FISSION
KEMI
På framsidan syns en provsprängning av en atombomb utanför Bikiniatollen 1946 , på havsytan kan man se (tomma) krigsfartyg som man ska studera och se vilken inverkan strålningen har.
Innehåll
Fission - Vad är det?
Var används fission?
Bränslet - Uran
Strålskador
Kärnkraftverk
Det Svenska elnätet
Kokarreaktorn
Tryckreaktorn
Atombomben
Källor
Fission, vad är det?
Fission är helt enkelt en Atom som klyvs , detta sker genom att man "skjuter" en atom på ämnet man ska klyva. Ämnet som oftast används är Uran 235.
När man klyver uran 235 sker en reaktion som lyder som följande:
U 235 + 1 N * 89 Kr + 144 Ba + 3 N + Energi
Vid denna reaktion är klyvnings produkterna Barium och Krypton , men det kan också vara Cesium (Cs) som är klyvningsprodukt. Klyvningsprodukten är alltid starkt radioaktiv. Det var Cesium som regnade ner över Sverige efter Tjernobyl katastrofen. Detta utsläpp orsakades av en explosion i reaktortanken.
Idag är hela reaktorbyggnaden inkapslad av ett metertjockt betonglager, som skyddar mot *-strålning och *-strålning. Men *-strålning skyddar det inte emot.
Var används fission?
Fission används i två syften. Dels det nyttiga i kärnkraft verk med också i kärnvapen.
Det första kärnkraftverket som togs i bruk i Sverige var experimentstationen utanför Ågesta. Den stationen var inte enbart till för att ge energi, utan också värme.
Det gav 15 MW elektricitet , vilket inte är speciellt mycket i dag.
Man kan jämföra med att det finns vindkraftverk som kan leverera 4 MW.
Ågesta reaktorn låg söder om Stockholm, Ågesta reaktorn togs ur bruk på 70-talet.
En prototyp av en bassängreaktor , det ljusa längst ner på bilden är uranstavarna.
Bränslet - Uran
Uran är en järngrå mycket hård och tung metall. Den vanligaste uran isotopen är U 238 , det är också den stabilaste och den som det finns mest av.
Den har en halveringstid på 4,5 Miljarder år vilket säger lite om stabiliteten.
Uran upptäcktes för första gången i en silvergruva i Tyskland då man blev galen över dessa föroreningar i silver ådern. Dom kallade det "Pechblende".
Dom hade ingen aning om att detta ämne skulle bli dyrare än både guld och diamanter. Men dom visste inte heller om hur farligt det var.
Mineralet innehöll Uran. Uran var länge helt utan intresse, ända tills vetenskapsmannen Henri Bequerel upptäckte att det utsänder strålning år 1898.
När sedan makarna Pierre och Marie Curie två år senare upptäckte att man kunde framställa ett ännu mer starkstrålande ämne blev Uran ett mycket eftertraktat ämne.
Ämnet blev senare döpt till Radium och med detta ämne gjordes många experiment.
Alla utan skyddsutrustning, ingen visste ju hur farligt det var. Bland annat trodde man att Radium kunde bota svullnader och andra hudåkommor, men jag tror knappast att dom gjorde några framsteg.
Uran är inget ovanligt grundämne, det finns i det mesta. Man räknar med att det finns drygt 3 gram Uran i varje ton urberg. Det låter inte mycket men det finns ju några ton berg på jorden. Men U 238 kan inte användas i en kärnreaktion så man måste använda isotopen U 235. Det är tur för oss på jorden att Uran 235 inte finns i större mängder än vad den gör för då skulle hela planeten explodera.
I tabellen under har jag angivit förekomsten i procent och halveringstiderna för dom olika isotoperna.
Namn Uran 234 Uran 235 Uran 238
Masstal 234 235 238
Atomnummer 92 92 92
Halveringstid 250.000 år 713 milj. år 4500 milj. år
Förekomst 0,006% 0,7% 99,28%
Skadeverkningar med Uran
Detta är ett område som egentligen inte hör ihop med fissions processen i sig.
Men efter Tjernobyl katastrofen och andra radioaktiva utsläpp kan det vara bra att vet hur och var dom största skadorna sker. Uran angriper främst njurarna, uran verkar då som ett gift detta leder ofta till döden. Anrikat uran angriper främst benstommen. Det farligaste som kan hända är skelettets kalciumjoner byts ut mot uranjoner.
Strålnings skadorna delas upp i två grupper: Akut bestrålning med kort varaktighet och kronisk bestrålning som man utsätts för kontinuerligt. Enheten som används är REM , den vanligaste enheten för mätning av *-stråldoser och *-stråldoser.
En normal person i Linköping utsätts årligen för en strålning av 140mrem / år.
Man räknar med att akut bestrålning på 500 rem leder till döden.
Om man ska utsättas för en sådan här stor strålningsdos måste man var mycket nära en mycket stark strålningskälla. Den farligaste av strålningstyperna är *-strålning. Den tas nämligen upp av kroppen och lagras i cellerna.
Kärnkraftverk
Det finns drygt 900 kärnkraftverk i drift idag. Denna energikälla som man trodde skulle vara så bra och säker på 50-talet börjar nu visa sig var mer och mer farlig.
Många kraftverk i Polen och före detta Östländer är i mycket dåligt skick.
Många tror att kärnkraftverket i Ignalina ska bli det andra Tjenobyl.
Ett kärnkraft verk skapar en energi på upp till 1500MW. Detta gör att kärnkraftverken blir svåra att ersätta. Det skulle behövas 800 vindkraftverk för att ersätta ett kärnkraftverk och detta fungerar bara riktigt bra utmed kusterna.
I Sverige finns det 10 kärnkraftverk , och det största är Ringhals som ligger några mil söder om Göteborg. Det finns två typer av reaktorer, Kokarreaktor och tryckvattenreaktor. Dom tas upp på sidorna efter denna.
För att kunna bygga en kärnreaktor krävs det en del yttre omständigheter.
Det kommer antagligen inte byggas någon mer reaktor i Sverige så detta är "reglerna" som CDL (Centrala driftsledningen) satte ut år 1973 innan reaktorerna byggdes. Dessa punkter skall kontrolleras.
- markförhållande
- transportmöjlighter
- tillgång till personal
- var energin mest behövs
- befolknings förhållanden
- miljö
Dessa punkter togs hänsyn till innan alla kraftverk byggdes.
Kärnkraftens pris/MW kan variera ganska stort, beroende på tillgång (pris) på uran dioxid som används i reaktorerna
Det svenska kraftnätet
1910 Öppnades Trollhättestationen som utvecklade 50kV, den maximala
spänning man kunde använda med den tidens isolations teknik
1920 En 130kV ledning förband Trollhättan och Västerås
1936 Kom den första 200 kV ledning i bruk.
1950 Den första elledningen mellan Indalsälven och mellersta Sverige
1952 Den första 400kV ledningen togs i bruk
1980 Dom första 800kV, dom här ledningarna används till kärnkraftverken.
Kokarreaktorn
Här kommer en enkel beskrivning av kokarreaktorn.
1. I reaktortanken finns reaktorns bränsle (Uranoxid). Bränslet är format till patroner så att man
ska kunna transportera dom lättare.
Värmeutvecklingen i bränslet kan ändras av så kallade styrstavar.
Bränslet kyls med vatten.
2. Vattnet blir så varmt så att det kokar, den ånga som bildas släpps ut genom
toppen på reaktortanken och går genom ledningar till turbinen.
3. Ångan passerar genom en turbin, när ångan träffar bladen börjar dom rotera.
4. Turbinens axel är kopplad tillsammans med axeln på en generator.
När båda axlarna roterar genereras energi.
5. När ångan passerat turbinen strömmar den in i en kondensor där den kyls till
vatten igen och släpps ut i havet igen. Samtidigt strömmar nytt vatten in som
nytt kylvatten.
6. Det nya kylvattnet pumpas in i reaktorn igen.
Tryckvattenreaktorn
Här kommer en enkel beskrivning av tryckvattenreaktor
1. I reaktortanken finns reaktorns bränsle (Uranoxid). Bränslet är format till patroner så att man
ska kunna transportera dom lättare.
Värmeutvecklingen i bränslet kan ändras av så kallade styrstavar.
Bränslet kyls med vatten som strömmar förbi bränslepatronerna.
2. Vattnet i reaktorn har så högt tryck att det inte börjar koka.
Men det blir ändå väldigt varmt, drygt 320*C innan det pumpas vidare.
3. Det varma vattnet från reaktorn strömmar igenom en ånggenerator där det
värmer upp vattnet i en annan krets så att ånga bildas.
4. Ångan leds in i en turbin.
5. När ångan träffar turbinbladen börjar en axel rotera.
6. Turbinaxeln sätter igång en generator och ström levereras.
7. Ångan leds in i en kondensor där det kyls och blir vatten igen som sedan leds ut i havet.
8. Nytt kylvatten från havet pumpas in i kretsloppet.
Atombomben
Otto Hahns upptäckt år 1938 att man kan starta en "atombrand" genom att skjuta en
neutronkärna på en atom har fört med sig både nyttiga och onyttiga saker.
Den nyttiga är kärnenergin den andra är atombomben.
Detta satte fart på teknikerna i USA. Frågorna var många. Hade tyskarna konstruerat en
atombomb? Hur skulle man tygla uranet?
Två forskargrupper sattes igång, en som försökte skapa en kärnreaktor en som försökte göra en
atombomb. Atombomben var den som prioriterades högst av president Truman. Under
täcknamnet "Projekt Manhattan district" satsade under åren 1944-1945 USA över två miljarder
dollar, en enorm summa pengar på -40 talet.
Chansen att lyckas göra en bomb före något annat land i världen var fifty-fifty.
Områden på 2000 km² evakuerades helt på befolkning och fylldes istället med tiotusentals
arbetare och fysiker.
Flera provsprängningar gjordes i New Mexiko och resultaten var skrämmande.
Så den 6 augusti 1945 släpptes från en B-17 över staden Hiroshima världens första atombomb.
Den föll ej fritt utan i en fallskärm, den var inställd att på att explodera på 700 meters höjd. På
bråkdelen av en sekund ägde kedjereaktionen rum och en intensiv ljusblixt sågs på himlen.
Omedelbart efter förvandlades bomben och omgivningen till en gasboll och ett enormt
svampformat moln steg mot himlen.
Över 7.000 hus under bomben försvann spårlöst, ytterligare 65000 hus trycktes in av
tryckvågen eller antändes av hettan.
78.000 döda , 14.000 saknade och 37.000 svårt skadade av ett enda kilo verkligt klyvda Uran
atomer. Aldrig glömmer någon denna händelse och den ska tas som en varning.
Atombomben som användes över Hiroshima
Källor
Atomenergi
Atomer, strålning och kärnkraftteknik
Fängslad vid kärnkraften
Fysik
Andra världskriget