Uvod

U ovom radu govorit ću o u današnje vrijeme najboljim i najisplatljivijim vrstama

elektrana, a to su nuklearne elektrane. Nuklearna elektrana je vrsta termoelektrane koja kao

izvor energije koristi toplinu dobivenu fizijama nuklearnog goriva u (barem jednom)

nuklearnom reaktoru. Kao i u većini ostalih termoelektrana, i kod nuklearnih elektrana se

dobivena toplina koristi za proizvodnju pare koja pokreće parnu turbinu spojenu na električni

generator. Krajem 2011. U svojetu su u pogonu bila 434 nuklearne reaktora u elektranama, a

još ih je 64 u izgradnji. Vjerojatno se pitamo zašto je uopće došlo do gradnje nuklearnih

elektrana. Odgovor je vrlo jednostavan. Svakim danos standard sve više raste te se sve vide

povećavaju potrebe za energijom. Upravo iz tog razloga počele su se graditi nuklearne

elektrane, jer danas je potrebno proizvoditi što je više moguće električneennergije. Nažalost,

dvije milijarde ljudi širom svijetauopćenemaju prostup električnoj energiji. Potrebe ljudi iz

dana u dan sve više rastu. Klasične elektrane poput termoelektrana na fosilna goriva ili

hidroelektrana, ne mogu zadovoljiti te potrebe. One će vjerojatno ostati trend bar do 2020.

Ali nuklearne elektrane mogu zadovoljiti puno veće potrebe za električnom energijom, nego

što to mogu klasične elektrane. Razmatrat ćemo pustupni razvoj nuklearne energetike tj.kako

je uopće došlo do gradnje prvog nuklearnog reaktora, a samim time i prve nuklearne

elektrane. Zatim ćemo se baviti dijelovima elektrane tj.kako iz fisbilnog goriva elektrana

proizvede nama toliko potrebnu električnu energiju. Spomenut ćemo se i nekih loših strana

nuklearnih elektrana odnosno koliki utjecaj one imaju na okoliš a samim time i na čovjekovo

zdravlje. Upravo zbog ovoga utjecaja elektrana na okoliš i na zdravlje ljudi, javili su se

pristaše i protivnici nuklearnih elektrana. Protivnici su se pojavili najviše iz razloga što su se

u svijetu dugodile katastrofe u pogonima nekih poznatih nuklearnih postrojenja. Upravo te

katastrofe su negativno utjecale na okoliš te su utjecale na stvaranje nekih negativnih struja

što se tiče gradnje novih elektrana.

I.Razvoj nukelarne energetike

1.1. Otkriće fizije

Kada govorimo o razvoju nuklearnih elektrana, moramo spomenuti razvojni tok nuklearne

energetike, jer upravo je otkriće lančane reakcije fizije dovelo do gradnje nuklearnih

1

elektrana. Razvoj nuklearne energetike započeo je pionirskim radovime mnogih znanstvenika

u godinama prije drugog svjetskog rata( J.Cury, Hahn, Strassman,Szilard,Fermi I dr.).Ti su

radovi rezultirali ostvarenjem prve samo-održavajuće lančane reakcije 2.prosinca 1942.u

reaktoru izgrađenom na terenu sveučilišta u Chikagu. Grupu istraživača I tehničara na

izgradnji reaktora vodio je poznati fizičar Ernico Ferni. Fizija je otkrivena ubrzo nakon

otkrivanja neutron(čestice bez naboja). Grupa talijanskih fizičara počela je 1934.godine

istraživački program na dobivanju radioizotopa putem bombardiranja neaktivnih materijala

neutronima. Nakon nekoliko godina takvog istraživanja, nevjericu je izazvala irenej.curie

koja je tvrdila da ozračeni uzorci urana osim ostalih sadrže I mnogo lakše elemente, srodne

lantanu I bariju. To se moglo tumačiti jedino cijepanjem(fizijom atoma urana. Nalaz je

početkom 1939.godine potvrđen. Usvajanjem procesa fizije i lančane reakcije čovjek je

ovladao proizvodnjem energije fantastične koncentracije u odnosu na bilo koju kemijsku

reakciju. Proizvedena energija po jedinici mase aktivnog materijala kod tih je reakcija oko

milijun puta veća nego kod najsnažnijih klasičnih eksploziva. Raspolaganje s energijom

velike koncentracije omogućava izgradnju kompaktnih izvora energije koja sadrže malu masu

nuklearnog goriva i čija gradnja traži relativno malo ostalih materijala. Sve to stvara uvijete

za djelotvornu i ekonomičnu primjenu takvih izvora energije u energetici. Danas, nakon više

od 6 desetlljeća od eksperimenta u chikagu, nuklearna energija dosegla je široku primjenu,

posebice u proizvodnji električne energije u nuklearnim elektranama. Razlog tomu je

djelotvorna I ekonomična primjena nuklearne energije u energetici, tj pretvorba te energije u

električnu energiju

1.2. Nuklearno gorivo, usporedba s fosilnim gorivom

Što se tiče nuklearnog goriva, treba uzeti u obzir da je energetski potencijal nuklearnog

goriva najvećim dijeloom namijenjen za proizvodnju toplinske odnosno električne energije.

Kada bi usporedili fosilna goriva I nuklearno gorivo, gledano sa stajališta energetike,

relativno značenje nuklearnog goriva mnogo je veće nego ono koje proizilazi iz odnosa

energetskih potencijala fosilnih I nuklearnih goriva.

Nulearni reaktori koji neusporedivo djelotvornije iskorištavaju fizijski material brzi su

oplodni reaktori. Ti su reaktori danas potpuno tehnički razvijeni I nalaze se u pogonu u

nekoliko zemalja svijeta( Francuska, Velika britanija, Rusija, Njemačka…). Brzi oplodni

reaktori u kombinaciji s termalnim reaktorima mogu izvanredno povećati energetski

2

potencijal fisbilnog materijala. Brzi reaktori mnogo djelotvornije iskorištavaju energetski

potencijal urana I torija, a nuklearne elektrane s takvim reaktorom imaju vrlo malo učešće

cijene urana u proizvedenoj cijeni energije. Nisko učešće cijene nuklearne energetske

sirovine u cijeni proizvedene energije znatno povećeva njezine ekonomski iskoristive zalihe.

Rezultati analiza raznih autora I institucija pokazuju da je energetski potencijal nuklearnog

goriva (uran I torij) uz optimizirano I kombinirano korištenje termalnih I brzih reaktora u

energetskom sustavu nekoliko stotina puta veći nego onaj što ga mogu osigurati neki drugi

izvori energije, primjerice ugljen.

Bitno je nevesti činjenicu da su za nuklearnu energetiku u budućnosti pored zaliha urana,

važne I zalihe torija. Izvor nuklearne energije, koji se prema današnjim spoznajama može

smatrati konačnim I praktički neograničenim, je energija kontrolirane fuzije lakih jezgara

(deuterij-tricij, odnosno deuterij-deuterij). Taj izovr energije(koji se inače kontinuirano

oslobađa na suncu I zvijezdama) danas je u fazi tehničkog razvoja. Grube procjene

raspoloživih količina energetskog potencijala kod sirovina za termonuklearnu fuziju

pokazuju da su one barem tri reda veličine veće od onih koji se mogu osloboditi u procesima

nuklearne fizije.

II. Nuklearne reakcije

1.1. Uvod u nuklearne reakcije

Nukelarne reakcije su procesi u jezgri zbog kojih se mijenaj ili struktura ili energija jezgre.

Događaju se interakcijom “jezgre mete” I čestice projektila (jezgra, proton, electron ili neka

druga čestica). Ako je čestica projektil jezgra ili proton onda je prepreka nuklearnoj reakciji

snažna odbojna coulonova sila tj. Električna barijera. Ako je čestica projektil neutron onda

nema električne barijere I nuklearna reakcija se sigurno događa. Nuklearne reakcije se

događaju u skladu sa temeljnim zakonima očuvanja u prirodi :

-zakon očuvanja količine gibanja (p1+p2=p1’ + p2’)

-zakon očuvanaj energijei mase(E+mc2=E’+mc2)

-zakon očuvanja naboja

-zakon očuvanja nukleona

Dvije su najvažnije nuklearne reakcije: fizija I fuzija

3

1.2. Nukelarna fuzija

Nuklearnu fuzija je naziv za nuklearnu reakcciju u kojoj se najmanje dvije jezgre manje

mase spajaju u jezgru veće mase npr.prirodni izvor energije sa Sunca I zvijezda je fuzija 4

vodikove jezgre u jezgru helija., a pri tom se oslobode 2 anti-elektrona-pozitrona, dva neutron

i energija.

Ovaj process ne može se reproducirati ni pod kakvim uvijetima.

Lakše ostvariv proces fuzije bio bi između deuterija i tricija. Ovaj proces za sada nema

praktičnu primjenu jer je za svladavanje električne barijere potrebna jako visoka

temperature,npr 108°C,a to znači jako visok utrošak energije, pa proces ne bi bio isplativ.

Fuzija pri jako visokim temperaturama je termonuklearna fuzija. Znanost nastoji pronaći tvari

koje bi poput katalizatora omogućile približavanje jezgara na domet jake nuklearne sile I

ostvarivanje fuzije bez grijanja goriva tj.omogućile bi hladnu fuziju. Zna se da će u

budućnosti najčišći način dobivanja energije biti fuzija između vodika I bora.

REAKCIJA

Prednosti fuzije:

-gorivo jeftinije I ima ga u neiscrpnim količinama

-može se popotrebi dodavati

-nema radioaktivnog otpada

Fuzija je proces budućnosti, odnosno, još nije usavršen, pa ćemo se zbog toga zadržati na

fiziji, jer je upravo fizija značajna za dobivanje energije u nukelarnim elekranama.

1.3. Nuklearna fizija

To je najvažnija nuklearna reakcija za praktično korištenje nuklearne energije. Važnost

fizije za nuklearnu energetiku zasniva se na dvije činjenice:

-u fiziji se oslobađa znatna količina energije jer fizijski produkti imaju veću energiju veze od

jezgre koja se cijepa. Kod nuklida U-235 oslobođena energija iznosi približno 200 MeV po

fiziji.

-fiziju prati emisija neutron koji mogu inicirati nove fizije. Ovom je omogućena tzv.lančana

reakcija odnosno nuklearni proces koji se sam podržava.

Nuklearna fizija je naziv za nuklearnu reakciju u kojoj se jedna teška jezgra cijepa ili dijeli na

dvije lakše jezgre međusobno bliskih masa. Proces je popraćen oslobađanjem nekih čestica I

4

energije. U odnosu na nuklearnu dolinu možemo reći da je fizija process spuštanja niz desnu

padinu nuklearne doline.

Promatrat ćemo fiziju urana izazvanu neutronom tj.235U + n → Ba + Kr +3n

U ovom procesu je oslobođena energija

∆E=∆mc2=174MeV

Mehanizam fizije također se može tumačiti modelom jezgre u obliku kapljice tekućine.

Energija unešena u jezgru unosi poremećaj u ravnotežu sila koje djeluju unutar jezgre što

dovodi do deformiranja jezgre. U jezgri, prema tom modelu, djeluje sila površinske napetosti

koja nastoji jezgri dati kružni oblik I odbojna sila između protona u jezgri. Ako je površinska

sila dovoljno jaka jezgra se vraća u kružni oblik I izbacuje suvišnu energiju u obliku gama

zračenja. Međutim, kod teških jezgara sa velikim brojem protona I jakim odbojnim silama,

deformacija jezgre može dovesti do razbijanja jezgre na dva dijela, tj.fizije atoma. Faze fizije

su prikazane na slici.

.

Slika. Faze fizije jezgre atoma urana.

U svakoj fiziji jezgre urana oslobađa se po nekoliko neutrona. Ako se neki od tih oslobođenih

neutrona naleti na naku drugu jezgru U-235, nastaje nova fizija pri kojoj se oslobađa nakoliko

neutrona. Zahvaljujući tome može nastati lančana fizija, a svaka fizija izaziva nove fizije.

Ako je prisutan dovoljno velik broj jezgara urana U-235, gotovo svi neutron nastali fizijom

mogu izazvati nove fizije, pa počinje lančana fizija, Taj process možemo prikazati shematski:

5

Slika

Kontrolirana lančana fizija događa se u nuklearnom reaktoru. Pri tom je bitno:

-Udio urana U-235 u nuklearnom gorivu mora biti jako malen(oko 3%), tako da nikako ne

može doći do nuklearne ekslozije.

-podešavanje procesa kontrolnim šipkama. Kad se broj lančanih fizija želi povćati, te se šipke

izvuku iz reaktora, a kad se želi smanjiti spuštaju se u reaktor. Kontrolne šipke napravljene su

od materijala koji snažno upija neutron pa time smanjuje broj slobodnih neutrona koji

izazivaju fiziju. Zato se spuštanjem kontrolnih šipki u reaktor prigušuje process lančane

fizije.

-neutron učinkovitije izaziva fiziju što je sporiji. Zbog toga su važni usporivači neutron

Nedostaci fizije su:

-cijena goriva je visoka

-ne može se gomilati I po potrebi dodavati jer je velika radioaktivnost

-problem je radioaktivni otpad

6

III. Princip rada nuklearne elektrane

3.1. princip rada nuklearne elektrane

Princip rada nuklearne elektrane možemo pojednostavljeno objasniti kroz ovu sliku.

Slika

Na slici je prikazan nuklearni reaktor I primarni rashladni krug koji predaje toplinsku

energiju sekundarnom parnom ciklusu. Reaktor I primarni rashladni krug zatvoreni su u

zaštitnoj posudi radi osiguravanja okoline. U sekundarnom rashladnom krugu toplinska

energija pretvara se. posredstvom parne turbine, u mehanički rad, baš kao I kod

termoelektrana.

Bez obzira na vrstu rashladnog sredstva reaktora,u današnjim se nuklearnim elektranama

električna energija pretvara u toplinsku uz pomoć Rankine-ova kružnog procesa voda-vodena

para. U većini nuklearnih elektrana vodena para potrebna za pogon turbine dobiva se

hlađenjem rashladnoh sredstva reaktora u parogeneratorima(izmjenjivačima topline). U

manjem broju neklearnih elektrana para se dobiva izravno u reaktoru.

7

IV. Dijelovi nuklearne elektrane

Nuklearnu elektranu možemo podijeliti na više važijih dijlova. Kao prvo navest ćemo

nuklearni reaktor u kojem se nalazi fisbilno gorivo, moderator I kontrolne šipke. Važan dio

elektrane je I zaštitni sloj oko reaktora koji sprječava prodiranje radijacije-zračenja van

reaktora, zatim rashladna sredstva, turbine I generator.

4.1. Nuklearno gorivo

Što se tiče iskorištavanja nuklearnog goriva u energetici, podrazumijeva se korištenje energije

fizije atoma urana ili plutonija. Oslabađanje energije fizije odvija se u specifičnim

postrojenjima koji se nazivaju nuklearni energijski reaktori. Glavni dio nuklearnog reaktora

jeste jezgra u kojoj se nalaze: nuklearno gorivo(najčešće izrađeno od šipki urana i/ili

plutonija), moderator ili usporivač neutrona(npr.voda,teška voda, mješavina vode, vodene

pare, plin, tekući metal ili grafit) I kontrolne šipke-deblja I tanja, za grubo I fino podešavanje

procesa. Što se tiče moderator,on se kod većine današnjih reaktora može poistovjetiti s

rashladnim fluidom. Oko jezgre se nalazi reflektor koji izbačene neutrone vraća u jezgru. Sve

je ovo dobro zaštićeno debelim slojem betona ili olova kako bi se spriječila radijacija

tj.zračenje. fizijom atoma goriva nastaju brzi neutroni tj,atomi velike energije. Ako je reaktor

takad da nastavlja reakciju koristeći brze neutron tada govorimo o brzom reaktoru. Međutim,

većina reaktora koji su danas u uporabi su termički reaktori. Oni usporavaju neutron pomoću

moderator. Usporavanje neutron se još zove I termilizacija, a usporeni neutron termički.

Prema vrsti reaktore možemo podijeliti na:

-BWR(Boiling water reactor)

-PWR(Pressuirizes Water Reactor)

-LMFBR(Liquid-Metal Fast-Breeder Reactor)

-HWR

-GCR

-HTGR

Oslobođena energija u fizijama urana I plutonija u materijalu reaktora se pretvara u toplinsku

energiju. Ta se energija akumulira u materijalima reaktora(najviše u samom nuklearnom

gorivu). Ta toplinska energija povisuje temeraturu reaktora. Ta bi temperature brzo oštetila pa

čak I otopila material nuklearnog goriva,ako se ne bi osiguralo djelotvorno hlađenje. Budući

8

da oštećenja mogu ugroziti okoliš jer može doći do ispuštanja radioaktivnih tvari, hlađenje

nuklearnog reaktora ima presudno značenje za sigurnost nuklearnog postrojenja.

S druge strane, energija koja je odvedena rashladnim fluidom iz reaktora, upravoj je ona

energija koju iskorištavamo u energetici. Temperature koju postiže rashladno sredstvo ovisi o

izvedbi I namjeni reaktora I materijalima od kojeg je građen. Dakle, korištenje nuklearne

energije uenergetici svodi se na iskorištavanje toplinske energije rashladnog sredstva

reaktora.

Takvo se korištenje u biti zasniva na istom principu kao I korištenje toplinske energije vrelih

plinova koji nastaju u ložištima pri izgaranju fosilnih goriva. Zbog toga je nuklearna

elektrana u osnovi termoelektrana, koja umjesto korištenja toplinske energije što se stvara u

ložištu kotla, koristi toplinsku energiju rashladnog kruga reaktora.

4.2. Parna turbina

Parne turbine koje se koriste u nuklearnim elektranama vrlo su slične onima koje se koriste u

klasičnim termoelektranama na ugljen. Ako elektrana ima snagu veću od stotinjak MW, onda

ćeona imati više parnih turbine. Parne turbine nalaze se na zajedničkoj osnovi, a razlikuju se

po tlaku pare. Para iz parogeneratora ima talk od oko 60 bar kod tlakovodih reaktora, a kod

reaktora s vodom koja ključa para ima tlak od oko 150 bar. Pare iz ova dva generator ulaze u

visokotlačnu turbine. Nakon što para prođe kroz visokotlačnu turbinu, njezin tlak je znatno

niži. Iz pare se, prije ulaska u niskotlačnu turbinu, dodatno odvaja vlaga kako bi se sprječila

oštećenja lopatice turbine. Niskotlačne turbine su dimenzijama veće od visokotlačnih. Ovisno

o snazi elektrane postojat će više niskotlačnih turbine, a može se uvisti I srednja razina tlaka

sa srednjotlačnim turbinama.

4.3. Parogenerator

Parogenerator se nalazi u nuklearnim elektranama s tlakovodnim reaktorima. U takvim

elektranama se void ne dopušta ključanje u reaktoru. Pošto je potrebno proizvesti paru za

korištenje parnih turbine, tok vode se dijeli u dva kruga: primarni I sekundarni. Primarnim

krugom teče voda koja tuplinu proizvedenu fizijama odvodi iz reaktora I predaje je

sekundarnoj void u parogeneratoru. Na sekundarnoj se strain vodi dozvoljava isparavanje što

se postiže nižim tlakom sekundarnog kruga. Nastala para vrti rotator parnih turbina. U

parogeneratoru se odvija predaja topline iz primarnog u sekundarni krug I isparavanje

9

sekundarne vode. U donjem dijelu parogeneratora nalazi se nekoliko tusuća U-cijevi kroz

koje teče primarna voda. Oko U-cijevi teče sekundarna voda koja s njim uzima toplinu. Para

koja nastaje vrenjem sekundarne vode odlazi prema gornjem dijelu parogeneratora. Tu se

nalaze odvajači vlage. Oni osiguravaju dau pari koja odlazi nema kapljica tekuće vode.

Parogeneratori su jako velike komponente, koje teže preko stotinu tona I visoke su

dvadesetak metara. Nuklearna elektrana će imati određen broj reaktora ovisno o snazi. Može

se reći da na svakih tristotinjak MW snage elektrane dolazi po jedan parogenerator. Pošto su

nuklearne elektrane uvij velike snage, obično ćeimati dva parogeneratora.

4.4. Električni generator

Elekrični generator koji su u upotrebi u nuklearnim elektrannama su najčešće 4-polni sinkroni

generatori. Električna snaga današnjih nuklearnih elektrana iznosi od 500 do 1500 MW po

reaktoru. Na lokaciji uklearne elektrane se može nalaziti više reaktora, a na svaki reaktor

dolazi po jedan generator.

4.5. Ostali dijelovi nuklearne elektrane

Kondenzator je izmjenjivač topline u kojem se para koje je prošla kroz turbine kondenzira.

Tako se para može vratiti u parogenerator I zatvoriti sekundarni krug. Kondenzator se sastoji

od dva dijela, od koji jedan pripada sekundarnom, a drugi tercijarnom krugu. Nakon što para

svoju energiju preda u turbinu,ona je već djelimično kondenzirana, a tlak joj je manji od

atmosferskog. Na taj se način iz pare izvlači maksimalna količina energije tj.poveća se factor

iskorištenja energije. Takva mokra para ulazi u sekundarni dio kondenzatora. Tercijarnim

dijelom teče voda iz obližnje rijeke ili mora koja preuzima preostalu toplinu I odvodi je iz

elektrane.

U primarnom krugu se nalaze I rashladne pumpe. Primarne pumpe su pogonjene na motor

snage oko 6 MW , te se u njima voda koje je ohleđena u parogeneratoru vraća natrag u

reaktor.

Osim rashladnih pumpi, tu su I sekundarne pumpe. One imaju jednake uloge kao I one u

termoelektranama na ugljen I naftu. Uloga imje pumpanje vode iz kondenzatora u isparivač.

Manje su pumpe pomične, te ne sudjeluju izravno u ciklusu kojim se proizvodi električna

energija.

10

V. Utjecaj nuklearnih elektrana na okoliš

5.1. Utjecaj elektrana na životnu sredinu

Svi energetski objekti više ili manje utječu na promjenu životne sredine.da bi se utvrdilo

koliku štetu određeni objekt nanosi okolišu, trebaju se izvesti izvesti komparativne analize.

Kod analize treba uvažiti ne samo izravni utjecaj postrojenja na okoliš(ispuštanje štetnih tvari

iz postrojenja,mogućnost kvarova I katasrofalnih događaja, zbrinjavanje otpada I dr.) nego I

kolika se šteta nanosi okolišu pri proizvodnji materijala od kojeg će se postrojenje graditi,

zatim, zahvate na okolini u toku gradnje,utjecaj na okolinu pro dobivanju I preradi

energetskog goriva, te zbrinjavanje otpadnog materijala svih vrsta.

Analizu eksernih troškova energijskog lanca nuklearne elektrane izvršili su francuski

stručnjaci, jer oni imaju iskustva sa svim elementima energijskog nuklearnog lanca. Kod

nuklearnih elektrana u eksterni trošak ulaze I štete uzrokovane velikim kvarovima. Ulazni

podaci za proračun su proizvedena energija od kvara do kvara I mogući broj žrtava zbog

kvara.Zbog vrklo male vjerojatnosi velikog kvara s ozbiljnim radiološkim

posljedicama( jedan slučaj u 106 i 107 godina po reaktoru), te je proizvedena količina energije

između dva sukcesivna kvara veoma velika pa je iznos štete po jedinici proizvedene energije

vrlo malen.utjecaj energijskog lanca na okoliš treba računati za cijlo vrijeme trajanja

posljedica gradnje I pogona objekta. Budući da je u slučaju nuklearnog energijskog lanca

visokoradioaktivni otpad ima dugo vrijeme djelovanja procjena utjecaja tog energijskog lanca

na okoliš jeizvršena za razdoblje od 100 000 godina.

5.2. Radioaktivni otpad

Mjesečno se u svakom nuklearnom reaktoru proizvede 20-30 tona otpada visoke razine.

Predložene su neke metode uklanjanja otpada. Jedna od tih metoda je ukopavanje u velike

dubine u stabilne geološke strukture, zatim transmutacija I odlaganje u svemir. Svaka od tih

metoda zahtijeva dulje vrijeme za provođenje, trenutno se koristi privremeno skladištenje.

Nuklearno gorivo se nema gdje zbrinuti, neki nuklearni reaktori ne proizvodi otpad koji

sadrži dugotrajne radioaktivne izotope, nego spaljuje te izotope iz drugih reaktora preko

preobrazbe u elemente s niskom radioaktivnošću. Osim otpada visoke razine, nuklearne

elektrane proizvode I otpad niske razine. U otpad niske razine ubrajamo plin, tekućinu I kruti

11

otpad proizveden kroz process pročišćavanje vode isparavanjem. Tekući otpad se prerađuje

kontinuirano, plin se filtrira, razrjeđuje, zatim ispušta. Stopa po kojoj je to dopušteno je

strogo regulirana, a studije moraju dokazati da sve ide do granica dozvoljenog. Nuklearne

elektrana kao nusprodukt svoga sustava za kontrolu ispušta I radioaktivne plinove. Ljudi koji

žive do 80km od nuklearnih elektranan primaju oko 0.01 milirema godišnje, a prosječna

osoba koja živi uz more primi najmanje 26 milirema od kozmičkog zračenja. Osim

redioktivnih plinova I vode, nuklearna elektrana ispušta I neke radioaktivne izotope kao što

su bor I tricij. Određena količina ozračenog bora izađe iz elektrane jer se krajem svakog

radnog ciklusa reaktori pod tlakom smanjujuu količinu bora u primarnom sustavu za

hlađenje. Tricij je radioaktivni izotop vodika koji emitira beta čestice niske energije. Tricij iz

elektrane izlezi u vodi jer ostaje otopljen u njoj. Tricij je najmanje opasan je relativno brzo

napušta tijelo I emitiras vrlo slaba zračenja. Još jedan primjer kako nuklearne elektrane

zagađuju okoliš jest taj kako se dolazi do nuklearnog goriva. Rudnici za vađenje urano

koriste puno vode. Prosječna nuklearna elektrana troši oko 150 milijuna litara vode na dan.

5.3. Nesreće u nuklearnim elektranama

Trebamo se upuznati sa opasnosti od kvarova na nuklearnim energetskim postrojenjima I radi

toga ćemo razmotriti uzroke I posljedice do danas najvećih nesreća na tim postrojenjima. Na

nuklearnim elektranama u svijetu su se do danas dogodile dvije velike nesreće koje su

rezultirale oštećenjem jezgre i ispuštanjem radioaktivnih tvari u okoliš. To su kvarovi na

nuklearnim elektranama “ Otok tri milje” u SAD i “Černobilj” u Ukrajini. Za generaciju

modernih nuklearnih elektrana moderiranih vodom relevantan je samo kvar na elektrani Otok

tri milje.

12

Elektrana Otok tri milje u Harrisburgu u SAD ima tlakovodni reaktor s dvije rashladne petlje.

Oštećenje jezgre 1979. godine rezultiralo je iz niza nesretnih okolnosti u kojima su se

događale pogreške na opremi i pogreške operatera. Posljedica nesreće bila je parcijalno

oštećenje jezgre (rastalila se približno trećina jezgre). Doza zračenja izvan elektrane tijekom

nesreće nije prelazila razinu koja bi ugrožavala lokalno stanovništvo. Rezultati brojnih

zdravstvenih studija pokazali su da dugoročnih posljedica po zdravlje stanovništva u okolici

elektrane nema. Kako bi se ubuduće spriječili ovakvi neželjeni događaji, u nuklearnim

elektranama širom svijeta uvedena su značajna poboljšanja. Radovi na uklanjanju rastaljene i

teško oštećene jezgre započeli su u listopadu 1985. nakon gotovo šest godina priprema i

trajali su nešto više od četiri godine. Posebno projektirani spremnici s ostacima jezgre

otpremljeni su specijalnim vlakom u istraživački centar u Idaho radi proučavanja i konačnog

odlaganja. Projekt čišćenja elektrane proglašen je za jedno od najznačajnijih inženjerskih

dostignuća tijekom 1990. u SAD.

Katastrofa koja se 1986. godine dogodila u nuklearnoj elektrani Černobilj imala je ogroman

negativni utjecaj na razvoj nuklearne energetike. osnovni je uzrok nesreće ljudska pogreška -

niz narušavanja propisanih instrukcija i operativnih postupaka. Ostalim se uzrocima smatraju

nadostaci u projektu i izvedbi elektrane. Nuklearne elektrane tipa RBMK karakterizira

pozitivan koeficijent reaktivnosti šupljina (isparavanje, odnosno gubitak rashladne vode

dovodi do porasta snage reaktora - s povećanjem temperature broj novih fisija se povećava),

nedovoljna je margina za sigurnosnu obustavu reaktora, ne postoji učinkoviti sustava za

hlađenje grafita, i jako važno, ne postoji zaštitna zgrada.

13

Mehanizam nesreće je takav da je zbog povećanog isparavanja pare u rashladnim kanalima

došlo do naglog povećanja snage (pozitivni moderatorski koeficijent plus neodgovarajući

dizajn kontrolnih absorbera rezultirao je u promptnoj kritičnosti). Toplinska snaga je u jednoj

sekundi porasla na vrijednost koja je stotinu puta veća od normalne što je dovelo do

trenutnog isparavanja ostatka vode u jezgri i nastanka parne eksplozije. Treba naglasiti da se

nije radilo o nuklearnoj eksploziji. Nuklearna elektrana ne može eksplodirati kao nuklearna

bomba zbog premalog obogaćenja fisibilnog materijala. Druga značajna reakcija koja je

uslijedila bila je kemijska eksplozija - eksplozija vodika i ugljičnog monoksida te gorenje

grafitnog moderatora.

Katastrofa u nuklearnoj elektrani Černobilj uzrokovala je 31 žrtvu neposredno nakon nesreće,

više od 100.000 ljudi evakuirano je, uništena je infrastruktura, pojavio se manjak električne

energije i smanjena je poljoprivredna proizvodnja. U deset godina nakon nesreće došlo je do

značajnog porasta učestalosti raka štitne žlijezde za djecu koja žive na kontaminiranim

područjima bivšeg SSSR. Znanstvena i medicinska istraživanja nisu otkrila porast broja

ostalih vrsta karcinoma (leukemije), urođenih anomalija, prekida trudnoće, kao ni ostalih

bolesti koje bi se mogle smatrati posljedicom izloženosti ionizirajućem zračenju.

Reaktori u elektrani Černobilj ne mogu biti mjerodavni za procjenu sigurnosti ostalih tipova

nuklearnih elektrana, jer nisu građeni uz poštivanje opće prihvaćenih kriterija sigurnosti, ali

nisu ni temelj nuklearne energetike ni u jednoj zemlji izvan zemalja bivšeg SSSR.

5.4. Rasprave

Nuklearne elektrane I nuklearne energetike teme su mnogih rasprava upravo zbog mnogih

prednosti koje donose, a I monogih onečišćenja okoliša koji dolazi s gradnjom nuklearnih

elektrana. Zagovornici tvrde da je nuklearne energija održivi izvor energije koji smanjuje

emisiju ugljikovog dioksida I može povećati energetsku sigurnost ako bi njegova uporaba

smanjila ovisnost o uvozu nafte. Zagovornici takođet tvrde kako kod proizvodnje nuklearne

energije nema gotovo nikakvog onečišćenja zraka, za razliku od proizvodnje energije

koristeći fosilna goriva. Oni također vjeruju da je nuklearne elektrana održivi tečaj za

postizanje energetske neovisnosti za većinu zapadnih zamalja. Oni naglašavaju das u rizici

pohranjivanja otpada vrlo mali I mogu se dodatno smanjiti pomoću modern tehnologije I

modernijih reaktora.

Protivnici tvrde da nuklearne elektrane predstavljaju prijetnji za čovjekovo zdravlje I okoliš.

Pod “prijetnje” se podrazumjevaju zdravstveni rizici ekološke štete nastale prvenstveno od

14

iskopavanja, transporta I prerade urana, zatim rizik od širenja nuklearnog oružja, a I nerješen

je problem zbrinjavanja radioaktivnog otpada. Protivoci također tvrde das u reaktori sami po

sebi vrlo složeni strojevi u kojima vrlo lako može doći do kvara, a to dokazuju jako ozbiljne

nesreće koje su se dogodile u nuklearnim elektranama. Kritičari ne vjeruju da se ti rizici

mogu smaniti kroz razvijanje modernije tehnologije. Oni smatraju da kada se razmotre sve

faze u proizvodnji nuklearne energije, nuklearne elektrane nisu uopće tako čiste I bezopasne

za okoliš kako ih se prikazuje.

Zaključak

.

Literatura:

1. Feretić Danilo, Uvod u nuklearnu energetiku, Školska knjiga, Zagreb, 1992.2. Paar Vladimir, Fizika4, udžbenik za 4.razred gimnazije, Školska knjiga, Zagreb,

2008.3. www.MojaEnergija.hr 4.

15

Table of Contents1

2

3

4

5

6

16