Anders Nordlund Nukleär Teknik, Chalmers Allt du alltid velat veta men aldrig vågat fråga om Kärnenergi – miljömässigt hållbar? Anders Nordlund Nukleär Teknik, Chalmers

1970 upptäcks i Oklo, Gabon, områden utarmade på 235U (Naturligt uran består av ca 0,7% 235U, resten är 238U)

Även fissionsprodukter hittas -> Rester av kärnreaktorer 18 platser, typiskt ca 10 m diameter 0,5 m tjocka

Datering: 1,8 miljarder år För 1,8 miljarder år sedan var andelen 235U betydligt högre. Det som behövdes var hög koncentration av uran samt vatten för att åstadkomma en naturlig kärnreaktor.

6 ton 235U klövs under en period om några hundratusen år. Effekten var ett par hundra kW (Dagens kärnkraftverk ca 1000 ggr mer) Syret från livet på jorden oxiderade uran som kunde blandas med vatten.

1938 Lise Meitner förklarar fenomenen: fission (Kungälv)

1942 Fermi: första kärnreaktorn, uran och grafit

Varför är nukleära processer intressanta? Mycket mer energi jämfört med kemiska processer som tex oxidation Solen – fusion Geotermiska energin beror till största delen på radioaktivt sönderfall av uran och thorium i jordskorpan (Radon)

Kärnklyvning, Fission 235U + n  klyvn prod. + 2-3 n + 200 MeV 1 eV (elektronvolt) = 1,6 10-19 J Kemiska processer: 1-10 eV / reaktion (>10 miljoner ggr skillnad) Betydelse för bränslemängd, transport, avfall, byggnation av anläggningar

Effektivitet För att producera 8000 kWh: 50 kg uranmalm -> 30 g använt bränsle + 20 kg koldioxid 3000 kg stenkol -> 300 kg aska/partiklar + 7000 kg koldioxid

Svensk Elförsörjning 2007

Kärnkraft – ond eller god Speciellt med kärnkraft: Energiutbytet Bränsle (vad går att använda, hur mycket finns det) Avfall (hur farligt, hur mycket, vad gör vi med det) Ej förnybar (använder bränsle) Uthållig?

Kärnkraft Avfall: - radioaktivt - plutonium - slutförvar Risker med drift - säkerhetssystem, reaktorkoncept Gruvdrift - radon Lågt utsläpp av växthusgaser Låg resursförbrukning map. byggnation av anläggningar eftersom få behövs. Storskalig energiproduktion

Fissionsprodukter Kärnan klyvs i två olika stora delar med en sannolikhetsfördelning. Resultatet är en blandning av olika nuklider, varav en stor del är radioaktiva. 238U kan plocka på sig en extra neutron och bli till 239Pu

Nuklidinnehåll i en reaktorhärd, 1000 MW. Radionuklid Halveringstid Mängd (Dygn) (Kg)   Kobolt-60 1920 0,3 Strontium-90 11030 28 Jod-131 8 0,7 Cesium-137 11000 54 Plutonium-238 32500 3 Plutonium-239 8,9x106 342 Plutonium-240 2,4x106 92 Plutonium-241 5350 33

Avfall Mängden avfall är direkt relaterad till effektiviteten med vilken vi använder bränslet ”Farligheten” i avfallet är relaterad till både effektiviteten och vilka nukleära processer vi använder Vi har redan radioaktiva ämnen i jordskorpan, men normalt inte plutonium

Bränsle Fissila nuklider kan klyvas av långsamma neutroner. Denna reaktion har högt tvärsnitt. Ex 235U, 239Pu Klyvbara kärnor (vilka det finns massvis av tex. 238U) kan klyvas av snabba neutroner. Jämförelsevis lågt tvärsnitt. Fertila nuklider kan genom infångning av neutroner bli fissila. Ex 238U, 232Th Kärnbränsle idag: några % 235U, resten 238U

Urantillgångar Med nuvarande teknik, nuvarande fyndigheter 250 år. Med snabba bridreaktorer, 25 000 år. Med utvinning av uran i tex världshaven, nuvarande reaktorteknik, 80 000 år. Med tex acceleratordrivna system, thorium, 100 000 år.

Acceleratordrivna system Underkritisk härd med spallationskälla (accelerator) Mindre avfall Bättre säkerhet Kan använda thorium Möjlighet att unvika plutonium

ADS Höga neutronflöden klyver många nuklider och initierar många kärnreaktioner

Tack för er vänliga uppmärksamhet.