PGO-leidraad Algemene NatuurWetenschappen Module Materie

PGO-leidraad Algemene NatuurWetenschappen
Module
Materie
Groepsleden
Voorzitter: Daphne Frielink
Artikel (Titel)
Notulist: Rebecca Kuijpers
Kernafval als brandstof
Emina Cengic
De voorzitter leidt de groep door de verschillende stappen van de zevensprong
en is verantwoordelijk voor de verwerking van de leerstof door de groepsleden.
In de eerste les moeten stap 1t/m 5 verwerkt worden, in de tweede les stap 6 en
7. De notulist vult dit blad in en is verantwoordelijk voor de rapportage aan de
docent.
1. Verhelder onduidelijk termen en begrippen
Kerncentrale: is een elektriciteitscentrale die elektriciteit opwekt met behulp
van kernsplijting in een of meer kernreactoren.
Reactor: een vat waarin chemische reacties kunnen plaatsvinden
Pyrometallurgische verwerking: nucleair afval word bij hoge temperaturen
gerecycled tot brandstof.
Kernsplijting: Splitsing van een kern in ten minste twee andere kernen, waarbij een
relatief belangrijke hoeveelheid energie vrijkomt. Tijdens deze omzetting komen
gewoonlijk twee of drie neutronen vrij die andere splijtingsreacties kunnen
voortbrengen in andere kernen, waardoor een kettingreactie ontstaat.
Thermische reactor: meest voorkomende soort kernreactor
Procedé: werkwijze
Galvanisering: is een methode die gebruikmaakt van elektriciteit om een voorwerp te
bedekken met een laagjemetaal.
PUREX-methode: een mengsel van uranium en platoniumoxides word weer geschikt
gemaakt voor gebruik in thermische reactoren
2. Definieer het centrale probleem/vraag van het artikel
Ondanks de nieuwe methodes om kernafval te recyclen, blijft kernafval een bestaand
probleem
3. Analyseer het artikel/rode draad
Ze proberen oplossingen te vinden voor het verwerken van energie die uit kernafval
komt aangezien dit belangrijk is in de toekomst als fossiele brandstoffen opraken. Ze
bespreken o.a. strategieën waarmee dit doel kan worden bereikt.
4. Orden de ideeën uit de analyse van het probleem
Om de opwarming van de aarde binnen de perken te houden, zal de mensheid in de
toekomst veel van haar energie moeten opwekken in kerncentrales, die praktisch
geen kooldioxide uitstoten. Maar als we nog veel meer van de huidige kerncentrales
bouwen, zijn de economische voorraden uraniumerts over een paar decennia
uitgeput. Bovendien moeten dan grote hoeveelheden hoogradioactief afval minstens
10.000 jaar worden opgeslagen. En wat misschien nog erger is: het grootste deel die
het originele uraniumerts bevatte, zit nog steeds in dat afval.
De toepassing van een nieuwe, veel efficiëntere brandstofcyclus maakt het mogelijk
een veel groter deel van de energie in het beschikbare uraniumerts om te zetten in
elektriciteit. Zo’n brandstofcyclus zou nog maar heel weinig hoogradioactief kernafval
produceren en ervoor zorgen dat we met het beschikbare uranium eeuwig voort
kunnen.
5.
formuleer leerdoelen;
 Kun je doormiddel van kernfusie energie opwekken?
 Waar kun je hoogradioactief afval het beste opslaan?
 Wat zijn de gevolgen (als de mens bloot word gesteld aan) (hoog)radioactief
afval?
 Hoe kun je uraniumerts omzetten in elektriciteit?
 Is kernafval recyclebaar?
6. Beantwoord je leerdoelen
Kun je doormiddel van kernfusie energie opwekken? Nog niet, Kernfusie is geen
kettingreactie; er komen geen deeltjes bij vrij die een nieuwe fusie kunnen
veroorzaken. Kernfusie laat, in tegenstelling tot kernsplijting, niet
noodzakelijkerwijs radioactieve materialen achter als afval. Daarom proberen
wetenschappers kernfusie op aarde te ontwikkelen als schone en veilige energiebron.
Het vat waarbinnen de reactie plaatsvindt kan echter door bestraling wel radioactief
worden.
Waar kun je hoogradioactief afval het beste opslaan?
Er zijn 2 soorten radioactief afval: laag/middel radioactief afval en hoogradioactief
afval. Laagradioactief afval als handschoenen, kleding, injectienaalden, filters,
onderzoeksobjecten en vervangen onderdelen als buizen, pompdelen. Word verwerkt
tot klein afval en opgeslagen in beton.
Hoogradioactief afval bestaat in tegenstelling tot laag/middelradioactief afval
voornamelijk uit splijtstofelementen die als brandstof in reactoren zijn gebruikt en
restafval afkomstig van opwerking van gebruikte splijtstofstaven. Het duurt duizenden
jaren voordat de radiotoxiciteit van hoogactief afval weer het niveau heeft bereikt van
natuurlijk uranium. Het hoogradioactief afval wordt opgeslagen in een speciaal
gebouw: het Hoogradioactief Afval Behandelings- en Opslag Gebouw (HABOG).
Wat zijn de gevolgen (als de mens bloot word gesteld aan) (hoog)radioactief
afval?
Een lage stralingsdosering in het dagelijks leven kan leiden tot kanker. Een hoge
stralingsdoses kan leiden tot haaruitval, zwelling van de huid,
maagdarmklachten(beschadiging dunne darm). Deze hoge stralingsdoses kan
uiteindelijk leiden tot sterfte.
Hoe kun je uraniumerts omzetten in elektriciteit?
Dat ligt eraan, als de ketting reactie ontstaat wel, anders niet. De 3 neutronen kunnen
op hun beurt weer een urniumkern splijten, waardoor een ketting reactie kan ontstaan
die in korte tijde de hele voorraad splijtbare uranium atomen omzet. Er ontstaat een
explosie waarbij de energie van de kernsplijting met een geweldige knal vrijkomt
zoals bij een atoombom. In de reactor wordt echter het aantal voor splijting
aanwezige neutronen met behulp van een opvangmateriaal, dat door een moderator
genoemd wordt, zo gestuurd dat de reactie continu blijft plaatsvinden.
Is kernafval recyclebaar?
In China hebben ze een oplossing gevonden om kernafval te recyclen of dit
verantwoord is en ook echt werkt is nog maar de vraag.
Schrijf een korte samenvatting van de 'oplossing' van dit probleem
Het wordt dus hoogtijd dat ze de ontwikkeling voltooien van 3en systeem van snelle
reactoren die draaien op metallische brandstof die met pyrometallurgische methode
wordt opgewekt. Want er is geen ontkomen aan: als we op de lange termijn aan de
energiebehoefte willen blijven voldoen, zonder het milieu te schaden, is kernenergie
voorlopig de enige optie.
Bron:
Scientific American, tweemaandelijkse nummer 2. (2006) ‘Kernafval is de Brandstof
van de toekomst’