Swoją drogą... czym właściwie jest energia jądrowa?

[sicetaitsimple]

Podsumowując wydajność nie jest rozwiązaniem, ponieważ jest problemem!

OK, odbieram, kończy mi się tlen! Z wyrazami szacunku.

[Bardal]

Pytanie nie jest takie proste, maleńka, ale spróbujmy trochę wykonać ćwiczenie:

- energia jądrowa to realizacja sił wewnętrznych w jądrze atomowym poprzez rozbicie ciężkich jąder (to jest rozszczepienie) lub połączenie lekkich jąder (to jest fuzja); deficyt materii w tych dwóch operacjach prowadzi do ogromnej produkcji energii, zgodnie ze szczególną teorią względności E=MC2. Różni się od energii chemicznej (w której biorą udział tylko elektrony), takiej jak spalanie ropy, węgla czy drewna). Stosunek energii jądrowej dostarczanej przez atom do energii chemicznej jest rzędu 1 000 000: 1 g rozszczepionego uranu daje tyle samo, co tona spalonego węgla. Różni się także od energii cieplnej (jest to poruszanie cząsteczek), elektryczności (jest to ruch elektronów), energii potencjalnej – lub energii bezwładności, jak kto woli – (jest to siła przyciągania ciał)

- energia jądrowa jest zjawiskiem naturalnym, źródłem wszystkich innych znanych energii: słońca, gwiazd, energii geotermalnej, biomasy itp. Spotykamy ją wszędzie (także w naszym ciele) od kosmosu po głębiny ziemi. Pozostało go tylko oswoić, co nie jest takie proste...

- za ciepło Ziemi odpowiada naturalna radioaktywność (co nazywamy energią geotermalną); Dzieje się tak ze względu na zawarte w nim pierwiastki promieniotwórcze, w szczególności uran 235, który powoli przekształca się w uran 238, oraz tor, który również przekształca się, nawet wolniej. Proces ten jest nieodwracalny i niezależnie od tego, czy człowiek interweniuje, czy nie, ich zniknięcie jest zaprogramowane na bardzo długi czas, co nas uspokaja. To są śmiertelne energie, a nie skamieniałości.

- w zasadzie ta energia jądrowa nie wytwarza CO2, metanu ani gazów cieplarnianych. Z drugiej strony powstają odpady, głównie w postaci stałej, niektóre radioaktywne, produkty rozszczepienia lub reakcji pasożytniczych.
Oczywiście do budowy elektrowni, wydobycia rudy i jej transportu CO2 został wyprodukowany w wyniku wymaganej energii zawartej, podobnie jak ma to miejsce w przypadku wszystkich innych form energii, niezależnie od ich charakteru (w tym fotowoltaiki, której produkcja jest bardzo energochłonne).

- energia geotermalna, czyli nic innego jak energia jądrowa rozkładana na ciepło, znana jest od zarania dziejów; jednak jego eksploatacja jest w miarę możliwa jedynie w kilku regionach świata (głównie w regionach wulkanicznych), a dostęp do niego okazuje się przez większość czasu niedostępny lub bardzo kosztowny. Wśród tych „geotermalnych” regionów przytoczmy Islandię, gdzie stanowi ona główne źródło energii, Włochy, gdzie jej produkcja jest znacząca, Gwadelupę (gdzie zainstalowana jest elektrownia geotermalna i oczywiście Chaudes Aigues, gdzie została ona eksploatowana od czasów prehistorycznych.W innych miejscach, przynajmniej we Francji, dostępna wydaje się jedynie średniotemperaturowa energia geotermalna w postaci głębokich tafli gorącej wody; funkcjonują różne instalacje (Maison de la Radio w Paryżu, różne miejsca Basenu Paryskiego, Alzacja , Akwitania itp.); uzyskane wyniki nie zawsze odpowiadają oczekiwaniom (znaczne inwestycje, szybkie wyczerpywanie się warstwy wodonośnej itp.), ale zasoby istnieją i powinny pokryć koszty energii odnawialnej.

- przebicie skorupy ziemskiej w celu dotarcia do magmy nie jest obecnie w zasięgu naszych technologii... Ale w przyszłości... jedno jest dziś pewne: poza regionami uprzywilejowanymi w tym punkcie, energia geotermalna jest jedną z najdroższych źródeł energii ze wszystkich, znacznie więcej niż energia jądrowa, a nawet więcej niż fotowoltaika. Być może później tak się nie stanie, ale wciąż jesteśmy od tego dalecy. Nie wierzmy też, że ta energia jest bardzo „czysta”: zjawiska sejsmiczne są jedną z głównych przyczyn emisji CO2 i SO2, a to wcale nie jest lepsze.

Uff, to trochę długo, ale...

ps. Nie wiem, dla kogo energia jądrowa byłaby „fantastyczna”, ale w kwestiach fizyki czy technologii bajki raczej nie mają tu miejsca; Zawsze możemy chcieć, żeby rzeczywistość była inna niż jest, a ona pozostaje uparta, bardzo uparta...

[Sen-no-sen]

Podsumowując, musimy jednak odróżnić syntezę termojądrową od rozszczepienia (jądrowego), które są jedynymi dwoma źródłami energii dostępnymi we Wszechświecie (pomijam bardzo odległą możliwość wykorzystania kwantu próżni przez efekt Casimira lub czarną energię, która nie jest konsensusem).
Jednakże, jak już powiedziano, rozszczepienie jądrowe nie zmieni zbytnio składu światowego miksu energetycznego i będzie jedynie źródłem zarezerwowanym dla krajów uprzemysłowionych*.
W tym sensie jego rola w ograniczaniu emisji gazów cieplarnianych jest zbyt ograniczona, aby uznać ją za rozwiązanie globalne.
Najbardziej prawdopodobny scenariusz wydaje się zakładać utrzymanie energetyki jądrowej* w krajach uprzemysłowionych nie przekraczającej więcej niż 15% światowego miksu energetycznego, przy czym dominujące będą paliwa kopalne (gaz i ropa naftowa), chociaż wyczerpujące się, wszystko będzie wspierane przez bardzo znaczący skok w dziedzinie energii odnawialnych w czasie potrzebnym do rozwoju elektrowni termojądrowych.


*W tym generacja 4.

[Christophe]

Podoba mi się twoja odpowiedź, bardal...

magma tworzy się na głębokości od 70 do 200 km, ostatecznie to nie jest aż tak daleko, to taki dystans, który jestem w stanie pokonać na rowerze

Porównanie zabawne... na rowerze porusza się raczej poziomo... a w powietrzu...

Poruszaj się pionowo do przodu i...
w skale wymaga znacznie więcej energii na każdy przebyty kilometr

Uważam, że najgłębsze odwierty nie przekroczyły 12 km... Potencjalne głębokie miejsca geotermalne są dość rzadkie...

[Ahmed]

Poza korzystnymi lokalizacjami gradient termiczny wynosi około 3° na 100 M => 30° na km... Nie byłoby zatem potrzeby kopania zbyt głęboko, nawet biorąc pod uwagę straty części powrotnej (należy zapytać Dedeleco!), ale prawdą jest, że za cenę ropy!

[Christophe]

Tak, ale przy 30 delta nie produkujemy prądu... a ile kosztuje odwiert o długości 1000 m?

Kiedy widzimy, że za geotermalną pompę ciepła o powierzchni kilkudziesięciu metrów już rozlicza się w wysokości 15-20 000...

W przeciwnym razie atmosferyczna delta termiczna wynosi -6 stopni na 1000 m... więc teraz wykonujemy wiele okrążeń po 1000 m

[Ahmed]

Niemniej jednak jest to prawdą! Natura zdecydowanie robi wszystko, żeby nas zdenerwować... zniechęca się!

[Grelinette]

Witam i dziękuję za wszystkie te szczegóły, które nauczyły mnie więcej o energetyce jądrowej.
(swoją drogą bardzo ciekawy długi komentarz autorstwa Bardal ! Dziękuję za te bardzo jasne wyjaśnienia.)

Biorąc to pod uwagę, tym, co chciałem wydobyć poprzez moje naiwne pytanie, jest paradoks, który dostrzegam pomiędzy:

- tej energii nuklearnej, której możliwości są fenomenalne, a jej właściwości równie ekstremalne pod względem wytwarzanych temperatur, złożoności procesu, powodowanych zagrożeń, wytwarzanych odpadów i generowanych kosztów,

i:

- „minimalne korzyści”, jakie z tego uzyskujemy, a mianowicie podgrzanie wody jedynie do kilkuset stopni, jeśli mogę tak powiedzieć!

Poza tym, czy wiesz, jaka temperatura powstająca w wyniku reakcji jądrowych jest faktycznie wykorzystywana do podgrzewania wody, która na koniec procesu będzie napędzać turbiny w celu wytworzenia energii elektrycznej?

Pewne wartości możemy znaleźć w Internecie, rzędu 300 do 400 stopni w obwodzie pierwotnym, czyli obieg, w którym woda będzie bezpośrednio odzyskiwać ciepło wytwarzane w reakcji jądrowej, (Zobacz stronę internetową EDF)… podczas gdy reakcja jądrowa może wytworzyć około 15 000 000 stopni Celsjusza. („Gramy” piętnastoma milionami stopni, żeby użyć 300! ).

Aby dać banalny obraz, to trochę tak, jakbym do transportu grochu używał 50-tonowej ciężarówki z naczepą i znowu musiałbym być daleko od proporcji temperatur w procesie nuklearnym.
No cóż, oczywiście słyszę sprzeciwy przypominające mi, że „kto może więcej, może mniej”, ale mimo to 400° to prawie temperatura mojego pieca, kiedy gotuję tartiflette w piekarniku!… i na szczęście za każdym razem ktoś nie upiecze swojej tartiflette w piekarniku, jeszcze daleko nam do wywołania globalnej katastrofy!

Rozumiemy wtedy, dlaczego musimy być tak ostrożni przy wdrażaniu tej energii i dlaczego zwykłe ziarenko piasku w tym procesie (lub ludzkie zaniedbanie) może spowodować rozregulowanie proporcji, które trudno nam kontrolować!

I jeśli się nie mylę, tak właśnie stało się z Czarnobylem i tego też obawialiśmy się w przypadku Fukushimy, czyli słynnego „chińskiego syndromu”.

Kończąc na analogii z ciepłem wulkanów… oczywiście jest to przykład anegdotyczny, ale ostatecznie, biorąc pod uwagę wszystko, zwykłe podgrzanie wody do 300° z pewnością kosztowałoby mniej zainstalowanie dużych turbin w magmie z wulkanu niż budowa elektrowni jądrowej! A pewnie taniej też będzie transportować energię elektryczną wytwarzaną z ciepła wulkanów, nawet jeśli pochodzi ona z kilku regionów wulkanicznych położonych na drugim końcu świata!

[Christophe]

Zdolne, tak, ale 15 milionów jest na fuzję… nie na fuzję…

Wierzę, że jądro Słońca nie przekracza 2 milionów (z pamięci)... a jądro przegrzewającego się reaktora rozszczepialnego kilka tysięcy...

[Did67]

I jeszcze raz: nie mylcie energii z temperaturą!

Możemy podnieść ciało do bardzo wysokiej temperatury przy użyciu stosunkowo niewielkiej ilości energii (jeśli je odizolujemy). I odwrotnie, nasze domy rozpraszają znaczną ilość energii, nie nagrzewając się do bardzo wysokich temperatur. Jeden to przepływ, drugi zapas.

Zatem w reaktorze kontrolujemy reakcję za pomocą „rozcieńczonego paliwa”, tak aby przepływ energii był kontrolowany… W bombie koncentrujemy paliwo. I pierdniemy! Jednak ta sama ilość „paliwa” (na przykład uranu) nie spowoduje wyzwolenia tej samej ilości energii! W ułamku sekundy (w bombie). Albo za kilka lat (w reaktorze)...