Home

Zonne-energie

Kernenergie

Windenergie

Biomassa

Waterstof

Waterenergie

Host:DeDS

Kernenergie word in discussies over de problemen met het broeikaseffect vaak naar voren geschoven als de oplossing. Kernenergie zou ervoor zorgen dat we geen energieproblemen meer hebben en zou ook geen co2 uitstoten Na een uitgebreid onderzoek is gebleken dat dat niet het geval is.De gemmidelde kerncentrale levert pas na 10 jaar energie, levert netto weinig energie op en stoot per jaar meer dan 1 miljoen ton CO2 uit

Wat is kernenergie

Mensen die over kernenergie spreken hebben het meestal over kernsplijting. Zware kernen van worden gesplitst in 2 nieuwe atoomkernen die bij elkaar op getelt iets lichter zijn dan de originele kern. Het ontbrekende gewicht word omgezet in energie volgens de formule van einstein die iedereen wel bekend voorkomt. E=mc² C staat voor de snelheid van het licht (300 000 000 meter per seconde) Aangezien er c² staat is het een nog groter getal(90 000 000 000 000 000) Dat betekent dat er een enorme hoeveelheid energie vrijkomt zelfs als er maar een kleine hoeveelheid van de massa word omgezet. Bij de splijting ontstaat o.a. plutonium die op zijn beurt ook weer gespleten kan worden. Zo onstaat er een kettingreactie. Ongeveer 95% van het splijtstof kan opnieuw gespleten worden, dit is een soort recycling. Wat uiteindelijk over blijft is radioactief geworden en word kernafval genoemd

De nucleaire brandstof cyclus

De hele cyclus om nucleaire brandstof op te wekken heb ik hieronder neergezet

1. Uranium winning

2. Conversie

3. Verrijking

4. Maken van de brandstofstaven

5. Energie opwekking in de kerncentrale

6. Tijdelijke opslag brandstofstaven

7. Afkoelen nucleaire onderdelen

8. Ontmantelen nucleaire onderdelen

9. Verwerken nucleair afval

10. Opslaan nucleair afval

De enige stap die echt energie opwekt is : “Energie opwekking in de kerncentrale” De rest kost alleen maar energie. Hieronder staat een schema van de volledige nucleaire brandstof cyclus.

De nucleaire brandstof cyclus bij kernenergie opwekking.

Uranium winning

“Yellowcake” ofwel ammoniumdiuranaat is uranium wat van nature op aarde in ertsen voorkomt. 70 tot 80 procent van het gewicht is uraniumoxide (U3O8).

Uraniniet is een ander soort uraniumerts. voor kernenergie is er veel U-235 nodig en moet er veel uranium opgegraven worden. Bij erts met een uranium percentage van 0,05% (zoals bij de Olympic Dam mijn in Australie) zit er in 2000 kilo erts slechts 1 kilo U-235.

Uranium mijn Rabbit Lake

Uranium mijn in Gabon

Van olievelden zijn er wereldwijd meer dan 4000,maar van uranium mijnen zijn er slechts een paar in de wereld. Meer dan 73% van het uranium komt nu uit 10 mijnen. Hieronder staat een overzicht van de 10 grootste.

Overzicht uranium mijnen

* Som van opgeslagen -en bewezen voorraad uranium erts.

** Percentage is het gewogen gemiddelde van opgeslagen -en bewezen voorraad uranium erts. Bij een uraniummijn blijft in veel gevallen grote hoeveelheden verzuurde en radioactieve modder achter Bij de Olympic dam mijn bijvoorbeeld 60 miljoen liter water,dit zorgt voor een groot milieuprobleem
Vroeger(jaren 80) werd dit gewoon in de natuur gedumpt nu is het onduidelijk wat er mee gedaan word.

In de jaren ‘80 werden miljoen tonnen vast en vloeibaar (radioactief) afval afkomstig van de Beaverlogde uranium mijn gedumpt in Fookes Lake.

Conversie naar UF6

Om uranium te verrijken moet dit eerst omgezet worden naar een gas. Uraniumhexafluoride (UF6) is hiervoor de enige geschikte chemische samenstelling, omdat dit al op kamertemperatuur een vereiste hoge dampspanning heeft.
Uraniumhexafluoride wordt gemaakt door6 fluor atomen met 1 uranium atoom te verbinden. waarna deze verbinding gasvormig gemaakt word door de druk te verlagen bij kamertemperatuur.. Het chemische proces waarmee UF6 wordt geproduceerd, wordt conversie genoemd.

Verrijking

Verrijkt uranium is uranium waarin u-235 meer voorkomt dan van nature het geval is. Natuurlijk uranium bestaat bijna volledig uit U238,gemmideld 0,7% u235 en enkele sporen van 234.De enige die splijtbaar is is U235. Er moet meer U-235 aanwezig zijn wanneer de reactie op gang gehouden moet worden. Bij de meeste reactoren is dit 3%. Verrijken is het verhogen van het percentage u235,er zijn 2 manieren voor. Hierbij wordt gebruik gemaakt van het feit dat U-235 lichter is dan U-238. Het gehalte van U-235 kan worden verhoogd door gascentrifuge of door gasdiffusie. Een rij van centrifuges bij de Urenco fabriekMaken van de brandstofstaven Als het uranium verrijkt is kan er brandstof van gemaakt worden voor centrales. Hiervoor moet UF6 omgezet worden naar UO2. Reactor brandstof komt het meest voor in de vorm van keramische pellets. Deze worden gemaakt uit samengeperste uraniumoxide, die op temperaturen van meer dan 1400 graden worden gebakken. De pellets worden in metalen omhulsels gedaan en vormen brandstofstaven, die als splijtstof pakketten worden gearrangeerd voor gebruik in een reactor.De brandstofstaven.
Kern centrale De brandstofstaven met verrijkt uranium worden in de kerncentrale gebruikt voor het kernsplijtings process. De uranium brandstofstaven worden geplaatst in de kerncentrale. Credits: Yann Arthus-Bertrand/Impact Photos Wanneer kernen gespleten worden komt er veel warmte vrij.dit vind plaats in de centrale.die warmte zet water om in stoomen de stoom drijft een turbine aan. Die is op zijn beurt gekoppeld aan een grote dynamo: de generator. Deze generator levert op zijn beurt de elektriciteit aan het lichtnet. Kerncentrales in de wereld Op dit moment werken er wereldwijd 442 kerncentrales.Samen zijn ze jaarlijks goed voor 2626 miljard kWh op (16% van de totale elektriciteitsvoorziening). De centrales verbruiken per jaar 65.478 ton uranium. Op de achtergrond twee grote koeltorens en op de voorgrond twee kernreactoren. Op het moment zijn er plannen voor 38 nieuwe centrales en voorstellen voor 115 extra

Soorten van kerncentrales

Er zijn veel verschillende typen van kerncentrales. Hieronder staat een overzicht van de typen van centrales die nu in gebruik zijn.

Tijdelijke opslag

Na de cyclus word de reactor gestopt om de brandstofstaven te vervangen.

De opgebruikte brandstofstaven zijn dan hoog-radioactief nadat ze gemiddeld 3-6 jaar in de reactor gezeten hebben. Deze opgebruikte brandstofstaven worden eerst opgeslagen in een “spent fuel pool”. Hier koelen ze af in waterbasins,het water zorgt ook voor afscherming van de straling, dit afkoelen duurt 10-20 jaar.

Ontmanteling

De laatste fase van de levensduur van een kerncentrale is de ontmanteling. In deze fase worden alle administratieve,technische en organisatorische feiten afgesloten. Wanneer een kerncentrale gebouwt wordt wordt meestal uitgegaan van een bedrijfsduur van 40 jaar en kan maximaal 20 jaar worden verlengt.om polietieke,economische en veiligheidsoverwegingen is dit in de praktijk meestal korter.. In 2004 was de gemiddelde leeftijd van de op dat moment 107 gesloten kerncentrales 21 jaar.De kosten voor het ontmantelen van een kerncentrale hangen af van het type centrale. De kosten varieeren tussen de 200$/kWe - 2700$/kWe. Hier volgt een overzicht van de verschillende kerncentrales die nu nog in bedrijf zijn en wat de kosten zouden zijn als deze ontmanteld moeten worden.

De prijs van uranium

De vraag naar uranium is groter dan de hoeveelheid uranium die nu gewonnen wordt in de mijnen. Momenteel word dit gat gedicht door o.a. het ontmantelen van nucleaire wapens hoofdzakelijk uit Rusland. Wanner de wapens allemaal gerycyled zijn verwachten analisten dat er ondanks de hogere productie door de nieuwe mijnen nog steeds een tekort zal zijn aan uranium van 22 miljoen pond in 2010,het huidig tekort is 25 miljoen pond. De prijs van uranium zal sterk gaan stijgen door de stijgende vraag door aanbouw van nieuwe kerncentrales De nominale prijs van uranium

De netto energie opbrengst

In een zeer diepgaand onderzoek hebben Jan Willem Storm van Leeuwen and Philip Smith berekend hoeveel een kerncentrale uiteindelijk oplevert als je de complete cyclus meeneemt in de berekening. Het rezultaat is in de grafiek te zien Alleen bij de lijnen die door het witte deel lopen is de opbrengst hoger dan de kosten Netto energie productie kerncentrale. Klik op grafiek voor details. In deze grafiek kan je zien dat zelfs met de beste uranium erts het minimaal 10 jaar duurt tot genoeg energie tot hij in het witte deel komt. Voor uranium erts met een laag uranium percentage, is de situatie nog erger: Voor uranium erts met een uranium percentage van 0,05% of lager produceert een kerncentrale netto geen energie meer. De hoeveelheid energie die nodig is om hem op gang te houden is hoger dan de energie die de centrale daadwerkelijk opwekt.

CO2 uitstoot

Meestal word kernenergie als energiebron beschouwt die geen co2 uitstoot heeft. Maar als je naar de complete cyclus kijkt is er wel co2 uitstoot. Dit hangt af van hoeveel uranium in de erts zit. Hoe minder uranium hoe hoger de CO2. In de grafiek hieronder is goed te zien hoe veel co2 uitstoot er is in verkelijking met een gascentrale. CO2 uitstoot kerncentrale. Klik op grafiek voor details. In het meest gunstige geval komt er ongeveer een derde co2 vrij in vergelijking met een gas centrale,oftewel 133 gram CO2 / KWh.
Zodra men uranium erts begint te gebruiken met een lager percentage uranium dan neemt de CO2 productie steeds meer toe. Indien men uranium erts met 0,013% of lager gebruikt dan is de CO2 productie bij een kerncentrale zelf hoger dan bij een gascentrale. Oftewel meer dan 3,15 miljoen ton CO2 per jaar.

Langere termijn

De mijnen met een hoog uranium percentage zullen uiteindelijk opraken,hierdoor worden er meer mijnen met een lag percentage gebruikt.Gevolg: steeds meer CO2 uitstoot en netto minder energie.
Doordat er steeds meer uranium nodig is zal de prijs nog meer stijgen,nu word dat tijdelijk opgevangen door het recyclen van nucleaire wapens.

Als je alle aspecten van kernenergie meeneemt dan lijkt kernenergie toch niet DE oplossing van ons energie probleem. Zoals hierboven beschreven heeft kernenergie de volgende problemen:

• Een kerncentrale begint in het gunstigste geval pas na 10 jaar energie op te wekken. In geval van uranium erts met een laag uranium percentage levert een kerncentrale zelfs netto helemaal geen energie meer op.

• De bouw van centrale kost ongeveer 10 jaar, de levensduur is gemiddeld 21 jaar en daarna duurt het nog 150 jaar voordat deze volledige ontmanteld is. En dat terwijl de centrale effectief maar 10 jaar energie produceert.

• Een gemiddelde kerncentrale produceert elk jaar meer dan 1 miljoen ton CO2.

• De prijs van uranium zal de komende jaren sterk gaan stijgen. Hierdoor zal de kostprijs voor kernenergie alleen nog maar gaan toenemen.

Bron

http://www.stormsmith.nl/
http://nl.wikipedia.org/wiki/Uranium
http://en.wikipedia.org/wiki/Magnox
http://www.no2nuclearpower.org.uk/reports/magnox.php
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_nuclear_reactors
http://www.world-nuclear.org/info/inf19.htm
http://nl.wikipedia.org/wiki/Ontmanteling_van_een_kerncentrale
http://en.wikipedia.org/wiki/Spent_fuel_pool
http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_fuel_cycle
http://www.urenco.com/technology/etc/nl/nsc.aspx
http://nl.wikipedia.org/wiki/Verrijkt_uranium
http://www.itk.ca/environment/nfw-education-info-kit.php
http://www.grahamdefense.org/photoalbum2.htm
http://www.acfonline.org.au/news.asp?news_id=771
http://www.world-nuclear.org/info/inf23.htm
http://www.wise-uranium.org/
http://nl.wikipedia.org/wiki/Kerncentrale
http://www.world-nuclear.org/info/reactors.htm
http://nl.wikipedia.org/wiki/Kerncentrale
http://www.world-nuclear.org/info/inf32.htm
http://thewatt.com/article-1005-nested-1-0.html