Dane informacyjne

2. Dane informacyjne Nazwa szkoły : ZESPÓŁ SZKÓŁ PONADGIMNAZJALNYCH im. STANISŁAWA STASZICA ID grupy :97_7_MF_G1 Opiekun: Rafał Wasyluk Kompetencja: Matematyczno- fizyczna Temat projektowy: Czy boimy się elektrowni atomowej? Semestr/rok szkolny: trzeci/ 2010/2011 PREZENTACJA W RAMACH UGP

3. Temat: • Czy boimy się elektrowni atomowej

4. Cele prezentacji • Zapoznanie się z pojęciem atom • Zobrazowanie pojęcie energia oraz jej rodzaje • Wyjaśnienie zjawiska promieniowania oraz zaprezentowanie metod wykrywania promieniowania • Omówienie zasady działania elektrowni jądrowej • Znaczenie izotopów w naszym środowisku • Zestawienie wad i zalet elektrowni jądrowej • Wyjaśnienie dlaczego boimy się elektrowni jądrowej • Czynniki które wpływają na nasz stosunek do elektrowni jądrowej

5. Spis treści • Co to jest atom? • Co to jest energia? • Co to jest promieniowanie? • Co to jest elektrownia jądrowa? • Co to są izotopy? • Wady i zalety elektrowni jądrowych • Czy boimy się elektrowni jądrowej?

6. ATOM

7. Atom wstępne wiadomości Czy atom możemy zobaczyć ? Tak możemy go zaobserwować za pomocą mikroskopu Czy każde ciało składa się z atomów ? Tak każde ciało składa się z atomów

8. Atom • Atom jest to najmniejsza część pierwiastka zachowująca jej właściwości chemiczne Magnez Atom magnezu Po zapaleniu reaguje z tlenem tworząc zasadowy tlenek MgO

9. Budowa atomu • Cały nasz wielki świat zbudowany jest z atomów. • Atomy składają się z trzech rodzajów cząstek: protonów, neutronów i elektronów. Proton Elektron Neutron Protony i neutrony upakowane są w jądrze, które zajmuje w atomie pozycję centralną, elektrony zaś krążą wokół niego.

10. Ogólna budowa atomu • Liczba protonów w jądrze atomu jest równa liczbie elektronów w chmurze elektronowej i nazywa się liczbą atomową Z • Liczba nukleonów to liczba masowa A • Każdy atom można opisać za pomocą liczby atomowej i masowej:

11. Właściwości jądrowe • Dwa atomy o identycznej liczbie protonów w jądrze są atomami tego samego pierwiastka • Lista znanych obecnie pierwiastków obejmuje liczby atomowe od 1 (wodór) do 118 (Ununoctium) • Wszystkie znane nuklidy mające więcej niż 82 protony w jądrze są radioaktywne

12. Jak zobaczyć atom ? • Atom możemy zobaczyć za pomocą mikroskopu elektronowego Atom węgla, zbliżenie wykonano za pomocą mikroskopu elektronowego Mikroskop elektronowy prześwietleniowy (TEM) EM 301 G firmy PHILIPS

13. Czy istnieje jeszcze inna materia • Na pewno istnieje choć niedowiedziono tego jeszcze.

14. Energia

15. Energia wstępne wiadomości Czy energia może powstać z niczego? Energia nie powstaje z niczego Czy dostarczenie energii jest konieczne Tak ponieważ każdy organizm żywy aby przetrwał potrzebuje energii Czy człowiek potrafi wytworzyć energie? Tak człowiek może wytworzyć energie

16. energia • Energia jest to stan w którym znajduje się ciało. • Energia nie powstaje z niczego i nie znika.

17. Rodzaje energii • Energia objawia się nam pod różnymi postaciami: • Cieplna (temperatura) – ruch cząsteczek • Mechaniczna – suma energii mechanicznej i potencjalnej • Elektryczna – związana z układem ładunków elektrycznych • Chemiczna – związana z rozrywaniem cząsteczek • Jądrowa – z różnicami w energii wiązania poszczególnych jąder atomowych

18. Pomiar energii • Aby porównywać ze sobą ilości zużywanej energii wprowadzono uniwersalną jednostkę. • Uniwersalną jednostką energii jest Dżul. 1 dżul to praca wykonana przez siłę o wartości 1 N przy przesunięciu punktu przyłożenia siły o 1 m w kierunku równoległym do kierunku działania siły. • 1 J = 1 N · m W podanym przykładzie nie wzięto pod uwagę sił tarcia s=1m

19. ZASADA ZACHOWANIA ENERGII Jest to prawo mówiące o tym, że w odizolowanym układzie zamkniętym suma energii potencjalnej i kinetycznej jest stała. Ep+ Ek= constans

20. Zasadę zachowania energii można zaobserwować na przykładzie rzuconej w górę piłki. W momencie tuż po wyrzuceniu (lub tuż przed upadkiem) piłka ma maksymalną prędkość vd = max, czyli maksymalną energię kinetyczną i najmniejszą energię potencjalną Epd = 0. Ep = min Ek = max Ep = 0,5 Ek = 0,5 Ep = max Ek = min

21. Czy surowców energetycznych możne zabraknąć • O ile zasoby węgla są jeszcze dość obfite (szacuje się je na 200 lat), to eksperci są zgodni że era obfitości ropy jest na wyczerpaniu. • Alternatywą może się wydawać energia atomowa oraz odnawialne źródła energii. Elektrownia słoneczna Elektrownia atomowa Elektrownia wiatrowa Elektrownia wodna /

22. Ile zużywamy energii Kraj Liczba mieszkańców Całkowite roczne zużycie energii przez gospodarstwa domowe w mld [kWh] Zużycie energii na osobę na rok [kWh] Norwegia 4,5 33,60 7467 Szwecja8,9 41,86 4703 Finlandia 5,2 18,49 3556 Belgia 10,3 23,49 2281 Portugalia10,1 9,53 944 Polska 38,7 20,81 538 Rumunia 22,4 7,88 352 Powyższe zestawienia dotyczą tylko energii elektrycznej, która jest produktem wytworzonym w elektrowniach.

23. Promieniotwórczość

24. Co to jest promieniowanie ? • Promieniowanie jest to strumień cząstek lub fal wysyłanych przez ciało, jest często określane mianem „Śmiercionośnego ładunku”. Pytania Promieniowanie z Beczki Czy każde ciało promieniuje ? promieniowanie - Tak promieniuje każde ciało promieniuje Jak to udowodnić ? - Można to sprawdzić za pomocą licznika Geigera Czy promieniowanie np. z ławki może nam zaszkodzić ? -Nie jest to znikome i nieszkodliwe dla nas promieniowanie

25. Budowa licznika Geigera Przyrząd ten, używany dzisiaj nadzwyczaj często, posiada bardzo prostą budowę: W rurze mosiężnej, miedzianej lub glinowej, średnicy od 1 do kilku cm, naciągnięty jest osiowo, odizolowany od rury drucik stalowy lub wolframowy. Licznik Geigera-Müllera Schemat Licznik Geigera-Müllera

26. Działanie licznika Geigera • Rurę z obu końców zamyka się szczelnie lub też wkłada się do rury szklanej i zatapia. Za pomocą dolutowanej rurki szklanej napełnia się licznik mieszaniną argonu i pary alkoholu. Do rurki i drucika podłącza się napięcie wynoszące 1000V, a w obwód włącza się opornik i licznik jest gotowy. Schemat przenikania promieniowania Gamma

27. PRZENIKLIWOŚĆ PROMIENIOWANIA Promieniowanie przenikliwe - jeden z czynników rażenia wybuchu jądrowego - stanowi strumień promieniowania gamma i promieniowania neutronowego, zdolny do przenikania przez różne materiały o znacznej grubości. Blacha aluminiowa (1 mm) Płyta ołowiana (15 mm) Kartka papieru. Promieniowanie α Promieniowanie β Promieniowanie γ

28. Występowanie Pierwiastków promieniotwórczych • W skorupie ziemskiej występuje szereg izotopów promieniotwórczych, których okres półtrwania jest porównywalny z okresem istnienia Ziemi. • Pierwiastki te zachowały się na Ziemi od chwili jej powstania. W przyrodzie występuje prawie 80 radioizotopów ok. 20 pierwiastków promieniotwórczych. • Do najbardziej znanych należą promieniotwórcze izotopy uranu (238U, 235U ) i toru (232Th), a także powszechnie występujący w środowisku i naszych organizmach potas (40K).

29. Jak długu jest aktywne promieniowanie • Aktywność odpadów radioaktywnych maleje z czasem, bo każdy rozpad radioaktywny oznacza, że pozostaje mniej o jeden atom substancji radioaktywnej. • Czas połowicznego rozpadu jest charakterystyczną cechą wszystkich izotopów promieniotwórczych. Czas ten określa czas istnienia danego izotopu, jest to bowiem czas w którym 50% promieniotwórczej substancji podlega rozpadowi.

30. Odpady promieniotwórcze

31. CO TO SĄ ODPADY PROMIENIOTWÓRCZE? Odpady promieniotwórcze (radioaktywne) są to wszelkiego rodzaju przedmioty, materiały o różnych stanach skupienia, substancje organiczne i nieorganiczne, nie przewidziane do dalszego wykorzystania, a zanieczyszczone objętościowo lub powierzchniowo substancjami promieniotwórczymi w stopniu przekraczającym dopuszczalne ilości. Skąd się biorą ODPADY PROMIENIOTWÓRCZE? 1. Kopalnie rud uranu oraz zakłady przerobu tych rud, 2. Produkcja paliwa reaktorowego oraz przerób paliwa wypalonego, 3. Eksploatacja reaktorów energetycznych i badawczych, 4. Likwidacja reaktorów jądrowych, 5. Stosowanie izotopów promieniotwórczych w medycynie, przemyśle, rolnictwie i badaniach naukowych.

32. Składowanie Zużyte paliwo może być przechowywane w suchym lub mokrym środowisku. Ponadto, może być przechowywane zarówno w reaktorze, gdzie było używane lub w innym miejscu elektrowni. Obecnie większość zużytego paliwa jądrowego przechowywane jest w specjalnie zaprojektowanych basenach. Umieszcza się tam paliwo w prętach o długości 3,5 metra na głębokości minimum 6 metrów. Woda zapewnia wystarczającą ochronę pracowników przed promieniowaniem. Pręty układane są przeważnie w kwadratowych zespołach do 17 na 17 prętów. Baseny różnią się rozmiarami od pojemności 216 do 8083 zespołów paliwowych.

33. Składowanie • Betonowa konstrukcja • składowiska 3 X X X X X X X X 2. Nieprzepuszczalna warstwa gruntu X X X X X X X • Impregnująca warstwa • bitumiczna X X X X X X 4 X X X X X • Betonowe warstwy • izolujące 2 1

34. Pojemniki do przewożenia odpadów

35. składowanie • Podczas unieszkodliwiania i składowania odpadów obowiązują określone zasady: •  minimalizowanie ilości powstających odpadów •  odpowiednie segregowanie •  zmniejszanie objętości •  zestalanie i pakowanie w taki sposób, aby były chemicznie i fizycznie stabilne •  składowanie odpadów w miejscach o właściwej strukturze geologicznej i stosowanie wszystkich technologii oraz barier, które skutecznie izolują odpady od człowieka i środowiska.

36. Jak dochodzi do napromieniowania • poprzez dotykanie przedmiotów napromieniowanych bez odpowiedniego zabezpieczenia • poprzez przebywanie na terenie w którym występuje nadmierne promieniowanie

37. Choroby wywołane promieniowaniem • ostra choroba popromienna uogólniona po napromieniowaniu całego ciała lub przeważającej jego części • ostra choroba popromienna o charakterze zmian zapalnych lub zapalno-martwiczych skóry i tkanki podskórnej • przewlekłe popromienne zapalenie skóry • przewlekłe uszkodzenie szpiku kostnego • zaćma popromienna • nowotwór tarczycy

38. Nowotwór tarczycy Choroba ta powstaje na skutek złej interpretacji naszej tarczycy. Tarczyca ma za zadanie wychwytywać jod, natomiast podczas skażenia promieniotwórczego również występuje jod promieniotwórczy, który jest także pochłaniany.

39. Leczenie jodem promieniotwórczym • Podanie radiojodu poprzedzone jest wstępnym leczeniem farmakologicznym. Leczenie to przerywa się na kilka dni (5-7 dni) przed podaniem dawki 131I. Podanie dawki wymaga sprawdzenia jodochwytności, co pozwala na precyzyjny dobór dawki. • Efekt leczenia rozwija się po ok. 1,5-3 miesiącach, na pełne wyniki należy nie kiedy poczekać nawet do 6 miesięcy. W przypadku hipertyreozy może nastąpić zaostrzenie jej objawów po podaniu dawki. Należy zachować ostrożność w przypadku aktywnej orbitopatii tarczycowej. • Leczenie jest zwykle dobrze tolerowane, bezpieczne, nie wiąże się ze zwiększonym ryzykiem nowotworów, wad wrodzonych i innych powikłań leczenia nawet w drugim pokoleniu.

40. Elektrownia jądrowa

41. elektrownia jądrowa wstępne wiadomości Elektrownia jądrowa Mochovce w południowej Słowacji • Elektrownia jądrowa to obiekt przemysłowo-energetyczny, wytwarzający energię elektryczną poprzez wykorzystanie energii pochodzącej z rozszczepienia jąder atomów. Pytania Czy elektrownia jądrowa źle wpływa na nasze zdrowie ? - Na pewno, wydziela ona szkodliwe promieniowanie Czy elektrownia jądrowa jest opłacalna? - Tak ponieważ dla przykładu 1 kg uranu = 300 tonom węgla

42. Znaczenie Elektrowni Atomowej Atom Energia jądrowa odgrywa duże znaczenie na świecie. W elektrowni jądrowej energię uzyskujemy nie ze spalania paliw kopalnych, lecz z rozszczepiania jąder atomowych. Kocioł zostaje tu zastąpiony reaktorem jądrowym, czyli urządzeniem, w którym wytwarzana jest energia jądrowa. W reaktorze przebiega kontrolowana reakcja łańcuchowa, podczas której rozszczepiane jest tyle jąder, ile potrzeba do wytworzenia energii elektrycznej.

43. Zasada działania elektrowni jądrowej Elektrownia jądrowa generuje parę, która powoduje bardzo szybkie obroty generatora. Para jest uzyskiwana przez podgrzewanie wody w kotle, którego rolę pełni tu reaktor jądrowy wykorzystujący ciepło pochodzące z rozszczepienia jąder uranu. Działanie składa się z 3 obiegów 1. Obieg pierwotny Wewnątrz reaktora, rozszczepienie jąder uranu powoduje wytworzenie ogromnej ilości ciepła 2. Obieg wtórny Obieg pierwotny ogrzewa obieg wtórny przez wymienniki ciepła. 3. Obieg chłodzenia Para napędza turbinę połączoną z generatorem, który wytwarza energię elektryczną

44. moderator – konieczne jest odpowiednie paliwo jądrowe, np. uran , – masa materiału rozszczepialnego musi być większa od jego tzw. masy krytycznej, – w reaktorze musi być użyty moderator, czyli substancja służąca do spowalniania szybkich neutronów (tylko neutrony powolne wywołują reakcje rozszczepienia), – należy stosować pręty regulacyjne (wykonane z boru lub kadmu), zdolne do absorbowania neutronów. http://sciaga.onet.pl/20195,1,sciaga_druk.html

45. Elektrownie jądrowe w Europie występują w takich krajach jak: - Wielka Brytania- Słowacja- Francja- Hiszpania- Holandia- Belgia- Szwecja- Czechy- Litwa- Wegry

46. Izotopy

47. Izotopy • Izotopy są to odmiany pierwiastka chemicznego różniące się liczbą neutronów w jądrze. Izotopy tego samego pierwiastka różnią się liczbą masową (łączna liczba protonów i elektronów). Proton Elektron Neutron Deuter Tryt Wodór

48. Paliwo jądrowe- uran • • Uran jest metalem ciężkim, otrzymywany z • rud uranowych. • • Wydobycie staje się opłacalne, gdy tona • rudy zawiera co najmniej kilka kg uranu. • • Aby w reaktorze możliwe było • zastosowanie paliwa uranowego, • konieczne jest wzbogacenie go w izotopy • rozszczepialne z 0,7% do około 3-3,5%.

49. Uran • Uran jest to pierwiastek chemiczny. Głównym zastosowaniem jest użycie izotopu 235U jako materiału rozszczepialnego w reaktorach jądrowych, które znalazły zastosowanie w elektrowniach atomowych. • Dla porównania, pozyskanie energii z 1 kilograma uranu jest równe 300 tonom węgla. 300 ton 1 kg Uran Węgiel

50. Rozczepianie uranu • Rozszczepienie jądra atomowego polega na rozpadzie jądra na dwa lub więcej fragmentów o zbliżonych masach. Schemat :