1

2 CZY BOIMY SIĘ ELEKTROWNI ATOMOWYCH?ID grupy: 97/2 _MF_G2 Opiekun: Mariola Freyter Kompetencja: MATEMATYCZNO – FIZYCZNA Temat projektowy: CZY BOIMY SIĘ ELEKTROWNI ATOMOWYCH? Semestr II / rok szkolny : / 2011

3 Plan prezentacji: 1. Nasza ankieta „ Czy boimy się elektrowni jądrowych?” i co z niej wynika. 2. Boimy się, bo nie wiemy. Trochę wiadomości o elektrowniach jądrowych. 3. Boimy się, bo zdarzyła się awaria w Czarnobylu. O katastrofie faktów kilka. 4. Systemy zabezpieczeń. 5. Boimy się, bo co z odpadami? 6. O reaktorze badawczym w Świerku. 7. Nie mamy wyjścia, czyli plany rozwoju energetyki jądrowej w Polsce.

4 Sposób pozyskiwania energii jest jednym z najważniejszych problemów współczesnego człowieka. Czy chcemy, czy nie – atom jako źródło energii, stanie się naszym problemem w dorosłym życiu. Na potrzeby prezentacji ułożyliśmy poniższą ankietę Poprosiliśmy o wypełnienie trzy pokolenia : naszych dziadków, rodziców i rówieśników. Wynik nie był trudny do przewidzenia.

5 Czy boimy się elektrowni jądrowychCzy boimy się elektrowni jądrowych ? Ankieta jest przeprowadzana na potrzeby tematu projektowego „Czy boimy się elektrowni jądrowych? ” opracowywanego przez grupę uczniów z klasy II b w ramach projektu „As kompetencji” realizowanego w Liceum Ogólnokształcącym w Sławnie. 4. Czy protestowałbyś przeciwko lokalizacji elektrowni jądrowej w promieniu 100 km od Twojego miejsca zamieszkania? □ tak, □ nie. 5. Skąd czerpiesz wiedzę dotyczącą energetyki jądrowej ? □ z prasy, □ z publikacji naukowych, □ z Internetu, □ od znajomych □ z innego źródła, jakiego ? ……………….. □ nie interesuję się tym tematem. Dziękujemy za poświęcony czas. 1. Który ze sposobów pozyskiwania energii uważasz za najkorzystniejszy dla środowiska ? Można zaznaczyć kilka odpowiedzi.  □ elektrownie węglowe, □ farmy wiatrowe, □ elektrownie wodne, □ elektrownie jądrowe.  2. Czy obawiasz się elektrowni jądrowych? Jeśli zakreślisz odpowiedź tak, prosimy o krótkie uzasadnienie. □ tak, ponieważ …….., □ nie. 3. Czy byłbyś przeciwny lokalizacji elektrowni jądrowej w Polsce ? □ tak, □ nie.

6 A oto wyniki ankiety przez nas przeprowadzonej : Który ze sposobów pozyskiwania energii uważasz za najkorzystniejszy dla środowiska?

7 Czy obawiasz się elektrowni jądrowych?

8 Czy protestowałbyś przeciwko lokalizacji elektrowni jądrowej w promieniu 100km od Twojego miejsca zamieszkania?

9 Skąd czerpiesz wiedzę dotyczącą energetyki jądrowej?

10 Wnioski z przeprowadzonej ankietyJeśli chodzi o metody pozyskiwania energii, to najwyższą akceptacją wśród ankietowanych cieszą się odnawialne źródła energii: elektrownie wodne i farmy wiatrowe. Niemal połowa badanych boi się elektrowni jądrowych – wszyscy z pokolenia dziadków oraz część rodziców. Młodsze pokolenie nie podziela obaw. Ponad połowa respondentów protestowałaby przeciwko budowie elektrowni jądrowej w promieniu 100 km od miejsca zamieszkania (nawet ci, którzy wcześniej nie wyrazili obaw). Źródła wiedzy na temat elektrowni jądrowych są różne, jednak przeważa prasa i Internet.

11 Dlaczego ludzie boją się energetyki jądrowej?Brak wiedzy i radiofobia (awaria w Czarnobylu). Lobby energetyki węglowo-naftowej. Działania grup ekologicznych. Teraz trochę teorii…

12 Zasada działania elektrowni atomowejW elektrowni jądrowej następuje proces rozszczepiania jąder atomów uranu, plutonu lub toru przy wyzwoleniu energii cieplnej, którą wykorzystuje się do wytworzenia pary wodnej. Energia cieplna tej pary zostaje przemieniona w energię mechaniczną, a dalej w energię elektryczną w napędzanym przez łopatki turbiny generatorze prądu.

13 Budowa reaktora jądrowegoReaktor jądrowy jest urządzeniem, w którym zachodzi kontrolowana reakcja łańcuchowa. Główną częścią reaktora jest rdzeń, w nim znajduje się materiał rozszczepialny stanowiący paliwo jądrowe. Rdzeń jest otoczony warstwą materiału zwaną reflektorem, która ma za zadanie zatrzymywać uciekające neutrony z rdzenia. Wytwarzana w reaktorze energia jest odbierana przez przepływające przez rdzeń chłodziwo. Całość układu znajduje się w osłonie termicznie i biologicznie chroniącej otoczenie. Intensywność reakcji rozszczepienia reguluje moderator, czyli spowalniacz neutronów. .

14 Budowa reaktora a) kanałowego (CANDU, RBMK) b) zbiornikowego (PWR, BWR)1 - rdzeń reaktora, 2 - zespół paliwowy, 3 - moderator, 4 -kanały paliwowe, 5 - kolektory wodne, 6 – ciśnieniowy zbiornik reaktora

15 Najczęściej spotykane rodzaje reaktorów atomowychReaktory wodno-ciśnieniowe PWR Reaktory wodne, wrzące BWR, RMBK Reaktory ciężkowodne PHWR np. CANDU

16 Reaktory wodno-ciśnieniowePWR- chłodziwem i moderatorem w tego typu reaktorach jest zwykła woda pod ciśnieniem (na tyle wysokim, by woda nie zaczęła wrzeć podczas normalnej pracy reaktora). Ok. 65% energii wytwarzanej w elektrowniach jądrowych, powstaje w reaktorach typu PWR.

17 Reaktory z wodą wrzącą BWR- chłodziwem i moderatorem jest zwykła woda, ale wrząca. RBMK- chłodzone są wodą wrzącą w kanałach paliwowych, a moderowane grafitem. Te reaktory uważana są za najbardziej niebezpieczne. Ten typ reaktora posiadają wszystkie elektrownie na terenie byłego ZSRR, min. był używany w Czarnobylu.

18 Reaktor ciężkowodny PHWR np. CANDU- chłodziwem i moderatoremjest ciężka woda tzn. woda, w której znaczącą część atomów wodoru stanowi izotop 2H, czyli deuter, którego jądro zbudowane jest z protonu i neutronu ,podczas gdy jądro (1H) w zwykłej wodzie zawiera jedynie proton.

19 Skąd bierze się energia ?Neutron uderzając w ciężkie jądro, mające przed reakcją więcej neutronów niż protonów, powoduje szybkie rozszczepienie się na 2 jądra o podobnych masach. Część neutronów nie znajduje w nich miejsca i wylatuje jako cząstki swobodne. Wzbudzone jądra oddają nadmiar energii, emitując promieniowanie γ. 235 U n 0 => [ 236 U 92]* => 87 Br La n γ Powyżej przykładowa reakcja rozszczepiania jąder promieniotwórczych (uranu) powolnym neutronem.

20 Boimy się, bo zdarzyła się tragediaCzarnobyl - miasto na Ukrainie znane za sprawą największej w dziejach świata katastrofy atomowej. Przed katastrofą było zamieszkałe przez około 15 tysięcy ludzi. Obecnie mieszkają tam (na określony czas 3 miesięcy, w systemie zmianowym) naukowcy.

21 Elektrownia jądrowa w CzarnobyluPracowały w niej reaktory typu RBMK. Moderatorem- spowalniaczem neutronów regulującym intensywność reakcji rozszczepienia- był w tym reaktorze węgiel (grafit), a chłodziwem- odbierającym energię wyzwalaną w reaktorze i przekazującym ją do wymiennika ciepła- była woda. W dniu awarii elektrownia posiadała 4 ukończone reaktory, miało być ich jeszcze 8. Ze względów bezpieczeństwa elektrownia została całkowicie zamknięta w 2000 roku.

22 Katastrofa zdarzyła się 26 kwietnia 1986 r.W nieodpowiedzialnym eksperymencie prowadzonym przez elektryków ( bez konsultacji z fizykami) zostały wyłączone wszystkie automatyczne zabezpieczenia. Wyciągnięcie prętów regulacyjnych spowodowało nagły wzrost liczby rozszczepień, co doprowadziło do wzrostu temperatury i wyparowania wody. Para wodna jest słabszym moderatorem niż woda - liczba rozszczepień dalej rosła. W temperaturze ponad 2000 °C kanały prętów regulacyjnych zniekształciły się, nie można więc było wsunąć prętów ponownie. Doszło do eksplozji.

23 Rozerwana została obudowa reaktora i budynek, w którym się mieścił. Doszło do bezpośredniej emisji do atmosfery i otoczenia elektrowni radioaktywnego pyłu grafitu oraz uranu z wnętrza reaktora. Reaktor typu RBMK-1000, który uległ awarii, pokryto betonowo-stalową osłoną; pozostałe trzy reaktory pracowały dalej.

24 Prądy powietrzne wywołane pożarem i wybuchemwyniosły cząstki paliwa i radioaktywnych substancji na wysokość ok. 2 km, skąd były one roznoszone przez wiatry. Skażenie radioaktywne odnotowano na terenie niemal całej Europy. Najgroźniejszymi substancjami były jod – 131 i cez 137.

25 Skutki katastrofy Do 2005 roku zmarło ok. 20 tys."likwidatorów"- robotników zatrudnionych przy zakopywaniu najbardziej niebezpiecznych odpadów i budowie specjalnego budynku wokół zniszczonego reaktora ochrzczonego "sarkofagiem". 200 tys. robotników jest inwalidami. Ze strefy najbardziej skażonej ewakuowano blisko 130 tysięcy osób. Chmura radioaktywna ogarniała w kolejnych dniach północno-wschodnią Polskę, Finlandię, część Szwecji, pozostałą część Polski, Niemcy, Rosję, Grecję i kraje bałkańskie.

26 Skutki cd. Setki tysięcy napromieniowanych osóbcierpi lub zmarło na choroby popromienne, a także na choroby tarczycy, nowotwory u dzieci i dorosłych, białaczki, uszkodzenie mózgu u dzieci znajdujących się w łonie matki, zmiany w układzie immunologicznym. Do skutków społeczno-psychologicznych należy również wspomniana wcześniej radiofobia. Pozytywnym efektem katastrofy stało się podniesienie bezpieczeństwa jądrowego w elektrowniach na całym świecie.

27 Problem bezpieczeństwaNa rzecz bezpiecznego i pokojowego wykorzystania energii jądrowej pracuje Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej (MAEA). Do zadań MAEA należy : prowadzenie i rozwijanie badań nad praktycznym zastosowaniem energii jądrowej, rozwój wiedzy o pokojowym jej wykorzystaniu, ułatwianie wymiany informacji naukowo-technicznej, szkolenie specjalistów w tym zakresie.

28 Ogólne zasadnicze cele bezpieczeństwa elektrowni jądrowych przyjęte przez MAEAOgólny cel bezpieczeństwa jądrowego: Chronić ludzi, społeczeństwo i środowisko przed szkodami przez utworzenie i utrzymywanie w instalacjach jądrowych skutecznej obrony przeciw zagrożeniom radiologicznym. Cel ochrony radiologicznej: Zapewnić, że we wszystkich stanach eksploatacyjnych narażenie radiacyjne wewnątrz instalacji lub powodowane przez planowane uwolnienia materiałów radioaktywnych z instalacji utrzymywane jest poniżej wyznaczonych limitów. Cel bezpieczeństwa technicznego: Podjąć wszelkie praktycznie możliwe środki dla zapobiegania wypadkom w instalacjach jądrowych i ograniczania ich następstw. Jeśli jednak do awarii dojdzie; zapewnić z wysokim poziomem ufności, że dla wszystkich możliwych awarii branych pod uwagę w projekcie instalacji, wszelkie skutki radiologiczne będą niewielkie i poniżej określonych limitów.

29 Zabezpieczenia elektrowni jądrowejRozwiązania techniczne zastosowane w obecnie eksploatowanych elektrowniach jądrowych praktycznie wykluczają możliwość gwałtownego wzrostu mocy i generowanego ciepła w ilości, której nie można bezpiecznego odprowadzić; systemy zabezpieczeń są "odporne" na błędy ludzkie, a zastosowane systemy barier oddzielających produkty rozszczepienia od środowiska są niewrażliwe na oddziaływania zewnętrzne, jakie mogą występować w warunkach pokojowych.

30 Przykładowe zabezpieczenia elektrowni atomowej.

31 Trudny problem odpadów radioaktywnych

32 Rodzaje odpadów pochodzących z elektrowni jądrowychOdpady niskoaktywne stanowi zużyta odzież ochronna, papier, filtry itp. po kilkudziesięciu latach stają się odpadami komunalnymi. Odpady średnioaktywne - głównie zużyte części reaktora, koszulki i pręty paliwowe itp. Zwykle są zamykane w zacementowanych beczkach i składowane często na terenie elektrowni jądrowej lub w jej pobliżu. Odpady wysokoaktywne to przede wszystkim wypalone paliwo jądrowe. Po usunięciu z reaktora jądrowego jest schładzane, a następnie stapiane z proszkiem szklanym. W dalszej kolejności zatapiane w cemencie i zamykane w specjalnych pojemnikach ze stali nierdzewnej i składowane głęboko pod ziemią.

33 Co z odpadami ? Miejscem składowania powstających w Polsce odpadów promieniotwórczych jest Krajowe Składowisko Odpadów Promieniotwórczych w Różanie, zlokalizowane na terenie byłego fortu wojskowego. Jest to składowisko typu powierzchniowego przeznaczone do składowania krótkożyciowych odpadów nisko- i średnioaktywnych oraz do okresowego przechowywania odpadów długożyciowych.

34 Reaktor Maria To jedyny obecnie czynny reaktor jądrowyw Polsce. Uruchomiono go w grudniu 1974 roku, jako drugi w Polsce reaktor badawczy, w Instytucie Badań Jądrowych w Otwocku-Świerk pod Warszawą. Nosi imię na cześć Marii Skłodowskiej-Curie.

35 Reaktor Maria w czasie pracyPracuje ok.4000 godzin rocznie. Moc cieplna pojedynczego kanału wynosi 1.8 MW. Moc reaktora 30 MW. Materiałami tworzącymi moderator reaktora są woda i beryl. Materiałami tworzącymi reflektor są grafit i woda.

36 Przykłady wykorzystania reaktora MARIA:Badanie obiektów statycznych : - ukazywanie wewnętrznej struktury urządzeń technicznych - wykrywanie defektów wyrobów - badanie jednorodności materiałów - badanie jakości urządzeń. Badanie procesów - migracji wody w materiałach porowatych (cegły, gleby) - transportu cieczy w złożach filtracyjnych - rozwoju systemu korzennego roślin - transportu ropy naftowej w złożach geologicznych.

37 Terapia borowo-neutronowaTo metoda leczenia niektórych typów nowotworów, zwłaszcza mózgu. Wprowadza się do organizmu związki boru (10B), które osadzają się głównie w tkance nowotworowej. Napromieniowuje się pacjenta wiązką neutronów; w wyniku reakcji z jądrami 10B powstają cząstki alfa i jony 7Li. Cząstki te mają znaczną energię i mały zasięg, niszczą lokalne komórki nowotworowe. Sąsiadująca zdrowa tkanka zawiera mniej boru i nie jest poważnie zagrożona.

38 Elektrownia w ŻarnowcuPolska elektrownia jądrowa budowana w latach 1982–1990 w miejscu zlikwidowanej wsi Kartoszyno nad Jeziorem Żarnowieckim. Elektrownia w Żarnowcu docelowo miała się składać z czterech bloków energetycznych napędzanych reaktorami WWER-440, (typ PWR), o łącznej mocy ok MW.

39 Makieta elektrowni jądrowej w Żarnowcu

40 Powody przerwania budowy elektrowni jądrowej w ŻarnowcuProtesty społeczne paraliżujące prace budowlane, spowodowane awarią w Czarnobylu. Akcje organizacji takich jak: Franciszkański Ruch Ekologiczny Gdańskie Forum Ekologiczne Ruch Wolność i Pokój Wolę być. Zmiana sytuacji politycznej w Polsce na przełomie lat 80 i 90.

41 Kiedy w naszym kraju będzie atom?Etap I - do : opracowanie i przyjęcie przez Radę Ministrów Programu polskiej energetyki jądrowej do , uchwalenie i wejście w życie przepisów prawnych niezbędnych dla rozwoju i funkcjonowania energetyki jądrowej do , Etap II : ustalenie lokalizacji i zawarcie kontraktu na budowę pierwszej elektrowni jądrowej, Etap III : wykonanie projektu technicznego i uzyskanie wymaganych prawem uzgodnień, Etap IV : pozwolenie na budowę i budowa pierwszego bloku pierwszej elektrowni jądrowej, rozpoczęcie budowy kolejnych, Etap V : budowa kolejnych bloków elektrowni jądrowych. .

42 Planowane lokalizacje elektrowni jądrowej w Polsce

43 Podsumowanie Do najważniejszych zalet energetyki jądrowej należąkonkurencyjność ekonomiczna w stosunku do innych źródeł energii, dostępność paliwa i jego znikoma objętość. Energetyka nuklearna jest uznawana za jedno z rozwiązań problemów z paliwami kopalnymi, czy globalnym ociepleniem. Poważnym problemem jest akceptacja technologii jądrowej przez społeczeństwo. Skutki zdrowotne, ekologiczne i społeczne nie dotyczą jedynie państwa, w którym wydarzyła się awaria. Konieczne jest stałe inwestowanie w systemy bezpieczeństwa i zaawansowane technologie jądrowe.

44 Niezbędna jest też odpowiedzialna współpraca na poziomie międzynarodowym. Czarnobyl uzmysławia, jak realne jest niebezpieczeństwo katastrofy nuklearnej, z jakim respektem powinniśmy wykorzystywać odkrycia i osiągnięcia naukowe. Technologia jądrowa, jest jedną z dróg do zaspokojenia potrzeb energetycznych. Są jeszcze inne metody, które przecież także niosą zagrożenia… Dziękujemy za uwagę.

45 Źródła M. Fiałkowska, K. Fiałkowski, B. Sagnowska , Fizyka dla szkół Ponadgimnazjalnych, ZamKor, Kraków 2005.

46