Energetska Održivost Nuklearne Energije - Hrvoje Glavina

8/18/2019 Energetska Održivost Nuklearne Energije - Hrvoje Glavina

http://slidepdf.com/reader/full/energetska-odrzivost-nuklearne-energije-hrvoje-glavina 1/18

MEĐIMURSKO VELEUČILIŠTE U ČAKOVCU

ODRŽIV RAZVOJ

Hrvoje Glavina

Energetska održivost nuklearne energije

Seminarski rad

Nositelj kolegija: dr.sc. Stanislav Sviderek dipl. ing.

Kolegij: Održivost energije i samoodrživost

Čakovec, 2016



2

Sadržaj

1.0 OPĆENITO O NUKLEARNIM ELEKTRANAMA .......................................................... 3

2.0 PRINCIP RADA NUKLEARNE ELEKTRANE ................................................................ 4

3.0 DIJELOVI NUKLEARNE ELEKTRANE .......................................................................... 5

4.0 ODRŽIVOST NUKLEARNE ENERGIJE .......................................................................... 5

4. 1. ODRŽIVOST NUKLEARNOG GORIVA .................................................................. 10

5.0 RADIOAKTIVNI OTPAD I OBUSTAVA RADA NE .................................................... 12

6.0 ZAKLJUČAK .................................................................................................................... 17

7.0 LITERATURA ................................................................................................................... 18



3

1.0 OPĆENITO O NUKLEARNIM ELEKTRANAMA

Nuklearna elektrana je vrsta termoelektrane kojoj je izvor energije toplina dobijena

fisijama nuklearnog goriva u nuklearnom reaktoru. Kao i u većini ostalih termoelektrana,

dobijena se toplina koristi za proizvodnju pare koja pokreće parnu turbinu spojenu

na električni generator . Godine 2013. se u nuklearnim elektranama proizvelo 19% ukupno

proizvedene električne energije u svijetu. Visok udio nuklearne energije u ukupnoj

proizvedenoj električnoj energiji je posljedica visoke tehnologije i gotovo nikakvih ispušta

stakleničnih plinova. Dobro konstruirane nuklearne elektrane pokazale su se pouzdanima,

sigurnima, ekonomski i ekološki prihvatljivim. Do sada se u svijetu nakupilo više od 15.000

reaktor-godina rada, pa se skupilo i potrebno iskustvo u iskorištavanju nuklearne energije.

Krajem 2013. godine u svijetu su u komercijalnom pogonu 436 nuklearnih reaktora u

elektranama, a još ih je 67 u izgradnji.

https://hr.wikipedia.org/wiki/Termoelektrana

https://hr.wikipedia.org/wiki/Toplina

https://hr.wikipedia.org/wiki/Nuklearni_reaktor


https://hr.wikipedia.org/wiki/Parna_turbina

https://hr.wikipedia.org/wiki/Elektri%C4%8Dni_generator



https://hr.wikipedia.org/wiki/2013.

https://hr.wikipedia.org/wiki/2013.


https://hr.wikipedia.org/wiki/Parna_turbina


https://hr.wikipedia.org/wiki/Toplina

https://hr.wikipedia.org/wiki/Termoelektrana



4

2.0 PRINCIP RADA NUKLEARNE ELEKTRANE

Nuklearne elektrane kao gorivo koriste izotop uranija U-235 koji je vrlo pogodan za

fisiju. U prirodi se može naći uranij s više od 99% U -238 i svega oko 0,7% U-235. Dok U-

238 apsorbira brze neutrone, U-235 se u sudarima sa sporim neutronima raspada na visoko

fisibilne produkte. Brzi neutroni se tijekom sudara s molekulama vode usporavaju, što dovodi

do povećane mogućnosti njihova sudara s drugim atomima goriva. Na taj se način održava

nuklearna reakcija i oslobađa toplina koja je potrebna za proizvodnju pare. Navedeni proces

se odvija u strogo kontroliranim uvjetima. Atomska bomba rezultat je namjerno izazvane

prevelike koncentracije slobodnih neutrona koji se tada sudaraju s fisijski osjetljivim atomima

i na taj način ostvaruju nekontroliranu eksploziju energije. Iako uranija u prirodi ima puno,

čak oko sto puta više od srebra, izotopa U-235 ima malo. Zbog toga se provodi postupak

obogaćivanja uranija. U konačnoj upotrebljivoj fazi, nuklearno gorivo je u obliku tableta

dugih oko dva i pol centimetra. Jedna takva tableta može dati otprilike istu količinu energije

kao i jedna tona ugljena. Energija koja se oslobađa sudaranjem neutrona s uranijem koristi se

za zagrijavanje vode. Tako stvorena para pokreće generator. Para se nakon prolaska kroz

turbinu hladi i vraća u reaktor. Za hlađenje je potreban stalan i protok vode oko jezgre

reaktora. U nuklearnim elektranama kao moderator se najčešće koristi obična voda. Osim

obične vode kao moderator se koristite i teška voda, grafit ili neki otpljeni metali.

Slika 1. Princip rada NE

https://hr.wikipedia.org/wiki/Usporiva%C4%8D_neutrona

https://hr.wikipedia.org/wiki/Usporiva%C4%8D_neutrona



5

3.0 DIJELOVI NUKLEARNE ELEKTRANE

Pretvorba energije iz nuklearne u električnu u nuklearnoj se elektrani obavlja

posredno, u nekoliko koraka. Prvi je korak izvlačenje nuklearne energije, pohranjene u

jezgrama atoma nuklearnog goriva. Nuklearna se energija pretvara u toplinsku u nuklearnom

reaktoru, pomoću lančane reakcije nuklearne fisije. Dobijena toplinska energija se zatim

odvodi iz reaktora. Mehanizam odvođenja topline ovisi o vrsti nuklearnog reaktora. Najveći

broj reaktora koji su danas u pogonu su reaktori s vodom pod tlakom (PWR - Pressurized

water reactor ). U takvoj vrsti reaktor a tekuća voda oplakuje nuklearno gorivo i zagrijava se,

te teče prema parogeneratoru. Parogenerator je izmjenjivač topline koji odvaja primarni krug

od sekundarnog. Voda iz reaktora, voda primarnog kruga, ulazi u parogenerator i grije vodu

sekundarnog kruga, a zatim se pomoću primarnih pumpi vraća u reaktor.

Voda sekundarnog kruga, koja se s primarnom vodom ne miješa, preuzima njenu

toplinu kroz stijenke cijevi parogeneratora i vrije. Nastala para se privodi parnoj turbini, gdje

predaje svoju energiju rotoru turbine, tj. toplinska energija se pretvara u mehaničku energiju.

Rotor turbine je na istoj osovini kao i rotor elektr ičnog generatora, čime se ostvaruje konačna

pretvorba energije u električnu. Para izašla iz turbine se odvodi u kondenzator, gdje se hladi i

kondenzira, te se pomoću sekundarnih pumpi vraća u parogenerator, zatvarajući tako

sekundarni krug.

4.0 ODRŽIVOST NUKLEARNE ENERGIJE

Evaluacija nuklearne energije iz perspektive utjecaja na klimu, iskorištenje zemljišta,

odlaganje otpada, dostatnosti goriva, sigurnost okoliša i pučanstva, te transfera tehnologije

potvrđuje da nuklearna energija podupire održivi razvo j.

Održivi razvoj definiran je kao onaj razvoj koji udovoljava potrebama sadašnje

generacije a da time ne onemogućuje buduće generacije u udovoljavanju njihovih potreba. Taj

koncept održivog razvoja u zadnjih dvadesetak godina prihvaćen je od većine država kao

etički princip. To je rezultiralo povećanom brigom za okoliš tako da međunarodno pravo

obvezuje države da svojim aktivnostima ne ugrožavaju okoliš. Te aktivnosti moraju biti takve

da su na jednak način udovoljene razvojne i ekološke potrebe sadašnje generacije i budućih

generacija. Općenito je prihvaćeno da se za ostvarenje održivog razvoja posebnu pažnju treba

posvetiti: infrastrukturi (škole, tvornice, promet), suzbijanju bolesti i medicinskoj zaštiti,

https://hr.wikipedia.org/wiki/Nuklearna_fisija

https://hr.wikipedia.org/wiki/PWR

https://hr.wikipedia.org/w/index.php?title=Parogenerator&action=edit&redlink=1

https://hr.wikipedia.org/w/index.php?title=Parogenerator&action=edit&redlink=1

https://hr.wikipedia.org/wiki/PWR

https://hr.wikipedia.org/wiki/Nuklearna_fisija



6

snabdijevanju hranom, snabdjevanju vodom, adekvatnom tretiranju otpada i otpadnih voda, te

stabilnom snabdijevanju energijom, posebno električnom.

Današnja energetska politika u prvi plan stavlja zadovoljenje kriterija održivog razvoja

koji uključuju ublažavanje globalnog zatopljenja i ostalih utjecaja na okoliš, adekvatnozbrinjavanje otpada, siguran rad energetskih postrojenja, sigurnost snabdjevanja, te briga za

buduće generacije. Evidentno je da će svjetska populacija rasti barem u sljedećih nekoliko

desetljeća što će uz očekivano povećanje životnog standarda rezultirati još većim porastom

potreba za energijom. Valja naglasiti da će potrebe za električnom energijom rasti još brže od

potreba za ukupnom energijom. Zbog činjenice da će porasti udio urbanog stanovništva to će

bez obzira na povećani trend distribucije proizvodnje električne energije (bliže mjestu

korištenja) ostati povećana potreba za jakom elektroenergetskom mrežom. Pitanje je kakozadovoljiti tu povećanu potrebu za električnom energijom u okviru koncepta održivog

razvoja. Danas se u svijetu 68% električne energije dobiva iz fosilnih izvora (41% ugljen,

21% plin, 5,5% nafta), 13,4% iz nuklearne fisije, a 19% iz obnovljivih izvora (uključujući

hidroenergiju). Nema izgleda da ćemo i u skoroj budućnosti moći bez tih izvora. Da bi se

odredio optimalni energent budućnosti potrebno je ispitati kako pojedini energetski izvori

zadovoljavaju kriterije održivog razvoja. Fosilni izvori nisu pogodni zbog utjecaja na okoliš

(emisija ugljičnog dioksida). Pored toga očekuje se da će plin i nafta do kraja ovog stoljeća biti iscrpljeni. Rezerve ugljena su velike i ne očekuje se skoro iscrpljenje tog izvora, no

njegovo daljnje korištenje uvjetovano je uvođenjem efikasne i pouzdane tehnologije hvatanja

i spremanja ugljičnog dioksida, tzv. CCS (carbon capture and storage) tehnologije. Obnovljivi

izvori energije (solarna energija i energija vjetra) zadovoljavaju kriterij utjecaja na okoliš no

kako su to difuzni i povremeni izvori oni ne zadovoljavaju kriterij pouzdane opskrbe

električnom energijom na velikoj skali. Stoga obnovljivi izvori nisu pogodni kao jedini

energetski izvor. Dok se ne razvije efikasna i ekonomična tehnologija spremanja energije iz

obnovljivih izvora ti se izvori mogu koristiti komplementarno s drugim pogodnim izvorima.

Nuklearna tehnologija je provjerena tehnologija koja bez emisija ugljičnog dioksida može

sigurno i ekonomično snabdjevati veliki elektroenergetski sustav. Postavlja se pitanje da li je

nuklearna energija energetski izvor koji zadovoljava kriterije održivog razvoja?

Nuklearna ener gija zadovoljava kriterije održivog razvoja. U nastavku navodimo argumente

za takvu tvrdnju:

Emisija stakleničkih plinova i utjecaj na globalno zatopljenje Nuklearna elektrana ne stvara stakleničke plinove tako da se njenim korištenjem ublažuje



7

globalno zatopljenje. Korištenjem nuklearne energije pojedine države reducirat će emisiju

ugljičnog dioksida na razinu koja osigurava međunarodno dogovoreno ograničenje porasta

temperature atmosfere.

Iskorištenje zemljišta Nuklearna elektrana u usporedbi s obnovljivim izvorima

energije za svoj pogon koristi puno manju površinu zemljišta. Tako je za nuklearnu elektranu

snage 1000 MW površina korištenog zemljišta na lokaciji elektrane 1-4 km2, za solarni ili

fotonaponski park iste snage 20-50 km2, za farmu vjetrenjača iste snage 50-150 km2, dok je

za elektranu na biomasu iste snage potrebna površina zemljišta od 4000-6000 km2. Kako se

očekuje da će do 2050. godine pola svjetske populacije živjeti u velikim gradovima to će zbog

potrebe proizvodnje električne energije u blizini velikih centara izvori koji iziskuju velike

površine za proizvodnju energije biti nepraktični.

Odlaganje otpada za razliku od elektrana na fosilna goriva koje raspršuju ogromne

količine otpada na velike površine (sumporne, dušične i ugljične okside; toksične metale

arsena i žive) u nuklearnim elektranama se sav otpad može sakupiti i sigurno pospremiti s tim

da razina intenziteta zračenja s vremenom opada. Dio otpada iz fosilnih elektrana je toksičan i

takav ostaje zauvijek. Iskustva s odlaganjem i niskoaktivnog i visokoaktivnog otpada iz

civilnog energetskog programa su pozitivna. Nije bilo značajnog ispuštanja radioaktivnog

otpada u okoliš, a odlagališta koja su u izgradnji bit će još sigurnija.

Sačuvanje zaliha fosilnih goriva za proizvodnju iste količine energije nuklearne

elektrane troše puno manje goriva od elektrana na fosilna goriva. Tako se iz jedne tone urana

može u nuklearnoj elektrani dobiti isto toliko električne energije kao iz 17000 tona ugljena u

termoelektrani. Kako uran nema nikakvu drugu namjenu to se korištenjem urana u nuklearnim

elektranama usporava trošenje zaliha fosilnih goriva i time ih se čuva za potrebe budućeg

razvoja. Valja naglasiti da se fosilna goriva osim za proizvodnju električne energije mogu

koristiti i kao sirovina za kemijsku industriju, te kao energent za transport i grijanje.

Održivost zaliha nuklearnog goriva procjenjuje se da su poznate zalihe urana dovoljne

za pogon sadašnje geneneracije nuklearnih elektrana (termički reaktori, bez recikliranja

goriva) za sljedećih stotinjak godina uz značajno povećanje nuklearnih kapaciteta.

Komercijalnim razvojem i značajnom primjenom tehnologije prerade nuklearnog goriva i

tehnologije oplodnih reaktora, koji proizvode veću količinu nuklearnog goriva nego što ga

troše, period iscrpljenja zaliha nuklearnog goriva produžio bi se na desetak tisuća godina.Razvoj efikasne tehnologije izdvajanja urana iz morske vode u Japanu i SAD je obećavajući



8

čime bi zalihe nuklearnog goriva postale praktički neiscrpne. Na taj način bi zalihe

nuklearnog goriva bile dostatne i za mnoge buduće generacije.

Sigurnost okoliša i stanovništva pri projektiranju i pogonu nuklearnih elektrana moraju

biti zadovoljeni strogi propisi i sigurnosni standardi kako bi se minimizirao potencijalni

utjecaj na okoliš i stanovništvo. Dosadašnje iskustvo pokazuje da od svih izvora električne

energije nuklearna energija ima najmanju smrtnost po proizvedenoj jedinici energije.

Normalni pogon nuklearnih elektrana na nikakav način ne ugrožava niti stanovništvo niti

okoliš. Rijetke akcidentalne situacije(TMI, Černobil i Fukushima) rezultirale su ispuštanjem

radioaktivnosti u okoliš i smrtnim slučajevima(na elektrani Černobil koja nije relevantna za

današnju generaciju nuklearnih elektrana).

Neširenje nuklearnog oružja od samih početaka razvoja nuklearne tehnologije posebna

pažnja posvećena je brizi da povećano korištenje nuklearne energije ne bi dovelo do

nekontrolirane proizvodnje nuklearnog oružja. Međunarodna agencija za atomsku energiju

uspostavila je efikasni međunarodni sustav kontrole nuklearnih materijala nastalih

miroljubivom upotrebom nuklearne energije s ciljem sprečavanja širenja nuklearnog oružja.

Efikasnost programa potpomognuta je činjenicom da postoje ogromne tehničke poteškoće pri

preinaci nuklearnog materijala energetskih nuklearnih reaktora u materijal pogodan za

nuklearno oružje.

Transfer tehnologije transferom nuklearne tehnologije u zemlje u razvoju kao što su

Brazil, Kina, Indija, Koreja, Argentina i Južna Afrika značajno je povećana proizvodnja

energije u tim zemljama. Taj trend transfera tehnologije se nastavlja i stvara dobru osnovu za

daljnje korištenje nuklearne energije u budućnosti.



9

Slika 2. Zastupljenost NE u svijetu

Slika 3. Broj smrtnih nesreća u proizvodnji energije



10

4. 1. ODRŽIVOST NUKLEARNOG GORIVA

Neovisno o sadašnjem preispitivanju sigurnosti nuklearnih elektrana i koponenti

korištenja nuklearne energije kao jedan od argumenata protiv nuklearne energije navode

neadekvatnost zaliha nuklearnog goriva za dugoročne energetske strategije s znatnim učešćemnuklearne energije. Pitanje zaliha nuklearnog goriva ponovno je postalo aktualno zbog

povećanog interesa za korištenje nuklearne energije sa ciljem smanjenja emisija stakleničkih

plinova. Pokazat će se da zalihe nuklearnog goriva ne bi trebale biti prepreka značajnog

dugoročnog razvoja nuklearne energetike. Valja uočiti da nuklearna energija ima neke

karakteristike bitno različite od fosilne energije koje su od velikog značaja kada se razmatra

dostatnost zaliha nuklearnog goriva. Prva karakteristika nuklearnog goriva je da količina

toplinske energije dobivene iz jedinične mase nuklearnog goriva nije fiksna nego ovisi o tipureaktora i korištenom nuklearnom gorivnom ciklusu, dok se izgaranjem jedinične mase

fosilnog goriva dobiva fiksna količina toplinske energije. Druga karakteristika nuklearnog

goriva je da je doprinos troškova urana u trošku jedinične električne energije kod nuklearnih

elektrana mali (2-4%) u usporedbi s doprinosom troškova fosilnih goriva u trošku jedinične

električne energije kod termoelektrana (25% za elektrane na ugljen i 65% za plinske

elektrane). To ima za posljedicu da bi u konzervativnom slučaju doprinosa troškova urana u

trošku jedinične električne energije od 4%, peterostruko povećanje troškova urana povećalotroškove jedinične električne energije za 16%, dok bi deseterostruko povećanje troškova

urana povećalo troškove jedinične električne energije za 36%. Takva povećanja cijene urana

rezultirala bi značajnim povećanjem u raspoloživim zalihama urana. Pokazat će se da su te

zalihe urana dovoljne za pogon sadašnje generacije nuklearnih elektrana u otvorenom

nuklearnom gorivnom ciklusu do kraja ovog stoljeća čak i uz značajan porast nuklearnih

kapaciteta. Treća karakteristika nuklearnih elektrana je da imaju znatno dulji radni vijek od

termoelektrana. Radni vijek sadašnje generacije nuklearnih elektrana je 40-60 godina, a

očekuje se da će radni vijek nuklearnih elektrana treće generacije biti 60-80 godina, tako da će

promjene u iskorištenju nuklearnog goriva biti male u duljem vremenskom periodu.

Zalihe urana objavljuju se svake dvije godine u publikaciji koju izdaje Agencija za

nuklearnu energiju OECD-a u suradnji s IAEA i popularno se zove „Crvena knjiga“. U toj su

knjizi zalihe urana najprije klasificirane na konvencionalne i nekonvencionalne zalihe urana.

Konvencionalne zalihe urana su one zalihe urana koje su dobivene u postrojenjima u kojima

je uran primarni produkt, koprodukt ili važni nusprodukt. Nekonvencionalne zalihe urana suzalihe vrlo niske koncentracije ili one zalihe urana koje se dobivaju kao sporedni nusprodukt.



11

Konvencionalne zalihe urana nadalje se dijele na identificirane zalihe i neotkrivene zalihe.

Procjene zaliha za ove dvije kategorije dane su u ovisnosti o troškovima proizvodnje.

Posljednja „crvena knjiga“ objavljena 2012. godine daje procjenu identificiranih zaliha od 7,1

milijuna tona i neotkrivenih zaliha od 10,4 milijuna tona, tako da procjena konvencionalnih

zaliha urana iznosi 16,7 milijuna tona. Te se procjene odnose na uran dobiven uz troškove

manje od 260 USD/kg. Nekonvencionalne zalihe ur ana uključuju zalihe urana u fosfatnim

naslagama i morskoj vodi. Procjenjuje se da urana u fosfatnim naslagama ima 22 milijuna

tona, dok se u morskoj vodi nalazi 4 milijarde tona urana (koncentracija urana u morskoj vodi

iznosi svega 0,003 ppm). Istraživanja u Japanu i Sjedinjenim Američkim Državama pokazala

su da se uran može izdvojiti iz morske vode uz troškove od 250 USD/kg.

Procjene konvencionalnih zaliha urana u „Crvenoj knjizi“ dobivene su prikupljanjem

podataka od zemalja članica IAEA. Kako su u mnogim zemljama nalazišta urana slabo

istražena i kako mnoge zemlje ne daju podatke o zalihama urana svih kategorija, sigurno

postoje velike količine urana koje još nisu uključene u „Crvenu knjigu“. Stoga se procjene

zaliha urana iz „Crvene knjige“ mogu smatrati kao sadašnja donja granica količina urana koja

se može izvaditi iz zemljine kore. Za analizu dugoročne dostatnosti zaliha urana potrebno je

procijeniti sveukupnu količinu urana koja se može ekstrahirati na ekonomski prihvatljiv

način. Ta se količina urana naziva „sveukupnim zalihama urana“. One ovise ne samo o

geološkim parametrima nego i o razvoju tehnologija za istraživanje nalazišta urana i

ekstrakcije urana. Sveukupne zalihe urana procijenjene su korištenjem geokemijskog modela

zemljine kore koji je za uran postavljen analogno modelu provjerenom za druge metale.

Sveukupne zalihe urana dobivene tim modelom iznose 50 milijuna tona urana uz još uvijek

prihvatljive troškove od 180 USD/kg U. Valja konstatirati da je iskorištenje goriva današnjih

energetskih nuklearnih reaktora djelomično jer se uglavnom koristi energija fisibilnog nuklida

U235, kojeg u prirodnom uranu ima svega 0,7%. Ostatak je nuklid U238. Postoje tehnologije

i metode koje omogućuju iskorištenje ogromnih količina energije sadržanih u nuklidima U238i Th232. Navodimo sljedeće tehnologije i metode za bolje iskorištenje nuklearnog goriva:

recikliranje urana i plutonija u okviru tehnologije termičkih reaktora, termički oplodni

reaktori, brzi oplodni reaktori, zonsko izgaranje goriva u „candle“ reaktorima i

akceleratorska konverzija U238 u Pu239 i Th232 u U233. Neke od tih tehnologija i metoda su

već razvijene i tehnički provjerene (recikliranje urana i plutonija, brzi oplodni reaktori) dok su

druge još u fazi istraživanja i razvoja.

http://www.nemis.hr/index.php/component/glossary/Pojmovnik-1/N/Nuklid-95/

http://www.nemis.hr/index.php/component/glossary/Pojmovnik-1/K/Konverzija-73/

http://www.nemis.hr/index.php/component/glossary/Pojmovnik-1/K/Konverzija-73/

http://www.nemis.hr/index.php/component/glossary/Pojmovnik-1/N/Nuklid-95/



12

Zbog niskih troškova urana i visokih troškova prerade i recikliranja goriva uglavnom

se koristi otvoreni nuklearni gorivni ciklus sa slabim iskorištenjem nuklearnog goriva.

Dugoročno korištenje otvorenog nuklearnog gorivnog ciklusa rezultiralo bi iscrpljenjem

zaliha nuklearnog goriva. Komercijalnim razvojem i značajnom primjenom tehnologije

prerade nuklearnog goriva i tehnologije oplodnih reaktora, koji proizvode veću količinu

nuklearnog goriva nego što ga troše, riješio bi se problem iscrpljenja zaliha nuklearnog

goriva.

Ocjena dostatnosti zaliha nuklearnog goriva provedena je uz konzervativnu

pretpostavku značajnog korištenja nuklearne tehnologije sa slabim iskorištenjem goriva

(termički nuklearni reaktori druge generacije) i bez prerade goriva. Uz značajnu izgradnju

nuklearnih kapaciteta u razdoblju od 2025-2065, što bi na kraju tog razdoblja rezultiraloinstaliranom snagom od oko 3479 GW (približno trećina ukupne energije na svjetskoj razini),

i uz zadržavanje tog kapaciteta do kraja stoljeća potrebna količina urana do 2100. godine za

pogon tih nuklearnih kapaciteta iznosila bi kumulativno 40,2 milijuna tona. U slučaju

uvođenja reprocesiranja istrošenog nuklearnog goriva nakon 2065. godine potrebna količina

urana do 2100. godine smanjila bi se na 35,6 milijuna tona. I uz takve konzervativne

pretpostavke sveukupne procijenjene zalihe nuklearnog goriva od 50 milijuna tona ne bi bile

iscrpljene do kraja ovog stoljeća. Značajnim uvođenjem brzih oplodnih reaktora ireprocesiranja istrošenog goriva nakon 2100. godine problem iscrpljenja zaliha nuklearnog

goriva postao bi irelevantan. Iz navedenog može se zaključiti da zalihe nuklearnog goriva nisu

prepreka dugoročnog razvoja nuklearne energetike čak i uz njeno značajno korištenje.

5.0 RADIOAKTIVNI OTPAD I OBUSTAVA RADA NE

Da bismo razumjeli problem radioaktivnog otpada objasnit ćemo njegove opće

značajke i konačna odlaganja radioaktivnog otpada u okolišu.

Radioaktivni otpad nastaje kad se potrošeno nuklearno gorivo vadi iz nuklearnog

reaktora, te se ono iz njega odlaže tako da se spontanim radioaktivnim raspadanjem smjese

izotopa ne ugrozi okoliš. Problem nastaje jer smjesa istrošenog goriva i dalje zrači, dakako

sve manje i manje, ali zna dosegnuti vremenski period od nekoliko stoljeća, pa zbrinjavanje

radioaktivnog otpada seže u daleku budućnost. Upravo ova činjenica se upotrebljava kaoargument protiv izgradnje nuklearnih elektrana. Kao usporedba koriste se podaci o

http://www.nemis.hr/index.php/component/glossary/Pojmovnik-1/N/Nuklearni-gorivni-ciklus-92/

http://www.nemis.hr/index.php/component/glossary/Pojmovnik-1/N/Nuklearni-gorivni-ciklus-92/



13

zagađivanju okoliša i atmosfere iz jedne termoelektrane ložene ugljenom. Za njezinu godišnju

proizvodnju potrebno je prvenstveno 3 do 5 milijuna tona ugljena. Izgaranjem tolike količine

ugljena u atmosferu se emitira 9 do 13 milijuna tona ugljik-dioksida, te još sa sumporom 120

do 200 tisuća tona sumpor -dioksida godišnje. Osim toga potrebno je zbrinuti 500 tisuća tona

pepela uz emisiju u atmosferu oko 10 tisuća tona godišnje.Utjecaj zagađenja okoliša jedne

ovakve termoelektrane sigurno nije zanemariv. Uostalom smrtnost radnika je mnogo veća

zbog ogromnih količina sumpor -dioksida i iznosi od 2 do 100 smrtnih slučajeva na godinu.

Slika 4. Dokaz za prednost

nuklearnih elektrana s obzirom

na transport goriva i zagađenje

okoliša



14

Nasuprot tome, kod nuklearnih elektrana, ovisnost efekta zračenja o dozi zračenja vrlo

je poznata, pa se svako zračenje može na vrijeme detektirati i omogućena je kontrola svakog

poremećaja pri odlaganju radioaktivnog otpada. Bez obzira što su štetne materije iz otpada

termoelektrane 300 tisuća puta veće od otpada iz nuklearne elektrane, radioaktivni otpad ne

smijemo potcijenjivati, pogotovo jer se njegova opasnost proteže u budućnost. Istrošeno

gorivo tokom rada proizvede mnoge proizvode raspada među kojima se ističu plutonij i izotop

urana U-238. Treba voditi računa da su svi materijali u istrošenom gorivu radioaktivni, te da

se spontano raspadaju i nakon što je gorivo izvađeno iz reaktora. Sastoji se od smjese

različitih radioaktivnih izotopa s vrlo kratkim ili vrlo dugim vremenom poluraspada. U

ovakvim reakcijama oslobađaju se goleme količine topline, te se zbog toga istrošeno gorivo

mora nekoliko mjeseci hladiti prije bilo kakvog postupka s njim. Hlađenje se provodi u

dubokim bazenima gdje se gorivo nalazi ispod sloja od nekoliko metara vode. Voda u tom

slučaju služi i kao sredstvo hlađenja i kao zaštita od radioaktivnog zračenja. Gorivo koje je

odležalo više godina u tim bazenima može se spremiti i u suha spremišta jer više nije

potrebno tako efikasno hlađenje budući da razvijena toplina s vremenom postaje sve manja.

Dakle pr ije konačnog odlaganja treba preraditi istrošeno gorivo da bi se iz istrošnog goriva

iskoristio plutonij i izotopi urana koji bi poslužili kao gorivo za nove reaktore i da bi se

smanjila količina radioaktivnih otpadaka koje treba konačno odložiti u posebna spremišta.

Slika 5. Voda kao zaštita od radioaktivnog zračenja

istrošenog goriva

Zaključno ćemo proanalizirati problem konačnog odlaganja radioaktivnog otpada i

uvidjeti razne metode i pokušaje njegova trajnog zbrinjavanja.

Konačno se odlažu posljednji proizvodi fisije nakon prerade nuklearnog goriva, od

kojih u nuklearnom otpadu ostaju manje količine urana i plutonija. Njihova vremena poluraspada su relativno kratka, te biološku opasnost predstavljaju tada cezij Cs-137 i stroncij



15

Sr-90, kod kojih se bitno smanjenje aktivnosti pojavljuje tek nakon 700 godina. Zbog svega

toga treba pronaći konačno odlaganje radioaktivnog otpada kako radioaktivni izotopi ne bi

predstavljali biološku opasnost. Pojavile su se razne metode, a spomenut ćemo i obrazložiti ih

nekoliko.

Odlaganje radioaktivnog otpada u oceanske dubine vrijedi samo ako spremnik otpada

predstavlja veliko osiguranje jer zbog agresivnosti morske vode spremnik može popustiti.

Kad bi se oslobodili radioaktivni izotopi iz spremnika vrlo lako bi ušli u prirodni prehrambeni

ciklus. Razmatrala se i mogućnost odlaganja radioaktivnog otpada u oceanske tektonske

rovove, tj. između kontinentalnih ploča na Zemlji, ali zbog nedovoljne istraženosti tog

procesa odustalo se od takvog prijedloga. Isprva se mislilo da je metoda odlaganja

radioaktivnog otpada u antarktički led izvrsna ideja jer je ledena površina ogromna i nemanaseljenih područja, međutim taj prijedlog ruši nekoliko činjenica. Antarktički led nije

geološki stara formacija, prilike na dnu ledenog pokrova nisu dovoljno poznate i svakih 10

000 godina se javljaju ubrzane kretnje leda. Uostalom kad bi spremnici prodrli do dna leda,

postoji mogućnost stvaranja kapljevitog sloja koji bi uzrokovao nestabilnosti. Što se tiče

metode izvanzemaljskog otpremanja radioaktivnog otpada, koristeći se raketama mogao bi se

otpremiti samo manji dio otpada jer bi trošak bio vrlo visok. Spremnik bi također morao biti

konstruiran na način da u slučaju neuspjelog lansiranja onemogući oslobađanjeradioaktivnosti. Naposlijetku najveće izglede za trajno odlaganje radioaktivnog otpada ima

odlaganje u stabilne geološke formacije, gdje nema podzemnih voda. Za to su pogodna ležišta

soli, graniti, neke vrste škriljavaca i karbonata. Pohranjivanje radioaktivnog otpada moguće je

u stijene koje se nalaze više stotina metara ispod površine. Međutim trajnost posuda u kojima

bi se odlagao otpad ne bi bio dovoljno dug za razdoblje od 700 godina koliko je potrebno da

se smanji aktivnost nuklearnog otpada. Za osiguranje dugoživućih izotopa potrebno je mnogo

dulje vrijeme. Širenje te radioaktivnosti tijekom daljnjih godina ovisi o prirodnim putevima i

uvjetima, o prisustvu vode, topljivosti radioaktivnog otpada, propusnosti stijena itd. Za

primjer je uzeto vrijeme potrebno da se neki izotopi iz podzemnih voda probiju na površinu,

pa tako cezij Cs-137 je 1000 puta sporiji od ekvivalentne brzine koja iznosi 100 godina,

americij i plutonij su 10 000 puta sporiji, a radij 100 tisuća put a sporiji. Primjerice jod I-129 i

tehnecij Tc-99 su takvi izotopi koji mogu stići do površine za vrijeme manje od tisuću godina.

Zbog svega ovoga zaključuje se da se može uspješno izolirati radioaktivni otpad za dugo

vremensko razdoblje. Prilike bi se još bitnije popravile kad bi se na spremnik nanio zaštitni

sloj od titana ili olova. Odlaganje radioaktivnog otpada u stabilne geološke formacije



16

potvrdila je i Međunarodna agencija za atomsku energiju koja smatra da podzemno odlaganje

radioaktivnog otpada pruža čovjeku i okolišu sigurnost od ikakvog potencijalnog rizika.

Uz odlaganje radioaktivnog otpada suočavamo se i s problemom obustave rada

nuklearne elektrane. Iz obustavljene elektrane ozračeno gorivo se nosi na preradu, ne samo izsigurnosnih već i ek onomskih razloga. Dijelovi koji nisu pod utjecajem radioaktivnog

zračenja se koriste u ostale svrhe. Ostaje praktički samo reaktorska posuda, dijelovi

primarnog kruga i betonski štit oko reaktorske zgrade. Kako se ona dalje razgrađuje prikazala

je Američka nuklearna regulatorna komisija preko tri scenarija. Prvi scenarij DECON

podrazumijeva uklanjanje svih radioaktivnih materijala s lokacije nuklearnog objekta kako bi

se omogućila daljnja upotreba prostora.

Vrijeme trajanja procjenjuje se na 15 godina. Drugi scenarij SAFSTOR se sastoji u

sigurnom zatvaranju elektrane na određeno vrijeme dok se ne steknu uvjeti za njezinu

potpunu razgradnju. Period izolacije predviđa se na 40 godina. Scenarij ENTOMB

podrazumijeva djelomično uklanjanje radioaktivnih materijala uz dugoročni nadzor lokacije.

Preostali dijelovi se prekriju u betonskoj strukturi da se spriječi radioaktivno zračenje sve dok

se ne osiguraju uvjeti za potpunu razgradnju. Trajanje scenarija procjenjuje se na 110 godina.

Slika 6. Prikaz prerade i kori štenja nuklearnog otpada



17

Slika 7. Prikaz odlaganja nuklearnog otpada u sustavi prirodnih barijera

6.0 ZAKLJUČAK

Nuklearna energija zasigurno igra vitalnu ulogu u osiguravanju različitosti izvora

električne energije. Izvjesno je, ta uloga dobivat će na značaju sve više uzimajući u obzir

činjenicu da se rezerve fosilnih goriva, naročito nafte i prirodnog plina,ubrzano iscrpljuju,a

time postaje neizvjesna i stabilnost njihove cijene i raspoloživost dostatnih količina na

svjetskom tržištu. Danas je u svijetu u pogonu 440 komercijalnih nuklearnih energetskih

reaktora, raspoređenih u 31 državi, s ukupnom instaliranom snagom većom od 364 000

MW(megavata) i do sadašnjim pogonskim iskustvom od preko 11. 000 reaktor -godina. Iz

ovih nuklearnih elektrana osigurava se 16% proizvedene električne energije, te 7% primarne

energije u svijetu. Nuklearna energija jest energija budućnosti jer je jedna od najsnažnojih

izvora energije današnjice-energija dijeljenja jezgri što nam govori i podatak da je to najmlađa

korištena energija jer se koristi tek nepune 53 godine u svijetu. Ideja stvaranja prve nuklearne

elektrane potječe iz Fiziko-energetskog instituta u Obninsku u Rusiji, a ostvarena je u istom

gradu kada je akademik instituta Kurčatov pustio u pogon prvu nuklearnu elektranu u svijetu

1954. godine što je otvorilo čovječanstvu put ka svjetskom korištenju novog revolucionarnog

izvora energije.



18

7.0 LITERATURA

[1] https://hr.wikipedia.org/wiki/Nuklearna_energija[2] http://www.nemis.hr/index.php/strategije-i-zakoni/odrzivi-razvoj-nuklearne-

energije.html

[3] http://www.nemis.hr/index.php/energetske-svrhe/perspektive-nuklearne-energije.html

Documents

Energetska Održivost Nuklearne Energije - Hrvoje Glavina