Wikipedija

Jedrska elektrarna: Razlika med redakcijama

Pregledujte zgodovino interaktivno
← Starejše urejanjeNovejše urejanje →
Izbrisana vsebina Dodana vsebina
VizualnoVikibesedilo
Icjt (pogovor | prispevki)
59 urejanj
m →‎Varnost v jedrskih elektrarnah: Dopolnjeno besedilo.
Icjt (pogovor | prispevki)
59 urejanj
m Popravljeno in dopolnjeno poglavje "Zgodovina"
Vrstica 12:
[[File:GenIVRoadmap-slovene.svg|thumb|550px|Koncepti generacij reaktorjev]]
[[Slika:Elektrarna Černobil.jpg|thumb|Porušen reaktor številka 4 v jedrski elektrarni [[Černobilska nesreča|Černobil]] je povzročil največjo jedrsko nesrečo v zgodovini]]
Izkoriščanje energije jedrske verižne reakcija temelji na znanstvenih odkritjih s področja jedrske fizike.
Zgodovino izkoriščanja [[Jedrska energija|jedrske energije]] lahko v grobem razdelimo na nekaj obdobij:
* znanje o [[Radioaktivno sevanje|jedrskem sevanju]], spremembah atoma in [[Jedrska cepitev|jedrski fisiji]] se je razvijalo med 1895 do 1945, pri čemer je bil največji napredek narejen med 1939 in 1945 zaradi želje po proizvodnji [[Atomska bomba|atomske bombe]];
* v letih med 1939 in 1945 je bila večina aktivnosti usmerjena v razvoj atomske bombe;
* od 1945 je bila pozornost usmerjena k nadzorovanemu izkoriščanju nove energije za pogon plovil ([[Ladja|ladje]], [[Jedrska podmornica|podmornice]]) ter za proizvodnjo električne energije;
* od 1956 dalje je bila glavnina aktivnosti usmerjena k tehnološkemu razvoju zanesljivih jedrskih elektrarn.<ref name="history">{{navedi splet |url=https://www.world-nuclear.org/information-library/current-and-future-generation/outline-history-of-nuclear-energy.aspx |title=Outline History of Nuclear Energy |accessdate=25.10.2019 |date=april 2019 |format= |work=World Nuclear Association }}</ref>▼
 
* '''1896:''' Začetek jedrske fizike: [[Antoine Henri Becquerel|Henry Becquerel]] odkrije, da uranova sol seva prodorne žarke.
Električno energijo so z uporabo jedrskega reaktorja prvič proizvedli z uporabo X-10 Graphite Reactor 3. septembra 1948 v mestu Oak Ridge, [[Tennessee|Teenesee]] v [[ZDA]]. Prva elektrarna, ki je proizvedla dovolj elektrike, da so zagorele štiri žarnice, pa je pričela delovati 20. decembra 1951 v laboratorijih Idaho National Laboratory (INL), blizu [[Idaho]] Falls, ZDA. Reaktor EBR-1 je v resnici proizvajal toliko moči, da je bilo elektrike dovolj za celotno lokacijo.<ref name="interesting">{{navedi splet |url=https://interestingengineering.com/the-nuclear-lab-no-one-knows-about |title=The Nuclear Lab No One Knows About |accessdate=25.10.2019 |date=26.3.2019 |format= |work=Marcia Wendorf, interestingengineering.com }}</ref><ref name="stanford">{{navedi splet |url=http://large.stanford.edu/courses/2017/ph241/kumar1/docs/michel.pdf |title=Fifty years ago in December: Atomic reactor EBR-I produced first electricity |accessdate=25.10.2019 |date=december 2001 |format=PDF |work=Nuclear News }}</ref> ZDA so se nato osredotočile na izdelavo tlačnovodnega jedrskega reaktorja za pomorsko (zlasti podmorniško) rabo. Ta reaktor je kot gorivo uporabljal obogaten [[Uran|uranov oksid]], hladila pa običajna (lahka) voda. Reaktor je pričel obratovati marca 1953 v INL, leta 1954 pa so opremljeno z njim splavili prvo jedrsko podmornico na svetu, [[USS Nautilus (SSN-571)|Nautilus]]. Leta 1959 sta tako ZDA kot Sovjetska zveza splavili prvi površinski plovili, ki sta kot pogon uporabljali jedrski reaktor. Prva jedrska elektrarna, ki je napajala električno omrežje, je pričela z delom 27. junija 1954 v mestu Obninsk v takratni [[Sovjetska zveza|Sovjetski zvezi]].<ref name="history"></ref> Prva komercialna jedrska elektrarna je pričela obratovati 17. oktobra 1956 v mestu Calder Hall v [[Združeno kraljestvo Velike Britanije in Severne Irske|Veliki Britaniji]]. Prva komercialna jedrska elektrarna, ki je bila namenjena izključno proizvodnji električni energije (elektrarna v Calder Hallu je proizvajala tudi [[plutonij]]), je bila v elektrarna Shippingportu, [[Pensilvanija]]; elektrarno je kot demonstrator zgradila ameriška Komisija za jedrsko energijo (''US Atomic Energy Commission'') in je pričela obratovati leta 1957 (delovala do 1982).
* '''1898:''' [[Marie Skłodowska-Curie|Marie]] in [[Pierre Curie]] ta pojav imenujeta radioaktivnost in izolirata radioaktivni element [[radij]].
* '''1932''': [[James Chadwick]] odkrije [[nevtron]], osnovni delec, ki igra izjemno pomembno vlogo v reaktorski fiziki.
* '''1938:''' [[Otto Hahn]] in [[Fritz Strassmann]] obstreljujeta uran z nevtroni in odkrijeta reakcijo cepitve jeder urana.
* '''2. december 1942''': Steče prva nadzorovana verižna reakcija cepitve jeder v poskusni napravi, ki so jo imenovali '''Chicago Pile 1 (CP1'''). Izgradnjo naprave je vodil fizik [[Enrico Fermi]]. To je bil za današnje pojme zelo velik sestav iz urana in grafita. Prvo verižno reakcijo so vzdrževali 28 minut.
* Prva leta po odkritju verižne reakcije je bila jedrska energija uporabljana le v vojaške namene. Vendar pa so kmalu po vojni so pričeli z razvojem uporabe jedrske cepitve za proizvodnjo električne energije. Zelo pomemben je bil zakon o atomski energiji - '''Atomic Energy Act''', ki ga je leta '''1946''' sprejel ameriški kongres. Z njim je bil omogočen razvoj civilne uporabe jedrske energije.
* '''1951:''' Zasvetijo prve štiri žarnice, ki jih je napajala električna energija, proizvedena s pomočjo hitrega oplodnega reaktorja EBR-1 v Idaho Falls v ZDA. Reaktor EBR-1 je v resnici proizvajal toliko moči, da je bilo elektrike dovolj za celotno lokacijo.<ref name="interesting">{{navedi splet|url=https://interestingengineering.com/the-nuclear-lab-no-one-knows-about|title=The Nuclear Lab No One Knows About|accessdate=25.10.2019|date=26.3.2019|format=|work=Marcia Wendorf, interestingengineering.com}}</ref><ref name="stanford">{{navedi splet|url=http://large.stanford.edu/courses/2017/ph241/kumar1/docs/michel.pdf|title=Fifty years ago in December: Atomic reactor EBR-I produced first electricity|accessdate=25.10.2019|date=december 2001|format=PDF|work=Nuclear News}}</ref>
* Vzporedno poteka razvoj reaktorja, prvotno namenjenega pogonu podmornic. ZDA se osredotoči na izdelavo tlačnovodnega jedrskega reaktorja za pomorsko (zlasti podmorniško) rabo. Ta reaktor je kot gorivo uporabljal obogaten [[Uran|uranov oksid]], hladila pa običajna (lahka) voda. Reaktor je pričel obratovati marca 1953 v laboratorijih Idaho National Laboratory (INL) ter leto pozeje, '''1954''', zapljuje prva podmornica na jedrski pogon na svetu, [[USS Nautilus (SSN-571)|Nautilus]]. Energijo za pogon je dajal tlačnovodni reaktor.
* '''1954:''' V kraju Obninsk v Sovjetski zvezi poženejo prvo jedrsko elektrarno na svetu APS-1. Imela je le 5 MW električne moči. Bila je moderirana z grafitom in je predstavljala zametek kasnejših elektrarn tipa RBMK (černobilski tip reaktorja). Zaprli so jo leta 2002 po 48 letih obratovanja.
* '''1957:''' V ZDA poženejo prvo komercialno jedrsko elektrarno Shippingport. Njen tlačnovodni reaktor, ki ga je zgradila družba Westinghouse, je bil razvit iz podmorniškega reaktorja.
 
Konec petdesetih in v začetku šestdesetih let prejšnjega stoletja so tudi druge razvite industrijske države (Velika Britanija, Kanada, Francija, Nemčija, ...) postavile prve jedrske elektrarne in pripravljen je bil teren za njihovo široko komercialno uporabo.
Večina držav danes gradi elektrarne na podlagi [[Tlačnovodni reaktor|tlačnovodnega tipa reaktorja]] (PWR – ''Pressurised Water Reactor'') 69 % vseh trenutno delujočih reaktorjev), ostale elektrarne pa so, razen zelo redkih izjem, pretežno na osnovi [[Vrelovodni reaktor|vrelovodnega reaktorja]] (BWR – ''Boiling Water Reactor'').<ref name="history"></ref>
 
▲*Večina oddržav 1956danes daljegradi jeelektrarne bilana glavninapodlagi aktivnosti[[Tlačnovodni usmerjenareaktor|tlačnovodnega tipa reaktorja]] (PWR – ''Pressurised Water Reactor'') 69 % vseh trenutno delujočih reaktorjev), ostale elektrarne pa so, razen zelo redkih izjem, pretežno na osnovi [[Vrelovodni reaktor|vrelovodnega kreaktorja]] tehnološkemu(BWR razvoju– zanesljivih''Boiling jedrskihWater elektrarnReactor'').<ref name="history">{{navedi splet |url=https://www.world-nuclear.org/information-library/current-and-future-generation/outline-history-of-nuclear-energy.aspx |title=Outline History of Nuclear Energy |accessdate=25.10.2019 |date=april 2019 |format= |work=World Nuclear Association }}</ref>
=== Najbolj znane nesreče ===
 
*[[Otok treh milj|jedrska nesreča na Otoku treh milj]], ZDA, 28. marec 1979. Med obratovalno nesrečo je prišlo do delnega taljenja reaktorskega jedra. Nesreča=== najNajbolj neznane bijedrske imela vplivov na zaposlene in okolico in tudi naj ne bi prišlo do radioaktivnih izpustov v okolico.nesreče<ref name="BI">{{navedi splet |url=https://www.businessinsider.com/chernobyl-fukushima-three-mile-island-nuclear-disasters-2019-6 |title=Chernobyl was the world's worst nuclear-power-plant accident. Here's how it compares with Fukushima and Three Mile Island. |accessdate=28.10.2019 |date=17.6.2019 |format= |work=Business Insider }}</ref><ref>{{Navedi splet|url=https://www.esvet.si/jedrske-nesrece#|title=Jedrske nesreče|date=26.7.2021|accessdate=26.7.2021|website=eSVET}}</ref><ref name="dnevnik">{{navedi splet |url=https://www.dnevnik.si/1042430942 |title=Seznam desetih najhujših nesreč v zgodovini jedrskih elektrarn |accessdate=28.10.2019 |date=23.10.2012 |format= |work=[[Dnevnik (časopis)|Dnevnik d.d.]] }}</ref> ===▼
 
V zgodovini civilne izrabe jedrske energije so v povezavi z jedrskimi elektrarnami najbolj znane tri nesreče:
 
*[[Černobilska nesreča|nesreča jedrske elektrarne v Černobilu]], takratna [[Sovjetska zveza]], 28. april 1986. Do eksplozije v jedrski elektrarni je prišlo, ko se je med poskusi na enem od štirih jedrskih reaktorjev pričelo taliti jedro. Okoli 200 ljudi je bilo izpostavljenih močnemu sevanju, 32 pa jih je umrlo v roku nekaj mesecev. Več kot 350.000 ljudi so po nesreči preselili iz kontaminiranega okolja. Radioaktivnost je ostala velik problem in nemogoče je z gotovostjo oceniti, koliko ljudi je umrlo zaradi posrednih posledic nesreče. Po mednarodni lestvici jedrskih nesreč (INES) je černobilska nesreča označena s številko 7.
'''[[Černobilska nesreča|Černobil, 1986]]'''
*[[Jedrska katastrofa v elektrarni Fukušima-Daiči|nesreča v jedrski elektrarni Fukušima]], [[Japonska]], 11. marec 2011. Kot posledica plimnega vala ([[Cunami|cunamija]]) je prišlo do taljenja treh reaktorskih jeder ter več vodikovih eksplozij. Neposrednih žrtev ni bilo, ocena pa je, da je zaradi stresa umrlo 1.600 predvsem starejših oseb. Količina sproščenega sevanja je bila 10-krat nižja kot v Černobilu, na srečo pa je tudi glavnino radioaktivnega oblaka odneslo nad nenaseljeni [[Tihi ocean]].
 
▲*[[Otok treh milj|jedrska nesreča na Otoku treh milj]], ZDA, 28. marec 1979. Med obratovalno nesrečo je prišlo do delnega taljenja reaktorskega jedra. Nesreča naj ne bi imela vplivov na zaposlene in okolico in tudi naj ne bi prišlo do radioaktivnih izpustov v okolico.<ref name="BI">{{navedi splet |url=https://www.businessinsider.com/chernobyl-fukushima-three-mile-island-nuclear-disasters-2019-6 |title=Chernobyl was the world's worst nuclear-power-plant accident. Here's how it compares with Fukushima and Three Mile Island. |accessdate=28.10.2019 |date=17.6.2019 |format= |work=Business Insider }}</ref><ref name="dnevnik">{{navedi splet |url=https://www.dnevnik.si/1042430942 |title=Seznam desetih najhujših nesreč v zgodovini jedrskih elektrarn |accessdate=28.10.2019 |date=23.10.2012 |format= |work=[[Dnevnik (časopis)|Dnevnik d.d.]] }}</ref>
Največja jedrska nesreča do sedaj se je zgodila 26. aprila 1986 v jedrski elektrarni Černobil (reaktor 4) v Ukrajini, takratna [[Sovjetska zveza]]. Reaktor je bil tipa RBMK, ki za hlajenje uporablja vodo pod visokim tlakom, za moderator pa grafit, električna moč reaktorja je bila 1000 MW. Do eksplozije v jedrski elektrarni je prišlo, ko se je med poskusi na enem od štirih jedrskih reaktorjev pričelo taliti jedro.
 
''Posledice nesreče:''
 
* 47 ljudi je umrlo.
* Približno 4000 otrok je zbolelo za rakom ščitnice; devet jih je umrlo, ostale so pozdravili.
* Ocenjujejo, da bo med skupno 600.000 reševalci in prebivalci najbolj kontaminiranih področij še približno 4000 ljudi umrlo za rakom in levkemijo zaradi sevanja. To je približno 3 % smrti zaradi spontanega raka, ki ni povezan s černobilskim sevanjem.
* Razen znotraj 30-kilometrskega izključitvenega območja so ravni sevanja večinoma normalni.
 
*Okoli 200 ljudi je bilo izpostavljenih močnemu sevanju, 32 pa jih je umrlo v roku nekaj mesecev. Več kot 350.000 ljudi so po nesreči preselili iz kontaminiranega okolja.
*Radioaktivnost je ostala velik problem in nemogoče je z gotovostjo oceniti, koliko ljudi je umrlo zaradi posrednih posledic nesreče. Po mednarodni lestvici jedrskih nesreč (INES) je černobilska nesreča označena s številko 7.
[[Jedrska katastrofa v elektrarni Fukušima-Daiči|'''Fukušima, 2011''']]
 
Izredno močnemu potresu 9. stopnje po [[Richterjeva potresna lestvica|Richterjevi lestvici]] je 11. marca 2011 na Japonskem sledil izjemen popotresni morski val oz. [[cunami]], ki je bil kar 8 metrov višji od projektno predvidenih. Sam potres in cunami sta povzročila smrt 15.842 ljudi, 5890 je bilo poškodovanih in 3485 pogrešanih. Potres sicer ni poškodoval varnostnih sistemov elektrarne, je pa cunami poplavil jedrsko elektrarno Fukušima Daiči s šestimi vrelnimi reaktorji  in onesposobil njene varnostne sisteme.
 
''Potek nesreče:''
 
* Zaradi poplavitve jedrske elektrarne so trije reaktorji ostali brez hlajenja.
* Gorivo se je zaradi pregrevanja poškodovalo.
* Ob pregrevanju goriva je nastal vodik.
* Vodik je povzročil eksplozijo v reaktorski stavbi.
* V okolico so se sprostile radioaktivne snovi.
 
''Posledice nesreče:'' Po jedrski nesreči v Fukušimi zaradi sevanja nihče ni in zelo verjetno tudi ne bo umrl. 70 tisoč ljudi so pred sprostitvijo radioaktivnosti evakuirali iz 30-kilometrskega kroga. Del evakuiranih območij je že varnih za normalno bivanje. Količina sproščenega sevanja je bila 10-krat nižja kot v Černobilu, na srečo pa je tudi glavnino radioaktivnega oblaka odneslo nad nenaseljeni [[Tihi ocean]].
 
Po fukušimski nesreči so bile v svetu in Sloveniji izvedene analize odpornosti jedrskih elektrarn na ekstremne dogodke in uvedene izboljšave varnostnih lastnosti elektrarn.
 
[[Otok treh milj|'''Otok treh milj, 1979''']]
 
Jedrska nesreča na Otoku treh milj (''Three Mile Island'') se je zgodila 28. marca 1979 v ameriški zvezni državi Pensilvanija. Tip reaktorja je bil tlačnovodni reaktor (PWR), kakršna je tudi NEK električna moč reaktorja je bila 906 MW
 
''Potek nesreče:''
 
* Skozi zataknjen ventil je začela puščati reaktorska hladilna voda.
* Operaterji niso pravilno ocenili nezgode in so izklopili dobro delujoč varnostni sistem za zasilno hlajenje sredice.
* Izguba reaktorskega hladila je povzročila taljenje sredice.
* Ostanke sredice je zadržala nepoškodovana reaktorska posoda.
* V zadrževalni hram je ušel le majhen del radioaktivnih snovi.
 
''Posledice nesreče:'' Nesreča ni imela radioloških učinkov na okolje in prebivalstvo. Povzročila je uvedbo niza varnostnih ukrepov pri obstoječih in poznejših novih jedrskih elektrarnah z namenom, da se podobna nesreča ne bi več zgodila.
 
== Uporaba po svetu ==
Vrstica 45 ⟶ 92:
=== Pregled v številkah ===
[[Slika:Nuclear power percentage.svg|thumb|upright=2|Države po deležu proizvodnje jedrske energije v vsej proizvodnji električne energije.]]
[[Slika:Nuclear Energy by Year.svg|thumb|upright=2|Časovnica pričetkov in zaključkov obratovanja jedrskih kapacitet od 1950-ih dalje.<ref name="IAEA">{{cite web|url=http://www.iaea.org/PRIS/WorldStatistics/OperationalReactorsByCountry.aspx|title=Operational & Long-Term Shutdown Reactors|date=13.4.2013|publisher=IAEA|accessdate=14.4.2013}}</ref> Pozitivne vrednosti pomenijo priklopljene, negativne pa odklopljene kapacitete.]]
{| style="width: 100%; font-size: 1em;"
|-
Vrstica 64 ⟶ 111:
V svetu je približno 10 % vse električne energije proizvedene v jedrskih elektrarnah, ki obratujejo v 33 državah. Konec leta 2019 je obratovalo skupni 448 jedrskih reaktorjev. 13 držav je leta 2020 vsaj četrtino električne energije proizvedlo iz jedrske energije. Največ je proizvedla Francija, kar 70,6 %, nato Slovaška (53,1 %), Ukrajina (51,2 %) in Madžarska (48 %). Medtem ko ZDA, kjer je največ jedrskih elektrarn na svetu, dobijo le dobrih 20 % električne energije iz svojih 96 jedrskih elektrarn. V zadnjih letih se je najbolj povečal delež proizvodnje iz jedrske energije na Kitajskem.
 
Količinsko so z naskokom največji proizvajalec ZDA z 789.919 [[GWh]] jedrskih kapacitet 2020, sledi Kitajska z 344.746 GWh.<ref name="stats" /> Stanje decembra 2020 je: operativnih 448 reaktorjev z neto kapacitetami 397.777 [[MWe]] in 54 reaktorjev z neto kapaciteto 61.219 MWe v izgradnji. Od reaktorjev v izgradnji jih je 17 z 18.616 MWe na Kitajskem.<ref>{{Navedi splet|url=https://www.world-nuclear.org/information-library/facts-and-figures/world-nuclear-power-reactors-archive/world-nuclear-power-reactors-and-uranium-requ-(4).aspx|title=World Nuclear Power Reactors & Uranium Requirements|date=22.07.2021|accessdate=22.07.2021|website=World Nuclear Association}}</ref>
{| class="wikitable sortable" style="text-align: right; "
|-
Vrstica 398 ⟶ 445:
 
== Opis ključnih sistemov ==
Ključni sistemi v delovanju elektrarne :
* Jedrski reaktor je srce elektrarne. V sredici reaktorja se sprošča toplota jedrske cepitve, ki jo prejme hladilo in na ta način odvaja energijo iz reaktorja. Jedrski reaktorji so vir radioaktivnega sevanja in morajo biti obdani s zaščitno zgradbo, ki vpija sevanje in preprečuje izpuste radioaktivnih snovi v okolje.
* Parna turbina pretvarja notranjo toplotno energijo pare v mehansko energijo. Turbina je navadno nameščena v zgradbi, ki je gradbeniško ločena od reaktorske zgradbe. Os turbine je običajno orientirana tako, da se v primeru razpada njeni deli ne morejo razleteti proti reaktorski zgradbi in jo poškodovati. V primeru tlačnovodnega jedrskega reaktorja (kot je npr. Jedrska elektrarna Krško), je parna turbina del sekundarnega kroga in ločena od primarnega kroga, ki vsebuje reaktor. Morebitno puščanje uparjalnikov je mogoče zaznati z nadzorom radioaktivnosti pare. Za razliko od tega v vrelnih jedrskih reaktorjih radioaktivno hladilo teče direktno skozi parne turbine. Turbina zato spada v radiološko nadzorovano področje elektrarne.
Vrstica 437 ⟶ 484:
Prednosti jedrske energije:
 
* Zagotavlja zanesljivo oskrbo z električno energijo, zmanjšuje odvisnost od uvoza energije iz drugih držav,  zagotavlja električno energijo po konkurenčni ceni.
* Zagotavlja velike količine proizvedene energije glede na potrebne količine goriva.
* Ne povzroča izpustov toplogrednih plinov v ozračje, kot tudi ne preostalih škodljivih emisij s katerimi povečujemo učinek tople grede. V celotni življenjski dobi jedrske elektrarne je sproščanje [[Ogljikov dioksid|CO<sub>2</sub>]] mnogo manjše kot v primerjavi z drugimi tehnologijami. Pravimo, da ima jedrska energija majhen okoljski oziroma [[Ogljični odtis|ogljični (CO<sub>2</sub>) odtis]].
Vrstica 449 ⟶ 496:
* Človeške napake so v preteklosti povzročile tri jedrske nesreče, ki so negativno vplivale na družbeno sprejemljivost jedrske energije.
* Pri pridobivanju jedrske energije nastajajo radioaktivni odpadki s katerimi je potrebno ravnati in upravljati zelo odgovorno.
* Možnost izpusta (uhajanja) radioaktivnih snovi v okolje  zaznava javnost kot veliko tveganje.
* Cena investicije izgradnje jedrske elektrarne je visoka in se še povečuje zaradi vedno višjih varnostnih zahtev novejših tehnologij.
* Izgradnja jedrske elektrarne traja dalj časa v primerjavi z izgradnjo drugih elektrarn.
Vrstica 492 ⟶ 539:
* [https://www.greenamerica.org/fight-dirty-energy/amazon-build-cleaner-cloud/10-reasons-oppose-nuclear-energy 10 razlogov, zakaj nasprotovati jedrski energiji] ''(v angleščini)''
*[https://www.iaea.org/ International Atomic Energy Agency (IAEA)]
*[[https://pris.iaea.org/PRIS/home.aspx Power Reactor Information System (PRIS), IAEA]]
 
{{Kategorija v Zbirki|Nuclear power plants|Jedrska elektrarna}}
Pridobljeno iz »https://sl.wikipedia.org/wiki/Jedrska_elektrarna«