Tuumareaktorid (0)

TUUMAREAKTORID
Tuumareaktor ehk aatomireaktor on seade, milles leiab pidevalt mikroskoopilises, tehnilises mastaabis aset tuumareaktsioon.
Üle maailma on levinud tuumareaktorid, mis toodavad uraani või plutooniumi aatomi tuuma lõhustumisest kõigepealt soojust ning seejärel enamasti elektrienergiat ( tuumaelektrijaamad ). Teised rakendused on näiteks vabade neutronite tootmine (näiteks materjalide uurimiseks) ning teatud radioaktiivsete nukliidide tootmiseks, näiteks meditsiinilisel otstarbel . Püütakse välja töötada ka termotuumareaktorit, mis toodab energiat termotuumasünteesist.
1992. aastal avaldas USA teadlane J. Marvin Herndon hüpoteesi, et lõhustumise tuumareaktsioonid võivad olla selliste hiidplaneetide nagu Jupiteri, Saturni ja Neptuuni energiaallikaks, sest need planeedid kiirgavad välja rohkem energiat kui Päikeselt saavad. Alates 1993. aastast on Herndon arendanud ideed Maa keskme läheduses asuvast umbes kaheksakilomeetrise läbimõõduga kerast, kus toimuvad tuumareaktsioonid. 2003. aastal tuligi see USA geofüüsik välja hüpoteesiga, et Maa sisemuses paikneb looduslik tuumareaktor - georeaktor.
Üldlevinud arusaama kohaselt asub Maa sisemuses umbes 1250 -kilomeetrise läbimõõduga tahkest niklist ja rauast koosnev sisetuum, mida ümbritseb umbes 3500-kilomeetrise diameetriga sulas olekus rauast ja niklist välistuum.
Herndoni hüpoteesi kohaselt on Maa sisemuses hoopis kaheksakilomeetrise läbimõõduga uraani sisaldav kera, mis töötab nagu kiire briider-reaktori tüüpi tuumajaam . Briider (ingl breeder - aretaja, sigitaja) ehk paljundusreaktor on selline reaktoritüüp, kus tänu ahelreaktsioonile tekib tuumade lõhustumisel lõhustumisvõimelisi tuumi juurde. Seejuures ümbritseb Maa-sisest tuumajaama ehk georeaktorit vedela välistuuma asemel tahkes olekus niklist ja ränist ehk nikkelsilitsiidist koosnev sfäär.
2005. a. lepiti kokku kuue reaktoritehnoloogia valikus, mis peaksid kujundama tuumaenergia näo lähitulevikus. Kõiki valituid iseloomustab praegustega võrreldes parandatud jätkusuutlikkus, säästlikkus, ohutus, usaldatavus , kindlus terrorirünnaku ja tuumarelvamaterjali diversiooni suhtes ning pikk tööiga (> 60 a). Kõik reaktorid töötavad kõrgetel temperatuuridel, so temperatuuride vahemikus 510-1000°C. Võrdluseks, tänapäeva veereaktorite töötemperatuur on ~330°C. Seejuures neli tüüpi kuuest sobivad tootma kõrgtemperatuurset soojust vesiniku termokeemiliseks tootmiseks või muudeks tööstuslikeks rakendusteks.
Enamik reaktoritest töötab suletud kütusetsüklis, kindlustades sellega tuumkütuse parema ärakasutamise ja geoloogilisse lõpphoidlasse paigutamist vajavate pikaealiste kõrgaktiivsete jäätmete koguse olulise vähenemise. Neli tehnoloogiat töötab kiiretel neutronitel (neist ühel on siiski ka aeglaste neutronite versioon ) ja kaks on aeglaste neutronite reaktorid. Nähakse ette erinevate reaktorite loomist elektrilise võimsusega vahemikus 50 – 1500 MWe. Kaks reaktoritüüpi on heeliumjahutusega, üks vesijahutusega ja ülejäänud – plii-vismutisulam-, naatrium - ja fluoriidsooljahutusega.
Kõiki valitud tehnoloogiaid on varem katsetatud, kuid pikaajalisem töötamiskogemus on olemas neist nelja suhtes. Loodetavasti soodustab see asjaolu viimaste kiiremat väljatöötamist. Tööd on arendusjärgus ja pole selge, kas kõik valitud tüüpidest end praktikas õigustavad. Ehituskõlblikeks peaksid nad saama ajavahemikus 2010-2030. Muidugi peab GIF silmas ka teisi arenguid täiustatud reaktorikontseptsioonide väljatöötamisel.
Arendatavad reaktoritüübid on

• Gaasjahutusega kiire reaktor GFR - i.k. Gas-Cooled Fast Reactor
  
• Pliijahutusega kiire reaktor LFR - Lead -Cooled Fast Reactor
  
• Sulasoolareaktor MSR - Molten Salt Reactor
  
• Naatriumjahutusega kiire reaktor SFR - Sodium -Cooled Fast Reactor
  
• Ülekriitilise veega jahutatud reaktor SCWR - Supercritical-Water-Cooled Reactor
  
• Ülikõrgtemperatuurne reaktor VHTR - Very-High-Temperature Reactor 
  

IV põlvkonna reaktoritüüpe iseloomustavad näitajad
Reaktoritüüp
Neutron- spekter
(kiire/ soojuslik )
Soojus -
kandja
Temp.
(°C)
Rõhk1
Kütus
Kütuse-
tsükkel
Võimsus
(MWe)
Kasutus
Gaasjahutusega kiire reaktor
kiire
heelium
850
kõrge
238U +
suletud, kohapeal
288
elekter
& vesinik
Pliijahutusega kiire reaktor
kiire
Pb-Bi
550-800
madal
238U +
suletud, regionaalne
50- 1502
300-400
1200
elekter
& vesinik
Sulasoolareaktor
ülesoojuslik
fluoriid - soolad
700-800
madal
UF soolas
suletud
1000
elekter
& vesinik
Naatrium-jahutusega kiire reaktor
kiire
naatrium
550
madal
238U ja MOX
suletud
150-500
500-1500
elekter
Ülekriitilise veega jahutatud reaktor
soojuslik või kiire
vesi
510-550
ülikõrge
UO2
avatud (soojuslik)
suletud (kiire)
1500
elekter
Ülikõrgtemperatuurne gaasireaktor
soojuslik
heelium
1000
kõrge
UO2
prisma või
veeris
avatud
250
vesinik & elekter
TUUMAELEKTRIJAAM
Tuumaelektrijaam ehk tuumajaam ehk tuumajõujaam ehk aatomielektrijaam on elektrijaam, kus elektrienergiat saadakse aatomituuma lõhustumisest.
Esimest korda 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 , mis kokku tootsid 17% maailma elektrienergiast. Kõige rohkem on reaktoreid USAs (104), järgnevad Prantsusmaa (59), Jaapan (56) ja Venemaa (31).
Tänapäeval kasutatavate tuumaelektrijaamade võimsus ulatub 40 megavatist üle 1 gigavati.
Tuumaelektrijaamad ei eralda kasvuhoonegaase ega pruugi saastada õhku. Normaalse töö korral tekib vähe tahkeid jäätmeid ja kütust kulub samuti vähe. Maailmas on suured tuumakütuse potentsiaalsed varud, kuid praegusaegse tehnoloogiaga kasutatavate varude hulk on piiratud ja ammendub erinevatel hinnangutel 70–200 aastaga.
Tuumaelektrijaamade kasutamise ohud
Tuumakütuse jäägid on radioaktiivsed, kõigile elusorganismidele väga ohtlikud. Nende lagunemiseks kulub sadu tuhandeid aastaid, seetõttu tuleb kütusejääkide ladustamisel arvestada nende ohutu hoidmiskohaga erakordselt pikaks ajaks.
Tuumaelektrijaamad on ohtlikud riigikaitseliselt, kuivõrd on potentsiaalseks märklauaks riigi vastu suunatud rünnakute korral. See on tinginud väga kalliste turvarajatiste ehitamise tuumajaamade kaitseks.
Õnnetuste puhul tuumaelektrijaamades võivad radioaktiivselt reostuda väga suured alad, nagu näiteks juhtus Tšernobõli tuumaelektrijaamas toimunud õnnetuse tagajärjel.
Traditsiooniliselt on tuumaelektrijaamade kasutamise kaasproduktina saadud materjali tuumarelvade valmistamiseks.
Tuumakütus ei kuulu taastuvate kütuste hulka. Seetõttu võib tuumaelektrijaamade kasutamine muuta ökosüsteemi energiabilanssi ning rikkuda ökoloogilist tasakaalu.

Miks tuumaelektrijaam on riskantne ning miks selle tulevikus tehnoloogia arenedes Eestisse siiski ehitada võiks (0)

Bottom of Form
Maa kliima muutumine on põhjuseks, miks sedavõrd palju räägitakse fossiilsete kütuste kahjulikkusest. Sadade miljonite aastate jooksul moodustunud süsinikurohked kütusmineraalid vabastavad suurel hulgal põletamisel selliseid koguseid süsihappegaasi, millega Maa ökosüsteem toime ei tule. Toimetulekuna tuleb mõista seda, et on piisavalt kasvupinnast ja rohelisi taimi, mis suudaksid tekitatud süsihappegaasi siduda päikeseenergia toimel biomassiks, ilma et sünniks olulisi muutusi ilmastikus ja näiteks ookeanide veetasemes.
Tänase päeva kogemus näitab vastupidist: viimase paarisaja aasta jooksul tarbitud fossiilsed kütused on Maa kliima muutuma pannud . Palju torme ja üleujutusi kohtades, kus seni on olnud võimalik rahulikult elada, ning ka ookeani veetaseme tõus kasvuhooneefekti põhjustatud kliimasoojenemisest annavad tunnistust eelolevatest majanduslikest ja sotsiaalsetest probleemidest.
Valida on tuuma-, päikese- või maa siseenrgia vahel.
Lahendusi on põhimõtteliselt kaks: kas kasutada energiatootmisskeeme, mis ei häiri süsinikuringet, või kasutada energiaallikaid, mis on lähemalt seotud päikese-energia või maa siseenergia kasutamisega (päike, tuul, veejõud, biomass , maa sisesoojusel töötavad jõujaamad).
Ainsaks täna teada olevaks tõhusaks süsinikuringest suhteliselt lahti sidestatud jõujaamaks on tuumajaam. Ainsad kasutust leidnud jaamatüübid on raskemaid aatomituumi kergemaks lõhustavad tehnoloogilised rajatised, kus lõhustumist suudetakse suhteliselt hästi kontrolli all hoida. Tuumajaamad on paratamatult kõrge energiakontsen-tratsiooniga seadeldised, kus untsumineku tõenäosus on seoses ühte ruumiossa kontsentreeritud aine ja energia hulgaga . Tuumajaamades on see kontsen -tratsioon paratamatult suur ja nagu näitab ajalugu, on sõltumatult ohutus-abinõudest ikka mõni koht, kust loodusjõud läbi murravad. Olgu põhjuseks katsetamishimulised energeetikud nagu Tshernobõlis või midagi muud – probleemiks on see, et tänase tuumatehnoloogia puhul on elusorganismide genoomile liiga ohtlikud ained ja protsessid liialt õhukese seina taga.
Kui tuumajaam oma elupäevad katastroofita lõpuni elabki, saavad probleemiks jäätmed. Nii tuumkütuse lagunemisjäätmed kui kasutamise käigus radioaktiivseks muutunud metallkorpuski. Sõltumatult kohast, kuhu jäätmed maetakse, oleks ikkagi tegemist liialt kontsentreeritud radioaktiivse ainega, millist looduslikes oludes ei esine. Seetõttu võib oletada, et tõsised keskkonnaprobleemid võivad tekkida aastakümnete jooksul. Samal moel kui praegu ohustavad paljusid piirkondi merepõhja uputatud konteinerid sõja-mürkidega.
Tänapäevane tuumatehnoloogia eel-dab erilist tähelepanu ja sotsiaalset dis-tsiplineeritust. Seetõttu ei saaks sisemiselt korrastamatule ühiskonnale seda kuidagi soovitada . Lonkav ja logisev elukorraldus palju ohutumategi tehnoloogiate valdkonnas peaks olema selgeks märgiks, et täna tuntud tuuma- energeetika võiks Eestis pigem segadust ja ohtu kui õnne ning edu tekitada.
Teine tuumaenergeetika lootus on tuumasüntees. See on protsess, mille käigus kergemad aatomituumad (kõrge temperatuuri ja rõhu või muude mõjurite tulemusena) liidetakse raskemateks tuumadeks ning kergete ja raskete tuumade massivahe kiirgub sel juhul kasutuskõlbliku energiana. Ahelreaktsioonina toimub see protsess vesinikupommis.
Tuumaenergeetika ootab ge-niaalset ideed. Vaatamata ligi pool sajandit kestnud uuringutele ja kümneid miljardeid neelanud projektidele, pole seda tänini õnnestunud muuta juhitavaks tööstusliku kasutamise mõttes. Ääretult raske on hinnata, millal oodatav uus arusaam fundamentaalfüüsikast või kellegi ajus sündiv õnnelik juhus tuumasünteesi kasutatavaks teeb. See võib juhtuda homme või koguni sajandi pärast.
Senimaani tuleb tuumaenergeetikat siiski pidada pigem näiliselt kui tegelikult puhta energia tootmise viisiks. Poleks küll tossavaid korstnaid ja paha haisu, kuid siiski on tegu elusale ainele ääretult ohtliku materjali ning energialiigiga. Seotuna reaktoreisse ei pruugi see oht olla märgatav. Kuid hoidmine ning hilisem jäätmekäitlus võivad osutuda üle jõu käivateks. Tuumaenergeetikas on tagantjärele tarkusest vähe abi. Vähemalt nende jaoks, kelle asu-alal selle jaamaga midagi juhtub. Nagu näitab tuumajaamade ajalugu, pole nende puhul ka ettetarkusest palju abi.

Tšornobõli tuumaelektrijaam

Tšornobõli tuumaelektrijaam (ka: Tšernobõli tuumaelektrijaam) oli tuumaelektrijaam Ukrainas Kiievi oblastis Tšornobõli rajoonis.
Jaama ehitust alustati 1970. aastal. Esimene energiaplokk käivitati 1977. aastal. 2., 3. ja 4. plokk järgnesid aastatel 1978, 1981 ja 1983.
Aastal 1986 töötas 4 plokki , igaüks võimsusega 1000 MW, ehitati 5. ja 6. plokki.
Jaamas toodeti ka mitmeotstarbelistes kaitsekuplita grafiitreaktorites tuumarelvadele vajalikku plutooniumi.
Jaamast 4 km läänes paiknes 30 000 elanikuga ehitajate ja energeetikute asula Prõpjat.
1982. aasta septembris toimus 1. energiaplokis avarii, kus kuumenes üle ja sulas osaliselt üles reaktori tuum. Reaktor parandati mõne kuuga . Juhtumi tegelikku ulatust hoiti salajas mitmeid aastaid, olgugi, et reaktorit parandanud töölised said ülemäära kiiritada.
26. aprillil 1986 leidis jaama 4. energiaplokis aset Tšornobõli katastroof.
Pärast katastroofi allesjäänud kolm reaktorit seisati, sest kogu jaam oli tugevasti saastunud ja inimestel oli ohtlik seal töötada. Piirkonnas tekkinud energiapuuduse tõttu aga reaktorid peagi puhastati ja taaskäivitati. Plahvatanud 4. reaktori ümber ehitati betoonist sarkofaag. 5. ja 6. energiaploki ehitus peatati.
1991. aasta oktoobris toimus jaama 2. energiaploki masinasaalis tulekahju, milles hävis osaliselt saali katus ja sai tugevalt kannatada üks kahest turbogeneraatorist. Reaktor seisati, radioaktiivset ainet välja ei pääsenud. Peale kahjustuste hindamist otsustati 2. plokk lõplikult sulgeda.
1. energiaplokk suleti 1996. aasta novembris.
Viimane, 3. energiaplokk suleti 15. detsembril 2000 ametlikul tseremoonial, kus osales ka Ukraina tolleaegne president Leonid Kutšma.
KASUTATUD ALLIKAD:
http://et.wikipedia.org/wiki/Tuumareaktor
http://www.tuumaenergia.ee/index.php?id=92
http://et.wikipedia.org/wiki/Tuumaelektrijaa m
http://www.epl.ee/?artikkel=65956
http://et.wikipedia.org/wiki/T%C5%A1ornob%C3%B5li_tuumaelektrijaa m
http://f.postimees.ee/f/2008/07/24/59450t40h7883.jpg
http://www.horisont.ee/node/291
Koostas: Elise Kopelman