ATOMENERGIA, ERŐMŰVEK ENERGETIKA,

Mottó:

A MEGGYŐZŐDÉS A TUDÁS ELLENSÉGE!!

ENERGETIKA,

ATOMENERGIA, ERŐMŰVEK

a radioaktív

sugárzások és hatásaik, erőmű típusok (Csernobil) ,

környezet szennyezés

az atomenergiáról-2005

Az életünkben MINDENHEZ ENERGIA kell!

- népesség növekedés, ipar, mezőgazdaság, fűtés, hűtés;

A világ primerenergia felhasználása: 1900-ban: 40*10¹⁸ J, 2000-ben: 360*10¹⁸ J Nemzetközi Energiaügynökség (IEA-2006): 2030-ra a primer energia–fogyasztás 53%-al nő;

a CO2 kibocsátás 55%-al lesz magasabb (ha ez a tendencia marad).

zöldek

JAVASLATA:

TAKARÉKOSKODNI

JÓ LENNE, DE NEM MŰKÖDIK.

LEHETŐSÉGEK AZ ENERGIA ELLÁTÁSRA:

FOSSZILIS: szén, olaj, gáz, (fa); - ~ 100 évig elég ?,

nem gazdaságos, környezet szennyező pl. CO

2,

NO

x

, egyenetlen eloszlás,

(nem csak villamos energia: pl. vegyipar, gyógyszeripar, közlekedés is fogyasztja)

;

a műre való vagyon: 4*10

²²

J, felhasználás: 4*10

²⁰

J/év;

FISSZIÓS: atomenergia - több száz évig elég

(szaporító reaktorok)

–

gazdaságos, környezetkímélő, U eloszlás a világban egyenletesebb;

műre való vagyon: 2*10

²⁰

J, felhasználás: 1*10

¹⁸

J/év

az atomenergiáról-2005

MEGÚJULÓ: Nap,víz,szél, (geotermikus, ár-apály, bio), tartalék kapacitás;

Nap:

területileg és időben egyenetlen eloszlás,drága,helyigényes, nehézfémek-

környezetszennyezés – PAE pótlására Balaton felületnyi napelemek kellenének és 24 óra Nap;

víz:

korlátozott, környezet megváltoztatás – gát;

szélkerék:

drága, 80-100 m átmérő, zaj, rezgések, hatásfok, PAE =11 ezer db. kulcsi szélkerék és napi 24 órás kb. 8 m/s sebességű szél;

geotermikus, stb.:

nem kellően kidolgozott;

- VALÓBAN ember-barát?

(gátszakadás, talajvíz, szélkerék erdő)

FÚZIÓS:

nincs kész, még kb. 40-50 év kell.

Jelenleg:

egy reális lehetőség van: az

atomenergia

(maghasadás), mert:

-

koncentrált

(8 g urándioxid = 900 m³ földgáz, vagy 7 hl olaj, vagy 40 q szén), kb. ennyi az éves villamos energia szükséglet/háztartás Magyarországon,

-

van belőle elég

, stb…

-

jelenleg legolcsóbb és környezetkímélő,

az atomenergiáról-2005



Energiatermelés kötési energiából:

1 GW=1000 MW-os erőmű létesítése:

(naponta 3600x24x10⁹J~ 8x10¹³J)

szénnel:

atomhéj energiából:

~1 eV/atom;

^{~ 105} = 100 000 kg/nap szükséges

uránnal:

mag energiából:

~100 MeV/atom(mag);

~ 1 kg/nap szükséges.

miért az ellenzés??

- ^atombomba

(az A-bombákat kb. 10 évvel az első atomerőmű megépítése előtt dobták le),;

(energiatermelő) atomreaktor NEM válhat atombombává

(a csernobili robbanás sem az volt, ld. később) -

félelem

az ismeretlentől (MEG KELL ISMERNI, azaz tanulni kell!);

- média

(ezt kellett volna elsőnek írni)

-

zöldek radioaktív hulladékok

(nem mind

az atomenergiáról-2005

kockázat ÉRZET (meggyőződés??) USA felmérés

várható élettartam csökkenés különböző okok miatt (néhány pl.)

-

ok

napok

nőtlenség 3500

dohányzás (férfi) 2250

szívbetegség 2100

hajadonnak lenni 1600

szénbányász 1100

rák 980

gépjármű balesetek 207

háztartási balesetek 95

sugárveszélyes munkahely 40

……

kávé 6

diétás italok 2

……

atomreaktor balesetek 2 – 0,02

magyarázat: pl a nőtlen férfi rohangál a nők után, cigizik, iszik, kevesebbet alszik, stb.

az atomenergiáról-2005

(egy kis ismeret felfrissítés)

az atom felépítése:

-

mag = p (Z) + n = A elektron burok = e

történelem:



1932: Chadwick, a neutron felfedezése;



1934: Szilárd L., láncreakció lehetőségének felismerése;



1939: Hahn, Strassmann, maghasadás kísérleti kimutatása;

Bohr, Wheeler, a maghasadás elméletének kidolgozása;

Fermi, termikus reaktor elmélete;

1942.dec.2. Chichago: Fermi, Wigner J., első atomreaktor;

1954: SzU, első atomerőmű, 5 MW

e

(kísérleti);

1970-es évektől: gazdaságilag versenyképes atomerőművek;

Magyarország: 1959: KFKI reaktora (10 MW

_th

)

1971: BME reaktora (100 kW

_th

)

az atomenergiáról-2005

Láncreakció – atomreaktor működése: ²³⁵U –al dúsított (3-10-36 %) UO₂ n_term = termikus neutron,

n_pr = prompt neutron, n_késő = késő neutron En,term ~ 0,02 eV

E_n,pr ~ 2 MeV

E = mc² ~ 200 MeV/atom 1 g ²³⁵U 2,2*10⁴ kWh energia!!!

X^* és Y^* radioaktív hasadási termékek (pl. ¹³¹I, ^134,137Cs, ⁹⁰Sr, stb.);

moderátor: H₂O, D₂O, grafit;

kritikus tömeg + többlet tömeg (pl. BME reaktor: ²³⁵U m_krit~ 2,9kg, m~0,1 kg) teljesítmény szabályozás: k_eff < 1, szubkritikus, (teljesítmény csökkenés),

keff = 1, kritikus, önfenntartó láncreakció, állandó teljesítmény,

k_eff > 1, szuperkritikus; (teljesítmény növekedés), szabályzó rudak (B, Cd), bórsav (Paks);

teljesítmény mérés: hőteljesítmény Q = cmt; n neutron fluxussal: P_hő ~ n

BIZTONSÁGVÉDELEM: - külső: elektronika,

- belső: negatív hőfoktényező és üregegyüttható, negatív teljesítmény tényező;

-

belső biztonság hatása: ha megfut a reaktor azaz növekszik a teljesítmény és nem szabályozható



U

Y

^*

X

^*

n

_term

n

_pr

n

_pr

n

_pr

n_késő

magyarországi reaktorok -

²⁰⁰⁶

1./ 1959-KFKI, P

_th

= 10 MW, üa.: UO

₂

, 36 %

²³⁵

U, 

_th



^

ns

^-1

cm

^-2

2./ 1971-BME, P

_th

= 100 kW, üa.: UO

₂

, ~30 kg, 10 %

²³⁵

U, 

_th

10

¹²

ns

^-1

cm

^-2

3./1982-86-Paksi AE, 4 db reaktor, P

_th

~ 1500 MW/reaktor, UO

₂

~ 42 t/4év,

(burkolat: 99% Zr+1% Nb);

~ 3 %

²³⁵

U, P

_e

~ 500 MW

_e

/reaktor,

(33 %); Mo.vill.en.:~40%

szabályozás: B és Cd; moderátor, hűtőközeg mindegyik reaktorban: H

₂

O,

A BME atomreaktor főbb jellemzői

Első „kritikussá” válás: 1971. 06. (10 kW_th), rekonstrukció: 1980. (100 kW_th)

- maximális hőteljesítmény: 100 kW_th (Paks:~1500 MWth/reaktor; ~ 470 MWe/reaktor) - maximális termikus neutron fluxus: _th ~ 2,7*10¹² ns^-1cm^-2

- üzemanyag: ²³⁵U-al 10 % dúsítású UO₂ ~ 30 kg (Paks: ~ 3 %, 42 t/3év/reaktor)

- kritikus tömeg (²³⁵U): = 2740 g; beépített: = 2926 g (m ~ 100 g/100 év - elméletileg)

- moderátor: H₂O; - neutron reflektor: H₂O + grafit, indító neutron forrás: Pu-Be,

- teljesítmény szabályozás: 2 db biztonságvédelmi rúd (B4C),

- 1 db „kézi” szabályzórúd (B₄C), 1 db automata szabályozórúd (CdFe),

- teljesítmény mérés: 2 +1 db hasadási kamra (2 db impulzus lánc + szélessávú-Cambel-lánc), 2 db -kompenzált ionizációs kamra (log lánc és automata szabályzás), 2 db ionizációs kamra (egyenáramú védelmi láncok),

- függőleges besugárzó csatornák: 18 db termikus csatorna, 1 db termikus csőposta,

1 db gyors csőposta csatorna, 1 db gyors csatorna – F3, - vízszintes csatornák: 5 db + 1 db besugárzó alagút,

- hűtő-rendszer: primer- és szekunder-kör, (max. átlagos víz hőmérséklet: ~ 45 ⁰C),

- dozimetriai ellenőrző rendszer: 20 db GM cső + 2 db neutron monitor,

- sugárvédelem (primer): 2 m vastag beton (barit + normál), ~ 4,8 m vízoszlop a zóna fölött,

környezetvédelem: gyűjtőtartályok, tárolótartály, (hulladékvizek), ioncserélő szűrőrendszer,

Reaktortömb

hosszmetszete

Reaktorzóna

keresztmetszete

Reaktortömb

keresztmetszete

A BME oktatóreaktor felhasználása

Oktatás:

fizikusok, vegyészek, mérnök-fizikusok, tanárok, vegyész-, gépész-,

villamosmérnökök, nukleáris szakemberek képzése, továbbképzése (szakmérnökök, doktoranduszok, külföldi ösztöndíjasok)

Kutatás:

-

neutronaktivációs analízis

(régészet, geológia, orvosi alkalmazások)

,

-

radiokémia

(üa. hermetikusság vizsgálat, környezeti minták mérése)

,

-

nukleáris méréstechnikai

(XRF-spektroszkópia)

és reaktortechnikai módszerek kidolgozása

(műszer fejlesztés – PAE- részére)

,

-

sugárvédelmi, reaktor- és neutrondozimetriai kutatások , BNCT,

-

termohidraulikai elemzések,

-

nukleáris energiarendszerek, nukleáris üzemanyagciklus elméleti vizsgálatai ,

-

atommag-fúzió

(Nap projekt)

PÉLDÁK

az atomenergiáról-2005



Egy atomerőmű akkor biztonságos, ha belőle nem kerül ki a

környezetbe sem a lakosság, sem az alkalmazottainak egészségét károsító mennyiségű sugárzás, vagy sugárzó anyag.



Nyomottvizes

(pl. Paks)

reaktorokban

^:

mélységi védelem

= fűtőelem burkolat + reaktor tartály + biztonsági védőburkolat (hermetikus tér vagy konténment) , továbbá van belső biztonság és nincs grafit.



RBMK

(Csernobil)

reaktorban: ezek csak részben voltak és reaktor megfutás

(gyors, visszaszabályozhatatlan teljesítmény – p és T - növekedés)

gőz- és kémiai - eredetű robbanást okozott, valamint grafit tüzet.

Ezek az üzemanyag (és benne az üzemelés során felhalmozódott X^* és Y^*-al jelzett

hasadási termékek) kb. 3,5%-át ~ 7 t-át szórtak szét (kb. 1000 m magasságban), ez kb.

100 db hirosimai bombának felel meg.

MIÉRT JELENT EZ VESZÉLYT? MERT: ezek sugárzók

és

az atomenergiáról-2005

a radioaktív sugárzás károsítja az élő sejteket!

(a gyorsabban szaporodókat jobban – a rák gyógyászatnak ez az alapja)

 sugárzás csak, ha a szervezetbe kerül (belégzés, lenyelés:

ikorporáció

),  sugárzás kívülről is.

 károsodás jellemzésére használatos a DÓZIS = elnyelt energia (J/kg)

mértékegysége: Sv (Sievert) – vigyázat NEM Silver = Ag!!

Magyarországon MINDENKI átlagosan kb. 2,5mSv dózist kap évente a háttérsugárzástól + kb. 1 mSv-et az orvosoktól.

Mi magunk is sugárzunk, egy emberben kb. 50 atommag bomlik el kg-onként és másodpercenként (=50Bq/kg)!

(

a kövérek aktívabbak

);

SUGÁRHATÁSOK:

determinisztikus hatás = betegség súlyossága, (küszöb dózis ?),

észrevehető károsodás: 0,2-2Sv; félhalálos: 4,5Sv; halálos: 7-8Sv.

sztochasztikus hatás = betegség valószínűsége (rák, örökletesség)

az atomenergiáról-2005

1986 április

(Csernobili reaktor baleset)

– május :

- a médiaval,

- a tájékozatlansággal

- és a téves hiedelmekkel szemben a tények:

 CSERNOBIL után 15 évvel

a Magyarországra vonatkozó tényadatok:

Egyszeri röntgen vizsgálat az adott szervre (pl. gyomor, dózis ~ 15 mSv),

az atomenergiáról-2005

Néhány nagyobb IPARI KATASZTRÓFA:

 1942 Kína - szénpor robbanás: 1549 halott;

 1979 India - gátszakadás: kb. 15000 halott;

 1984 India – gáz katasztrófa: kb. 3000 halott;

 1984 Brazília – fúrótorony robbanás: 546 halott;

 1985 SzU – gáz katasztrófa: 650 halott;

 ATOM: fegyveres balesetek kapcsán 11 atom tengeralattjáró és több bomba a tengerben, ill. Grönlandon, halál eset ?;

Csernobil (1986):

^közvetlen 50 halott, (500 főt kórházba, ebből 237 akut sugárbeteg), likvidátorok: (dózisból becsült késői rák) 2200 halott;

kitelepítve 350 000 fő, elhárításban 600 000-800 000 fő vett részt (100-500 mSv), 90 000 fő építette a szarkofágot, (kb. 200 nap alatt) nem hermetikus DE….,

gyerekek:

pajzsmirigy rák 4000 – eddig (2005) egyértelmű 9 halál, lakosság: 1800 rákos halál.

Összefoglalva tehát:

2005 bécsi konferencia: várható összesen 4000 gyerek + 4000 felnőtt rák, leukémia,

de ez a szám nem nevesíthető és

a klinikai gyakorlatban nem lesz kimutatható ill. elkülöníthető.

az atomenergiáról-2005



Légszennyezés i hatások összehasonlítása a villamosenergia- termelésben: Magyarország – 1990



széntüzelésű erőművek Paksi Atomerőmű



termelt vill.energia: 8,6*10

⁹

kWh 13,7*10

⁹

kWh



kibocsátás: megtakarítás:



kéndioxid 410 000 t 665 000 t



nitrogénoxid 41 000 t 65 000 t



por és pernye 71 000 t 113 000 t



szénmonoxid 28 000 t 45 000 t



széndioxid 15 378 000 t 24 500 000 t

elhasznált: 11 415 300 t oxigént; megmaradt: 18 185 000 t oxigén

(a világon jelenleg 445 atomerőmű blokk van, tessék szorozni!)

atomerőmű

az atomenrgiáról-2005



Globális felmelegedés (?)



év globális hőmérséklet

 1860 0 ⁰C

 1900 0 „

 1950 + 0,3 „

 1980 + 0,4 „

 2000 + 0,8 „

(felszíni átlag hőmérséklet: +14 ⁰C)

Üvegház hatást befolyásolók: vízgőz, CO

2

, CH

4

, N

2

O,ózon (O

3

), NO, CO,stb.

Következmények:

kontinensnyi szárazságok, áradások, mezőgazd. terület csökkenés, milliárdos népvándorlás,

INTÉZKEDÉSEK(?): 1972 Stokholm, 1992 Rio, 1996 Kioto,

2002 Johannesburg, 2007 Büsszel;

az atomenergiáról-2005

 Atomerőművek - 2004 445 reaktor blokk



össz villamosenergia: 365 423 MW, 17 %,



USA 104(20%); Franciao.: 59(78%); Japán: 53(22%)+3

^*

;



UK: 27(22%); Oroszo.: 30

^*

(17%)+6

^*+?

; Kanada: 22(13%);



Dél-Korea: 19(40%); Németo.: 18(28%); India: 14(3%)+8

^*



Ukrajna: 13

^*

(51%)+2; Svédo.: 11(49%); Spanyolo.:9(24%);



Kína: 8(2%)+3

^{* +?}

; Belgium: 7(56%);



Csehország-Szlovákia: 6-6; Tajvan: 6(24%)+2

^*

; Svájc: 5(40%);



Finno.: 4(27%); Magyarország: 4(37%); Bulgária: 4(41%);



Brazília: 2(4%); Litvánia: 2*(80%); Mexikó: 2(6%);



Dél-Afrika: 2(6%); Pakisztán: 2(2%); Románia: 1(9%)+1;

Irán: 0+2!!; Olaszország: 0

az atomenergiáról-2005

 Reaktor típusok és felhasználásaik:

 - energia termelő: PWR, BWR, (gyors),

RBMK (Csernibil) – tipusú

 - kutató: - izotóp termelés:

orvosi, ipari, mezőgazdasági célokra,

-

anyagvizsgálat (neutron aktivációs analízis),

-

gyógyászat ^(BNCT)

- hadászati célok

az atomenergiáról-2005

az atomenergiáról-2005

 – csernobili – típusú reaktor felépítése

az atomenergiáról-2005

 Gazdasági kérdések:



- energia szükséglet

(2004-2005)

:

 fejlett országok: kb. 40 kWh/nap/fő;

 Magyarország: kb. 6 kWh/nap/fő;

 fejlődő országok: kb. 0,2 kWh/nap/fő;



villamos energia

költségek

: (finnországi felmérés):



EUcent/kWh üa.költség hányad:



atom: 2,47 10 %



szén: 3,28 48 %



gáz: 3,06 76 %



fa: 3,96 44 %



szél, víz: 5 0 %



PAKS: ~ 8,5 Ft/kWh

⁽²⁰⁰⁶⁾

és ebben benne van az építési, leszerelési, hulladék elhelyezési költség is.



20 év élettartam meghosszabbítás költsége: 58 000Ft/kW, ugyanez

szénnel: 340 000 Ft/kW lenne.

az atomenergiáról-2005



Környezeti hatások:



-a meggyőződés mellett az ellenzők (zöldek) fő érvei: a radioaktív hulladékok kérdése.



Hulladék (?) mennyisége: egy széntüzelésű erőmű kb. 10-szer annyi radioaktív anyagot szór szét, mint egy atomerőmű,

(saját mérések 1982-90)

ezek mellett rengeteg egyéb környezetszennyező anyagot (savas esők).

 Pl. Pakson a nagyaktivitású hulladékból reaktoronként kb. 56 t keletkezik évente (két tehervagonban elfér, mert nagy a sűrűsége). A tárolás alatti őrzés könnyen

megvalósítható;



Hulladék elhelyezés: kidolgozott technológiák vannak, (bár kétségtelen, még nincs 600 éves tapasztalat) kutatások a tárolási idő csökkentésére (transzmutáció);



A hulladék egy része hasznosítható reprocesszálás után (Pu-239, egyéb

radioaktív izotópok: Cs-137).

az atomenergiáról-2005

FELHASZNÁLT fontosabb

IRODALOM

Vajda Gy.: Energia-politika (Magyarország az ezredfordulón) MTA, Budapest, 2001

C.Falvin, et al.: A világ helyzete 2002-A washingtoni Worldwatch Institute jelentése a fenntartható társadalomhoz vezető folyamatokról;

Föld Napja Alapítvány-2001

15 éve történt a Csernobili Atomerőmű balesete,

Tudományos ülésszak az MTA-n, 2001.03.20-22.

B.Wahlström: The Core and the Apple Peel, 2000, PA Rt.

Klímaváltozás, hazai hatások: Természet Világa, II. különszám 135.évf. 2004.

Szatmáry Z., Aszódi A.: CSERNOBIL, tények, okok, hiedelmek, Typotex Kiadó, Budapest, 2005.

Bódizs D., Atommagsugárzások méréstechnikái Typotex Kiadó, Budapest, 2006

továbbá reaktorfizikai és sugárvédelmi szakkönyvek + saját tapasztalatok

az atomenergiáról-2005 (a csernobili atomerőmű 1-2-3-4 blokkjainak makettje)

4.blokk

1.blokk

4.blokk 3.blokk 2.blokk 1.blokk

turbina és generátor csarnok

az atomenergiáról-2005 (a csernobili 1. reaktorblokk vezénylőterme- 2005)

az atomenergiáról-2005

Pripjaty az elhagyott város-2005

Csernobil - indulás a „Vörös-erdő”-be 2005

Mentesítésben résztvett gépek egyik temetője - 2005

Csernobil – a „Vörös-erdő” mellett - 2005

A magyar kutatócsoport a csernobili atomerőmű szarkofágja közelében - 2005

a szarkofág belseje - makett

Csernobil – a likvidátorok emlékműve - részlet

A tervezett új szarkofág ~ 700 MEu

m

~ 110 m

A BME oktató, kutató atomreaktorának épülete

A balesetek oka mindig emberi eredetű, ezért: