Hunter

Fejlődő atomerőművek, nehezebb üzemeltetéssel

Hogyan növelhető egy atomerőmű üzemeltetési mutatója? Égessünk minél nagyobb dúsítású uránt, nagyobb hőfokon és a lehető leghosszabb ideig az atomreaktorokban, így kevesebb üzemanyagra lesz szükség, sőt kevesebb hulladékkal is kell foglalkozni, amikor az anyag kimerül.

Évtizedeken át a fentiek szerint cselekedtek az atomerőművek, az utóbbi időben felmerülő biztonsági és hulladékkezelési aggályok azonban egyre inkább megkérdőjelezik a módszer helyességét, a legújabb nagy hatékonyságú üzemanyagok ugyanis instabilnak bizonyulhatnak egy vészhelyzet esetén, ezért nagyobb veszélyt jelent a radioaktív anyag kijutása a környezetbe. Hasonló a helyzet a keletkező hulladékkal is, mivel radioaktivitása erősebb, ami megnehezíti a földalatti tárolását.

A reaktorok hatékonyságának növeléséhez működtetőik fokozatosan dúsították az üzemanyagként használt uránt "kiégésének" növelése érdekében. Ez az adott üzemanyag mennyiségből fajlagosan kisajtolható energia mércéje, amit Gigawatt-nap per tonna uránban (GWd/tU) fejeznek ki. Minél magasabb a kiégési arány, annál tovább maradhat a fűtőelem a reaktorban. Ez különösen sikeresnek bizonyult a nyomottvizes és a forralóvizes reaktorokban, ami az Egyesült Államokban a leggyakoribb, de számos ilyen található szerte a világon, a Paksi Atomerőmű VVER-440/213 típusú reaktorai is a nyomottvizes kategóriába tartoznak. 1970 óta ezeknek a reaktoroknak az átlagos kiégése majdnem megduplázódott, jelenleg meghaladja a 40 GWd/tU-t.

Az atomerőművek új generációja egy újabb lépést tesz ebbe az irányba, a Westinghouse által tervezett AP1000 és az Areva EPR-je (European Pressurized Reactor) elvileg átlépheti a 60 GWd/tU értéket, melyekben a dúsított uránt tartalmazó fűtőelemek egy évvel tovább fognak dolgozni, mint a jelenlegi legjobb kiégésű üzemanyagok. Ezekből a reaktorokból a tervek szerint 30 épül az Egyesült Államokban, 10 pedig az Egyesült Királyságban.


Ekkora nyereségnek azonban már ára van. Márciusban az amerikai Nukleáris Szabályozási Bizottság (NRC) által szervezett konferencián az illinois-i Argonne Nemzeti Laboratórium kutatói a szakértők elé tárták a magas kiégésű üzemanyaggal kapcsolatos eredményeiket. A Michael Billone vezette csoport szerint a 45 GWd/tU kiégési szint feletti üzemanyagok korábban előre nem látott biztonsági problémákat okoznak, és megszegik a jelenlegi NRC biztonsági szabályokat, amennyiben nem tesznek lépéseket a nukleáris üzemanyag "csomagolási" módjának megváltoztatása érdekében.

A veszély akkor alakul ki, ha hirtelen megcsappan a hűtővíz - mint az 1979-es Three Mile Island esetében, amikor ez egy reaktormag részleges leolvadásához vezetett. Ahhoz hogy egy ilyen esetben visszafogják a radioaktivitást létfontosságú, hogy az üzemanyagrudak és a jellemzően cirkónium ötvözetből készült védőburkok megtartsák integritásukat, miközben a vészhűtőrendszer hideg vize elárasztja őket. Ha a védőburok megtörik, a rudak szétnyílhatnak, plutóniumot és más radioaktív anyagot juttatva a reaktor épületébe.

Hozzá kell tenni, hogy a hűtővíz még normál üzemelés alatt is korrodálja a védőburkot, a cirkóniummal reakcióba lépve ugyanis cirkónium-oxid keletkezik. Az NRC szabályai előírják, hogy a korrodálódott réteg nem érheti el a burok vastagságának 17%-át. Billone szerint a magas kiégésű üzemanyagok alkalmazása esetében ez a szabály már korántsem biztonságos. A kutatók több védőburok típust teszteltek egy hűtővíz vesztési szimuláció keretében, és azt állapították meg, hogy mindegyik törékennyé válik már azelőtt, hogy az oxidáció elérte volna a 17 százalékos határt. Ezt a fokozott törékenységet a magas kiégésű üzemanyagok normál reaktor működésen megnövekedett hidrogén kibocsátásának tulajdonítják.

A gáz fokozatosan szívódik be a burokba, ahol fokozza az oxigén oldhatóságát. 650 és 1200 Celsius fok között ez már olyan jellegű oxidációt gerjeszthet a cirkóniumban, ami igen rövid idő alatt előidézheti a törékenységet egy vészhelyzetben. A 60 GWd/tU-n működtetett üzemanyagok körülbelül 40%-kal több hidrogént termelnek, mint a jelenlegi magas kiégésű üzemanyagok.


A szakértők figyelmeztetnek, a problémát már jóval azelőtt meg kell oldani, mielőtt az új reaktorokat bekapcsolnák. "Kellemetlen meglepetések érhetik azokat is akik azt hiszik, hogy jól ismerik az anyagokat és eljárásokat" - mondta Edwin Lyman a Union of Concerned Scientists (UCS) tagja. Az Elektromos Energia Kutató Intézet, ami az USA áramtermelőit képviseli, állítja hogy nincs semmilyen fenyegető biztonsági kérdés és a modern reaktorok már úgy működnek, hogy soha nem következhet be katasztrofális hűtőanyag veszteség. Mások szerint új ötvözet típusokkal megoldható a Billone által felvetett probléma. "Képesek leszünk biztonságosan fokozni a kiégést" - mondta az utóbbi nézetet valló Arthur Motta, a Pennsylvania Állami Egyetem reaktoranyag szakértője. A nyugtatgatás ellenére az NRC egy három éves konzultációt indított el a szabályok szigorítására vonatkozóan.

Az is erősen kérdéses, hogyan kezeljék a magas kiégésű üzemanyagból keletkező hulladékot. Minél tovább sugározzák be az uránt, annál radioaktívabbá válik, és ennek a többlet radioaktivitásnak a bomlása jóval több hőt termel a hulladéktárolási időszaka alatt. A brit nukleáris hulladékokat kezelő Nirex szerint a tárolási idő alatt egy 55 GWd/tU kiégésű üzemanyagnak nagyjából 50%-kal magasabb a radioaktivitása, mint egy 33 GWd/tU alacsony kiégésű üzemanyagé. A hőfelgyülemlés biztonságos szinten tartása érdekében az elhasználódott elemeket egymástól nagyobb távolságban kell tárolni, ha ez nem valósul meg és a hő túlságosan magasra szökik, az repedéseket hozhat létre a tárolókon, növelve a szivárgás veszélyét.

A növelt hatékonyságnak köszönhetően valóban kevesebb üzemanyagra lesz szükség, tárolásukhoz azonban legalább annyi hely kell, mint kevésbé kisajtolt társaik esetében. Az angoloknál ez annyit jelenthet, hogy a tervezett egy helyett két földalatti tárolót kell találniuk, nyilatkozott Hugh Richards, a Nukleáris Konzultáció Munkacsoport egyik szakértője, aki a brit hatóságok felkérésére készített felmérést a tervezett 10 AP1000 reaktor várható hulladékának radioaktivitásáról. Számításai szerint a 10 új reaktor hulladékanyagainak sugárzási szintjének csúcsa, ami 2080-ra tehető, duplája lesz mint a jelenlegi összes brit reaktor hulladéké, aminek a tetőződését 2020-ra várják.

A brit kormány szakbizottsága elfogadja, hogy az új reaktorhulladék tárolásához nagyobb hely kell, azt azonban vitatja, hogy mindehhez a reaktorokon is változtatni kellene. Véleményük szerint még túl korai kijelenteni, hogy ez milyen mérvű problémákat fog támasztani a hatóságok számára, ugyanakkor Peter Wilkinson, nukleáris szaktanácsadó, aki korábban maga is megfordult a kormány illetékes bizottságában, máris több problémát prognosztizál. "Fel fogja srófolni a hulladéktárolók méretét és költségeit, továbbá újabb technikai bizonytalanságokat és etikailag is kiszámíthatatlan problémákat fog szülni" - mondta.

Hozzászólások

A témához csak regisztrált és bejelentkezett látogatók szólhatnak hozzá!
Bejelentkezéshez klikk ide
(Regisztráció a fórum nyitóoldalán)
  • Benedekco #131
    svájciak
  • Benedekco #130
    ráadásúl a Rhone-ön(ez nem a Rajna) van vagy 7 erőmű (vagy több is) és mind a scájciak mind a franciák azon aggódnak, hogy apad a folyó... mellesleg felfűti a folyó vizét így már jópár állatfaj kipusztult onnan... de a "franciák jól megvannak" persze a politikai elit akinek ebből komoly pénze származik
  • Benedekco #129
    beszéltél már franciával??? a többségük be van szarva mint állat, tavaj elött ott voltam mikor qrva nagy szárazság volt és qrva nagy készültségben voltak, mindenki be volt szarva, hogy lesz egy pukk... aztán nem lett, de a franciák meséltek Nekem pár olyan esetről, hogy a sugárzó hűtővizet stiklibe leengedték majd a környező településeket ellepték a katonai erők... volt népszavazás is az atomerőművekről és túl sokan mondták hogy bunda volt... szal erről ennyit...
  • Epikurosz #128
    Ebből sem lesz már atomerőmű, avagy: Észak-Korea, Szíria, Irán, Irak, Izrael, USA macsak-egér játéka
  • kukacos #127
    Tudom, hogy nem a te véleményed. Csak azért írtam neked válaszul, hogy ha valaki más is olvassa, megtalálja a linket.
  • nickwearby #126
    Eléggé leült a téma, de azért felvetnék egy két ilyet:

    A hőcserélő rendszereknek van pl. olyan változata, amit tengerpartra is lehet telepíteni, és a tengervíz hőmérsékletkülönbségét használja fel.

    De ha már tengerpart, megemlíteném a tenger hullámzásának energiáját felhasználó és árammá alakító spéci erőműve(ke)t is.
    Erről is újságban olvastam, nem tudom mennyi van belőle, de érdekesnek tűnik.
  • Epikurosz #125
    @os már vártam rád, hogy jól beszólj nekik. Én amúgy nem hiszek el semmit az indexnek, még azt sem, amit kérdeznek, de itt csak futárkodtam, a boríték tartalmát nem tettem magamévá.
  • kukacos #124
    Elég szánalmas, hogy az index kérdőjelek és szmájlik nélkül leközölt egy ilyen elfogult irományt. Ha elolvasod, olyan mély érveket hoznak fel az atomerőművek ellen, mint hogy a most épülő finn atomerőműben nem kötött meg rendesen az alapozáshoz használt beton (tehát a létesítmény egésze kérdőjeles(!) - mintha bármi köze lenne az alapozásnak ahhoz, hogy mi épül ott), másfélszeresen túllépték a költségeket (beh szép világ lenne, ha minden többéves ipari beruházásnál csak másfélszeresen lépnék túl a költségeket), a többi puszta tagadás és vitatható állítások igazságként történő beállítása. Eleve gyanús egy dokumentum, ha az egyik oldalról csak jót, a másikról csak rosszat tud mondani. Az ilyesmi nem tudományosan megalapozott vélemény, hanem választási pamflet. Természetesen az oldaluk tele van megújuló energiaforrások céges reklámjaival - mocskos biznisz ez is valakinek. Most persze be vannak tojva, hogy az állam Paks kibővítéséről komolyabban kezd beszélni, és eget-földet (értsd sajtót és nyilvánosságot) megmozgatnak, hogy az ő szekerük fusson. Tudják jól, hogy a pénzük azon múlik, hogy sikerül-e felkelteniük a társadalmi hisztériát.
  • Epikurosz #123
    Na majd jönnek az SSD mereclemezek (ezek tényleg merevek) és jobb lesz a világ.
  • remark #122
    Nemreg raktam ossze egy uj konfigot. Energiatakarekos, csendes es keves hõt termelo gepet akartam HTPC-nek. Osszejott nagyjabol (meg nincs keszen).
    Lemertem a fogyasztasat, es kikapcsolva 11W, bekapcsolva Mythbuntu alatt 49W-ot eszik.

    A 49W az nagyon jo (laptopom kijelzovel egyutt 30W korul eszik), de ami engem picit bosszant az az, hogy ha a tobbi gepemhez hasonlitom akkor a bekapcsolt es kikapcsolt allapot fogyasztasadatainak aranya rosszabb.
    Ha a masik gepem 150W-ot eszik meg bekapcsolva idle allapotban, kikapcsolva meg 13-at, akkor a bekapcsolaskor aktivalodo alkatreszek a teljes fogyasztas ~91%-at adjak. Az uj gepnel a bekapcsolasnal aktivalodo alkatreszek a teljes fogyasztas ~77%-at adjak.
    Azaz ha ugy nezzuk, az elso esetben a gep 91%-at "tudom lekapcsolni" mig a masodik esetben a gepnek csak 77%-at tudom.