Kärnkraft

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete

Kärnkraft


Kärnkraft betyder utvinning av energi ur atomkärnor. Det är genom två utvinningsprocesser som man kan utvinna energi ur atomer, de kallas fusion och fission. Fusion kallas det när man använder lätta atomkärnor (väteisotoperna deuterium och Tritium) och Fission säger man när man arbetar med tunga atomer (Uran-, torium-, eller plutoniumisotoper). Fission använder vi här i Sverige och genom att skjuta iväg en neutron mot en isotop så delar sig atomen och skjuter i sin tur iväg 2-3 neutroner som i sin tur delar nya atomer. (läs om bränslestavar under bränsleåtgång)

I processen värmer man vattenånga som i sin tur strömmar genom en ångturbin som driver en generator som i sin tur producerar el. För att sedan bromsa reaktionen av neutronerna, utan att orsaka en explosion, så använder man styrstavar eller moderatorer (vatten är en moderator). Styrstavarna innehåller kadmium eller bor, som har förmågan att absorbera de överflödiga neutronerna. Moderatorer innehåller vatten eller kolatomer som krockar med neutronerna för att stoppa dem. Anledningen till att vi inte använder fusion är att man i den processen slår ihop de två väteisotoperna deuterium och tritium så de tillsammans bildas en heliumatom. Bara det att de är båda positivt laddade, så för att slå ihop dem så man kan utvinna energi så krävs ett enormt tryck och en värmekälla på ca 100 miljoner Kelvin. Det går att utföra, och energiutvinningen är hög. Men inom detta område är det mesta på försöksstadiet.

Historia

Kärnkraften uppfanns 1938 av de tyska fysikerna Otto Hahn, Lise Meitner och Fritz Strassmann. Den första nukleära kedjereaktionen (fission) användes 1942 och då genom en bomb vid namn fat man som fälldes över Nagasaki, Japan. 1953 godkände den dåvarande presidenten kärnkraft för internationell användning och 1954 startades den första kärnreaktorn upp i Obninsk, Ryssland. Allteftersom så blev kapaciteten större och större och från att ha producerat mindre än 1 Gigawatt 1960, till att producera 300 Gigawatt 1980, till att producera 366 gigawatt 2005. Kärnkraften är idag under nedrustning då det attraktiva marknadspriset på fossila bränslen gör att det inte längre lönar sig ur miljöhälsosynpunkt att använda kärnkraft. I vissa länder så gör man istället tvärtemot och bygger kärnkraftverk, dock med kraftiga protester från världsnationerna.

Bränsleåtgång

Anläggningen som har hand om kärnkraft kallas reaktor. Det finns fyra olika reaktortyper; Lättvattenreaktor, Kokvattenreaktor, tryckvattenreaktor och Bridreaktor.
Som bränsle används Uran. Uranet fylls på i långa rör som kallas bränslestavar. Stavarna samlas i bränsleelement där tusentals stavar kan ingå, det är i dessa bränslestavar som man skickar iväg neutroner för att krocka med atomerna. Uran kan hittas lite varstans och är 500 gånger vanligare än guld. Uran är ett grundämne som vi kan hitta i de flesta berggrunder, dock i en väldigt liten koncentration. Om man genom uträkning kan tro att en berggrund innehåller mer än 0,1 % uran så kan det var vara lämpligt att bryta uran där. Det svenska uranet är inte värt att bryta, istället importerar vi från bl.a Ryssland och Australien. Den nuvarande användningen skulle klara våra reserver i 50 år framåt, men bränsleåtgången är mycket ineffektiv vid användning av lättvattenreaktorer där man bara kan utvinna energi ur 0,7 % av uranet (uran-235). Med de senaste Bridreaktorerna så kan man utvinna energi ur 99,3 % av uranet (uran-238). Med den metoden kan man alltså få uranreserverna att räcka i 10 000 år eller mer (kanske i miljarder år). För tillfället finns fyra Bridreaktorer i Världen, i Japan, Frankrike och Ryssland.
Fusionsreaktorer använder sig av deuterium, och litium nu under senare tid. Antar man att man utvinner litium ur havsvatten så skulle det räcka i 60 miljoner år. Skulle vi utvinna deuretium, genom en komplicerad process, så skulle havsvattnet räcka i 150 miljarder år. Men då har solen slutat lysa för 145 miljarder år sedan. Uranbränslet kan återanvändas som MOX-bränsle.

Miljöpåverkan

Man kan förespråka fortsatt användning av kärnkraft då den inte har utsläpp av svaveldioxid, kvicksilver eller kväveoxider, vilket är fallet vid förbränning av fossila bränslen. Kärnkraft har inte heller något större utsläpp av koldioxid vilket bidrar till att minska utsläppen av växthusgaser. Däremot är användningen av kylvatten ett problem då vattnet som används för att kyla med blir extremt hett. Om det skulle släppas ut direkt i närliggande flod så skulle det påverka djur och växtliv eftersom temperaturen i floden skulle öka. Detta har man löst med hjälp av speciella kyltorn. Problemet i varmare länder eller under varma sommardagar är att ett kärnkraftverk behöver kylvatten för att kyla ner reaktorerna, så om vattentemperaturen är för hög så går kärnkraftskapaciteten ner.

Ett stort problem vad gäller kärnkraft är de radioaktiva isotoper som blir resterna i kärnkraftsprocessen. Det räcker med en minuts strålning från de nyanvända restavfallet för att det ska vara dödligt. Radioaktivt avfall har lång nedbrytningstid och behöver förvaras säkert under den långa processen. Radioaktivt avfall består mest av oanvänt uran, vilket kan användas igen genom en seperationsprocess. Uran, plutonium och curium kallas aktinider och har en nedbrytningstid på ca 1000 år. Resten av det radioaktiva avfallet består av fissionsprodukter (3%) som har en nedbrytningstid på 300 år. Så för att inte behöva förvara avfallet under så lång tid så återanvänds så mycket som möjligt av aktiniderna.
Under ett år så har tex USA 49 000 ton avfall från kärnkraftsverk. Man har räknat ut att detta avfall om 10 000 år (!) inte längre kommer att vara en hälsorisk.

Av det utarmade uranet så kan man, med borttagning av uranisotopen uran-2359, tillverka kulor och pansar, flygplan och annat som används i krigsföring. Men man har diskuterat hälsoeffekterna av att vara nära utarmat uran som soldat eller stridsvagnsförare.

Kärnkraftsolyckor som Tjernobyl visar att det inte går att säkerställa driften med kärnkraftsverk. Stora landområden blir obeboeliga för lång tid framöver. Även transporter av radioaktivt avfall är en risk om en olycka skulle inträffa. För att skydda sig under användning och borttransportering av radioaktivt avfall så används speciella skyddsdräkter samt specialbyggda behållare som lastas på speciella fartyg som för vidare kärnbränslet till en mellanlagringsstation. I Sverige finns även en båt (Sigyn) som är specialtillverkad för detta ändamål. Vatten används som en skyddande barriär under transporterna och under lagringstiden därför att nytt bränsleavfall har så hög strålningsrisk att man måste vänta innan man kan lagra det i berggrunden. Inte förrän efter 30-40 år kan man lagra det i berg. När det väl är nere i säkert förvar 500 meter under marken, då tar det ytterligare 100 000 år innan det är nedbrutet och ofarligt för djur och natur. Berg har en naturligt låg halt av strålning som vi är anpassade att klara av.

Hälsorisker med fosterskador och leukemi (blodcancer) är några av långtidsverkande risker med radioaktivt avfall i miljön. Eftersom det radioaktiva avfallet måste hållas i förvar under så lång tid så menar motståndare till kärnkraft att inget förvaringsutrymme är säkert.

Under produktionen av Uran så frisätts stora mängder av det radioaktiva ämnet radon. I undersökningar kring det tidiga användandet av kärnkraft så kan man se en ökning av antalet cancerfall runt anläggningarna. Även tanken på att en kärnkraftsanläggning ganska enkelt skulle kunna ställas om till att producera kärnvapen får människor att protestera. Kärnvapen skulle i sin tur förstöra stora landområden och döda ett stort antal civila om det skulle användas i krig. Exempel är Hiroshima där mer än 90 000 människor dödades under 1 minut, och många fler dog av de kvarliggande radioaktiva ämnena som spreds från atombomben. Atombomben vägde 4 ton och innehöll ca 60 kg uran. Bomben kallades Little boy och jämnade Hiroshima med marken.

Vid Tjernobylolyckan så spreds radioaktivt avfall motsvarande 36 Hiroshimabomber över stora delar av Europa. Vi kan ännu se biverkningarna av olyckan genom det ökade antalet cancerfall. Man räknar med att 200 000 människor har fått sätta livet till i Tjernobylrelaterade sjukdomar sedan olyckan inträffade den 26 april 1986.
Naturen har svårt att komma tillbaka utan att det märks någon skillnad. Tex. betande renar i Norra Sverige har fått i sig större mängder av ett ämne (cesium) som lagrats i lavarna som renarna äter av. Om värdet är högre än 1500 Becquerel/kg så kasseras renen. Staten står för...