Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Fizycy z University of Texas w Austin opracowali nowy model reaktora jądrowego, który, gdy cały system zostanie już dopracowany, może znakomicie zredukować ilość odpadów powstających w elektrowniach atomowych.

Mike Kotschenreuther, badacz a uniwersyteckiego Institute for Fusion Studies (IFS) i Wydziału Fizyki, mówi: Opracowaliśmy niedrogi sposób na wykorzystanie fuzji jądrowej do niszczenia odpadów powstałych podczas reakcji rozszczepiania.

Energetyka jądrowa jest w czasie niezakłóconej pracy źródłem czystszej energii niż energia pozyskiwana z węgla. Największym problemem jest pozbywanie się odpadów. Obecnie są one przechowywane w formacjach geologicznych. Jednym z takich miejsc ma być np. Yucca Mountain w Newadzie. "Przechowalnia" zostanie otwarta w 2020 roku, a jej pojemność oszacowano na 77 000 ton odpadów. Jednak już w przyszłym roku ilość opadów z elektrowni jądrowych w USA przekroczy tę liczbę. Jako że energetyka jądrowa znowu zyskuje na popularności, można się spodziewać szybkiego wzrostu liczby odpadów, które wymagają specjalnego traktowania, gdyż są bardzo niebezpieczne dla środowiska naturalnego.

Fizycy z Teksasu zaproponowali hybrydowy reaktor jądrowy, będący połączeniem reaktora tradycyjnego i fuzyjnego.

Ich pomysł polega na zastosowaniu fuzyjnego (a więc działającego na zasadzie łączenia się dwóch lżejszych jąder w jedno cięższe) Compact Fusion Neutron Source (CFNS). Miałby on znajdować się wewnątrz tradycyjnego reaktora (działającego na zasadzie rozpadu cięższego jądra w lżejsze), napędzanego odpadami. Nadmiarowe neutrony z reakcji fuzyjnej podtrzymywałyby dodatkowo reakcję rozpadu, przyczyniając się do lepszego "wypalenia" odpadów.

Proces przetwarzania paliwa jądrowego składałby się więc z dwóch etapów. W pierwszym z nich paliwo napędzałoby tradycyjną elektrownię. Z elektrowni takich wychodzi około 25% pierwotnego wkładu, zawierającego wysoce radioaktywne i toksyczne odpady. Byłyby one następnie przewożone do reaktora hybrydowego, gdzie ulegałyby dalszemu zniszczeniu. Taki reaktor nie dość, że produkowałby energię, to byłby w stanie zredukować ilość radioaktywnych odpadów tak, że zostałoby ich tylko 1% pierwotnego wkładu do tradycyjnej elektrowni. Jedna hybrydowa elektrownia potrzebna byłaby do obsłużenia odpadów z 10-15 elektrowni tradycyjnych.

Naukowcy uważają, że ich system będzie tańszy od alternatywnych metod pozbywania się odpadów nuklearnych. Reaktor hybrydowy może być niewielkim urządzeniem o pojemności kilkunastu metrów sześciennych. Głównym problemem jest fakt, iż prace nad reaktorem fuzyjnym dopiero trwają. CFNS nie powstanie więc w najbliższym czasie.

Kluczowym elementem CFNS będzie wynalezione na tej samej uczelni urządzenie o nazwie Super X Divertor. Jego zadaniem jest zabezpieczenie CFNS przez zniszczeniem przez olbrzymią temperaturę, która powstaje wewnątrz reaktora fuzyjnego. Super X Divertor to rozwiązanie, które zyskało uznanie specjalistów i posiadacze kilku testowych reaktorów fuzyjnych chcą je wykorzystać w swoich urządzeniach. 

Prashant Valanju z IFS mówi, że połączenie reaktora fuzyjnego z tradycyjnym to pomysł, który od dawna krąży w środowisku naukowym. Zawsze wiedziano, że fuzja jest przydatna przy produkcji neutronów, a rozpad - przy produkcji energii. Teraz udowodniliśmy, że można stworzyć efektywny niewielki reaktor fuzyjny.

Naukowcy, którzy pracowali nad nowym rodzajem reaktora, nie uważają go za rozwiązanie wszystkich problemów. Mają nadzieję, że dzięki niemu będziemy dysponowali czystszą energią atomową do czasu, aż nauczymy się korzystać z takich źródeł jak energia słoneczna czy energia fuzyjna. Hybryda, którą zaprojektowaliśmy, powinna być postrzegana jako technologia przejściowa - mówi Swadesh Mahajan.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Znakomity pomysł :) Miejmy nadzieję że w ciągu 10 lat dopracują tę technologię i będzie możliwa do wprowadzenia ;)

 

Ciekawe czy zamknie ona usta pseudoekologom i innym przeciwnikom energii jądrowej? :P Może w końcu energia jądrowa stałaby się popularną, bezapelacyjnie najkorzystniejszą alternatywą :D

Share this post


Link to post
Share on other sites

Trochę trwało, nim załapałem, o co im chodzi. Pomysł niegłupi, ale przecież nie działa jeszcze ani jeden reaktor fuzyjny... pierwszy ma ruszyć dopiero za kilka lat i to nie w USA, tylko w UE. Chyba że kowboje po cichu sami coś klecą? Nie mam jednak pojęcia, jak oni chcą wpakować tokamak do stosu jądrowego ???

Share this post


Link to post
Share on other sites

Trochę trwało, nim załapałem, o co im chodzi. Pomysł niegłupi, ale przecież nie działa jeszcze ani jeden reaktor fuzyjny... pierwszy ma ruszyć dopiero za kilka lat i to nie w USA, tylko w UE. Chyba że kowboje po cichu sami coś klecą? Nie mam jednak pojęcia, jak oni chcą wpakować tokamak do stosu jądrowego ???

 

Jest kilka sposobów na uzyskanie warunków umożliwiających zajście reakcji termojądrowych — nie tylko za pomocą tokamaka:

 

 

  • grawitacyjne utrzymanie plazmy — najbliższy reaktor termojądrowy oparty o tą zasadę znajduje się 150 mln km stąd...
    Wewnątrz Słońca i w innych gwiazdach plazma ma na tyle wysoką gęstość i temperaturę, że dochodzi do syntezy termojądrowej.
    Niestety by zbudować nawet najmniejszą "sztuczną gwiazdę", trzeba by zgromadzić na to więcej materii, niż wynosi masa Ziemi!
     
     
     
     
     
     
  • magnetyczne utrzymanie plazmy — plazma w pierścieniowym zbiorniku jest utrzymywana, podgrzewana i zagęszczana przez odpowiednio ukształtowane pola magnetyczne: „toroidalne” i prostopadłe do niego „poloidalne”. W wyniku działania wypadkowej ich siły, plazma skręca się w rodzaj zaciskającego się sznura.
    Magnetyczne utrzymanie plazmy wykorzystuje się w: mających oddzielne zestawy cewek tokamakach (np. JET, budowany ITER) oraz w mających odpowiednio ukształtowane cewki stellaratorach (np. LHD, W7-X)
     
     
     
     
     
     
  • inercyjne utrzymanie plazmy — w eksperymencie NOVA (Lavrence Livermore Laboratory) zbudowano ok. 10 m komorę w środku której umieszcza się maleńką 0,5 mm kapsułkę zawierającą deuter+tryt (BTW: łatwo sprawdzić, że komora ta ma objętość... tryliona takich kuleczek!). Kapsułkę tą oświetla się promieniami silnych laserów; zewnętrzna warstwa odparowuje, a zgodnie z zasadą akcji i reakcji wnętrze zapada się, aż do uzyskania warunków umożliwiających zajście reakcji syntezy
     
     
     
     
     
     
  • układ Z (Z-pinch) — podobna zasada jak w poprzednim sposobie; z tymże implozja wodoru następuje pod promieniowania X (tak jak się dzieje w militarnej bombie "H" o konfiguracji Tellera-Ulama).
    Sandia National Laboratories przeprowadza w Albuquerque następujący eksperyment: ogromny dysk o średnicy 33 m i wysokości 6 m jest rodzajem kondensatora, w środku którego znajduje się klatka 19×19 z 360 ultracienkich pręcików wolframu + kapsułka z paliwem termojądrowym.
    Zgromadzony ładunek elektryczny kondensatora jest wyzwalany w ciągu kilku nanosekund w klatce; pręciki momentalnie wyparowują, powstała z nich plazma emituje duże ilości promieniowania X, które kompresuje kapsułkę aż do uzyskania zapłonu
     
     
     
     
     
     
  • zderzanie ze sobą lekkich jąder — jak wiadomo synteza lekkich jąder wymaga przezwyciężenia bariery Coulombowskiej, które jest możliwe gdy jądra te mają dużą energię kinetyczną. Mogą one ją uzyskać gdy ośrodek, w którym się znajdują, ma b.wysoką temperaturę; ale również możliwe jest to w wyniku przyspieszenia (akceleracji).
    W akceleratorach przyspiesza się deuter,który uderza w tarczę z wdyfundowanym deuterem (2-H) lub trytem (3-H), co powoduje emisję np.neutronów w wyniku reakcji:
     
    2-H + 2-H → 3-H + p  [ 4,0 MeV]
    2-H + 2-H → 3-He + n  [ 3,3 MeV]
    2-H + 3-H → 4-He + n  [17,6 MeV]
     
    W IFJ PAN w Krakowie pracuje do celów naukowych tego typu generator neutronów oparty na reakcji deuteru i trytu...
     
     
     
     
     

 

Najbardziej IMHO prawdopodobną metodą fuzji termojądrowej w opisanym rektorze służącym do „spalacji” odpadów jądrowych, byłaby metoda polegająca na akceleracji cząstek.

Pozostałe metody wymagają na to zbyt dużych urządzeń, a na dodatek metody: inercyjna i Z-pinch są poza tym za mało wydajne...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Szkockie destylarnie zasilą 9 tysięcy gospodarstw domowych energią i ciepłem ze spalania odpadów po produkcji whisky.
      W projekcie biorą udział niektóre z najbardziej znanych tutejszych destylarni. Ostatnio podpisano kontrakty na budowę zakładu w Rothes w słynącym z whisky regionie Strathspey. Ma on powstać do 2013 roku. Realizacja całości będzie kosztować 50 mln funtów.
      Flagowy przemysł Szkocji generuje ogromne ilości odpadów w postaci wytłoków z ziarna oraz osadów z miedzianych destylatorów. Spółka joint venture Helius Energy i Combination of Rothes Distillers (CoRD) zamierza spalać wytłoki z dodatkiem drewnianych strużyn. Energię do domów ma dostarczać duńska firma inżynieryjna Energie Technick. Z osadów z destylatora powstanie zagęszczony nawóz organiczny i pasza dla zwierząt lokalnych rolników.
      Niektórzy ekolodzy zgłosili zastrzeżenia, że część drewna będzie pochodzić spoza regionu, jednak zwolennicy projektu podkreślają, że moc rzędu 7,2 megawata (tyle dałyby dwie duże turbiny wiatrowe) doskonale odpowiada lokalnemu zapotrzebowaniu i pozwala zagospodarować marnowane dotąd materiały.
      Pięćdziesiąt ze 100 szkockich destylarni znajduje się w regionie Strathspey, dlatego jak twierdzi dyrektor generalny CoRD Frank Burns, to idealna lokalizacja dla bioelektrowni, która powstanie w już funkcjonującym ośrodku przemysłowym. Mamy duże wsparcie ze strony lokalnej społeczności. Na etapie planowania nie zgłoszono żadnych obiekcji [...].
      Do zakładu trafią odpady z 16 destylarni w Strathspey, w tym ze znanych Glenlivet, Chivas Regal, Macallan i Famous Grouse. Wszystkie znajdują się w pobliżu planowanej spalarni.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      ONZ wzywa do podjęcia jak najszybszych działań w celu zapobieżenia gromadzeniu się olbrzymich ilości odpadów elektronicznych w takich krajach jak Chiny, Indie czy liczne państwa Afryki. Z raportu, w którym uwzględniono 11 państw wynika, iż w samych tylko Indiach liczba wyrzucanych starych komputerów wzrośnie o 500 procent do roku 2020.
      Zużyta elektronika szkodzi nie tylko środowisku naturalnemu, ale stwarza też poważne zagrożenie dla zdrowia ludzi. Tymczasem każdego roku na świecie przybywa 40 milionów ton elektronicznych odpadów. Wiele z nich trafia do biedniejszych krajów, gdyż są tam wywożone z krajów bogatszych i trafiają na nielegalne wysypiska. Na szczęście nie zawsze się tak dzieje i w niektórych przypadkach z elektronicznych odpadów odzyskuje się metale szlachetne. A tych jest sporo. Z raportu ONZ wynika, że produkcja telefonów komórkowych i komputerów zużywa 3% światowego wydobycia złota i srebra, 13% paladu i 15% kobaltu.
      Często jednak przy ich odzyskiwaniu stosuje się niezwykle szkodliwe metody. Na przykład w Chinach są one często palone w prymitywnych piecach. Toksyczny dym z tworzyw sztucznych zatruwa wówczas ludzi i środowisko naturalne. Z podobnymi problemami muszą mierzyć się Indie, Brazylia czy Meksyk.
      W swoim raporcie ONZ przypomina, że to, co dla jednej osoby jest odpadem, dla innej może być źródłem cennych surowców. Trzeba tylko opracować odpowiednią strategię obchodzenia się z odpadami.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z uniwersytetów w Jaén i Granadzie odkryli, że z pestek oliwek można wytwarzać bioetanol. To wspaniała wiadomość zarówno dla ekologów, jak i dla przemysłu olejowego. Każdego roku producenci zastanawiają się bowiem, co zrobić z 4 mln ton pestek, które pozostały po wytłoczeniu oliwy i zapakowaniu do słoików wydrylowanych oliwek. Wygląda jednak na to, że problem odpadów został rozwiązany.
      O autorskiej technologii Hiszpanów można poczytać w najnowszym numerze Journal of Chemical Technology & Biotechnology. Niskie koszty transportu i przetwarzania czynią z pestek oliwek wyjątkowo atrakcyjny materiał na biopaliwa.
      Bioetanol coraz częściej zapełnia baki samochodów, ale do tej pory wytwarzano go głównie z roślin uprawnych, zajmując w ten sposób cenny grunt. Niektórzy wspominali też o zagrożeniu bezpieczeństwa pokarmowego ludzi i ich zwierząt. Hiszpanie wytworzyli zaś paliwo z nikomu niepotrzebnych odpadów.
      Pestkę wykorzystywano dotąd raczej w kosmetyce, np. w postaci peelingu. Jest dość spora, bo zajmuje aż ¼ owocu. Zawiera dużo polisacharydów, które można rozłożyć do cukrów prostych i sfermentować, uzyskując w ten sposób etanol.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Telefonia komórkowa pełni coraz ważniejszą rolę nie tylko w życiu ludzi, ale również w gospodarkach różnych krajów. Szczególnie dotyczy to państw rozwijających się. Jednak w wielu z nich obywatele nie mogą swobodnie korzystać z telefonów, gdyż nie mają dostępu do sieci energetycznej. Na przykład na ugandyjskiej wsi mniej niż 1% gospodarstw domowych jest podłączonych do sieci. Dlatego też są one w większości zasilane z akumulatorów samochodowych.
      Zespół studentów z Massachusetts Institute of Technology, chcą zaradzić temu problemowi, stworzył urządzenie, które produkuje prąd z odpadów roślinnych. Studenci wygrali tym samym główną nagrodę – 5000 dolarów – w konkursie MADMEC, sponsorowanym przez Dow Chemicals. Celem konkursu jest opracowanie nowych metod uzyskiwania energii.
      Mikrobowe ogniwo paliwowe (MFC) wykorzystuje elektrony uwalniane przez bakterie żywiące się cukrami, skrobię i innym materiałem organicznym. Podobne urządzenie pokazało już wcześniej Sony, jednak MFC amerykańskich studentów uzyskuje energię z bardziej zanieczyszczonego materiału, a więc nie trzeba go tak dokładnie segregować. Dodatkową zaletą amerykańskiego MFC jest fakt, że do jego zbudowania nie wykorzystano platyny.
      Większość obecnie stosowanych MFC korzysta z platyny, co podnosi koszty urządzenia i czyni je zbyt drogim dla krajów rozwijających się.
      Amerykańscy studenci złożyli wniosek patentowy i do czasu jego otrzymania nie chcą zdradzić, czego użyli zamiast platyny. Stwierdzili tylko, iż pojedyncze urządzenie mogłoby kosztować 2 dolary.
      BioVolt, bo tak nazwano nowe MFC, ma jednak poważną wadę. Ładowanie baterii telefonu za jego pomocą trwałoby... 6 miesięcy. Studenci mówią jednak, że, po pierwsze, urządzenia można łączyć ze sobą, po drugie, zamierzają je tak ulepszyć, by 100-krotnie zwiększyć jego wydajność.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Specjaliści oceniają, że w każdej tonie wyrzuconego na śmieci sprzętu elektronicznego znajduje się 17-krotnie więcej złota niż w tonie warstw złotonośnych i 40-krotnie więcej miedzi niż w rudzie miedzi. Tymczasem na całym świecie każdego roku wyrzucanych jest od 20 do 50 milionów ton urządzeń elektronicznych.
      Koszty składowania tych odpadów mają osiągnąć w 2009 roku 11 miliardów dolarów. Najczęściej trafiają one do krajów rozwijających się, gdyż ze względu na brak norm ochrony środowiska, ich składowanie w Nigerii czy Chinach może być 10-krotnie tańsze niż przechowywanie na specjalnych wysypiskach w krajach rozwiniętych.
      Kraje rozwinięte czasami próbują walczyć z zalewającymi ich śmieciami, ale z drugiej strony takie składowiska mogą rozwijać miejscową gospodarkę. W Chinach istnieją wysypiska, które dają pracę ponad 100 000 osób.
      Największe na świecie składowisko odpadów elektronicznych znajduje się w chińskim Guiyu. Zatrudnieni tam robotnicy zarabiają od 2 do 4 dolarów dziennie za sortowanie odpadów. Po sortowaniu ze śmieci odzyskuje się cenne metale, takie jak złoto, miedź i aluminum. Niestety jest to proces szkodliwy dla środowiska, gdyż w sprzęcie elektronicznym znajdują się też ołów, kadm czy rtęć.
      Niektóre kraje wysoko rozwinięte próbują walczyć z tym problemem zabraniając stosowania części substancji do produkcji sprzętu elektronicznego.

×
×
  • Create New...