Kärnkraft Flashcards
Femte och sista föreläsningen på området hållbarhet (Till seminariumsquiz)
Fråga: Vad är fission och hur används det i kärnkraftverk?
Svar: Klyvning av tunga atomkärnor, vilket frigör energi som används för att värma vatten och generera elektricitet. Fission initieras genom att beskjuta tunga atomkärnor, oftast uran-235 (U235), med neutroner. När kärnan klyvs frigörs energi i form av värme samt fler neutroner, som kan initiera nya klyvningar och skapa en kedjereaktion. Den frigjorda värmen används för att omvandla vatten till ånga, som driver en turbin kopplad till en generator och producerar elektricitet.
Fråga: Vad är en moderator och varför används den i vissa kärnreaktorer?
Svar: Ett material som bromsar ner neutroner för att öka sannolikheten för fission. Moderatorn används för att sänka hastigheten på de neutroner som frigörs vid fission. Långsamma neutroner, så kallade termiska neutroner, har högre sannolikhet att träffa och klyva andra urankärnor, vilket upprätthåller kedjereaktionen. Vanliga moderatormaterial är vatten (H2O), tungt vatten (D2O) och grafit (C).
Fråga: Vilka är de vanligaste reaktortyperna?
Svar: Tryckvattenreaktorer (PWR) och kokvattenreaktorer (BWR). I en tryckvattenreaktor (PWR) hålls vattnet under högt tryck för att förhindra kokning, och värmen överförs till en sekundär krets för att producera ånga. I en kokvattenreaktor (BWR) tillåts vattnet att koka direkt i reaktorkärnan, och ångan leds direkt till turbinen.
Fråga: Vilka är de största utmaningarna med kärnkraft?
Svar: Risken för olyckor, hantering av kärnavfall, kopplingen till kärnvapen, ekonomi och resursbas. Kärnkraftsolyckor, som Tjernobyl och Fukushima, har visat på de potentiellt katastrofala konsekvenserna av felaktig hantering av kärnkraft. Hanteringen av radioaktivt avfall, som kan vara farligt i tusentals år, är en annan stor utmaning. Kärnkraftsteknik kan också användas för att producera kärnvapen, vilket ökar risken för spridning av kärnvapen. Dessutom är ny kärnkraft dyr att bygga och det finns osäkerhet kring tillgången på uran på lång sikt.
Fråga: Vad är SMR och vad är fördelarna med dem?
Svar: Small Modular Reactors, standardiserade moduler som kan byggas snabbare och potentiellt minska kostnader. SMR är mindre kärnreaktorer som är designade för att massproduceras och transporteras till olika platser. Fördelarna med SMR inkluderar lägre kapitalkostnader, kortare byggtider, ökad säkerhet och flexibilitet. Dock är ekonomin för SMR fortfarande oklar och lagstiftningen är inte anpassad för modulära reaktorer.
Fråga: Vilken isotop används främst i dagens kärnkraftverk för fission?
Svar: U235. Uranisotopen U235 är den enda naturligt förekommande isotopen som är klyvbar med termiska neutroner. Uranmalm innehåller endast ca 0,7% U235, vilket måste anrikas till 2-5% för att kunna användas i lättvattenreaktorer.
Fråga: Vad innebär “kriticitet” i en kärnreaktor?
Svar: Självförsörjande med neutroner men producerar inte överskott. Kriticitet är det tillstånd då kedjereaktionen i reaktorn är stabil, vilket innebär att antalet neutroner som produceras vid fission är lika med antalet neutroner som absorberas eller försvinner ut ur reaktorn. För att uppnå kriticitet krävs en kombination av reaktordesign, bränsle, moderator och styrstavar.
Fråga: Vilka material används vanligen i styrstavar för att absorbera neutroner?
Svar: Kadmium, borkarbid, silver. Styrstavar används för att kontrollera reaktiviteten i reaktorn genom att absorbera neutroner. Genom att sänka ner eller höja styrstavarna kan man minska eller öka antalet neutroner i reaktorn och därmed reglera effekten.
Fråga: Vilket grundämne har högst bindningsenergi av alla atomkärnor?
Svar: Järn (Fe56). Bindningsenergi är den energi som krävs för att separera en atomkärna i sina beståndsdelar (protoner och neutroner). Järn-56 har den högsta bindningsenergin per nukleon, vilket innebär att det är den mest stabila atomkärnan.
Fråga: Ungefär hur stor andel av Sveriges elproduktion kommer från kärnkraft?
Svar: Ca 30%. Kärnkraften har varit en viktig energikälla i Sverige sedan 1970-talet och bidrar fortfarande med en betydande del av elproduktionen. Det finns dock en pågående debatt om kärnkraftens framtid i Sverige, med argument både för och emot en fortsatt utbyggnad.
