Wat is nucleaire energie nou eigenlijk precies?
-
Vraag volgen
- Delen
-
-
Weet jij het antwoord?
Het beste antwoord
Energie opgewekt door middel van atoomkern reacties. Dit is nu alleen nog maar splijting maar er wordt ook hard gewerkt aan fusie. Bij splijting splitst men de kernen van Uranium en in mindere mate Plutonium (ook Thorium is nog een kandidaat maar wordt nu nog niet gebruikt omdat het een duurder proces is met meer technische haken en ogen). De 2 nieuwe kernen met de vrije neutronen zijn minder zwaar dan dan de oorspronkelijke kern. Dat verschil uit zich in energie en die energie warmt het water in de reactor op wat dan gebruikt wordt om de turbines aan te drijven. De eerder genoemde vrije neutronen worden gebruikt om weer andere atomen te splijten. Niet al die vrije atomen leiden tot splitsing van andere atomen. Zelfs niet bij het splijtbare Uranium 235. Er kan ook langlevend Uranium 236 ontstaan wat voor ons waardeloos is. Verder ontstaan ook andere radioactieve atomen zoals instabiele varianten van Barium, Strontium, Krypton, Xenon, etc. als resultaat van het splijten van Uranium. Maar ook zwaardere elementen als Neptunium en Plutonium worden zo gevormd. Vooral Plutonium wordt gerecycled omdat het als radioactief materiaal gevaarlijker is dan Uranium en heel geschikt is als brandstof in kerncentrales (en in atoombommen). De meeste energie komt van de kernsplijting reactie (en dan vooral de kinetische energie van de grote brokstukken die ontstaan bij het splijten van een zwaar atoom). Een kleiner deel van het natuurlijk verval van de radioactieve elementen in de reactor (waarvan sommige dus in de reactor gevormd worden). Bij kernfusie maakt met van lichte elementen zwaardere. Bij dit proces komt ook weer energie vrij (er zit een omslag punt bij ijzer waarna het maken van zwaardere elementen juist energie kost). Bij dit proces worden (zeldzame) varianten van waterstof gebruikt om Helium te maken. Het probleem daarbij is om meer energie uit het proces te halen dan nodig is om het op gang te brengen en de enorme temperaturen waar geen enkel materiaal tegen kan. De ITER reactor in zuid Frankrijk moet vanaf 2018 laten zien dat het mogelijk is (daarmee is het nog niet commercieel rendabel; dat wordt de volgende mijlpaal waar DEMO voor moet zorgen maar de bouw daarvan staat pas voor 2025 gepland). Ook bij kernfusie komt wat radioactief afval vrij maar per megawatt veel en veel minder dan bij splijting met een veel kortere levensduur en de reactie is veel beter beheersbaar.
Energie dat afkomt van een nucleaire reactie (ontploffing van uranium, waterstof, etc)
Uranium wordt erg verhit dat brengt water aan de kook en de stoom daarvan stuurt een generator aan
Nucleaire energie is energie dat vrijkomt door dat een atoom uitelkaar valt = gesplitst wordt. Met name neutronen komen dan vrij, die botsen op een andere atoom, dat op zijn beurt weer gesplitst wordt => kettingreactie.
De warmte die vrijkomt bij kernsplijting van b.v. uranium zet water om in stoom, die vervolgens een stoomturbine en dynamo aandrijft, zodat stroom wordt opgewekt. Een prachtig systeem, totdat het fout gaat in de zin dat de kernreactie oncontroleerbaar wordt. De uranium brandstof zorgt voor warmte door kernsplijting. Grote uranium atomen worden gesplitst in kleinere atomen. Dat genereert warmte plus neutronen (een van de deeltjes waaruit het atoom bestaat). Als de neutronen een atoom uranium raken dan splijt dat en genereert daarbij weer meer neutronen en ga zo maar door. Dat heet de nucleaire kettingreactie. Met het oog op de controle van de nucleaire kettingreactie gebruiken de reactoroperators zogenaamde “regelstaven”. Deze absorberen de neutronen en stoppen de kettingreactie onmiddellijk. Een kernreactor is zo gebouwd dat tijdens normaal bedrijf de regelstaven helemaal uitgetrokken zijn. Het koelwater neemt vervolgens de warmte over (en zet deze om in stoom en elektriciteit) met dezelfde snelheid als de kern deze produceert. Er is veel speelruimte rond het standaard operating punt van 250 °C. Na het plaatsen van de staven en het stoppen van de kettingreactie blijft de kern nog steeds warmte produceren. De kettingreactie is gestopt maar tijdens zijn splijtingsproces is een aantal tussenliggende radioactieve elementen gecreëerd door het uranium, met name Cesium en Jodium. Deze blijven nog warmte produceren maar ze ‘vervallen’ uiteindelijk ( verliezen hun radioactiviteit) en er komt geen nieuwe Cesium en Jodium bij (want de kettingreactie is gestopt). Na enkele dagen zal de kern daarom ook afkoelen. Wanneer het uranium splijt, genereert het een neutron. De meeste van deze neutronen raken andere uranium atomen en houden de nucleaire kettingreactie gaande. Maar sommigen schieten uit de brandstofstaaf en komen in het water of de lucht terecht. Dan ‘vangt’ een niet radioactieve stof dat neutron en wordt zelf radioactief. Zoals hierboven beschreven, zal het snel (seconden) zich weer ontdoen van de neutronen om terug te keren naar zijn voormalige staat.
Stel zelf een vraag
Ben je op zoek naar het antwoord op die ene vraag die je misschien al tijden achtervolgt?
