Atomkraftværker og uheld på atomkraftværker – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om Fysik > ? om Fysik > Atomkraftværker og uhe...

14. november 2015

Atomkraftværker og uheld på atomkraftværker

Hej Spørg om Fysik

Vi har nogle spørgsmål om atomfysik: 

  • Hvad går der galt, når et atomkraftværk går i stykker?
  • Hvor det er bedst at placere atomkraftværker? 
  • Har vi gavn af Atomkraftværker?

Med venlig hilsen
G B og R P

Billedet viser fordelingen af atomkraftværker, hertil kommer eksperimentelle reaktorer og en del reaktorer på en række flådeenheder bl.a. u-både

Der er ikke nogen omfattende kendt statistik, men de væsentlige risikomomenterne er rimeligt klare. Atomreaktoren kan løbe løbsk enten på grund af forkert anvendelse eller mangelfuld køling.

Landenes brug af a-kraft

Atomkraftværket styres stort set ved, at man har en række stænger (rør) med uran eller beriget uran afhængigt af type reaktor. Uranet afgiver neutroner og rammes et andet uranatom kan det fissionere og deles i to næsten lige store stykker samt et antal neutroner, disse neutroner kan igen ramme uranatomer og dele dem, og er der ingen kontrol, har man en forgrenet kædereaktion, som i en atombombe. Man styrer reaktoren bl.a. med kontrolstænger, som kan sænkes ned i reaktoren, og de neutroner der rammer stængerne bliver fjernet fra processen.

Når reaktoren arbejder sker afgives der ved hver uranatom som spaltes en ikke

Forgrenet kædereaktion som den der anvendes i en atomreaktor

ubetydelig energi, reaktoren bliver varm. Uranstængerne og kontrolstavene sidder normalt i en blok med huller, blokken kan være af grafit, som man kan køle med kuldioxid. Man køler den almindeligste reaktor normalt med vand eller tungt vand. Kølevandet opvarmer det vand, som anvendes i atomkraftværkets dampturbine til at lave strøm, via en varmeveksler dvs. det kølemiddel der er i berøring med reaktoren er i lukket kredsløb, og kommer altså ikke ud ved normal drift.

Det svenske a-kraftværk Forsmark

Er kølingen ikke tilstrækkelig falder kontrolstængerne ned i reaktoren og processen stoppes, men der udvikles store mængder af varme længe efter at neutronfluxsen og dermed processen er stoppet så reaktoren skal holdes kølet. Er der ikke kølemiddel på reaktoren indtil den er kølet ned, varmer den sig selv op, og det kan ende med at stålrørene omkring uranet revner på grund af den termiske udvidelse, så uranet kommer ud i reaktortanken, som er en lukket tank der omgiver de fleste reaktorer. Sker det, kan processen fortsætte og smelte sig igennem bunden af reaktorranken, det man kalder

atomkraftværk princip, lyserød reaktorbeholderen med køling, dernæst varmeveksler og th kraftenheden der producere strøm

KINA syndromet (den smeltede masse tænkes at fortsætte til den har smeltet sig igennem til Kina, det sker dog naturligvis ikke). For at forhindre denne nedsmeltning er der normalt et antal nødkølesystemer, som kan arbejde uafhængigt af reaktorens øvrige kølesystemer. Om uheld findes en oversigt på:

http://www.akraft.dk/ulykker.htm med rimeligt gode forklaringer.

Fordeling af den anvendte energi på verdensplan

Reaktorer placeres nødvendigvis normalt, hvor der er kølevand til rådighed dvs. en ved flod eller havet. Desuden søger man placering i områder, der er geologisk stabile og uden jordskælv. Endeligt skal det helst ikke være alt for tæt på større byer, specielt

El-kraftværker i Danmark, kabler fra Sverige, Norge og Tyskland er ikke indtegnet

skal de ikke ligge i den overvejende vindretning. På den anden side vil man gerne levere fjernvarme og el til en storby, der kan aftage det, så den skal heller ikke ligge for langt væk. Den må ikke ligge i områder, som kan oversvømmes..

Der har været lavet oversigter her i landet over, hvor man bedst anbragte slutdepoter henholdsvis kraftværker, det har altid vist sig at reaktionen lokalt var, at kraftværket ikke skal ligge i vores kommune, pågældende kommune set fra indbyggernes side, man er bange, .

Et af problemerne ved atomkraft er at skaffe sig uran (som kendes i begrænsede

Danmarks forhåndværende plan for placering af depoter til atomkraftværksaffald.

mængder i forholdsvis få stater, og som til mange reaktorer skal beriges) eller bedre thorium som der er mere af, og hvor reaktoren næppe kan smelte ned (så skulle vi have reaktorer burde det nok være typen).

Vi har brug for energi, for at samfundet kan virke, tænk jer Danmark uden el og gas samt biler, tog og busser (samt for mange især batterier til mobiltelefoner mm). Der skal altså produceres energi, hvad er så problemerne.

Energiopbevaring som trykluft i en salthorst

Olieprodukter og naturgas giver kuldioxid, aske, kulstof og nitrogenoxider mm., som en del af forureningen, det gælder såvel i biler som forskellige typer af fyrsteder, dog er vore kraftværker i høj grad i stand til at rense røgen for faste stoffer og nitrogenoxider. For bare 50 år siden regner man med, at de kulfyrede kraftværker sendte hundredevis af tons uran ud over landskabet pr. år, da der er uranrester i kul (det reneste fra Sydafrika, som vi ikke handlede med). Der er en ende på disse produkter dvs. kul og olie, og de er faktisk for værdifulde til andre formål til bare at brænde dem, plastik er f.eks. et af de produkter der kommer fra olieprodukter, der er mange andre. Man skal bruge kul til jernfremstilling.

Træpiller og specielt kul giver stort set samme produkter som olieprodukter bare værre

Vindmøller på land, de gør da noget ved landskabet

og ofte ledsaget af de meget giftige dioxiner (hvis systemet ikke er optimalt). Kul giver desuden aske som skal bortrensen og altså uran hvis det ikke fjernes fra røggasserne.

Vindmøller bruger meget energi når de produceres, men de tjener væsentligt mere energi hjem i deres levetid, de laver en hel del larm i et bredt frekvensområde, og er ikke nødvendigvis en forbedring af landskabet, man kan dog stille dem til havs, hvor det stødende udseende og støjen giver mindre gener.

Havvindmøller

Problemet er bl.a., at når vi har meget vindenergi i Danmark har Norge, Sverige og Tyskland det normalt også, så vi må sælge med underskud (skrotpris), og møllerne kan økonomisk kun bygges, fordi der er et solidt tilskud fra el-forbrugerne i form af de el-afgifter, vi alle skal betale, så vi betaler alle til vindmølleejerne.

Solceller kender vi ikke levetiden af, og de har den ulempe med en til lavere produktion i den kolde periode, desuden kræver de også en del ressourcer og energi i

Solceller

produktionen. De stiller store krav til at der ikke er skygge på dem. De virker jo f.eks. ikke når der ligger sne på dem, og det er igen især om vinteren, vi har brug for energi. Der bliver også hængt penge bag i de private anskaffelser af solceller fra el-afgifterne. Man kan visse steder producere el og varme med solcelleanlæg, men det er ikke optimalt i Danmark, på grund af vor beliggenhed. Floder med vandturbiner er det småt med, så det er ikke nogen mulighed, det er ellers en god måde at opbevare energi på (ved at fylde den højtliggende sø, vor nærmeste energiopbevaringsenhed er Trollhätten). Vi kan spare, lavenergibelysning, varmepumper osv., men vi bruger stadig energi.

Hovedproblemet med de alternative energikilder er, at vi ikke kan opbevare vekselstrømsenergien der produceres, det kan gøres som jævnspændingsenergi (akkumulatorer), men det er meget dyrt, og det er næsten ikke muligt at lave tilstrækkelig kapacitet på landsplan, der mangler en god ide eller opfindelse, til energiopbevaring på nationalt niveau. Her er virkeligt et sted hvor der burde bruges forskningspenge, men vi skal jo spare. Man kan opbevare energien som trykluft under jorden eller i møllefundamenterne til havmøller, men etableringen er dyrt, og der er væsentlige tab og løbende vedligeholdelse.

Trollhätten, en af de få effektive måder til opbevaring af energi er at spare på vandet når der er overskudsenergi og bruge af det når behov

Vi er også nødt til at have andre muligheder end solceller og vindmøller, tænk på en vinter, hvor der i en uge er vindstille, så alternativer skal der være (en ret teoretisk situation). Her har atomkraftværket sine fordele, ved normal drift ingen forurening og en stabil energikilde, som kan skrues op og ned efter årstiden mm. Vi skal altså have energi, og vi kunne have gavn af atomkraft, hvis vi kan få den i en udgave så sikker, at den er acceptabel for befolkningen. Atomkraft har vi for så vidt brugt i 40 – 50 år, fordi vi har importeret meget strøm fra Svenske og Tyske atomkraftværker i årevis, både til Sjælland og Jylland, men det taler vi ikke om som atomkraft.

Energi kan opbevares på akkumulatorer, men som det kendes fra el-biler er det svært og dyrt at opbevare større energimængder.

Jeg tror ikke, at der i den Danske befolkning er flertal for indførelse af atomkraft uafhængigt af argumenter for og imod, ikke før vi ikke kan få energi til dagligdagen og industrien, eller priserne bliver forfærdeligt høje, så det bliver ved at være en teoretisk overvejelse.

Man har prototyper af fusionskraftværker i dag, men det har man arbejdet på i 40 til 50 år, og det er ikke klart, at de kan give os energi på kort sigt, men de kan fås til at fungerer,

Der er en række omtaler af emnet i spørg om fysik, som er en del af argumentationen, nedenfor har jeg listet nogen, de giver udbyggende forklaringer til dette svar..

Med venlig hilsen
Malte Olsen