Tuumaenergia tulevik (0)

TALLINNA INGLISE KOLLEDŽ

Füüsika
Tuumaenergia tulevik

referaat

Autor: Heti -Maria Vilu

Klass: 9. A
Õpetaja: Elli Valla

Tallinn

2015
Sisukord
Tuumaenergia ajalugu ja olemus.................................................................................lk 3
Tuumaenergia tänapäeval: head ja halvad küljed........................................................lk 4
Tuumaenergia tulevik..............................................................................................lk 5, 6
Kasutatud allikad.........................................................................................................lk 7
Tuumaenergia ajalugu
Et tuumaenergia tulevikku arutada, peab enne aru saama, mis see täpsemalt endast kujutab ja kuidas see tekkis.
Tuumafüüsika kui teadusharu sündis koos radioaktiivsuse juhusliku avastamisega prantsuse teadlase Henri Becquereli poolt aastal 1896. Järgnevate aastakümnete jooksul on oma panuse selle teadusharu arengusse andnud mitmed nimekad teadlased. Seda veidi üle sajandi vanust avastust on rakendatud väga erinevates valdkondades -  tuumaenergia rakendusi on ära kasutatud sõjatööstuses, samas teisalt on praktiliselt võimatu kujutada tänapäevast elu ette ilma selle rakendusteta meditsiinis või energiatootmises.
Tuumaenergeetika erineb oluliselt teistest energia saamise viisidest. Tuumaenergiat loetakse säästvaks, sest energia tootmise protsessis ei eraldu CO2. Samas võib tuumajaamaga kaasneda oht radioaktiivse saaste kandumiseks keskkonda.. Lisaks eraldub , nii nagu teistestki elektrijaamadest,  suurtes kogustes (mitteradioaktiivset) veeauru ja alati on energia saamisega seotud kaudsed emissioonid.
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.
Nüüd, kui on tekkinud parem arusaam tuumaenergiast, tekkimisest ja kasutamisest, saab hakata rääkima selle headest ja halbadest pooltest tänapäeval, lisaks tuumaenergia mõjudest tulevikule.
Tuumaenergia tänapäeval: head ja halvad küljed
Viimaste aastate jooksul on palju tuumajaamasid maailma juurde ehitatud. Kuidas me nendega tome tuleme on hoopis teine lugu ning selle üle on põhjust muretseda.
Tänapäeval on 30 maailma riigis elektritootmisel käigus 442 tuumareaktorit koguvõimsusega 372 GWe. Tuumalõhustumise energia abil toodetakse 16% kogu maailma elektrist ja selline osakaal on püsinud juba paar aastakümmet. Ehitusjärgus on praegu üle 30 uue reaktori koguvõimsusega üle 26 GWe. Lisaks on kindlalt otsustatud või juba tellitud 94 reaktori ehitamine koguvõimsusega rohkem kui 100 GWe, mis moodustab veerandi praegu olemasolevast.
Riigiti erineb nii tuumareaktorite arv ja reaktori tüüp kui nende toodetud tuumaelektri osa laiades piirides. Kõige rohkem reaktoreid töötab Ameerika Ühendriikides (104), järgnevad Prantsusmaa 59 ja Jaapan 55 reaktoriga. Samas toodab tuumaenergia suurima osana kogu oma elektrist (78%) Prantsusmaa; järgnevad Leedu ja Slovakkia vastavalt 69% ja 57%. Üle kolmandiku moodustab tuumaelekter veel Belgias, Bulgaarias, Ungaris, Lõuna-Koreas, Rootsis, Šveitsis, Sloveenias ja Ukrainas, üle veerandi Jaapanis , Saksamaal ja Soomes ning umbes viiendiku USA-s.
Soojusenergia , mis jääb tuumaenergia tootmisel üle ja vabastatakse ümbritsevasse keskkonda, võib saada mõnikord takistuseks tuumajaama rajamisel. See probleem aga ei takista tuumajaamade levikut ning tulevikus leiab see endale tõenäoliselt tuumaenergia tehnoloogia arenedes ka lahenduse.
Enamik tuumaelektrijaamu vabastavad keskkonda erinevaid gaasilisi ja vedelaid radioloogilisi heitmeid. Inimesed, kes elavad tuumareaktorist vähem kui 80 kilomeetri kaugusel, saavad kiiritust umbes 0,0001 mSv aastas. Kogu tuumaelektrijaamast saadav kiirgus sõltub jaama tüübist, erinevate eeskirjade täitmisest ja jaama kasutusest. Täpseid eritatava kiirguse doose mõõdetakse tuumajaamade ümbruses pidevalt. Samuti teostatakse pidevat kiirgusseiret tuumajaama sees. Seega võib üsna kindlalt öelda, et liigse radioaktiivse kiirguse vabastamine ei ole probleem, mis võiks takistada tuumaelektrijaamade levikut.
Tuumaenergia tulevik
Juba praegu toimub tuumaenergeetika taassünd. Energiavajadus aina suureneb ning seetöttu fossiilkütuste varus kahanevad kiiresti. Globaalne soojenemine on saanud tähtsaks teemaks teaduses ning üleüldiselt. Aina mõeldakse alternatiive ning ühe rohkem ollakse kindel, et kõige ohutum on tuumaenergia.
Hethel on 2020-ks aastaks plaanis ehitada 160 tuumareaktorit ning nendele on pakutud juba 320 plaani. Hiina ja Venemaa plaanivad ehitada kuus jaama vee peale, millest esimene valmib aastal 2018.
Eestisse hetkel veel tuumareaktorit ei planeerita, aga tahab liituda Leedu ja Soome tuumaprojetidega. Selle üle arutletakse veel, kuid tundub, et Eestisse võib kunagi varsti tuumajaam tulla, kuna põlevkivi ei tasu ennast enam varsti ära.
Edukalt arenevas rahvusvahelises koostöös on väljatöötamisel moodsad lähituleviku tuumareaktorid, millest tähtsamaiks võib pidada tuumalõhustusreaktorite IV põlvkonna ja termotuumasünteesi reaktori prototüübi projekte.
Esimene teeb võimalikuks praegusega võrreldes 50–60 korda suurema energia saamise samast uraanikogusest üliohututes standardkonstruktsiooniga säästlikes kiirete neutronite reaktorites. Sealjuures tagatakse sümbiootilises (suletud) tuumkütusetsüklis väiksemad ja vähemohtlikud radioaktiivsete jäätmete kogused ning kõrgtemperatuurse soojuse saamine vesiniku tootmiseks ja muudeks tööstusvajadusteks. Perspektiivsed on arendused rikkaliku tooriumkütuse tegelikuks kaasamiseks energeetikasse. Ehkki asjatundjate hinnangul jätkub uraani isegi tuumaenergeetika osa olulisel suurenemisel maailma energiatoodangus paljudeks sajanditeks, ületavad tooriumivarud uraani omasid kolmekordselt.
Teine väljakutse , tuumasünteesi juhitav ja ohutu teostamine , tõotab inimkonnale ammendamatut ja keskkonnasõbralikku energiaallikat. Tuumasüntees toodab tuumalõhestumisega võrreldes oluliselt lühema poolestusajaga ja vähemohtlikke radioaktiivseid jäätmeid. Puuduvad ka tuumkütuse tarnijatega seotud probleemid – iga vett ja seega selles sisalduvat deuteeriumi (raske vesinik ) omav riik saab tuumkütuse omanikuks.
Kõrgaktiivsed jäätmed HLW (i.k. High-Level Waste ), milleks on avatud kütusetsüklis kogu kasutatud tuumkütus või suletud tsüklis selle peamised ümbertöötlemisjäätmed, sisaldavad 95% kõikide jäätmete radioaktiivsusest, seejuures moodustab nende ruumala ainult 3%. See jäätmeliik nõuab tugeva ioniseeriva kiirguse ja soojuse tekitajana erikäitlemist ja erivahendeid. Tasub rõhutada, et mitmetes suletud tuumkütusetsükli poliitika valinud maades, nagu Prantsusmaa, Ühendkuningriik, Saksamaa, Šveits, Jaapan jt, ei peeta kasutatud tuumkütust radioaktiivseks jäätmeks, vaid ressursiks energiatootmises. Nendes maades töödeldakse kasutatud kütus ümber uueks tuumkütuseks. Kõrgaktiivsed radioaktiivsed jäätmed moodustavad sellisel juhul ainult 3,5% kogu kasutatud tuumkütuse massist: tuumalõhestusproduktid ja pika poolestusajaga väikeaktiniidid. Need materjalid, millele tulevikus mingit kasutusvõimalust ei suudeta hetkel ette näha, kuivatatakse, klaasistatakse boorsilikaatklaasis ja paigutatakse konteineritesse. Kanadas, Rootsis, Soomes ja USA-s on aktsepteeritud avatud kütusetsükkel, mis tähendab, et jäätmeteks loetakse kogu kasutatud tuumkütus, mis valmistatakse ette lõppladustamiseks. Viimastel aastatel võib siiski täheldada tendentsi , et lahenduste otsimisel arvestatakse võimalusega neid jäätmeid tulevikus ressursina kasutada.
Igastahes oleksid uue generatsiooni tuumareaktoris palju stabiilsemad, turvalisemad ning tõhusamad , sest saavad 100-300 korda rohkem energiat samast hulgast tuumakütusest. Kui tõesti töötatakse välja selline alternatiiv fossiilkütusele ja hakatakse seda ka Eestis rakendama, oleks see kindlasti kasulik ning tasuks end ära. Ohutus ning katastroofide tagajärjed on need, mis inimestele muret teevad aga, kui arendatakse aina uusi tuumareaktoreid ning viiakse need uuele tasemele , saaks ka sellest probleemist lahti ning meid ootaks ees hoopis teistsugune maailm.
Kasutatud allikad
http://www.vorumaateataja.ee/ee/arhiiv/174-arhiiv-2011/2923-tuumaenergia-tulevik
http://www.world-nuclear.org/info/Current-and-Future-Generation/World-Energy-Needs-and-Nuclear-Power/
http://et.wikipedia.org/wiki/Tuumaenergia#Tuumaenergia_probleemid
http://www.tuumaenergia.ee/index.php?id=99
http://www.tuumaenergia.ee/index.php?id=59
7