, bl.a. i Gävle.

Marie Curie uppfann ordet "radioaktivitet".1898 upptäckte hon tillsammans med sin make Pierre Curie ämnet radium. Radium betyder "det strålande". Radium är ett starkt radioaktivt ämne.

1895 upptäckte Wilhelm Konrad Röntgen den efter honom uppkallade röntgenstrålningen. 1901 fick han nobelpriset i fysik för sina upptäckter. Ärret efter Wilhem upptäckt röntgenstrålningen lade Henri Bequerel en liten mineralklump på en fotografisk plåt. Sedan upptäckte han att klumpen lämnat skuggor på plåten. Det var en ren slump att han hade lagt den där. Plåten hade inte varit utsatt för dagsljus, så det måste bero på något annat, resonerade Henri. Detenen innehöll uran och han var den förste att upptäcka radioaktiv strålning.

Joniserande strålning är så energirik att den kan rycka loss elektroner från de atomer som den
träffar, och på så vis förvandla dem till positivt laddade joner. Det är det som är farligt
med joniserande strålning. Röntgen och Radioaktiv strålning är exempel på joniserande
strålning.

Halveringstiden för ett ämne är tiden för ett ämnets radioaktivitet skall minska till hälften.
Några ämnens halveringstider:

Ämne Halveringstid
Radon 220 55 s
Jod-131 8 dygn
Plutonium-239 24000 år
Uran-238 4,5 miljarder år
Man mäter styrkan (aktiviteten) hos ett radioaktivt ämne i Bequerel 1 Bq=1 sönderfall/s

Spillvärme:
Spillvärme är en liten del av den energi som tillförs industrin återfinns i produkterna. Det absolut största utflödet av energi från industrin sker i form av värmeenergispill, så kallad spillvärme.
Exempel på spillvärme är:
• Värmetransport genom väggar till omgivningen. Denna spillvärme är svår att ta tillvara men kan minskas genom isolering.
• Rökgaser, kyl- och processvatten vilka har en högre temperatur än omgivningen.
• Varma produkter som tillåts svalna eller kyls utan att värmeenergin tas tillvara.
För att spillvärme ska bli intressant ur energiutvinningssynpunkt måste vissa krav angående temperatur, flöde och tillgänglighet vara uppfyllda. Allting som har en temperatur över omgivningens kan dock användas för utvinning av värmeenergi. Ofta sätts dock gränsen för när spillvärme är intressant för värmeåtervinning vid + 20 grader Celsius. Även spillvärme av lägre temperatur kan i vissa fall vara av intresse, exempelvis för förvärmning av varmvatten eller uppgradering med hjälp av värmepump. Användning av spillvärme för energiändamål handlar i dag främst om att ta tillvara den energi som finns i kylvatten, avloppsvatten och ventilationsluft
Verkningsgrad:
Begreppet verkningsgrad beskriver hur stor andel av energin som nyttiggörs i pannan. Ordet verkningsgrad används på olika sätt och i olika sammanhang, inte minst i reklamen för pannor. Begrepp som dyker upp vid jämförelser mellan pannor är bland annat förbränningsverkningsgrad, pannverkningsgrad, årsmedelverkningsgrad, systemverkningsgrad och systemårsmedelverkningsgrad. Det kan vara lite förvirrande. Seriösa branschföreträdare använder pannverkningsgrad som standardbegrepp vid jämförelse mellan pannor. Som konsument har man rätt att förvänta sig att det är just pannverkningsgraden som anges.

Verkningsgrad är ett begrepp med många betydelser. Därför måste det alltid framgå vilken verkningsgrad som avses. Förutom de olika avgränsningarna av system måste även beräkningen av verkningsgraden definieras, om den avser hela värmesystemet eller endast del där av. Vid beräkningar av verkningsgraden för värmesystemet förekommer olika definitioner. I Europa är det tradition att utgå från bränslets undre värmevärde, det så kallade effektiva värmevärdet. I det undre värmevärdet ingår inte det värme som man får ut om vattenångan i rökgasen kondenseras. Om kondensationsvärmet nyttiggörs, det vill säga rökgaserna kyls så att fukten kondenserar ut, kan verkningsgraden räknat på det undre värmevärdet bli högre än 100 procent. Det övre värmevärdet, som räknar med det frigjorda värmet vid kondensering av ånga, anger bränslets totala energiinnehåll, det kalorimetriska värmevärdet. Om man betraktar en eldstad så kommer inte all energi i veden att överföras till radiatorvattnet och kunna utnyttjas för uppvärmning. Förluster finns bland annat vid uppstarta och nedledning, vid ofullständig förbränning, i form av varma rökgaser och i form av strålningsförluster till omgivningen.

Värmepump:
Vad är en värmepump?
I ett kylskåp flyttas värmen inuti skåpet ut till den omgivande luften. Med hjälp av en värmepump flyttas lagrad värme från mark, vatten, berg eller luft in i ett värmesystem, till byggnader eller fjärrvärmenät.

Värmepumpen består av fyra huvuddelar: förångare, kondensor, expansionsventil (som minskar trycket) och kompressor (som ökar trycket). Dessa är förbundna med ett slutet rörsystem. Där cirkulerar ett köldmedium som i vissa delar av kretsen är i vätskeform och i andra delar är i gasform.

Kokpunkten för olika vätskor varierar med trycket. Höjer man exempelvis trycket från det normala till det dubbla så kokar vattnet vid 120°C i stället för vid 100°C. Köldmedierna i värmepumpen fungerar likadant. Deras kokpunkt ändras när trycket ändras. Därför kan de användas vid låga temperaturer hos värmekällan.

Värmepumpen drivs vanligtvis med el och ger två till tre gånger mer energi än vad som krävs för driften, i gynnsamma fall mer. Erfarenheten säger att det är bäst att dimensionera värmepumpar efter 50-70 procent av det högsta behovet, exempelvis under de kalla vinterdagarna vid bostadsuppvärmning. Då får värmepumpen en jämn och kontinuerlig gång. På så sätt täcks 80-90 procent av hela årets energibehov. Resten kan tas från t.ex. en befintlig värmepanna eller från en el-patron. Om värmepumpen dimensioneras efter det högsta effektbehovet skulle den under större delen av året arbeta med korta drifttider, många starter och högt slitage.

Slutsats:
Att arbeta med kärnkraft tyckte jag var mycket roligt. Det var roligt för att man fick arbeta på egen hand, man lärde sig mycket sen var det också väldigt lätt att hitta informationen som jag behövde. Varför jag tyckte det var så roligt var nog för att jag kunde och visste så lite om kärnkraft och hur energi tillverkas. Men nu vet jag i stort sätt det mesta om kärnkraft och hur el tillverkas. Det var ett väldigt intressant att arbeta med för man lärde sig nya saker hela tiden. Informationen till detta arbeta...