Kjernekraft
Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Nøyaktighet: Denne artikkelens faglige presisjon er omstridt, eller den kan inneholde faktafeil. Se diskusjonssiden for detaljer.- Atomkraft lenker her, for bandet med samme navn, se Atomkraft (band)
Kjernekraft (også kalt atomkraft) er energi hentet fra en kontrollert kjedereaksjon i spaltbare grunnstoff i en kjernereaktor. Energien hentes ut som varmeenergi og benyttes direkte til oppvarming eller til drift av en turbin som produserer strøm eller sørger for fremdrift, for eksempel av en båt.
Innhold |
[rediger] Historie
[rediger] Opprinnelse
De første vellykkede forsøk med kjernefysisk fisjon ble utført i 1938 i Berlin av de tyske fysikerne Otto Hahn, Lise Meitner og Fritz Strassman.
Under andre verdenskrig gikk en rekke land i gang med intensive forskningsprogrammer for å utvikle kjernekraftteknologi, hvor man først fokuserte på å utvikle kjernekraftverk-reaktorer. Den første selvforsynte kjernereaksjon ble utført 2. desember 1942 under Enrico Fermis ledelse, og reaktorer basert på denne forskningen ble brukt for å produsere det nødvendige plutonium for "Fat Man"-bomben som ble sluppet over Nagasaki mot slutten av krigen. Over Hiroshima ble bomben kalt Little boy sluppet, den var uran-basert. Elektrisitet fra kjernekraft ble produsert første gang av en kjernekraftreaktor 20. desember 1951 ved EBR-I-stasjonen i nærheten av Arco i Idaho i USA, som opprinnelig produserte omkring 100 kW.
I desember 1953 holdt president Dwight Eisenhower en tale, "Atoms for Peace", hvor han annonserte betydelig amerikansk satsning på internasjonal utvikling av kjernekraft.
[rediger] Funksjon
Et kjernekraftverk virker på samme måte som en dampmaskin. Vann blir pumpet inn i reaktoren, og begynner å koke av varmeenergien fra varmeveksleren. Varmen dannes fra fisjoneringen av uranet. Det dannes et stort trykk som presser damp opp gjennom et rør som fører til turbinene. Turbinene driver en generator som genererer strøm. Dampen føres så til et kjøletårn der den kondenserer og blir til flytende væske igjen. Deretter blir det pumpet opp i reaktoren og prosessen gjentas. Prinsippet er det samme som i et kull-, gass- og oljekraftverk, og det er bare forbrenningsmetodene som skiller.
[rediger] Reaktoren
Reaktoren i et kjernekraftverk består av fire hoveddeler: reaktortanken, brenselsstavene, kontrollstavene og kjølemiddel.
Fisjonsprosessen foregår i brenselsstavene der nøytroner frigjøres, treffer urankjernene og deler dem. Dette frigjør tre nye nøytroner som starter prosessen på nytt. Kontrollstavene kontrollerer hvor mange urankjerner som blir spaltet ved å stoppe nøytronene før de treffer. Kontrollstavene består av hafnium, bor eller kadmium. Når uran fisjonerer, frigjøres varme. Den frigjorte varmen varmer opp kjølemiddelet til damp som føres videre til turbinen. Vann, tungtvann eller helium blir ofte benyttet som kjølemiddel.
[rediger] Eksplosjonsfare
Et kjernekraftverk kan ikke sprenge som en atombombe fordi det ikke er stor nok konsentrasjon av uran i reaktoren. Kontrollstavene sørger for at spaltingen er under kontroll, og det er 2-3 % U-235 i reaktoren. Dette er relativt lite, siden det i en atombombe er 90 % konsentrasjon av stoffet. Krav til vedlikehold av reaktorene og kraftverket er normalt sett veldig strengt. Katastrofescenariet er en «nedsmelting» der spaltingen kommer ut av kontroll, grunnet feil i kontrollsystemet, lekkasje av kjølevæske eller svakheter i reaktordesignet. En slik nedsmelting var tilfellet ved Tsjernobylulykken, der varmen som ble utviklet blåste taket av reaktoren og spredte radioaktivt støv ut atmosfæren. Det er imidlertid en myte at uranet ved en nedsmelting kan fortsette å smelte seg dypt nedover i grunnfjellet.
[rediger] Fordeler og ulemper
Fordelene med å bruke kjernekraft som energikilde er at det er effektiv. Et menneske bruker, i løpet av ett helt liv, en mengde uran som tilsvarer størrelsen på en tennisball. Kjernekraftverk forurenser ikke miljøet på en direkte måte. Det eneste utslippet som kommer fra et slikt anlegg under produksjon, er vanndamp. Siden bare rundt 8% av uranet blir utnyttet i dagens 2. generasjons kraftverk sitter man igjen med et veldig miljøfarlig, radioaktivt biprodukt av uran, noe plutonium og andre mindre radioaktive stoffer som må deponeres i opptil 100 000 år (plutonium), og krever streng spesialbehandling.
Et kraftverk av denne typen er ganske billig i drift. Det er svært kostbart å bygge, men det krever ikke store resurser å få tak i råstoffet, og det trengs ikke så mye uran, i motsatt fall trenger man for eksempel i ett gasskraftverk store mengder utvinnet gass. Varmevekslerne i et kjernekraftverk får omgjort rundtregnet 1/3 av energien over til elektrisitet. Den resterende varme-energien går i retur, og kalles spillvarme, spillvarme kan utnyttes til å varme opp hus, næringsbygg osv.
Kjernekraftverk er omstridt, og møter motstand blant folk i enkelte deler av verden. Land som Norge har ikke tatt i bruk teknologien til å utvinne elektrisk energi, fordi det blir sett på som for risikabelt. Om noe går galt i et fisjonsverk av denne typen, kan det ramme nærområdet kraftig. Et anlegg som blir ustabilt er også vanskelig å kontrollere og om prosessen løper løpsk er det svært vanskelig å få kontroll. Radioaktivitet skader mennesker, dyr og planter, og kan gjøre store områder ubeboelige i lang tid. Radioaktive stoffer tar lang tid for naturen å bryte ned.
En ulykke som har skremt verden, fant sted i Tsjernobyl i 1986. Vær og vind brakte radioaktivitet langt fra ulykkesområdet, og den radioaktive strålingen kunne måles så langt nord som i Finnmark. Selv den dag i dag blir det født misdannede barn i Tsjernobyl og omland, men selv om tsjernobylulykken viste hvor farlig kjernekraftverk kan være, så er det svært sjeldent det skjer ulykker på slike verk. I i-land er det strenge regler og god sikkerhetskontroll rundt slike anlegg. Kjernekraft har dermed to klare ulemper, henholdsvis avfall og enorme konsekvenser ved ulykker.
[rediger] Avfallsproblemer
I dagens reaktorer er det bare en liten del av uranbrennstoffet som blir brukt. Grunnen til dette er at fisjonsproduktene som dannes vil stoppe de termiske nøytronene slik at fisjonsreaksjonene stanser opp. Avfallet fra kjernereaksjoner kan skilles i to grupper, fisjonsprodukter (cesium, strontium) og tungmetaller (plutonium, american). I et gjenvinningsanlegg for atomavfall (som Sellafield i England) skilles fusjonsproduktene ut slik at gjenværende uran og plutonium kan føres tilbake i reaktoren (eller brukes til bomber).
Fisjonsproduktene vil være borte etter 700 år mens de langlevende tungmetallene ikke vil bli borte før på 100 000 år. I framtidens reaktorer vil det være mulig å benytte hurtige nøytroner til å spalte Plutonium og annet langtlevende avfall, slik at man sitter igjen med fisjonsproduktene som må langtidslagres i noen hundre år. En rekke forskere har derfor argumentert med at avfallsproblemet i realiteten er løst, og at dagens atomavfall vil være framtidens brennstoff i nye fjerde generasjons atomreaktorer [1].
[rediger] Begrenset ressurs
Kjernekraft er ikke en fornybar energikilde. Når en urankjerne splittes, blir uranet omdannet til mange forskjellige isotoper der de fleste er ubrukelige for energiutvinning. Det finnes en begrenset mengde uran på jorda, som med alle andre stoffer, og ingen prosesser på jordkloden skaper nytt uran. Det er vanskelig å kalkulere hvor lenge uranen vil holde, men man antar at hvis man hele jorden skulle leve på kjernekraft ville det bli tomt for uran i løpet av ca. 10 år [trenger referanse]. Men det utvikles ny teknologi som utvinner uran fra vann, det fins små mengder med uran i vann. Vi har ikke lett etter uran på over 50 år, med ny utvinningsteknologi kan kanskje kjernekraft være en uendelig engergikilde.
[rediger] Utbredelse
USA og Frankrike er størst på atomkraft i verden, med henholdsvis 20 % og 75 % av totalt energiforbruk dekket av kjernekraft. Det er en betydelig energikilde på verdensbasis, og 17 % av all elektrisk energi kommer fra kjernekraftverk. Det eksisterer i dag 441 kjernekraftverk fordelt på 31 forkjellige land, på verdensbasis.
[rediger] Se også
