Tuumaelektrijaam, aatomi tuuma lõhustumine (0)

Referaat
Tuumaelektrijaam
*******
10R2
*********
2012
Tuumaelektrijaam
Tuumaelektrijaam on elektrijaam , kus elektrienergiat saadakse aatomituuma lõhustumisest. Tuumaelektrijaamades on võimalik toota elektrienergiat suures koguses, ökonoomselt ja õhusaastevabalt. Tuumaelektrijaamad ei eralda kasvuhoonegaase ega saasta õhku. Normaalse töö korral tekib väga vähe tahkeid jäätmeid ja kütus on odav, sest seda kulub väga vähe. Sel põhjusel on maailmas väga suured tuumakütuse potentsiaalsed varud.
Tänapäeval annavad tuumajaamad 17% kogu elektrienergiast, peaaegu sama palju kui hüdroelektrijaamad. Esmakordselt toodeti tuumareaktori abil elektrienergiat 20. detsembril 1951 USAs Idahos. Esimene tuumaelektrijaam alustas tööd 27. juunil 1954 NSV Liidus Kaluga oblastis Obninskis. 2005. aasta seisuga oli maailma tuumaelektrijaamades 443 tegutsevat reaktorit.
Tuumaelektrijaamades kasutatakse kütusena uraani, mille varusid arvatakse jätkuvat umbes viiekümneks aastaks. Rikkalikumad uraanileiukohad on Kanadas, USA-s.
Tuumaelektrijaama ehitamine ja käigushoidmine on väga kallis. Seda eeskätt turvakaalutlustel, sest õnnetuse puhul võib tekkida keskkonnale ülisuur kahju. Tuumakütuse jäägid on radioaktiivsed, seega ülimalt mürgised, ja nende lagunemiseks kulub sajandeid . Tuumaelektrijaamad võivad põhjustada veekogude temperatuuri tõusmist. Tuumakütuse rikastamise käigus võivad valitsused valmistada salaja tuumarelva ja seda on raske avastada.
Tuumaelektrijaamade ehituses pööratakse erilist tähelepanu ohutuse tagamisele
mitmesuguste võimalike rikete puhul. Survevesireaktoriga energiaploki ehituspõhimõte, milles võib eristada järgmisi kaitsebarjääre:
1)reaktori aktiivtsoonis – kütusevarda tsirkooniumkest sulamistemperatuuriga 1855°C;
2) reaktori tugev teraskest;
3) reaktorit, aurugeneraatorit ja veeringlustorustikku ümbritsev, radioaktiivset kiirgust tõkestav eribetoonist kinnine ruumtarind;
4) rõhukindel, enamasti sfäärikujuline, eelnimetatud elemente ja ruumtarindit ümbritsev teraskest;
5) kogu reaktoriseadmestikku väljast kaitsev betoonkuppel, mis peab vastu pidama nt ükskõik millisele maailma maade relvastuses olevale raketile ning välistama radioaktiivsete ainete väljapääsu reaktori purunemisel;
6) vundamendiplaat paksusega ligikaudu 10 m, mis peab kinni pidama reaktori aktiivtsooni täielikul sulamisel tekkiva metallikoguse ning välistama selle jõudmise pinnasesse.
Tuumaelektrijaamade eluiga on tavaliselt 30-40 aastat. Pärast seda kõrvaldatakse reaktoreist tuumkütus ja jaam konserveeritakse. Jaama radioaktiivse (reaktori-) osalammutamisele saab asuda enamasti alles 10-20 aasta möödumisel pärast jaamaseismajätmist, kui radioaktiivse kiirguse foon on langenud piisavalt madalale.
Kuidas tuumaenergia tekib?
Tuumaelektrijaamades kasutatakse ära tuumade lõhustumise tagajärjel vabanev energia. Reaktoris luuakse tuumaenergia tootmiseks kontrollitud ahelreaktsioon , kus energia vabaneb soojusena. Viimast rakendatakse vee kuumutamiseks ja auru tekitamiseks, auru abil pannakse tööle elektrienergia tootmiseks kasutatavad turbogeneraatorid.
Kontrollitud ahelreaktsiooni käigus pommitatakse suure massiarvuga tuumi aeglustatud neutronitega, protsessi tulemusel liitub neutron tuumaga põhjustades viimase ergastatud oleku.. Tuumajõudude tõttu lõhustub ergastunud tuum kaheks erineva massiga osaks (kildtuumaks), põhjustades nii kahe uue isotoobi tekke. Lisaks isotoopide tekkele eraldub lõhustumisel alati ka neutroneid ning gamma -kiirgust. Analoogiliselt lõhustub näiteks reaktorites kütusena kasutatav U-235 kaheks väiksema massiarvuga isotoobiks ning sellise protsessi käigus vabaneb suur kogus energiat.
Tulevik
Rahvastiku kasvu, majanduse arengu ja industrialiseerimise kombineerumine maailmas tähendab globaalse energiatarbimise kasvu. Jätkub soojusjaamadest saadava energia tarbimine ja seda tõusvas joones. See tähendab ühtlasi kasvuhoonegaaside emissiooni kasvu. Mitte miski ei suuda seda kahandada. Laiaulatuslikus keskkonnakontekstis on tuumajõu kasulikkuses veendunud paljud valitsused, esmajoones arengumaades.
Paljudes industriaalmaades säilitab avaliku sektori arvamus kõhklevat ja vastandlikku hoiakut kasvava tuumaenergia kasutamise suhtes, või isegi selle olemasoleva taseme säilitamise suhtes. Taoline opositsioon ripub kolme faktori otsas: hirm õnnetuste ees, hirm pikaajaliselt säilivate radioaktiivsete jäätmete ees ja hirm, et tuumajõu kasutus aitab kaasa tuumarelvade vohamisele.
Paljud maad töötavad pakiliselt selle kallal, et leida kohti või konstrueerida ja komplekteerida kõrgradioaktiivsete jäätmete ladustamise rajatisi. Taolised sügavad maaalused rajatised on kõrgeima keskkonna, geoloogilise ja inimturvalisuse standardiga. Ollakse teadlikud vastutusest, kollektiivselt investeeritakse turvalisusesse rohkem kui mõnes teises võrreldavas ettevõttes. Tuumajäätmete ohutukstegemise probleem on vastavate eriteadlaste huvitsentrumis. Vene teadlane Viktor Arhipov väidab, et tuleviku tuumaenergeetika süsteemides on võimalik elektritootmise käigus samas põletada kõrgradioaktiivseid jäätmeid.
Edukalt arenevas rahvusvahelises koostöös on väljatöötamisel moodsad lähituleviku tuumareaktorid , millest tähtsamaiks võib pidada tuumalõhustusreaktorite IV põlvkonna ja termotuumasünteesi reaktori prototüübi projekte.
Eelised ja puudused
Eelised

• Saastaineid ei teki.
  
• Veehoidlad aitavad ühtlustada veetaset.
  
• Uraanimaaki esialgu jätkub, energiasisaldus suur.
  
• Transpordi-tava kütuse ja jäätmete väike maht.
  
• Normaalsel tööl saastavad keskkonda tunduvalt vähem, kui paljud teised kütused ja on kõige odavam energiatootmise viis.
  

Puudused

• Ehitamine kallis. Ehitamine tasub end vaid suure languga või veerikastele jõgedele.
  
• Veehoidlad muudavad ökosüsteemi, hõivavad elamisterritooriumi jne.
  
• Üliohtlikud radioaktiivsed jäätmed, mille kahjutustamise tehnoloogia puudub.
  
• Avarii korral radioaktiivsete elementide väljapaiskumine.
  
• Nõuab väga suuri kapitalimahutusi ja arenenud teadust.
  
• Tekitab soojusreostust veekogudes, kuhu suunatakse jahutusvesi.
  
• Tuumašantaaži oht.
  

Kas väljatöötatav uus reaktor sobiks väikeriigile nagu Eesti?
See võiks olla Eestile lahendus. Seda tüüpi reaktorid on palju tõhusamad ega vaja paljusid kaitsemehhanisme, mida vajavad vesijahutusega reaktorid. Kui vaadata võimsust, siis see ulatub 120 megavatist kuni 165 megavatini, mis on omakorda atraktiivne, sest selliseid reaktoreid saab rajada moodulitena vastavalt vajadusele. Eelis on ka, et algne kapitalimahutus on väiksem ja võrreldes suure elektrijaamaga saab ta kiiremini tööle.
Keskkonnamõjud – õhusaaste
Tuumajaamadest juttu tehes on viimasel ajal üha sagedasemaks muutunud väide nagu tuumaelekter oleks keskkonnasõbralik elektri tootmise viis. Tuumareaktori tegevusega otseselt kasvuhoonegaase ei teki - hiiglaslikest korstendeist tõuseb taeva poole ainult veeaur. See vesi on pärit kuskilt tuumajaama jahutussüsteemist ning mürgine ega radioaktiivne see ei ole. Selle tõttu on mitmed keskkonnakaitsjad hakanud promoma tuumaenergiat, jättes rääkimata milline olukord tegelikult on.
Nagu iga asigi, vajab ka tuumaelektrijaam ehitamiseks ja lammutamiseks energiat välisest keskkonnast. Mineraale tuleb kaevandada ja rikastada, et saada tuumakütust. Seda tehakse otseselt fossiilkütuseid diisel - või bensiinimootorites põletades, või siis kaudselt kasutades elektrit, mida toodetakse samuti fossiilkütuseid põletades. Elutsükli analüüs hindab nende tegevustega tarbitud energia hulka (arvestades tänapäevast energialiikide hajutatust) kalkuleerides tuumaelektrijaamas energiat tootes kilovatttunni kohta õhku paiskamata jäänud CO2'te (võrreldes fossiilkütustega) ning võrreldes seda tuumajaama ehituse ja kütuse tootmise käigus kulutatud CO2 hulgaga .
Keskkonnamõjud - vesijahutus reaktorites
Tuumareaktorid vajavad jahutamist, mida tavaliselt tehakse veega (kas otseselt või siis kaudselt). Kõige levinum jahutusvee allikas on jõgi. Jõgedest võetakse vesi ning oma funktsiooni täitnud siis juba soe vesi juhitakse tagasi jõkke, juhul kui see radioaktiivne pole. Väljalastava vee temperatuur ei tohi ka liiga suur olla, vastasel juhul võivad jões elavad kalad surma saada. Selle jaoks on uuemate tuumajaamade juures olemas jahutustornid, kus vesi enne jõkke laskmist jahutatakse.
Väljalastava vee temperatuur seab elektri tootmisele piirid. Eriti soojadel päevadel, kui nõudlus elektri järele on samuti suur, on vastavalt ilmale ka vesi soojem. Soe vesi aga ei suuda piisavalt tõhusalt reaktorit jahutada, ning vett ei saa ka liiga soojaks kütta, sest siis kahjustaks see jõe (või mõne muu veekogu) elukeskkonda. Just selline asi juhtus 2003 aasta Euroopa kuumalaine ajal.
Kasutatud kirjandus

http://www.tuumaenergia.ee/

http://et.wikipedia.org/wiki/Tuumaelektrijaa m

http://maakond.blogspot.com/2006/11/tuumaenergia.html
Sisukord

Tuumaelektrijaam

Kuidas tuumaenergia tekib?

Tulevik

Eelised ja puudused

Keskkonnamõjud - õhusaaste

Keskkonnamõjud - vesijahutus reaktorites

Kasutatud kirjandus