Greenly Magazine » CNE

Nuclear Power Plants – For or Against?

Colaborator Greenly — Wed, 13 Nov 2013 08:22:26 +0000

Nuclear power plants have been around for over half a century, the first one that began to generate electricity for commercial use was built by Russia in 1954. The first plant that used enriched uranium in its reactor and pressurized water as a cooling agent was inaugurated in Shippingport, Pennsylvania, on December 2^nd 1957, and had an output of 60W.

On January 1^st 1988, there were 417 operational nuclear reactors in 26 countries, with a total installed capacity of 29700 Mwe, and another 120 reactors were under construction. In 1990, the power generated by nuclear plants amounted to 20% of the world energy production.

Photo 1. Cernavodă nuclear power plant

Photo 2. Fukushima nuclear power plant

How does it work?

A nuclear power plant generates electricity by using the fission of uranium atoms, which produces high temperatures that heat water which then turns to steam, and this steam is used to turn the blades of turbines that power electricity generators.

Atomic fission is the process through which the nucleus of a uranium atom is split in two (a krypton atom and a barium atom), releasing a huge amount of energy in the form of heat.

Uranium is the heaviest element found in nature. More that 99% of all uranium is U-238 (238 meaning it has 92 protons and 146 neutrons), and 0.7% is U-235.

One gram of U-235 uranium has 2.562.553.191.489.360.000.000 atoms. Therefore, the fission reaction must be controlled in order generate just the amount of heat desired. The control is achieved with the help of heavy water, which slows down the neutrons. Additionally, rods of barium or cadmium are inserted into the reactor container to absorb neutrons and to control their concentration, keeping the power produced by the reactor at a constant level over time. If the neutrons released during the fission reaction are slowed down, the probability of an atomic collision that generates heat increases. In this way, it is possible to maintain a fission chain reaction that multiplies the energy produced.

Opinions are divided over the issue of nuclear power stations. Some people claim that they are unreliable and affect the health of people, while others have opposing views. It is true that a nuclear power plant can generate more electricity than a hydroelectric facility, a thermal power station or a petrol-burning power generating plant (a single ton of uranium produces more energy than 12 million barrels of oil). But in the event of a malfunction (a fissure or an explosion at a reactor), the damage caused to the environment and to human health can be immense.

Examples of such accidents are the explosions at Cernobil (in northern Ukraine) and Fukushima (situated in eastern Japan), which have polluted the environment on a radius of thousands of kilometres, or even more, depending on the speed and direction of the winds. The Cernobil explosion (which occurred in 1986) had consequences that can still be seen today. Many people have died or will die from cancer caused by this disaster. The level of radioactivity around Cernobil is still very high.

To a certain degree, nuclear energy is clean and does not pollute the atmosphere, but this cleanliness concerns only the process of generating electricity. As a residue of this process, we are left with nuclear waste, which has to be stored in concrete or titanium structures, often for centuries, until it will become harmless.

After the Fukushima accident, caused by a tsunami wave in 2011, the European Council decided that ,,the nuclear safety of all nuclear power plants in the EU must be revised, on the basis of a transparent and broad system of risk assessment – the Stress Tests”.

According to the NGO Terra Mileniul III, the stress tests were carried out superficially, without a clear methodology and the recommendations issued by the European Commission after one year of analysis are not legally binding. This situation also applies for the specific structures of Romania.

The effects of radiations

The interaction between radiation and living or non-living matter is basically a transfer of energy.

The use of radiation in controlled conditions can have positive effects on humans. Radiation is used in medical treatments (for destroying cancer cells), in diagnostics (X-rays), in the food industry (to preserve foodstuff), in the pharmaceutical industry (for sterilising medical instruments) and more.

On the other hand, radiations can cause significant cell damage.

The biological effects of radiations can be classified in the following manner:

Somatic effects, that appear at cell level and impact on the physiology of the individual subjected to radiations, causing damage that can lead to death or a decrease of the life expectancy.
Genetic effects appear in the germ cells, thus causing mutations in the descendants.

One solution to these problems would be to use renewable sources of energy, which do not pose a hazard to the environment or to human health and require significantly lower investments than nuclear energy.

What do you think about nuclear power plants? Are you for or against?

Article written by Alexandra Dumitrescu, Greenly collaborator, and translated by Mitoşeriu Mihail-Andreas.

Sources:

http://www.scientia.ro/tehnologie/39-cum-functioneaza-lucrurile/745-cum-functioneaza-o-centrala-nucleara.html

http://www.ecomagazin.ro/centralele-nucleare-un-pericol-real/

http://www.ecomagazin.ro/reactoarele-de-la-cernavoda-controlate-de-mantuiala/

http://www.et.upt.ro/admin/tmpfile/fileH1330943017file4f549429e2463.pdf

http://www.nuclearelectrica.ro/user/content/12f011_radiatiile_si_centrale.pdf

Sources photo:

http://www.dcnews.ro/2011/03/wikileaks-centrala-nucleara-de-la-cernavoda-nu-este-foarte-sigura/

http://www.filtersfast.com/blog/wp-content/uploads/2011/12/Fukushima.jpg

CNE Cernavodă- energie nucleară în România

Ioana Stoicescu — Sun, 24 Feb 2013 10:16:48 +0000

Până acum, în cadrul secțiunii Energii, am vorbit despre tot soiul de surse de energie, cu timiditate însă despre energia nucleară. Aceasta constituie un subiect controversat și complicat din punct de vedere tehnic, însă cred că e important să ne facem o idee în această direcție, mai ales cu privire la situația de la noi din țară. Colaboratoarea Greenly, Alexandra Dumitrescu, a realizat săptămâna trecută un articol introductiv despre energia nucleară în general. Vă propun ca astăzi să aruncăm o privire către Cernavodă în mod special.

Să începem cu ce e mai ușor.

Istoric CNE (Centrala NuclearElectrica) Cernavodă

- 1979- încep lucrările de construcție

- 1996- este dată în funcțiune Unitatea 1

- 2007- este dată în funcțiune Unitatea 2

Conform www.cne.ro, centrala de la Cernavodă livrează în Sistemul Energetic Naţional 706,5 Mwe/ unitate, acoperind aproximativ 18% din necesarul energetic naţional actual.

CNE Cernavoda. Sursă foto: www.nuclearelectrica.ro

Mod de funcționare

Centrala NuclearElectrica Cernavodă funcționează cu tehnologie de tip canadian, ce are la bază conceptul de reactor nuclear CANDU (CANadian Deuterium Uranium). Așa cum sugerează denumirea, un astfel de reactor funcţionează cu uraniu natural şi utilizează apă grea (compus chimic al deuteriului) ca moderator şi agent de răcire.

Deuteriul este un izotop stabil al hidrogenului, cu număr de masă 2 și reprezentat prin simbolul chimic D sau ²H. Apa grea (D₂O sau ²H₂O) diferă de apa ușoară (cea obișnuită) prin faptul că are în compoziția sa izotopul deuteriu în proporție mai ridicată.

La baza funcționării centralei nuclearelectrice stau iniţierea şi întreţinerea unei reacţii nucleare de fisiune în lanţ controlată, proces realizat de reactorul nuclear. Zona activă a reactorului este cea care conține combustibilul și are forma unui vas cilindric ce poartă numele de vasul Calandria. Combustibilul nuclear folosit este format din pastile de bioxid de uraniu sinterizat. Aceste pastile sunt introduse în tuburi (teci) de zircaloy, care în număr de 37 formează un fascicul de elemente combustibile. Fasciculele, la rândul lor, sunt introduse în canale de presiune (380 de canale a câte 12 fascicule). În total, zona activă a reactorului de la Cernavodă conţine cca. 90 tone de combustibil nuclear.

Pe scurt: vasul Calandria= 380 canale de presiune x 12 fascicule x 37 tuburi cu pastile de bioxid de uraniu sinterizat= 90 tone combustibil.

Combustibil nuclear. Sursă: raport de mediu 2010, nuclearelectrica.ro

Reacția de fisiune generată la nivelul canalelor de presiune eliberează căldură, care este preluată de apa grea ce străbate canalele de combustibil (cu ajutorul unor pompe). Căldura este apoi cedată de apa grea în generatorii de abur. Aceștia, după cum le spune și denumirea, generează vapori de apă ușoară (obișnuită) care, prin destindere, rotesc turbina, generând curent electric.

La ieşirea din turbină, aburul este condensat în condensatorul turbinei, care este răcit cu apa de răcire preluată din canalul Dunăre – Marea Neagră. Apa care a răcit condensatorul turbinei este evacuată în Dunăre.

Siguranță

Pentru situaţii de oprire în caz de defectare, reactorul este prevăzut cu două sisteme de oprire de siguranţă, care funcţionează independent (pe principii diferite) și care pot opri rapid reactorul. De asemenea, sistemele tehnologice în care au loc reacţia de fisiune şi generarea produselor radioactive sunt amplasate în interiorul unei construcţii etanşe din beton precomprimat (anvelopa reactorului).

Un alt aspect de siguranță este faptul că toate componentele de control ale centralei sunt dublate, astfel încât în cazul avarierii unei componente, o alta îi va prelua funcția.

Protecția mediului

Principalele impacte asupra mediului sunt cauzate de evacuarea apelor de răcire (ape calde care pot afecta ecosistemul dunărean), precum și de generarea deșeurilor radioactive. Impactul radiologic (măsurat în termeni de doză pentru populaţie) s-a dovedit a fi neglijabil (doză suplimentară mai mică de 10 μSv/an- de cinci ori mai mică decât cea datorată unei radiografii, conform Raportului de Mediu 2011).

Sursă: raport de mediu 2011, www.cne.ro

Este important faptul că Sistemul de Management de Mediu al CNE Cernavodă a fost certificat conform cerințelor standardului ISO 14001 în 2004, cu recertificare în 2010 după includerea Unității 2. Ceea ce presupune că măsurile de protecția mediului sunt bine puse la punct.

a) Apa de răcire

Utilizarea apei de răcire este principalul aspect care face diferența dintre reactoarele de tip CANDU- pe baza de uraniu, și reactoarele nucleare pe bază de toriu (mult mai eficiente, din multe puncte de vedere). Dar vom vorbi altă dată despre diferențierea dintre cele două. AICI puteți citi mai multe despre reactoarele pe bază de toriu.

CNE Cernavodă utilizează în mod autorizat ca apă de răcire apa din fluviul Dunărea, prin captare via Canalul Dunăre – Marea Neagră (bieful I), evacuarea apelor de răcire realizându-se tot în Dunăre. Volumele de apă (prelevate, evacuate) și temperatura apei calde la evacuare sunt cele care pot avea impact asupra mediului acvatic al fluviului. De aceea, este necesar un monitoring bine pus la punct, pentru a măsura frecvent acești parametri. Documentul care prevede condițiile de monitoring este “Protocolul privind metodologia monitorizării utilizării resurselor de apă şi primirii apelor uzate în resursele de apă”, încheiat între Administraţia Bazinală de Apă Dobrogea- Litoral Constanţa și CNE Cernavodă (ca parte integrantă a autorizaţiei de gospodărire a apelor). Conform raportului de mediu pentru anul 2010, nici în acest an nu au existat evenimente de nerespectare a condițiilor autorizațiilor de mediu.

b) Emisiile radioactive și chimice în apă

În ceea ce privește acest aspect, depășirea limitelor admise este evitată cu ajutorul unui echipament special, care poate opri evacuarea în cazul depășirii unor valori prestabilite. De asemenea, 1400 de probe de apă evacuată sunt analizate anual în cadrul Laboratorului de Dozimetrie, pentru a stabili cantitatea de radioactivitate evacuată. Conform raportului de mediu pe 2010, nu au fost depășite niciodată limitele maxim admise, în toți anii de funcționare a centralei. Nici emisiile de substanțe chimice neradioactive utilizate în diferitele procese nu au depășit concentrațiile maxim admisibile.

c) Deșeurile radioactive

Acestea rezultă din activități zilnice, precum cele de întreținere, reparații sau opriri ale centralei. Sunt deșeuri periculoase și necesită o gestionare specială față de deșeurile convenționale. Ca stare de agregare, deșeurile radioactive rezultate sunt fie solide (filtre, plastice, sticlă etc.), lichide organice (uleiuri, solvenți), precum și amestecuri solide-lichide inflamabile. Deșeurile lichide sunt solidificate pentru a reduce riscul de inflamabilitate, iar unele deșeuri solide sunt compactate pentru reducerea volumului. Toate deșeurile sunt sortate după anumite criterii și apoi depozitate în containere de inox și trimise către locația de stocare intermediară. Adesea, se practică transportarea deșeurilor mai slab reactive (contra cost) către țări care dispun de tehnologii de tratare (de exemplu în Suedia- pentru incinerare, însă acest proces are doar rolul de a micșora volumul, după care restul rămas este trimis înapoi pentru depozitare finală). În etapa de depozitare finală, deșeurile sunt puse în matrițe compacte, care să poată garanta depozitarea sigură pe o perioadă de 300 de ani. Instituția cu rol important în depozitarea finală a deșeurilor (dar și cu alte responsabilități din domeniul energiei nucleare) este Agenția Nucleară și pentru Deșeuri Radioactive (ANDRAD- www.andrad.ro)

Un alt aspect interesant este stocarea intermediară a combustibilului ars. Aceasta se realizează pentru o perioadă de minim 50 de ani într-un depozit specializat (denumit pe scurt DICA- Depozitul Intermediar pentru Combustibil Ars). Aici au loc mai multe procese fizice care asigură păstrarea în condiții de securitate nucleară (fără emisii de efluenți gazoși și lichizi) a fasciculelor de combustibil ars.

DICA- Depozit Intermediar pentru Combustibil Ars. Sursă: nuclearelectrica.ro

d) Protecția atmosferei

În ceea ce privește emisiile de dioxid de carbon, acestea sunt zero în cazul oricăror centrale nucleare. Dacă s-ar utiliza combustibili fosili pentru a produce cantitatea de energie livrată în sistemul energetic național de către CNE Cernavodă, emisiile anuale de CO2 ar crește cu aproximativ 10 milioane de tone (conform www.cne.ro).

Situații de urgență

Centralele nucleare de tip canadian sunt recunoscute ca fiind centrale sigure, dispunând de tehnologia necesară reducerii riscurilor de accidente. Totuși, se efectuează periodic exerciții de pregătire a personalului, dar și a populației, în caz de situații de urgență.

În concluzie, conform aspectelor prezentate de către compania NuclearElectrica pe site-urile oficiale și în rapoartele de mediu, se poate afirma că CNE Cernavodă este o sursă de energie importantă, care momentan nu prezintă motive de îngrijorare. Nu putem decât să sperăm că mama natură va fi blândă cu noi în continuare, ferind zona de seisme sau de alte situații imprevizibile, care ar putea pune viața populației în pericol de natură nucleară.

Bibliografie

www.cne.ro

www.nuclearelectrica.ro

www.andrad.ro

Rapoarte de mediu http://www.cne.ro/m.aspx?id=86&it=2

Centrale nucleare: PRO sau CONTRA?

Colaborator Greenly — Sun, 17 Feb 2013 08:06:32 +0000

Centrala nucleară are o vechime de peste jumătate de secol, prima care a produs energie electrică cu uz comercial fiind construită în anul 1954 de către ruși. Prima centrală nuclearo-electrică echipată cu reactori cu uraniu îmbogățit și apă sub presiune ca agent de răcire intră în funcțiune la Shippingport, Pensylvania, la 2 decembrie 1957, realizând o putere de 60 MW.

La 1 ianuarie 1988 erau în funcțiune 417 reactori energetici în 26 de țări, cu o putere instalată de 29 700 MWe, iar în construcție alți 120 de reactori. Ponderea energiei electrice produse în CNE se apreciază la 20% în 1990 în balanța mondială a producerii energiei.

Centrala nucleara de la Cernavoda

Centrala nucleara de la Fukushima

Cum funcționează?

O centrală nucleară generează electricitate în urma procesului de fisiune a atomilor de uraniu, proces ce generează căldură și încălzește apă, care prin încălzire se transformă în abur, abur ce învârte paletele unor turbine, care la rândul lor pun în mișcare generatorul producător de energie electrică.

Fisiunea atomică reprezintă procesul prin care nucleul unui atom de uraniu se scindează în două (un atom de kripton și unul de bariu), eliberând o cantitate uriașă de energie sub formă de căldură.

Uraniul este cel mai greu element din natură. Peste 99% din acesta este U-238 (238 reprezentând 92 de protoni și 146 de neutroni), iar 0,7% este U-235.

Un gram de uraniu U-235 are 2.562.553.191.489.360.000.000 atomi. Prin urmare, procesul de fisiune trebuie controlat, în așa fel încât numai cantitatea de căldură dorită să fie produsă. Acest control se realizează cu ajutorul apei grele pentru a încetini neutronii. De asemenea, bare de cadmiu ori bariu sunt introduse în container pentru a absorbi neutroni și pentru a controla concentrația acestora, puterea produsă de reactor rămânând constantă în timp. Dacă neutronii eliberați în urma reacției de fisiune sunt încetiniți, crește probabilitatea unei ciocniri atomice care să creeze căldură. Astfel se întreține reacția de fisiune în lanț, care multiplică energia.

Legat de centralele nucleare, părerile sunt împărțite. Unii susțin că sunt nesigure și afectează sănătatea oamenilor, iar alții susțin contrariul. Este adevărat că o singură centrală nucleară produce mai multă energie electrică decât o hidrocentrală, o centrală electrică de termoficare (CET) sau una care funcționează pe bază de petrol (o tonă de uraniu U-235 produce mai multă energie decât 12 milioane de barili de petrol). Dar în momentul în care acestea au probleme (se fisurează un reactor sau chiar explodează) pot cauza efecte incomensurabile asupra mediului și implicit asupra sănătății umane.

Astfel de exemple sunt exploziile de la Cernobîl (în nordul Ucrainei) și Fukushima (în estul Japoniei), care au poluat mediul înconjurător pe o rază de mii de kilometri, poate chiar mai mult, în funcție de direcția și viteza vântului. Explozia de la Cernobîl (care s-a produs în 1986) are urmări și în ziua de astăzi. Au fost și sunt mulți oameni care au murit și mor de cancer din cauza aceasta. Radioactivitatea este în continuare foarte mare în perimetrul fostei centrale nucleare de la Cernobîl.

Într-o anumită măsură energia nucleară este curată și nu poluează atmosfera, dar asta se întâmplă numai în timpul procesului de generare a electricității. În urma acestui procedeu rămân deșeuri radioactive care trebuie depozitate, în structuri de beton sau titan, timp de sute de ani până ce devin inofensive.

În urma dezastrului de la centrala nucleară de la Fukushima, provocat de tsunami-ul din martie 2011, Consiliul Europei a decis ca “securitatea nucleară a tuturor centralelor din UE trebuie revizuită în baza unor evaluări de risc transparente și extinse, așa-zisele – Stress Tests”.

Potrivit organizaţiei non-guvernamentale Terra Mileniul III, testele de stres pentru centralele nucleare au fost făcute superficial, fără o metodologie clară, iar recomandările Comisiei Europene în urma unui an de analize nu au nicio putere legală. Situaţia este valabilă şi pentru structurile specifice din România.

Efectele radiațiilor

Interacțiunea radiațiilor cu materia, vie sau moartă, constă, în primă instanță, într-un transfer de energie.

Utilizarea radiațiilor în condiții controlate poate avea și efecte benefice asupra omului. Radiația se poate folosi în tratamente medicale (distrugerea celulelor canceroase), diagnosticări (radiografii), în industria alimentară (conservarea alimentelor) și în industria farmaceutică (sterilizarea instrumentelor chirurgicale) etc.

Pe de altă parte, însă, radiațiile pot produce importante distrugeri celulare.

Efectele biologice ale radiațiilor pot fi grupate în:

- efecte somatice, care apar la nivelul celulelor și acționează asupra fiziologiei individului expus, provocând unele distrugeri care ar putea conduce la moarte sau la reducerea speranței de viață;

- efecte genetice, care apar în celulele germinale, conducând, astfel, la mutații genetice la descendenți.

O soluție ar fi apelarea la sursele regenerabile care nu prezintă riscuri față de mediul înconjurător sau față de sănătatea oamenilor și necesită investiții semnificativ mai mici decât energia nucleară.

Voi ce părere aveți despre centralele nucleare? Sunteți pro sau contra?

Articol realizat de către Alexandra Dumitrescu, colaborator Greenly și studentă în anul III la Facultatea de Geografie, specializarea Meteorologie-Hidrologie.

Bibliografie