Springen naar inhoud

Milieulast kernenergie (fusie/splijting)


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Ger

    Ger


  • >5k berichten
  • 16444 berichten
  • Technicus

Geplaatst op 15 januari 2007 - 15:51

Uit http://www.wetenscha...[quote=Ger]Even voor de duidelijkheid: jullie hebben het over kernfissie en afval. Hebben jullie het dan over kernfusie of over kernsplijting? Bij fusie is het afval-/bijproduct helium, een edelgas. Niet erg slecht voor het milieu daar het nergens mee reageert. Kernsplijting is een ander verhaal, maar volgens mij bedoelen jullie dat niet, toch?
[/quote]
Ik wil niet off-topic gaan, maar zou toch graag een nuance willen brengen. als alles zuiver zou verlopen heb je inderdaad geen probleem nee. Bij fusie zijn de reactieproducten proper, en dat is een voordeel. Echter: bedenk even dat zelfs koolcentrales radioactiviteit opwekken en je begrijpt dat het moeilijker ligt. Om de reactie te laten doorgaan zal als grondstof tritium worden gekweekt. Deze reageert wel weg, maar je zal nooit alles kwijtspelen en delen zullen in de wand diffunderen. Daar komt bij dat je de reactorwand beschiet met neutronen die een energie van ongeveer 12 MeV meedragen. Dit laatste zal voor een activatie van de wand zorgen. Natuurlijk doen fusiereactoren het veel beter dan fissiereactoren. Een relevant plaatje, afkomstig van SCK-CEN (Mol):
Geplaatste afbeelding
donkergroen is wat men van ITER verwacht, lichtgroen is wat men van DEMO verwacht. roos is wat men met fissiereactoren krijgt. Blauw is de referentie: assen van koolcentrales. Er wordt dus wel degelijk onderzoek gedaan naar het reduceren van de milieulast. [/quote]Drie vragen voor dit moment: :)
1. Kun je misschien even uitleggen wat voor eenheden en grootheden er bij die grafiek horen?
2. Je praat nu al meerdere keren over fissiereactoren. Ik dacht eerst dat dt gewoon een spelfout is, maar blijkbaar is dat een type splijtingsreactor? Google geeft maar 5 resultaten en vraagt of ik niet fusiereactor bedoel, dus als jij meer kunt uitleggen, graag :)
3. Kun je misschien meer vertellen over dat DEMO?
"Knowledge speaks, but wisdom listens."
- Jimi Hendrix -

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

eendavid

    eendavid


  • >1k berichten
  • 3751 berichten
  • VIP

Geplaatst op 15 januari 2007 - 16:17

1. Kun je misschien even uitleggen wat voor eenheden en grootheden er bij die grafiek horen?  
2. Je praat nu al meerdere keren over fissiereactoren. Ik dacht eerst dat dt gewoon een spelfout is, maar blijkbaar is dat een type splijtingsreactor? Google geeft maar 5 resultaten en vraagt of ik niet fusiereactor bedoel, dus als jij meer kunt uitleggen, graag :)
3. Kun je misschien meer vertellen over dat DEMO?

1.dat is inderdaad een belangrijk punt :) Heb die informatie uit een diavoorstelling gehaald met dit tot gevolg. Op de x-as staat de tijd na reactor shut down.
De y-as is de "radiotoxicity index", een maat voor de activiteit van het materiaal. Ik ben zelf niet vertrouwd in de eenheden, maar vind in dit opzicht de lijn van de koolassen nuttig.
2. mja. splijtingsreactor dus. dank voor de opmerking
3. Ja. We hebben nu bijna een definitief akkoord voor ITER. In ITER is het de bedoeling om 10 keer meer energie uit het plasma te halen dan erin te steken. dus in die 10 zitten nog geen verliezen in het opwekken van de stroom e.d. Het is de verhouding tussen het totale vermogen van de gecreŽerde neutronen en wat je erin steekt om het plasma op temperatuur te houden. Commercieel is dit niet interessant. ITER is nog een onderzoeksproject o.a. voor Lithium kweken, eerste keer meer energie eruit dan erin, en werkelijk een immens aantal vragen (o.a. het reduceren van de wandactiviteit). DEMO moet de link dan later leggen met een werkelijke reactor.

#3

Ger

    Ger


  • >5k berichten
  • 16444 berichten
  • Technicus

Geplaatst op 15 januari 2007 - 16:33

Ik dacht dat we met ITER voor het eerst gingen kijken of wat we theoretisch over kernfusie dachten ook in praktijk haalbaar is. De allereerste fusiereactor dus. Dat dit niet commercieel interessant is hoeft niet per definitie zo te zijn toch? Er moet toch iets met de energie gedaan worden, waarom niet leveren aan het lichtnet?

En DEMO, dat is dus wel commercieel opgezet? Hoe is dit precies anders? Waarom kunnen we zonder resultaten van ITER nu al bouwen aan een opvolger?

Sorry, misschien erg veel vragen, maar ik vind het nogal interessant :)
"Knowledge speaks, but wisdom listens."
- Jimi Hendrix -

#4

stoker

    stoker


  • >1k berichten
  • 2746 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 15 januari 2007 - 16:36

ik dacht dat fusie wel al gelukt was, maar dat er meer energie ingestoker werd dan eruit kwam.
nu nog kijken of er meer uitkomt dan erin gaat (=kijken of het commercieel is)

#5

Mrtn

    Mrtn


  • >1k berichten
  • 4220 berichten
  • VIP

Geplaatst op 15 januari 2007 - 17:49

Superslayer, er zijn al meerdere topics geweest over fusie waarin dit soort vragen zijn gesteld. Ik wil je dan ook vragen om je in dit topic even in te houden en bij de originele vraag over de milieulast van fusie en splijting te blijven.
Of course, the theory of relativity only works if you're going west.
-Calvin-

#6

eendavid

    eendavid


  • >1k berichten
  • 3751 berichten
  • VIP

Geplaatst op 15 januari 2007 - 18:21

Laat ons het eens even in detail uitleggen dan. Het is inderdaad een interessant onderwerp. Voor alle duidelijkheid: het gaat verder over de TOKAMAK, wat in ITER zal gebeuren. Er zijn ook andere methoden maar deze is waar we momenteel het verst mee staan. Eerst wat uitleg over de processen, dan wat de rol van ITER en DEMO is. Ik hoop dat dit Ger een beetje tevreden stelt...

Het doel is de reactie
LaTeX
te gebruiken om energie te winnen. Deze heeft de grootste kans om door te gaan per keer dat er gebotst wordt. Op termijn zou deze reden misschien aan belang kunnen verliezen, en zouden andere processen bevoordeeld kunnen worden.

We hebben een torus, met daarin plasma, opgesloten via magneetvelden. De magneetvelden hebben een component langs de torus, en een "ringvormige" component. Deze laatste wordt opgewekt door gepulste stromen in het plasma, en is nodig om het plasma stabiel te houden. gevolg: TOKAMAKs werken (voorlopig) gepulsd.

Geplaatste afbeelding

Uit het centrum van het plasma, zal uiteraard heel wat warmte wegvloeien, o.a. via lekken van geladen deeltjes. Turbulentie speelt hierbij een grote rol. Ook Brehmsstraling ontstaat, doordat geladen deeltjes versnellen. Deze energie zijn we kwijt en kunnen we niet recupereren (het plasma is te klein voor reabsorptie van de straling). Er zijn 2 mogelijkheden om te compenseren voor dit energieverlies.
-Door de fusiereactie winnen we energie. 1/5 van de energie gaat naar de (geladen) He-atomen. Deze blijven opgesloten door het magneetveld, en zullen deze dus na verloop van tijd afstaan aan het plasma, en kunnen dus compenseren voor dit verlies. probleem: He-atomen in de kern zijn in feite onzuiverheden die de Brehmsstraling verhogen.Je wil dus de He-atomen weg, en liefst niet te snel zodat ze toch nog hun energie kunnen afgeven.
-Door externe warmte toe te voegen. Hoe dit precies gebeurt is nogal technisch, o.a. via radiogolven.

Merk dus op dat de neutronen 4/5 van de energie vrijgekomen door de fusiereactie meekrijgen. Deze worden niet opgesloten door het magneetveld (ze zijn immers ongeladen). De neutronen bewegen naar de wand. Hier zullen ze hun energie afgeven in blankets. Deze worden dus opgewarmd, en de bedoeling is om later hiermee stoom te genereren, turbines aan te drijven, stroom op te wekken.

Nu wordt de Q-factor gedefinieerd als de verhouding van energie die de neutronen meevoeren uit de plasmakern tot de energie die de externe bronnen er in brengen. Theoretisch zou je dus vanaf Q=1 energie kunnen winnen. Dit punt wordt break-even genoemd, en is voorlopig nog niet bereikt. Merk op dat in de praktijk helemaal geen energie wordt gewonnen bij Q=1. Je verbruikt energie wanneer je de elektrische pulsen in het plasma induceert, je kan helemaal niet alle energie van de neutronen nuttig gaan gebruiken, je hebt allerlei meetsystemen draaien,... Een ander belangrijk punt is ontsteking, waarvan we zelfs niet hopen het in de nabije toekomst te bereiken. Bij ontsteking is de energie van de He-deeltjes voldoende om de energie in de plasmakern in evenwicht te houden, en is dus helemaal geen externe verwarming nodig. Bij dit punt geldt Q=LaTeX .

Een technologisch moeilijk punt is wat er zich juist aan de wand gaat afspelen. Merk op dat de beschieting met hoge-energie neutronen de wand radioactief zal maken. Bovendien zal via sputtering een deel van de wand in het plasma terechtkomen, wat weer een verhoging van de Brehmsstraling tot gevolg heeft. Bedenk daarnaast nog eens dat er enorme temperatuursgradiŽnten staan over de wand, en je zal begrijpen dat onderzoek naar het geschikte materiaal centraal staat in het fusiegebeuren.Nauw verbonden met de wand-problemen zijn zgn. "disruptions". Plots stopt het plasma en krijg je een immense warmteflux door de wand. Ook dit is zeer slecht voor de wand

Een ander technologisch punt is dat tritium, LaTeX , amper voorkomt in de natuur. We moeten dus in de wand tritium gaan kweken. Dit gebeurt o.a. via de reactie
LaTeX
Gevolg: we zijn actief bezig een radioactieve stof, tritium te maken. Het is niet zo erg als bij splijting, omdat bij fusie het tritium een grondstof is die wegreageert. Toch zal het onoverkomelijk zijn dat tritum weglekt.

Hiermee zijn m.i. de belangrijkste factoren in fusieonderzoek besproken, en kunnen we uitleggen wat ITER wil, en wat DEMO is.

De voornaamste doelstelling van ITER is het halen van Q=10 op tijdschalen die voor het plasma groot zijn. In JET heeft men Q=0.65 gehaald. Hoe groter de torus, hoe minder dat het systeem lekt in verhouding tot de inwendige energie. In ITER zal dit dus zeker beter zijn. Een belangrijke factor is de confinement time, die aangeeft hoe snel het plasma weglekt (hogere confinement time, trager weglekken). De gedane metingen en de verwachtingen op basis van berekeningen liggen als volgt:

Geplaatste afbeelding

Een uitdaging hierin ligt er ook in om steady-state werking te krijgen. Voorlopig kon fusie enkel gebeuren in pulsen, en had men niet het probleem dat He weg moest. In ITER is het de bedoeling dit wel te kunnen. Hierbij is het doel om Q=5 te halen.

Ten tweede moet de technologie in ITER getest worden. Ihb zal gekeken worden naar de kwaliteiten van de wand van de reactor. Ander belangrijk punt is remote handling. Het is niet evident om in zulke omgevingen de gewone apparatuur te gebruiken. Ook dit zal in ITER worden onderzocht.

Het derde hoofdpunt om te onderzoeken is het kweken van tritium.

Bemerk dus dat er nog heel wat zaken zijn die niet geweten zijn en die nog bewezen moeten worden. Zal Q=10? Zal de wand het goed doen? Het is dus naar deze belangrijke vragen dat de aandacht zal gaan. Ook zeer veel onderzoek gaat naar mogelijke diagnostieken in deze omgeving, anders zal dit experiment ons niet veel leren.

DEMO daarentegen heeft als doel om te bewijzen dat effectief energie gewonnen kan worden uit kernfusie, hierbij steunend op de technologie en kennis van het proces ontwikkeld in ITER. Men hoopt hierbij op een Q=30 in continue werking.

Een vraag die je kan stellen is waarom men niet onmiddellijk DEMO maakt als men nu toch al weet dat ITER te klein zal zijn om commercieel energie te maken. Een reden is dat Amerika zich heeft teruggetrokken uit de akkoorden zodat geld tekort was voor dit project. Op lange termijn zal dat geld natuurlijk gevonden worden, dus eigenlijk is deze reden absurd. Een tweede reden is dat het onderzoek naar de wand nog niet ver genoeg staat. Het zou in deze zin bijzonder moeilijk zijn om een reactor te bouwen die de parameters van DEMO aankan.

#7

Ger

    Ger


  • >5k berichten
  • 16444 berichten
  • Technicus

Geplaatst op 15 januari 2007 - 23:01

Ik hoop dat dit Ger een beetje tevreden stelt...

Helemaal! Bedankt voor de uitleg! :)
"Knowledge speaks, but wisdom listens."
- Jimi Hendrix -

#8

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8788 berichten
  • VIP

Geplaatst op 16 januari 2007 - 00:24

Even helemaal terug daar de openingspost: Ik zie een mooi plaatje, maar wat staat er nou eigenlijk op de assen?

Ik vermoed dat het de hoeveelheid geproduceerd radioactief afval (in een of andere eenheid?!) is versus het vermogen van de centrale in MW, maar het is er niet duidelijk uit.

Wat echter belangrijker is dan productie: of het ook vrijkomt. Bij een kolencentrale gaan geheid radioisotopen die in de kool zitten via de schoorsteen het milieu in, maar bij een kerncentrale doet men juist alles om lekkage te voorkomen.

Ik heb wel eens gehoord dat kolencentrales per Wh meer radioactiveit uitstoten dan kerncentrales (incl alle incidenten tot dusver), maar de bron daarvan kan ik zo 123 niet traceren.
Victory through technology

#9

eendavid

    eendavid


  • >1k berichten
  • 3751 berichten
  • VIP

Geplaatst op 16 januari 2007 - 00:49

1.dat is inderdaad een belangrijk punt :) Heb die informatie uit een diavoorstelling gehaald met dit tot gevolg. Op de x-as staat de tijd na reactor shut down.
De y-as is de "radiotoxicity index", een maat voor de activiteit van het materiaal. Ik ben zelf niet vertrouwd in de eenheden, maar vind in dit opzicht de lijn van de koolassen nuttig.


#10

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8788 berichten
  • VIP

Geplaatst op 16 januari 2007 - 13:15

Ik neem dan aan dat de y-as genormaliseerd is (moment shutdown = 1) en de x-as in jaren?

In dat geval vind ik het eigenlijk ook niet zo'n nuttig grafiekje, als je dingen normaliseert kun je er niet meer uit aflezen hoeveel het nou eigenlijk was, en dus of het een probleem is of niet.

Uitspraken over radioactief materiaal en de bijkomende gevaren zijn vaak niet zo eenvoudig te doen. Bijvoorbeeld een lange halfwaardetijd: Dat is enerzijds een probleem omdat je opslag goed moet regelen over lange tijd, maar anderzijds een voordeel omdat er dankzij het langzame verval per tijdseenheid minder straling vrijkomt (dit gerekend per mol (liter, kg, etc) materiaal).

Dat de lijn van koolas vlak loopt is vrij logisch: Alle isotopen die daarin zitten komen uit de gedolven kool, en zijn dus zeer langlevend (anders waren ze wel vergaan sinds het ontstaan van die kool).

Het belangrijke verschil tussen fusie en fissie is de controle die je hebt over het onstane afval: Bij fissie krijg je tamelijk willekeurige splijtingsfragmenten, en transuranen (plutionium) waarvan een aantal zeer langleven zijn... daar doe je niets tegen.

Bij fusie is het voornaamste afval dat ontstaat aangestraald materiaal van het reactorvat en omliggende componenten. Door hier tactisch materialen te kiezen kun je goeddeels voorkomen dat er extreem langlevende isotopen ontstaan. Uiteraard is en blijft het een grote uitdaging geschikte materialen te vinden, zeker als je kijkt wat ze moeten presteren onder extreme neutronflux.
Victory through technology

#11

eendavid

    eendavid


  • >1k berichten
  • 3751 berichten
  • VIP

Geplaatst op 16 januari 2007 - 15:50

x-as in jaren

die radiotoxicity index wordt sowieso dimensieloos gemaakt. Ik vermoed dat men voor de beginwaarde een (over?)schatting van de activiteit bij een fusiereactor heeft genomen (je kan daar bezwaarlijk nu al data voor hebben), dus wat je bij splijtingsreactoren krijgt, en dat dan heeft gemodelleerd. Dat lijkt me een relevante karakterisering, waarmee ik niet wil zeggen dat het eenvoudig is.

#12

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8788 berichten
  • VIP

Geplaatst op 17 januari 2007 - 00:44

Er zal ongetwijfeld het een en ander zijn aangenomen voor het vaststellen van de nulpunten en dergelijke.

Maar ik zit meer in over de waarde van het grafiekje an sich: Men zou het zo kunnen interpreteren dat een kweekreactor ongeveer 100.000x 'gevaarlijker' is dan een kolencentrale - terwijl een fusiecentrale nogal ongevaarlijk lijkt (mede dankzij de keuze voor groene lijntjes).

Wat m.i. veel zinniger is om te laten zien is de gemiddelde radioactieve belasting van de bevolking per geproduceerd Wh. Met zo'n getal kun je inschatten hoe gevaarlijk iets is voor mens (en deels voor milieu).

Nadeel van dergelijke grafieken is dat ze nogal tegen-intuitieve resultaten kunnen opleveren, waarbij de vuilverbrander op de hoek opeens een eind gevaarlijker lijkt dan de kerncentrale verderop :)
Victory through technology

#13

eendavid

    eendavid


  • >1k berichten
  • 3751 berichten
  • VIP

Geplaatst op 17 januari 2007 - 01:24

je hebt op zich wel gelijk dat het misleidend kan werken. Echter, als je de zaak juist interpreteert is het een zeer relevant grafiekje, en laat ons voor de eenvous onderstellen dat wetenschappers dat doen :). "Hoe lang zouden we ons afval afkomstig van de fusiecentrales moeten opslaan?" kan hieruit wel worden afgelezen.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures