Pogosto zastavljena vprašanja

Jedrska energija je tista energija, ki se sprošča ob spremembah v jedru atoma.

Jedrsko energijo v jedrskih elektrarnah pretvarjamo v električno energijo, ki po električnem omrežju teče do uporabnikov. Tam jo  lahko uporabljamo za pogon elektromotorjev, ogrevanje, razsvetljavo (torej tudi za luč) in še marsikaj.

V jedrskih elektrarnah proizvajajo električno energijo. Ta je enaka kot električna energija iz termoelektrarn ali hidroelektrarn, le da je pridobljena iz jedrske energije namesto iz kemične energije premoga ali potencialne energije vode.

Prednosti jedrske energije za pridobivanje elektrike so nizka cena kWh, zelo majhen vpliv na okolje in velika varnost obratovanja. Še posebej pomembno je, da jedrske elektrarne ne sproščajo v ozračje nobenih toplogrednih plinov.

JE uporabljamo v slovenščini kot kratico za “jedrska elektrarna”. Jedrska elektrarna Krško ima kratico (in tudi uradni naziv firme) NEK (Nuklearna elektrarna Krško).

Jedrske elektrarne proizvedejo na svetu približno 14 % vse jedrske energije, v Evropi 30 %, v nekaterih evropskih državah pa še bistveno več (v Franciji npr. 75 %). Poraba električne energije se ob ukinitvi ne bi spremenila, tako da bi bilo potrebno nadomestno energijo proizvesti predvsem iz fosilnih virov. To bi pomenilo veliko povečanje izpustov ogljikovega dioksida, ki je glavni toplogredni plin. Manjši del manjkajoče električne energije bi bilo mogoče dobiti iz obnovljivih virov (vetrna in fotovoltaična električna energija, vodna energije je že zelo izkoriščena), kar pa zaradi nestalnosti te energije že zdaj povzroča težave v električnih omrežjih držav z znatnimi deleži vetrne in sončne energije.

V svetu imajo največ jedrskih elektrarn (103) Združene države Amerike, ki v njih pridobijo približno 19 % vse električne energije. V Evropi ima največ jedrskih elektrarn Francija (58), ki v njih pridobi približno 79 % vse električne energije.
(podatek za april 2013)

Prihodnost jedrske energije je odvisna od političnih odločitev v raznih državah. Zanesljivo pa bodo te odločitve odvisne tudi od globalnih pogojev dobave energije (zlasti nafte), ki prihaja iz politično nestabilnih držav in tudi od obveznosti, ki izhajajo iz Kjotskega sporazuma o omejevanju izpustov ogljikovega dioksida v ozračje. Vedno bolj je očitno, da so jedrske elektrarne edini ekonomsko in okoljsko upravičen velik vir energije, ki je trenutno na razpolago. Tega se zaveda tudi vedno več razvitih držav, ki so začele graditi nove jedrske elektrarne (Finska), se na gradnjo pripravljajo (Francija), o njih poteka javna razprava (Anglija) ali tudi že rezervirajo lokacije za jedrske elektrarne (ZDA). Na Daljnjem vzhodu pa nekatere države pospešeno gradijo jedrske elektrarne (npr. Kitajska, Južna Koreja) ali pa se pripravljajo na gradnjo dodatnih novih jedrskih elektrarn. Jedrski energiji v prihodnosti zaenkrat kaže dobro.

Sorry, this entry is only available in Slovenian language

Jedrska elektrarna v Krškem proizvede letno 40 % električne energije v Sloveniji. Trenutno nimamo dovolj energetskih objektov, s katerimi bi lahko nadomestili prispevek jedrske elektrarne. Glede na obstoječo izrabljenost vodnega potenciala bi morali kot nadomestilo poleg hidroelektrarn zgraditi vsaj eno ali več manjših termoelektrarn (premog ali plin). Slaba stran te rešitve bi bil predvsem dodaten prispevek k emisijam ogljikovega dioksida. (glej tudi Deleži jedrske energije v proizvodnji elektrike, pdf, 281 KB)

Alternativen izraz za jedrsko elektrarno je nuklearna elektrarna.

Cena (vrednost) posamezne tabletke v gorivnem elementu je okrog 15 € (izračunano iz cene gorivnega elementa in števila tabletk v elementu).

Jedrske elektrarne seveda kupujejo cele gorivne elemente in ne posameznih tabletk.

Največ jedrskih elektrarn v Evropi ima Francija – 58 delujočih in 1 v gradnji. Francija pridobi 78 % elektrike iz jedrske energije.

V fuzijskem reaktorju ITER, ki je sedaj v gradnji, bosta gorivo devterij in tritij.

Na isti lokaciji je zelo pogosto več enot (reaktorjev), vse skupaj pa imenujemo jedrska elektrarna. Vsaka od teh enot je popolnoma samostojna in lahko deluje neodvisno od drugih. Več enot na eni lokaciji ima znatne prednosti:

Omejitev števila enot na eni lokaciji izvira iz tehničnih, ekonomskih, prostorskih in ekoloških danosti (npr. koliko hladilne vode je na razpolago). V svetu je na isti lokaciji zelo pogosto več enot, včasih tudi 8.

Izobraževalni center za jedrsko tehnologijo Milana Čopiča (ICJT) je začel delovati leta 1989, usposabljanje operaterjev na Institutu Jožef Stefan pa je potekalo tudi že prej.

NEK proizvede letno 6 TWh električne energije, kar je več kot 40 % proizvodnje elektrike v Sloveniji. Polovica proizvedene elektrike pripada Hrvaški. Ob zaprtju NEK bo morala Slovenija manjkajoče 3 TWh pridobiti iz drugih virov ali uvoza.

En kilogram uranovega oksida, ki je surovina pred začetkom procesa obogatitve urana, stane na svetovnem trgu približno 100 eur. To je zelo približen podatek, ker se cene na svetovnih borzah surovin stalno spreminjajo. Bolj pomemben podatek je, da cena goriva v jedrski elektrarni (obogatenega urana) predstavlja samo približno 10 % cene proizvedene kilovatne ure električne energije. Spreminjanje cene urana na svetovnem trgu torej zelo malo vpliva na ceno elektrike iz jedrske elektrarne.

Gradnja sodobne JE stane štiri do pet milijarde evrov. Fizična gradnja (na samem gradbišču) traja okrog pet let. Izbira projekta, iskanje lokacije, strokovne študije, pridobivanje soglasij in gradbenega dovoljenja pa traja tudi okrog pet let. V svoji predvideni življenski dobi (za sodobne elektrarne je šestdeset let) pa proizvede električno energijo v vrednosti okrog trideset milijard evrov.

Sonce je tipična zvezda. Fuzija v Soncu poteka pri temperaturi okrog 16 milijonov stopinj celzija, tlak pa je tako visok, da je gostota snovi (plazme) približno 150-krat večja od gostote vode. V fuzijskem reaktorju je potrebna za fuzijo temperatura vsaj 100 milijonov stopinj celzija, tlak pa je izredno nizek (gostota plazme je le 1 miligram na kubični meter, oziroma samo milijoninka gostote vode).

Uranovo rudo sestavlja veliko kamenine (jalovine) in le malo urana. Kamenje zmeljejo in s fizikalno/kemičnimi postopki koncentrirajo rudo v obliko, ki ji rečemo rumena pogača. Ta je osnova za predelavo v uranov heksafluorid (plin), s pomočjo katerega je mogoče v plinskih centrifugah obogatiti uran.

To pomeni povečanje deleža cepljivega izotopa urana – urana-235. Obogaten uranov heksafluorid s kemičnim postopkom predelajo v uranov dioksid, tega pa kot prah stisnejo pri visoki temperaturi (“sintrajo”) v tabletke.

Zaprtje rudnika urana na Žirovskem vrhu je bila predvsem politična odločitev, delno tudi ekonomska, ker je bil uran takrat na svetovnem trgu razmeroma poceni. Zaloge rude v rudniku bi po oceni zadoščale za dve jedrski elektrarni take moči, kot je JE Krško. Morebitno izkoriščanje te rude pa bo odvisno od potreb po uranu, od ekonomskih razmer na trgu urana in politične odločitve.

V fuzijskem reaktorju je potrebno ves čas vzdrževati zelo zahtevne pogoje, da zlivanje jeder (fuzija) sploh lahko poteka: temperaturo plazme, tok skozi plazmo, magnetno polje in količino goriva. Količina goriva je v fuzijskem reaktorju v vsakem trenutku tako majhna, da ni mogoče nenadzorovano povečanje moči.

Plazma mora v fuzijskem reaktorju doseči temperaturo nad 100 milijonov stopinj, ker sicer fuzijska reakcija ne steče.

V fuzijskem reaktorju tipa tokamak (takšen bo npr. ITER) so potrebna močna magnetna polja za stabilizacijo plazme.

Tehnološke težave pri fuziji so:

Zaenkrat še noben fuzijski reaktor ni bil narejen za pridobivanje elektrike, tudi ITER bo samo preizkusni fuzijski reaktor in ne elektrarna. Elektrarna s fuzijskim reaktorjem, ki je še daleč od uresničitve, bo delovala kot termoelektrarna: sproščena toplotna energija bo uparjala vodo, para bo poganjala parno turbino, ta pa bo gnala električni generator.

Obe glavni razvojni smeri fuzijske tehnologije sta fuzijski reaktor tipa ITER z magnetnim zadrževanjem plazme in reaktor na osnovi vztrajnostnega zadrževanja s pomočjo laserjev. To sta najbolj obetavna principa, kateri pa bo končno uspešnejši oziroma prej razvit je sedaj težko napovedati.

Leta 1954 so v ZDA splovili jedrsko podmornico Nautilus, ki je imela tlačnovodni reaktor. Tlačnovodni reaktor daje toploto za uparjanje vode, para poganja parno turbino, ta pa preko prenosnega mehanizma vodni propeler.
Ta princip se je obdržal in se uporablja še danes za podmornice in površinske vojne ladje.
Približno ob istem času so v ZDA zgradili tudi prvo jedrsko tovorno ladjo Savannah s pogonom na tlačnovodni reaktor, ki pa kot trgovska ladja iz ekonomskih razlogov ni preživela in so jo razmeroma kmalu predelali na konvencionalni pogon.
V Nemčiji so zgradili tovorno ladjo Otto Hahn na jedrski pogon, ki je plula od leta 1968 do 1979, potem pa so jo predelali na konvencionalni pogon.
Japonska je zgradila svojo tovorno ladjo na jedrski pogon, ki je zaplula leta 1974, potem pa so jo preizkušali in modificirali do leta 1991, leta 1992 pa že ustavili. Ladja je zaradi protestov javnosti imela težave z dovoljenji za vplutje v pristanišča in nikoli ni vozila komercialnega tovora.
Vse te civilne ladje na jedrski pogon so imele težave z ekonomičnostjo in družbeno sprejemljivostjo.
Edina civilna ladja na jedrski pogon, ki še vedno pluje, je sovjetski Sevmorput, ki ima tudi sposobnosti ledolomilca. Dokončana je bila leta 1988.

Jedrsko elektrarno kot enoto sestavljajo reaktor, turbogenerator in varnostna oprema v ločenih posebnih zgradbah. Lahko pa je na isti lokaciji več jedrskih elektrarn, torej več enot.

Izotop uran-236 (²³⁶U) v naravi ne obstaja. V naravi obstajata dva izotopa urana v mešanici, ki jo imenujemo naravni uran. Urana-235 je 0,7% in ima razpolovno dobo približno 0,7 milijarde let, urana-238 pa je 99,3% in ima razpolovno dobo 4,5 milijarde let.

 Cepitev v jedrskem reaktorju poteka tako, da jedro urana-235 zajame nevtron in nastane uran-236. Približno 85 % takšnih jeder se razcepi, pri čemer se sprosti energija. Preostanek jeder urana-236 izseva žarek gama in ostane v gorivu. Ta uran-236 je radioaktiven (razpolovni čas je 24 milijonov let) in seva žarke alfa. V izrabljenem jedrskem gorivu je tako masa urana-236 približno enaka masi urana-235, pri čemer je začetni delež urana-235 med izdelavo goriva povečan z 0,7 % na 4 – 5 % (postopek obogatitve), med obratovanjem pa se troši in ga je na koncu le približno 0,5 %.

Uran ni nevaren, še posebno ne v koncentracijah, ki so prisotne v naravi. Je šibko alfa-radioaktiven, produkti njegovega radioaktivnega razpada (predvsem žlahtni plin radon) pa znatno prispevajo k radioaktivnosti naravnega okolja.

Uran je naraven kemičen element, ki je dokaj pogost. Uran ima v jedru 92 protonov in je med naravnimi kemičnimi elementi čisto zadnji po vrsti. V naravi obstajata dva izotopa: uran-235 in uran-238 (številki pomenita skupno število protonov in nevtronov v jedru oz. masno število). Uran je v naravi prisoten v oksidni obliki v rudi, ki je zelo revna. Postopki pridobivanja obsegajo rudarjenje in predelavo rude v uranov koncentrat. Za uporabo v jedrski elektrarni kot gorivo je potrebno uran še obogatiti (povečati koncentracijo urana-235 od 0,7% v naravnem uranu na približno 5%), kar je precej zahteven tehnološki postopek.

V Sloveniji imamo eno jedrsko elektrarno v Krškem. Na svetu obratuje 440 jedrskih elektrarn.
(opomba: podatek za april 2013)

Če hočemo doseči zlitje jedra devterija in tritija (oba sta izotopa vodika, ki imata v jedru poleg protona še en oz. dva nevtrona), ju je potrebno spraviti zelo blizu skupaj. Ker pa imata jedri pozitiven naboj, se močno odbijata. Potrebna je zelo velika hitrost, da se jedri dovolj približata.
Temperatura je v bistvu zunanji (vidni) izraz hitrosti molekul v plinu ali plazmi. Če je temperatura visoka, je hitrost visoka. Pri temperaturi več kot 100 milijonov stopinj Celzija je hitrost jeder dovolj velika, da se lahko približata in zlijeta.

 V zvezdah in na Soncu poteka fuzija že pri nižjih temperaturah, ker je zaradi močne gravitacije v središču Sonca plazma tako stisnjena, da so jedra dovolj blizu skupaj za zlivanje.

V naravnem uranu je 0,7 % urana-235 (cepljivega izotopa) in 99,3 % urana-238, ki ni cepljiv (ne sodeluje v procesu verižne reakcije in ne daje energije).

Bogatenje urana je postopek, pri katerem s posebnimi napravami (plinskimi centrifugami) povečamo delež urana-235 (cepljivega izotopa urana) na približno 4 % do 5 %. Vsi sodobni reaktorji delujejo na obogaten uran.

Energija, ki jo v reaktorju jedrske elektrarne sprostijo 3 tabletke urana, bi zadoščala za enoletno ogrevanje hiše.

Sedanje parlamentarne stranke niso izrazile nasprotovanja uporabi jedrske energije, vladajoča koalicija pa namerava pred morebitno odločitvijo o gradnji nove jedrske elektrarne preveriti stališče državljanov na referendumu.
Glede odnosa slovenskih političnih strank do jedrske energije pa je potrebno vprašati stranke same.

Prevoz svežega goriva do elektrarne je lahko pomorski, zračni in cestni.
Prevoz ni problematičen, ker je sveže gorivo zelo malo radioaktivno.

Molekulo navadne vode H2O sestavljata dva atoma navadnega vodika in en atom kisika. Navadni vodik ima v jedru samo en proton (delec s pozitivnim nabojem). Molekulo težke vode D2O pa sestavljata dva atoma težkega vodika in en atom kisika. Težki vodik, ki ga imenujemo devterij (označujemo z D) ima v jedru poleg protona še en nevtron.

Med glavne slabosti jedrske energije lahko štejemo slabo družbeno sprejemljivost, dolgotrajno gradnjo in visoko ceno investicije. Ob tem pa je potrebno poudariti, da je cena električne energije iz jedrskih elektrarn med najnižjimi ter da jedrske elektrarne ne sproščajo v okolje toplogrednih plinov, ki povzročajo globalno segrevanje okolja.
Možnost jedrskih nesreč s hudimi posledicami v sodobnih jedrskih elektrarna je zelo majhna (Černobil ob tem ni merilo, ker je šlo za poseben tip reaktorja).
Radioaktivni odpadki ob pravilnem odlaganju niso nevarni in jih je količinsko zelo malo: za celo življenjsko dobo take elektrarne, kot jo imamo v Krškem, bi jih lahko spravili v odlagališče, ki ima prostornino kot nekaj plavalnih bazenov. Njihova slabost pa je seveda spet slaba družbena sprejemljivost.

Reaktor TRIGA lahko deluje tudi ponoči, če je potrebno kakšno dolgotrajno obsevanje.

Prednost fuzijskega reaktorja je gorivo, ki je na Zemlji lahko dostopno: devterij in litij.

Pomanjkljivost je izredno zahtevna tehnologija, tako da bo verjetno potrebno več desetletij obratovanja eksperimentalnega reaktorja ITER (v kratkem ga bodo začeli graditi v Franciji) za zbiranje iskušenj, na osnovi katerih bo mogoče graditi eksperimentalno fuzijsko elektrarno.

Med prednosti štejemo tudi dejstvo, da ob obratovanju fuzijskega reaktorja ne nastajajo dolgoživi visoko radioaktivni odpadki, ampak le aktivacijski produkti – relativno kratkožive radioaktivne snovi, ki so nastale v konstrukcijskih delih reaktorja zaradi obsevanja z nevtroni.

(glej tudi Fuzija ali zlivanje jeder, pdf, 180 KB in ITER – eksperimentalni fuzijski reaktor, pdf, 2513 KB)

V Krškem bi bilo z vidika naravnih danosti in družbene sprejemljivosti, ki se je v zadnjih letih izboljšala, najbrž možno zgraditi novo jedrsko elektrarno. Odločitev za gradnjo takega objekta pa je vedno tudi politična in ekonomska. Moderna jedrska elektrarna, ki so jo začeli graditi na Finskem (Evropski tlačnovodni reaktor) stane več milijard evrov, kar je velik zalogaj tudi za bogato državo.

cepljiv jedrski material

Res je. Slovenija je najmanjša država na svetu, ki ima jedrsko elektrarno.

Ob delovanju fuzijskega reaktorja nastane bistveno manj radioaktivnih odpadkov. Stranski proizvod zlivanja jeder devterija (“težkega” vodika) so nevtroni. Kjerkoli so nevtroni, obstaja možnost aktivacije stabilnih izotopov v gradbenih materialih reaktorja. Na ta način tudi v fuzijskem reaktorju nastane nekaj radioaktivnih odpadkov. Pomembna prednost fuzijska reaktorja pa je, da v njem ni urana, iz katerega bi ob obstreljevanju z nevtroni lahko nastali plutonij in drugi izotopi, ki v fisijskih (cepitvenih reaktorjih) predstavljajo nevarne visoko radioaktivne odpadke. (glej tudi ITER – eksperimentalni fuzijski reaktor, pdf, 2513 KB)

V reaktorju TRIGA ni bilo nikoli nobenega dogodka z nedovoljenimi izpusti radioaktivnih snovi v okolje. Sevalne delovne nesreče v prostorih reaktorja doslej ni bilo. O prejetih dozah radioaktivnega sevanja zaposlenih se od samega začetka obratovanja reaktorja TRIGA vodi evidenca.

Maksimalna prejeta doza nikoli ne presega 10% dovoljene letne doze. Nobena oseba na Reaktorskem centru ali izven njega ni bila prizadeta zaradi sevanja ali na kakšen drug način zaradi dejavnosti, ki potekajo na Reaktorskem centru. Podrobna dokumentacija o obratovanju reaktorja obstaja od leta 1966.

O vseh dejavnostih, ki potekajo na reaktorju TRIGA, dobiva Uprava Republike Slovenije za jedrsko varnost (URSJV) izčrpna poročila v skladu z zakoni in predpisi. Vsi podatki so vključeni v letno poročilo o jedrski in sevalni varnosti, ki ga obravnava in sprejme parlament in je na voljo na spletnih straneh URSJV.

Zanimivo je, da stoji enak reaktor TRIGA v središču Dunaja v Pratru (300 m od znamenitega kolesa), čeprav je Avstrija ena od držav, ki najbolj nasprotuje uporabi jedrske energije. Reaktor TRIGA stoji tudi v Paviji v Italiji v sklopu univerze tik ob klinični bolnici. Reaktor TRIGA v Brinju še daleč ni najnevarnejši objekt v Sloveniji. Tudi v primeru najhujše nesreče (namerno uničenje s strani teroristov ali v vojni), bi bile radiološke posledice opazne samo znotraj ograje Reaktorskega centra. V bližini reaktorja TRIGA sta vsaj dva objekta, ki sta za okoličane bolj nevarna: tovarna Belinka (peroksid) in stikališče Dol (transformatorska olja).

Vse objekte na Reaktorskem centru vključno z reaktorjem TRIGA si je mogoče vsako leto ogledati na dan odprtih vrat (običajno v drugi polovici marca).
Reaktor med letom pogosto razkažemo tudi šolarjem, ki se jim lahko pridužijo tudi drugi obiskovalci.

Atomsko bombo imenujemo jedrsko orožje, pri katerem se energija sprosti ob jedrski cepitvi nadkritične mase urana-235 ali plutonija-239. Kritična masa pomeni najmanjšo količino cepljivega materiala, da lahko v njem poteče samovzdrževalna verižna reakcija. Tipično uranovo bombo sprožijo tako, da s pomočjo konvencionalnega eksploziva združijo v nadkritično maso dva kosa urana-235, od  katerih ima vsak podkritično maso. Tipično plutonijevo bombo sprožijo tako, da s pomočjo konvencionalnega eksploziva, ki je nameščen okrog podkritične krogle plutonija, povzročijo implozijo plutonija. Ob tem se gostota plutonija močno poveča, tako da postane stisnjena krogla nadkritična. Učinek eksplozije takih bomb ustreza učinku od nekaj ton do nekaj stotisoč ton eksploziva trinitrotoluol.

Temperatura v jedrski bombi znaša ob eksploziji več milijonov stopinj Celzija.

Podatki o številu jedrskih konic raznih držav javno niso znani. Domneva se, da Severna Koreja še nima jedrske konice (t. j. uporabnega jedrskega orožja, ki ga lahko namesti na raketo dolgega dosega).

Sorry, this entry is only available in Slovenian language

Največ jedrskih elektrarn je v ZDA (104). Proizvedejo skoraj 20 % vse električne enrgije.

Sorry, this entry is only available in Slovenian language

Sorry, this entry is only available in Slovenian language

Težka voda (D2O) se uporablja kot hladilo samo v posebni vrsti reaktorjev, v katerih je gorivo naravni uran. Ta tip reaktorjev uporabljajo predvsem v Kanadi in so znani pod imenom CANDU.

Težka voda je spojina kisika in devterija – izotopa vodika, ki ima v jedru poleg protona še en nevtron. Devterij je stabilen izotop (ni radioaktiven in torej ne razpada) in je v zelo majhnih količinah prisoten v naravi (na približno 6000 molekul H2O najdemo eno molekulo D2O). Pomembna lastnost težke vode je, da ne absorbira nevtronov, ki jih potrebuje reaktor za vzdrževanje verižne reakcije. Brez te lastnosti reaktor na naravni uran ne more delovati. Težko vodo pridobimo iz navadne vode s fizikalnimi in kemičnimi postopki « obogatitve », ki so skoraj tako zahtevni, kot obogatitev urana. Težka voda je zelo draga (liter stane več sto eurov) in je neprestano v reaktorju (je ne izpuščajo), zaradi čistosti pa del te vode ves čas kroži tudi skozi filtrske sisteme.

Skoraj vsi drugi reaktorji na svetu, tudi v jedrski elektrarni Krško,  uporabljajo kot hladilo navadno vodo H2O in kot gorivo obogaten uran. Navadna voda v reaktorju ne postane radioaktivna in je ni potrebno menjati, ampak samo filtrirati, da iz nje izločimo korozijske in erozijske produkte, ki v reaktorju lahko postanejo radioaktivni.