Kärnkraft

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

Det finns två sätt att utvinna kärnkraft, fission, där man delar atomkärnor, och fusion, där man slår ihop atomkärnor.

Fission
Fissionskärnkraften är den kärnkraft som används i dagens kärnreaktorer. Den fungerar så att man delar en uranatomskärna. Uranet man använder är ett förädlat uran, som innehåller 3% Uran-235 och 97% Uran-238. Urankärnorna klyvs genom att de bombas med neutroner.
När en kärna klyvs frigörs flera neutroner, vilket skapar en kedjereaktion där neutroner frigörs, och atomkärnor klyvs
. För att processen inte ska spåra ur och explodera måste man bromsa neutronerna. Detta görs genom s.k. moderatorer, t.ex. vatten. Vattnet bromsar alltså upp neutronerna, och blir då så varmt att det blir vattenånga, som i sin tur används för att snurra en turbin.
För att ytterligare förhindra en härdsmälta eller kärnexplosion skjuts kadmiumstavar in i reaktorn om processen går för fort fram. Kadmiumet absorberar då neutronerna, och kärnklyvningen bromsas kraftigt eller upphör helt. Det finns även kärnkraftverk som använder t.ex. kol och grafit som moderatorer.
Det finns två olika sorters fissionskraftsreaktorer, tryckvattenreaktorer(fig. 1) och kokvattenreaktorer(fig. 2). I en kokvattenreaktor är det samma vatten som finns i reaktorn som förångas och gör att generatorn snurrar. I en tryckvattenreaktor, däremot, upphettas reaktorvattnet till en mycket högre temperatur, och leds sedan bort i rör till en s.k. ångenerator som innehåller vanligt vatten. När vattnet i ångreaktorn kommer i kontakt med rören som innehåller reaktorvattnet förångas det. Gemensamt för båda är dock att det vatten som snurrar turbinen leds bort till en kondenstank. I den finns en mängd titanrör som innehåller havsvatten. När ångan kommer i kontakt med rören kondenserar ångan och blir vatten igen. Havsvattnet, som aldrig kommer i kontakt med reaktorvattnet, leds vidare ut i havet. Det vattnet har dock en förhöjd temperatur på ca 10 grader, vilket skapar en ogynnsam miljö för livet i havet.
Det negativa med kärnkraften är alla de giftiga ämnen som bildas vid kärnklyvning, bl.a. plutonium och Cesium 137, vilka avger stark gammastrålning. Man har egentligen ingen bra idé om hur dessa ämnen ska ”avgiftas”, och därför borrar man ner de 500 meter ner i berggrunden. Egentligen kan 2 meter räcka för att stoppa all strålning, men p.g.a. att man inte vet hur urberget kommer att ändras under den tidsperiod som avfallet ska ligga där, upp mot några 1000-100 000 år, så borrar man alltså ner det 500 meter. Avfallet kapslas också in i ett flertal metaller (t.ex. koppar) och bentonit, en slags vattentät lera. Uranet, som är förpackat i stavar, däremot är betydligt besvärligare att ta hand om.
När uranet har bedömts som otjänligt flyttas det över till en annan bassäng inom kärnkraftverket, där de får stå för att svalna, och för att radioaktiviteten ska minska. Efter ett år flyttas bränslet vidare, till Centralt Lager för Använt Kärnbränsle (CLAB), där det förvaras i bassänger, för att svalna och för att radioaktiviteten vidare ska avta. Efter 40 års förvaring i CLAB ska uranet genomgå samma process som de övriga giftiga ämnena, d.v.s. kapslas in och borras ner i jorden. Så långt har dock aldrig kärnkraften kommit i Sverige, men man har provborrat på ett flertal ställen för att undersöka om berggrunden är lämplig för slutförvaringen av bränslet. Många kommuner säger dock nej till att förvara kärnbränslet, vilket medför ytterligare svårigheter.


Några av fördelarna med fissionskraft, jämfört med de energikällor vi har, är att
¨ Fissionskraft är miljövänligt, det producerar inga utsläpp och bidrar inte till växthuseffekten.
¨ Ett fissionskraftverk producerar lika mycket el på ett år, som 12790 vindkraftverk gör.
¨ Fissionskraft är det billigaste alternativet att producera el på
¨ Fissionskraft är kan producera energi oberoende av vädret, något som varken vindkraft, solkraft eller vattenkraften kan.
Några av nackdelarna med kärnkraften, jämför med de energikällor vi har idag är att:
¨ Om en härdsmälta skulle inträffa skulle det kunna få katastrofala följder för en hel världsdel.
¨ Uranet som blir över avger stark strålning, och måste förvaras och ses efter i flera hundra tusen år.
¨ Kylvattnet som släpps ut i havet är så varmt att det hotar djurlivet där.
¨ Plutoniumet som bildas vid kärnklyvning skulle kunna användas till kärnvapen.


Sveriges elkonsumtion uppgick 1991 till 475TWh, fördelat enligt tabellen.

Om man jämför med 2001, då fördelningen såg (ungefär) ut såhär:


Märker man att kärnkraften och vattenkraften är de två egentliga energikällor som behövs för att försörja Sverige. Vindkraften täcker upp 0,06 av vårt energibehov, och solenergin är för liten för att mätas, även fast Sverige är bäst i världen på solenergi. Vattenkraften får anses vara nästan maximalt utbyggd i Sverige, och även om vattenkraft, solkraft eller vindkraft skulle kunna täcka upp hela Sveriges energibehov, så skulle man inte kunna producera elektricitet oberoende av vädret. Det är därför kärnkraften är här för att stanna. Vattenkraft och kärnkraft kommer i framtiden vara energikällorna i Sverige, p.g.a. att vi kan ha, och bygga ut våran kärnkraft. I andra länder, typ USA och Danmark kommer man vara beroende av kärnkraften länge. Länder som inte har kärnkraftverk, som just Danmark, importerar mycket energi från andra länder med kärnkraft, och ca 17% av jordens energibehov kommer från kärnkraften. Personligen anser jag att kärnkraften är den klart bästa energikällan, åtminstone om man ser till alternativen:
För att täcka upp hela Sveriges energibehov under 1 år skulle antingen
4 566 210 Vindkraftverk á 300kW
(Ej medräknat energibortfallet när det är vindstilla)
eller
En solfarm med arean 233 744 29 hektar
behövas. Olje- och kolkraftverk ser jag inte som något riktigt alternativ, eftersom att de förgiftar omgivningen och miljön.

Det allra bästa, både ur miljösynpunkt och energisynpunkt vore att ersätta alla kolkraftverk, oljekraftverk, och övriga miljöfarliga energikällor med kärnkraften. Alla kärnkraftverk kan sättas på något avlägset stället, typ Sibirien, Nordpolen, Alaska.
Eftersom att det knappt bor något folk där är det ingen som stör sej på kärnkraftverken. Vid en härdsmälta skulle ett absolut minimalt antal människor bli berörda, samtidigt som de människor som styrde processen i kärnkraftverken skulle kunna befinna sej antingen i en underjordisk ”by” eller så skulle processen kunna styras på avstånd, t.ex. från USA eller Ryssland, och de enda som skulle behövas i närheten av kärnkraftverken skulle isåfall vara säkerhetspersonalen.
Under tiden som fusionskraften ger oss energi, skulle vattenkraften kunna byggas ut ytterligare, till max, men på lång sikt är fissionskraft det enda som kan ge oss den energi vi behöver.

Fusion

Fusion är det sättet som alla stjärnorna har fått sin energi ifrån. Fusionkraften går ut på att man, istället för att dela atomkärnor, slå ihop lätta atomkärnor till tunga.
De två ämnen som används vid en fusion är deuterium och tritium, HO och HO2.
För att sedan få de två molekylerna att smälta ihop till en behövs ca 100 miljoner grader, och en stark dragningskraft. Det finns idag en enda fusionsreaktor, JET i England. Där har man löst problemet med dragningskraften genom magnetism. Själva fusionen måste också kontrolleras med magneter, eftersom att inget ämne kan hålla för en 100 miljoner graders varm klump av deuterium och tritium.
Deuteriumet och tritiumet kan liknas vid två magneter. De är lika laddade, och stöter därför bort varandra. Men när deras temperatur är några miljoner grader rör de sej så snabbt, att de krockar och smälter samman. Då bildas helium och en fri neutron, och mängder, många gånger mer energi än i en fissionsreaktor frigörs. (fig.3)
Båda bränslena är en sorts väteisotoper, och inget utav dem är radioaktivt. Deuterium går att utvinna ur havsvatten, och en m3 havsvatten skulle då innehålla tillräckligt med deuterium för att ge lika mycket energi som 200 ton olja. Tritium kan bildas direkt i reaktorn med hjälp av litium, och litium är inte heller på något sätt skadligt. Därmed är det dock inte sagt att fusionskraften inte skulle avge någon som helst strålning; de neutroner som bildas vid fusionen skapar nämligen sådan strålning.
En avstängd fusionsreaktor behöver dock endast stå i ca 100 år innan den skadliga radioaktiviteten har försvunnit, och den kan monteras ner. Kort sagt, så är fusionskraften, åtminstone på pappret, den ultimata energikällan, och jag tror att den kommer försörja vår jord i framtiden.

Historia

1934 började alltihopa, när fysikern Enrico Fermi lyckades klyva urankärnor med neutroner. De två tyskarna Otto Hahn och Fritz Strassman undersökte processen vidare, och fann bl.a. annat plutonium bildats. Deras forskning blev klart precis före andra världskriget, 1939. Samma år började även Fermi bygga den första kärnreaktorn, gjord med grafit som moderator.
Under kriget ryktades det att tyskarna höll på att bygga en atombomb, vilket gjorde att USA startade det s.k. Manhattanprojektet, lett an Robert Oppenheimer, och projektets uppgift var alltså att forska fram ett fungerande kärnvapen. Lyckligtvis blev amerikanerna klara med sin atombomb först, och den 6:e augusti 1945 släpptes den första atombomben över Hiroshima i Japan. Den 9:e augusti släpptes ännu en, nu över Nagasaki, med följden att japanerna gick ur kriget.
1954 kom den första atomdrivna ubåten i drift, Nautilius, utvecklad av jänkarna.
Den första kärnreaktorn byggdes 1945, direkt efter kriget, i Chicago, men den var endast en forskningsreaktor. 1954, i Storbritanien, öppnades tidernas första kärnkraftverk för energiframställning. I dessa tidiga kärnreaktorer användes inte något anrikat uran, med följden att reaktorerna förbrukade mycket bränsle. –54 kom också den första forskningsreaktorn till Sverige, R1, som låg utanför Stockholm.
1967 utfärdades för alla länder gemensamma regler för reaktorsäkerhet, av den amerikanska säkerhetsmyndigeten, Nuclear Regulatory Commission.
Det första ”riktiga” kärnkraftverket i Sverige byggdes 1970, och placerades i Oskarshamn. Senare beslutade samtliga riksdagspartier att ytterligare 11 kärnkraftverk skulle byggas. Senare tvekade flera partier angående kärnkraften, och 1981 hölls en folkomröstning om kärnkraftens framtid. Där vann den s.k. Linje 2, som stod för att man skulle avveckla kärnkraften senast 2010, och då skulle man istället för kärnkraft, kunna använda sej av förnyelsebara energikällor.

Det år som oftast nämns när det gäller kärnkraften är 1986, då olyckan i det sovjetiska kärnkraftverket i Tjernobyl smälte sönder, faktiskt. Olyckan skedde den 26:e april, 01:23. Tidigare på dagen hade man genomgått en rutinkontroll, då det automatiska nödkylningssystemet stängdes av, men man lät ändå reaktorn gå. Senare exploderade härden, sj...