E n e r g i a n u c l e a r a

Energia inseamna pentru omenire ceea ce inseamna sangele pentru corpul omenesc. Cresterea consumului energetic al omenirii a cunoscut in ultimele decenii un ritm impresionant; astfel daca in 1952 consumul energetic al omenirii era de cca. 1,5 miliarde de tone carbune conventional (tcc.) consumul creste la 11 miliarde tcc in 1983, adica in mai putin de 6 decenii consumul de energie a crescut de 7 ori. Prognozele apreciaza ca in anul 2000 consumul energetic mondial se va situa intre 25 si 35 miliarde de tone echivalent carbune.

Datele termotehnicienilor arata ca o tona de carbune echivaleaza cu 8 MWh (Mega Watti ora), o tona de petrol cu 12 MWh si 1000 m3 de gaze naturale cu 10,6 MWh.

Prin ,,combustibil conventional” se intelege un combustibil cu puterea calorica de 700 kcal/kg (corespunzatoare carbunilor inferiori), notiunea de combustibili conventionali servind la compararea diversilor combustibili reali cu putere calorica diferita prin recalcularea masei lor in tone de combustibili conventionali. Puterea calorica a unui combustibil reprezinta caldura dgajata prin arderea unui kilogram din combustibilul respectiv.

Lipsa sau criza de energie nu poate fi analizata decat in corelatie directa cu nevoile de energie si cu beneficiarii sau utilizatorii ei, adica cu societatea umana. Ceea ce trebuie sa subliniem este explozia demografica; la fiecare 25 – 30 de ani si la unele tari chiar la intervale de 15 – 20 de ani asistam la dublarea populatiei, si nu este prea departe momentul cand vom ajunge la maximul de populatie (dupa unele teorii, prin anii 2150) pe care in conditiile tehnologiei si resurselor cunoscute actuale il poate suporta globul pamantesc, adica o populatie de 12 – 15 miliarde locuitori. el638k3541pllo

Surse de energie

(noi sau reconsiderate)

1. Energea oliana - o prima resursa energetica ce poate fi luata in discutie este cea eoliana, adica folosirea vantului, care este deja reprezentata printr-o tehnica de rutina, constituita de morile de vant si o tehnica de varf constituita de sistemele puse la dispozitie de noua tehnologie care ne permite sa realizam minicentrale eoliene de 1-10 MW. Aceste sisteme pot fi construite in numar mare. De paretea acestui tip de energie, omenirea, nu spera sa aiba in anul 2000 mai mult din totalul energiei produse.

2. Energia apei (marilor si oceanelor) - se reprezinta sub forma de energie mecanica si termica:

2.1. Curentii marini - se pot reprezenta sub forma de:

• curenti orizontali - datorati vanturilor dominante

• curenti verticali - caz in care apele urca sau coboara din/spre adancuri

• curenti marini - datorati miscarii apelor la nivel planetar

1. Mareele - datorita atractiei lunare

2. Miscarea valurilor - datorate tot radiatiei solare

3. Energia termica - inmagazinata sub forma de caldura, continutul de caldura diferit dintre apele de suprafata si cele de adancime (cca. 30^o diferenta)

3. Energia geotermica - potentialul caloric geotermic mondial este estimat la cca. 10¹³ tone echivalent carbun, dar el contribuie cu numai 0,05% la consumul mondial de energie. Temperatura solului creste cu 3^o C la fiecare suta de metri in adancime, astfel incat la o mie de metri adancime am avea 30^o C. Ne putem imagina centrale geotermice in care apa pompata de la adancimi de cca. 2000 m (in zonele mai calde) sa ne livreze vaporii (la cca. 300^o C) necesari unor centrale de puteri mai mari de 1000 MW.

Continentul	Potential economic amenajabil (MW)	%	Puterea instalata (MW)	Productia posibila (mld. KWh)	Productia actuala (mld. KWh) Nivel de utilizare (%)
Africa	145.218	27	8.154	1.161.741	30.168 2,5
America de N	72.135	11,5	90.210	5.770.086	453.334 18,5
America de S	81.221	15	18.773	649.763	91.415 14
Asia	139.288	25,2	47.118	1.114.305	198.433 17,8
Europa (+Rusia)	102.987	18,8	135.498	827.676	505.317 61,9
Oceania	12.987	2,5	7.609	103.897	28.897 27,9
Total	553.810	100	307.362	4.434.468	1.307.564 20,4

4. Energia solara - soarele trimite catre pamant un flux de energie care corespunde unei puteri de 170 miliarde MW. Daca s-ar captura numai 0,1% din aceasta energie pentru o populatie de cca. 6 miliarde de oameni (anul 2000), ar reveni fiecarui locuitor o ptere de 30 kW, cu o durata de 4-5 ore zilnic, s-ar putea produce cca. 50.000 kWh pentru fiecare locuitor (fata de cca. 3.000 kWh produsi in prezent). Din pacate energia solara prezinta o serie de dezavantaje: concentratia de energie solara este mica, iar captarea ei se face greu, cu cheltuieli mari si este distribuita neregulat in timp si pe suprafata planetei.

5. Energia biomasei - prin fotosinteza, invelisul vegetal al plantei produce o biomasa care corespunde unei energi apreciate la cca 3∙10²¹ J/an. Fiind regenerabila, energia biomasei este (teoretic) inepuizabila, cu conditia ca omul sa nu grabeasca procesele de desertificare ale planetei. Din biomasa se pot optine combustibili (alcool, gaz metan, etc.), putandu-se folosi ca biomasa deseuri de lemn, trestie de zahar, deseuri de cereale, etc. Pentru a putea vorbi insa practic de biomasa ar trebui cultivate plante la care productia la hectar sa fie enorma (de ordinul 30-40 tone) iar continutul caloric sa fie de ordinul 4-5000 kcal/kg.

Energetica nucleara

Dintre toate solutiile enumerate, solutia primordiala pentru urmatorul secol va fi (probabil), energetica nucleara. Fizicienii au descoperit si au pus la dispozitia umanitatii doua categorii de fenomene cu ajutorul carora se pot obtine energie. Este vorba in primul rand de fisiunea nucleara iar in al doilea rand de fuziunea nucleara.

Energetica nucleara este o energetica curata pentru ca ea nu produce poluarea pe care o datoram altor tipuri de energetica, in special celei bazate pe carbune, petrol sau gaze, care produc cam de o mie de ori mai multa poluare decat o centrala nuclearoelectrica.

Fisiunea nucleara

In procesul de fisiune, nucleul, format din protoni si neutroni, capteaza un neutron, nucleul devenind instabil fisioneaza, adica se rupe in mai multe fragmente, cu degajarea unei mari cantitati de energie, energia furnizata de reactorii nucleari. Pana in prezent cunoastem doar doua nuclee fisionabile care pot fi folosite drept combustibil nuclear: uraniul-235 (se gaseste in natura) si plutoniul-239 (nu se gaseste in natura). In urma fisiunii, nucleul se sparge in doua fragmente de fisiune, 2-3 neutroni si radiatii (b si g). Daca neutronii rezultati din fisiune lovesc noi nuclee de uraniu, acestea fisioneaza la randul lor, producandu-se fenomenul pe care il numin ,,reactie in lant”. Pentru ca procesul sa se automentina trebuie ca numarul neutronilor rezultati din noile acte de fisiune sa fie sa intreaca numarul neutronilor initiali. Cum neutronii care produc cu o mai mare probabilitate acte de fisiune sunt neutronii lenti, iar fisiunea uraniului rezulta neutroni rapizi, trebuie ca neutronii rapizi rezultati din fisiune sa fie incetiniti (sau ,,moderati”), proces care se realizeaza prin trcerea neutronilor printr-un mediu care contine hidrogen sau carbon, dupa care neutronii, deveniti lenti, pot produce noi acte de fisiune, in urma carora se produc din nou 2-3 neutroni, care sunt la randul lor incetiniti, apoi captati in nuclee de uraniu unde provoaca noi acte de fisiune si procesul se tot repeta.

Energia obtinuta prin procesul de fisiune este de peste 2 sute de megaelectronivolti (1 MeV= =1,6·10 ^–13 J). Cum intr-un reactor nuclear se produc miliarde de miliarde de asemenea acte de fisiune in fiecare zi (sau chiar in fiecare ceas), rezulta ca putem, in final, sa obtinem o mare cantitate de energie, asa cum obtinem in centralele nuclearo-electrice.

Pe linia construirea de centrale nuclearoelectrice s-a ajuns sa se construiasca reactori nucleari care sa functioneze numai cu uraniu natural si apa gra. Aceasta filiera (adoptata si de Romania pentru centrala nucleara de la Cernavoda) ne conduce si din punct de vedere industrial si tehnologic la conditiile si solutiile cele mai avantajoase, intrucat evita costisitoarea si complicata separare a izotopilor uraniului. Aceasta filiera nu asigura totusi, in momentul de fata decat 10% din energia nucleara furnizata omenirii.

Fuziunea nucleara

Prin fuziunea nucleara (fenomenul opus fisiunii) nucleele usoare se unesc, producandu-se nucee compuse, mai grele si energie. Astfel prin unirea (fuziunea) a doua nuclee de hidrogen se obtine deuteriu si energie; prin unirea a doi deutroni se obtine un neutron, un izotop al heliului si energie etc.

In natura reactiile nucleare cele mai obisnuite sunt cele de fuziune. Aceste reactii au loc in stele, protonii (materia prima) alcatuind peste 70% din materia constitutiva a universului. Prin asemenea procese de fuziune se nasc (in stele) nucleele mai grele, pornind de la protoni. Primul proces de acest tip a fost descoperit de Hans Bethe (ciclul carbon-azot oxigen) in urma caruia, atomii de carbon jucand rolul de catalizator, din 4 nuclee de hidrogen usor se produce un atom al heliului.

Conditiile si in primul rand temperatura corpurilor ceresti nu au putut fi realizate inca in laboratoare. Pe langa temperaturile de sute de milioane de grade, ar fi necesar ca materia care fuzioneaza sa o izolam de peretii camerei, altfel s-ar evapora instantaneu. In momentul in care energetica bazata pe fuziune va intra in exploatare, problema energetica a omenirii va fi rezolvata pentru foarte multa vreme, intrucat combustibilul folosit este hidrogenul, si Pamantul are suficienta apa.

Scriitori romani