Kernenergie

1. Kernenergie Mark Noorman & Dennis de Jong

2. Kernenergie Hoe werkt het? - Voor- en nadelen

3. Even opfrissen…. Even wat leren voor de vergelijkingen aan bod komen…

4. Atomen Alles om ons heen bestaat uit atomen. Door atomen wordt alles om ons heen gevormd. Ze hebben een kern, en hieromheen zweven één of meerdere elektronen. Deze elektronen zweven niet zomaar wat, maar zweven op een bepaalde baan. De kern bestaat weeruit kerndeeltjes: de protonen en de neutronen. Het aantal van die kerndeeltjes bepaalt hoe zwaar een atoom is. Een atoom die voor het ontwikkelen van kernenergie gebruikt wordt is het uranium, het allerzwaarste atoom. Deze bestaat uit 235 kerndeeltjes.

5. Helaas vallen zulke zware atomen als uranium langzaam uit elkaar. Nog zwaardere atomen, die ooit bestonden, zijn allemaal verdwenen, doordat ze te snel uit elkaar vielen. Uranium echter, valt zo langzaam uit elkaar dat er zelfs nog genoeg over is na miljoenen jaren. Het afbreken (splijten) van uraniumatoomkern kan ook worden versneld. Dit kunnen we doen door neutronen af te schieten richting de atomen. Als de kern geraakt wordt door zo’n neutron, splijt de atoom in brokstukken en neutronen. Die brokstukken noemen we ook wel splijtingsproducten. Bij deze splitsing komt warmte vrij. Die warmte (energie) wordt gebruikt in de kerncentrales om de kernenergie op te wekken. De vrijgekomen neutronen kunnen ook weer andere atomen doen splijten. Ook daar komen weer neutronen en brokstukken vrij. Zo blijft het allemaal doorgaan, oftewel: je krijgt een kernreactiereactie of kernsplijting:

6. Kernreactie - kernsplijting

7. Waarom uranium? Door middel van uranium kunnen we energie opwekken wat met geen enkele andere brandstof lukt. Het uranium werd voor het eerst bekend in 1789 vlak na de ontdekking van de planeet Uranus. Uranium is niet zeldzaam, het komt over de hele wereld voor in verschillende ertsen. De plekken waar uranium wordt opgegraven moet er per stukje erts voldoende uranium in zitten. Anders is het de moeite niet waard. In Australië, Niger, Canada, de Verenigde Staten en Zuid-Afrika is dit het geval. Helaas is slechts 0.7% van het uranium geschikt voor kerncentrales. Een kerncentrale werkt beter als dat percentage hoger is: 3 of 4%. Daarom wordt het aantal procent splijtbare uranium eerst verhoogd, dat heet verrijken. Het uranium dat verrijkt is wordt in een fabriek geperst tot tabletjes van één centimeter groot. Twee van deze tabletjes staan gelijk aan het elektriciteit gebruik van één persoon per jaar. De tabletten worden daarna opgeslagen in hermetisch afgesloten staven. De splijtstofstaven. Een splijtstofelement bestaat uit 205 staven. 121 van deze elementen samen vormt de reactor. Alle splijtstofelementen blijven in de reactor zolang er genoeg over is voor de warmteproductie. Dat duurt zo’n 4 tot 5 jaar. De reactor wordt slechts één keer per jaar opengemaakt om de splijtstof te wisselen. Meestal is slechts ¼ deel van de splijtstofelementen dan toe aan verversing.

8. Het opwekken van een kernreactie Het op gang brengen van zo’n kernreactie, is vrij ingewikkeld tegenwoordig. De brokstukken zijn radioactief, dus is het niet de bedoeling dat die straling naar buiten komt. Daarom gebruiken we reactorvaten. Deze zijn hermetisch afgesloten, oftewel er kan niks in het vat komen en uit het vat ontsnappen. In het reactorvat zijn uraniumtabletten opgestapeld in een staaf, de splijtstofstaaf. De neutronen hebben een verschrikkelijk hoge snelheid. Wanneer ze niet afgeremd worden, zijn ze zo snel, dat het geen effect heeft, wanneer ze een atoom raken. Daarom ligt er ook water in het vat. De neutronen worden afgeremd door de waterdeeltjes. Hierdoor hebben ze een juiste snelheid voor het in stukken breken van de uraniumatomen. Het water zorgt er ook voor dat de warmte afgevoerd wordt. De afgevoerde energie (de warmte) wordt omgezet tot stoom, dit stoom wordt omgezet tot elektriciteit.

9. Nadelen, nadelen… Wat is er nu mis met kernenergie?

10. Nadeel: Stralingen In de wereld zijn er allerlei stralingen actief. Sommigen daarvan zijn gevaarlijk en kunnen je beschadigen. Radioactieve straling is er daar één van. Een kleine dosis is niet erg, maar te veel is niet goed. Om even te bewijzen dat een beetje geen kwaad kan: Overal om ons heen is radioactieve straling: in de lucht, in het water, overal! Radioactieve straling ontstaat wanneer er atoomkernen veranderen. Met kernenergie is dit het geval, in grote getale. Hierdoor komt dus veel straling vrij en deze straling kan je organen beschadigen. Dit is voor veel mensen een reden om kernenergie af te wijzen. Natuurlijk is dit te begrijpen, maar toch wordt er dan ook heel voorzichtig met kernenergie om gegaan. Als er wat fout gaat is het een ramp, maar over het algemeen moet het goed gaan met alle beveiliging die gebruikt wordt…….

11. Wat wordt er gedaan tegen stralingen? In het reactorvat is de constructie zo dat de splijtproducten al binnen worden gehouden door een volledig gasdichte buis. Deze buizen worden voor en na deze productie altijd gecheckt. Hierdoor kan geen straling vrijkomen. Het reactorvat zelf heeft ook een goede beveiliging: wanden van 18 centimeter staal van goede kwaliteit. Ook worden door verschillende machines voor, na én tijdens het proces de wanden op lekdichtheid gecontroleerd. De (goedgekeurde) centrales zijn omhult door een zwaar betonnen muur + gasdichte buizen van staal. Zo zouden bij een ramp alle radioactieve Stralingen binnen gehouden moeten worden. Wanneer al deze beveiliging faalt, zit er om de betonnen bunker een stuk lucht en daarna nóg een grote muur van beton. Deze zou de laatste beetjes straling moeten absorberen indien nodig. Behalve de barrières zijn er ook andere voorzorgsmaatregelen die de kerncentrale nog veiliger maken, alle systemen zijn namelijk dubbel of zelfs 3 tot 4 keer uitgevoerd. Als er een storing bij een pomp is kan er een reserve pomp worden ingeschakeld. Voor stroomstoringen kunnen er 5 noodstroomdiesels ingeschakeld worden.

12. Nadeel: het afval Het afval dat nucleaire industrie is zeer weinig vergleken met andere bedrijven. Het afval is radioactief en dat zal het ook heel lang blijven. Daarom moet men er voorzichtig mee omgaan. Voor de manier van opslaan zijn er twee oplossingen: de zoutmijnen in Duitsland zijn heel geschikt voor het bergen van het radioactief afval. De zoutlagen zijn al miljoenen jaren onaangetast. Door het steenzout zou het afval niet in het milieu kunnen komen totdat het op een bepaald niveau is. Is andere landen wordt er gedacht om het afval in rotsformaties of kleilagen op te slaan. In Nederland kiezen ze voor een andere oplossing, het afval bovengronds opslaan voor minstens een eeuw. Dat gebeurt bij COVRA: de Centrale Organisatie voor Radioactief Afval in Borssele. Daar wordt onder andere ook radioactief afval van ziekenhuizen opgeslagen. Je kunt qua schadelijkheid radioactief afval van een kernenergiecentrale onderverdelen in twee groepen:

13. Laag- en middelradioactief en hoogradioactief afval Laag en middelradioactief afval kan je gewoon vastpakken. Bij hoogradioactief afval kan dat niet, hier heb je speciaal gereedschap voor nodig. Voorbeelden van laag en middelradioactief materiaal zijn kleding, papier, isolatiemateriaal, filters en reinigingsafval. Het hoogradioactief afval komt voor 80% uit ziekenhuizen en voor 20% uit kerncentrale Borssele. Het afval verliest na ongeveer 50 jaar het meeste van zijn radioactiviteit en kan dan behandelt worden als normaal afval. Hoogradioactief materiaal bestaat uit splijtingsproducten. Omdat kerncentrale Borssele het radioactieve materiaal niet in een geschikte verpakking kan doen wordt het opgestuurd naar Cogéma in Frankrijk per trein. Daar kunnen ze dat wel. Nadat dit gedaan is komt het ook weer terug per trein, waarna het laag en middelradioactief afval wordt opgeslagen in betonnen buizen. Het wordt in de veilige opslagruimtes bij de COVRA gezet. Hoogradioactief wordt daar voor 100 jaar opgeslagen, maar na die 100 jaar is de radioactiviteit nog niet weg. Daarom wordt het vervolgens onder de grond opgeslagen. Helaas is ook dit natuurlijk niet dé oplossing…

14. Conclusie Kernenergie is niet zo heel gevaarlijk, als er maar zorgvuldig mee omgegaan wordt. Daarom is het eigenlijk zo slecht nog niet. Natuurlijk is het nog beter om een energiesoort uit te vinden met minder risico, maar op dit moment is kernenergie geen ramp. Wijzelf vinden daarom, dat kernenergie wél vervangen moet worden, maar dat op dit moment geen acties gehouden moeten worden tegen kernenergie. Kernenergie is gewoon nog nodig. Wanneer de duurzame energietechnieken verbetert worden en klaar zijn om de hele wereld te voorzien van elektriciteit, mag kernenergie verdwijnen. Tot die tijd is kernenergie gewoon nog de beste manier om de mensen van stroom te voorzien!

15. Kernenergie De oplossing voor het energie- en broeikasprobleem?

16. Voor- en nadelen kernenergie • Voordelen • Nadelen • Groene stroom • Uraniumwinning • Uraniumvoorraad

17. Voordelen • Extra energiebron naast olie. • Hoge energie dichtheid grondstof. • 1 Kilo kolen - 3 kilowattuur • 1 kilo uranium - 40.000 kilowattuur • Kleine centrales die veel energie leveren. • Betaalbaar 4,7 - 6,2 cent/kilowattuur. • Weinig CO2 uitstoot.

18. Nadelen • Afval blijft lang radioactief. • Halfwaardetijd: • Uranium 235: 703,8 miljoen jaar • Uranium 238: 4,468 miljard jaar • Plutonium: 7000 tot 80 miljoen jaar • Afval lang opslaan.

19. Nadelen • Afval is giftig. • Plutonium is extreem giftig: letale dosis: enkele 100 picogrammen per kilogram lichaamsgewicht. • Afval kan gebruikt worden voor het maken van kernwapens. • Kans op kernramp.

20. Groene stroom? • Bij stroomproductie in kerncentrale komt bijna geen CO2 vrij. • Bij uraniumwinning en -verwerking komt veel CO2 vrij. • Hoe armer het erts hoe hoger de CO2 uitstoot per kilo uranium. • Geen oplossing broeikasprobleem.

21. Uranium winning • Uranium komt voor als een sporen element • 100 ton grondstof > 1 ton uranium100 ton uranium > 17,5 ton verrijkt Uranium (4% U235)100 ton uranium > 0,7 ton uranium 235

22. Uranium voorraad • Bewezen voorraad 3,8 miljoen ton. • Nog te ontdekken 11 miljoen ton. • Als we kernenergie massaal gaan inzetten is de voorraad tussen 2010 en 2020 uitgeput. • Voorraad energie in de vorm van olie en gas is veel groter dan in uranium. • Geen oplossing Energieprobleem.

23. Kernenergie is: • Geen oplossing voor het broeikasprobleem. • Geen oplossing voor het energieprobleem.