Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Význam vědy pro předcházení krizových jevů aneb potřeba vize a spolupráce „Pouze budoucnost může rozhodnout, jestli jsme vybrali právě tu jedinou správnou.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Význam vědy pro předcházení krizových jevů aneb potřeba vize a spolupráce „Pouze budoucnost může rozhodnout, jestli jsme vybrali právě tu jedinou správnou."— Transkript prezentace:

1 Význam vědy pro předcházení krizových jevů aneb potřeba vize a spolupráce „Pouze budoucnost může rozhodnout, jestli jsme vybrali právě tu jedinou správnou cestu a nalezli to nejlepší řešení našich problémů" Albert Einstein Vladimír Wagner Ústav jaderné fyziky AVČR v Řeži a Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská ČVUT v Praze E_mail: WWW: 1. Úvod 2. Energetika a ekologie 2.1 Potřeba různých zdrojů 2.2 Věda – technika - společnost 2.3 Jaderná energetika v kontextu předchozího 2.4 Energetika – optimismus či pesimismus 3. Spolupráce různých lidí a oborů lidské činnosti 3.1 Co by se mělo chtít od vědců? 3.2 Nedostatek odborníků – jak řešit? 3.3 Jak se snažit o podporu veřejnosti 4. Spolupráce různých regionů, států, Evropy 4.1 Začínat u regionální spolupráce 4.2 Evropská vize? 5. Závěr

2 Potřeba vize a spolupráce 1) Bohužel dnes spíše vymezování proti něčemu než pro něco – vede k omezení možnosti spolupráce 2) Je řada oblastí, kde lze spolupracovat a řešit problémy napříč ideologiemi 3) I v opozici lze právě díky těmto oblastem udělat kus práce 4) Neexistují samospasitelná řešení, je relativně málo úplných katastrof či konečných řešení 5) Vždy je nutný i možný určitý kompromis 6) Velkých cílů nelze dosáhnout najednou, vždy jen postupnými kroky 7) Bez vize nelze dosáhnout ničeho. „Za léta jsem byl třikrát předsedou vlády a třikrát vedoucím opozice …“ „Lidé snesou jen určité množství radikálních reforem a pak si zase chtějí odpočinout,ale reformy už nikdy nevrátí. Lidé ve skutečnosti o žádné změny nestojí a xenofobie se jen tak snadno nezbaví. Nemohou však zavírat oči před pokrokem, neboť jinak by nikdy nedosáhli hvězd.“ „Politika je tvrdá, občas špinavá a vždycky je to fůra práce. …“ Robert A. Henlein

3 Energie – základ naší civilizace Nutné 1) jak decentralizované malé zdroje 2) tak velké koncentrované zdroje Objev parního stroje Vývoj obsahu množství CO 2 v atmosféře Solární elektrárna Figueruelas u Zaragozy (10 MW) Větrná elektrárna Mravenečník Uhelná elektrárna Mělník Problém: nemožnost skladovat větší objemy energie (2003) Celkově Elektřina Podíl: 1) Uhlí 24,4% 40,1% 2) Ropa 34,4% 6,9% 3) Plyn 21,1% 19,4% 4) Jádro 6,5% 15,8% 5) Voda 2,2% 15,9% 6) Obnovitelné 10,8% 1,9% Růst 1,6 %/rok (o polovinu do 2030) 70 % rozvojové

4 Základní vlastnosti spojené s energetikou 1) Dlouhodobost – energetická díla slouží desítky let 2) Je třeba různorodost – malé a velké zdroje, zdroje různého typu – jejich vhodné doplňování – žádný není samospasitelný 3) Nutnost vědeckého výzkumu – i toho necíleného (podpora „čisté“ vědy) 4) Nutnost regionální, státní, mezinárodní podpory a koncepce (energetické sítě, těžba a doprava surovin, velké energetické projekty, výzkum a vývoj) 5) Nutnost vážit a řešit ekologické dopady – znalosti životního prostředí 6) Možnost i dramatické změny výhodnosti některého ze zdrojů (objev možnosti skladování elektrické energie, zvýšení účinnosti solárních článků, zavedení rychlých množivých reaktorů …)

5 Klasické jaderné reaktory – současná technologie Štěpná reakce - štěpení jádra samovolné nebo po získání energie - obvykle se dodá energie záchytem neutronu - doprovázena vznikem neutronů s energiemi v oblasti jednotek MeV ( neutrony na štěpení) Řetězová štěpná reakce: Štěpení nuklidů 235 U, 239 Pu, 233 U... záchytem neutronu 235 U + n → 236 U* : 85 % - štěpení 15 % - emise fotonu Velká pravděpodobnost záchytu neutronů pro malé energie neutronů (10 -2 eV) → nutnost zpomalování neutronů - moderátor Nutnost stálého počtu neutronů v systému Štěpení - vznik štěpných produktů Záchyt  emise fotonu  rozpad beta - vznik transuranů Principiální schéma reaktoru Palivo: 1) přírodní uran - složen z 238 U a jen 0,72 % 235 U 2) obohacený uran - zvýšení obsahu 235 U na 3-4% (klasické reaktory – i přírodní - CANDU) T 1/2 ( 238 U) = 4,51 miliardy let, T 1/2 ( 235 U) = 0,713 miliardy let

6 Vnitřek reaktoru Důležitý odvod tepla (voda) Dukovany – reaktorový sál Regulační, kompenzační a bezpečnostní tyče Ovládání:Chlazení:Moderátor: voda, grafit V roce 2009 (podle MAAE): 436 energetických reaktorů (~ 370 GW e, 16 % elektřiny) + 5 dlouhodobě odstavených, staví se 53 (47,2 GW e ), plánované se blíží stovce Jaderná elektrárnaYonggwang v Jižní Koreji Složení vyhořelého paliva: 96 % uran (~1% 235 U) 1 % transurany 3 % štěpné produkty (stabilní, krátkodobé, dlouhodobé) Některé dlouhodobé radioaktivní štěpné produkty: 99 Tc, 129 I, 135 Cs Dlouhodobé transurany: 237 Np, 239 Pu, 240 Pu, 244 Pu, 243 Am

7 Nemoderované neutrony → menší pravděpodobnost reakcí → větší intenzita neutronů → větší počet štěpení → nutnost vysokého obohacení uranu % 235 U (ekvivalentně 239 Pu) Produkce 239 Pu: 238 U + n → 239 U(β-) + γ → 239 Ne (β-)→ 239 Pu → produkce paliva Vhodná konfigurace → produkce více plutonia než se spotřebuje (plodivá zóna) Efektivnější využití paliva – menší citlivost na složení paliva, spalování transuranů Vysoké obohacení → vysoká produkce tepla → nutnost výkonného chlazení → roztavený sodík (teplota 550 o C), roztavené olovo Phenix MWe (Francie) Rychlý množivý reaktor v Monju (Japonsko) – 280 MWe v současnosti stojí znovuspuštění 2008 BN600 Belojarská jaderná elektrárna v Rusku Rychlé (množivé) reaktory – nastupující technologie !! Více neutronů → více paliva a méně odpadu !!

8 Budování rychlého reaktoru BN-800 v Rusku Právě spuštěný experimentální rychlý reaktor v Číně Dva snímky z budování rychlého reaktoru v Indii 25 MW e 500 MW e 800 MW e

9 Různé generace jaderných reaktorů Využívání jaderné energie od padesátých let Komerční reaktory od šedesátých, sedmdesátých let osmdesátá a devadesátá léta - stále efektivnější a bezpečnější Začátek tohoto století – nová III. generace – evoluční vývoj - efektivní, bezpečné (kontejnment, pasivní bezpečnostní prvky), dlouhodobá životnost

10 Současné fungující reaktory II generace Až na výjimky generace II. Spolehlivá funkce, stále efektivnější využití Prodlužování životnosti (přes 40 let), zkracování přestávek, optimalizace výkonu (dukovanské reaktory dříve 440 MW e, nyní téměř 500 MW e ) Dva dokončené bloky 1 a 2 jaderné elektrárny Cernavoda v Rumunsku (reaktor CANDU) Rozestavěná bulharská jaderná elektrárna Belene (reaktory VVER 1000) V USA výkon jaderné energetiky rostl, i když se nové reaktory nestavěly Podíl jaderné energie v některých státech velký (Francie až 71 %) V současnosti boom výstavby v rozvíjejících se zemích Asie V Evropě se dostavují nedokončené reaktory – nové budou už III. generace

11 Reaktory III. generace Jejich vývoj využívá předchozí zkušenosti Pasivní bezpečnost – automatické vypnutí Standardní sériová výstavba – zjednodušení schvalování, zkrácená doba výstavby snížení ceny Prodloužení období mezi výměnami paliva Dlouhá doba provozu – standardně se blíží k 60 letům Zajištění rozvoje jaderné energetiky v první polovině tohoto století EPR (1700 MW e ) - AREVA Rozestavěný třetí blok jaderné elektrárny typu EPR na ostrově Olkiluoto Rozestavěný třetí blok jaderné elektrárny Flamanville ve Francii

12 AP1000 – Westinghaus (Toshiba) První blok jaderné elektrárny Sanmen v Číně VVER 1200 (AES-2006) - Atomstrojexport Zahájení stavby bloků Novovoroněž II (staví se dva bloky – v červenci 2009 zahájena betonáž i základů 2. bloku) Schéma elektrárny s blokem AP1000

13 Reaktory IV. generace Studie šesti různých nových typů reaktorů, čtyři jsou rychlé a jen dva jsou klasické Hlavní úkoly: 1) Využít veškerý potenciál jaderného paliva ( 238 U, 232 Th) - rychlé reaktory 2) Snížit množství jaderného odpadu na minimum 3) Zvýšit bezpečnost na maximum 4) Práce při velmi vysokých teplotách ( 1000 o C) → možnost efektivní produkce vodíku 5) Životnost minimálně 60 let 6) Snížení nebezpečí šíření jaderných materiálů Umožnění efektivního využití veškerého paliva kombinací množivých rychlých reaktorů a velmi efektivních klasických reaktorů První typy okolo roku 2030 Nahradí elektrárny II. A III. Generace a zajistí rozvoj jaderné energetiky

14 Jaké možnosti jádro poskytuje? Efektivní větší zdroj energie minimálně (chlazení) závislý na místních podmínkách Stálý stabilní výkon → vhodné základní větší zdroje Česko – Dukovany (4  440 MW) a Temelín (2  1000 MW) – celkem 3760 MW (32 %) úvaha – 2 bloky Temelín a 1 Dukovany ( ~ 4000 MW) – 70 % elektrické energie Slovensko - Jaslovské Bohunice (2 bloky 440 MW) a Mochovce (2 bloky 440 MW) - 37 % schváleno – 2 bloky Mochovce (880 MW), 2 bloky Jaslovské Bohunice ( ~ 2500 MW) V budoucnu i další elektrárny – podíl na elektřině 70 – 80 %, větší podíl u tepla, vodík U elektřiny by tak podíl mohl být až 70 – 80 % (nemá smysl aby byl větší) Větší využití v dopravě v případě přechodu na elektromobily a vodíkové hospodářství Nahrazení hlavně uhelných elektráren – snížení produkce CO 2 Teplárny – přechod na menší kompaktní zdroje Možnost kompaktních malých zdrojů, kde by se neměnilo palivo, ale celá elektrárna Nutnost vhodné kombinace a doplňování s dalšími zdroji a úsporami Jaderná energetika není samospasitelná, ale může být významným zdrojem energie Budovaný plovoucí reaktor (70 MWe) EPR reaktor

15 Urychlovačem řízený jaderný transmutor – možná aplikace „již brzy“ Z čeho se skládá: 1) Urychlovač protonů - energie MeV 2) Terč - olovo, wolfram … 3) Nádoba obsahující systém jaderného odpadu, moderátoru Nutnost separace stabilních a krátkodobých izotopů Základní vlastnosti: 1) Využívá tříštivých reakcí 2) Velmi vysoká hustota neutronů → efektivní transmutace 3) Podkritický režim provozu 4) Produkce neutronů ve velmi širokém rozmezí energií Schéma koncepce jaderného transmutoru Terč tříštivé zdroje neutronů Megapie Studie možností konstrukce transmutoru v CERNu !!! Ještě mnohem více neutronů → ještě méně jaderného odpadu !!!

16 Termojaderná fúze – výzkum pro budoucnost ( k využití poslední čtvrtletí tohoto století?) Slučování lehkých jader  produkce energie Praktické využití: 2 H + 3 H  4 He + n MeV Jaderné reakce za vysokých teplot ( K)  termojaderné reakce Lawsonovo kriterium - podmínka pro to, aby termojaderná reakce produkovala více energie než se spotřebuje na ohřev paliva Inerciální udržení plazmatu – velká hustota (stlačení pomocí laserů) a krátká doba udržení Magnetické udržení – „nízká“ hustota plazmatu, dlouhá doba udržení (stovky sekund a více) Komora laserového termojaderného zařízení NIF Ohřev plazmatu – proudem, stlačením magnetickým polem, vysokofrekvenčním polem a termojadernou fúzí Ohřev termojadernou fúzí musí stačit na její udržení Jedny z největších tokamaků JET (Evropa) a KSTAR (J. Korea)

17 Současnost ~ 2020 ne dříve než 2040 ITER – největší projekt výzkumu produkce energie začíná

18 Řad studií společných pro vyspělé štěpné i fuzní systémy (třeba studium reakcí neutronů při vyšších energiích)

19 Základní výzkum (kdy a zda vůbec budoucí využití se zatím neví) Využití zatím pouze SCI-FI

20 Nutnost spolupráce Co má společnost žádat od vědců? Při rozumném přístupu společnosti jsou energetické problémy ekologicky bezpečným způsobem řešitelné 1)Přesná pozorování s určenými nejistotami 2)Udávat vždy nejistoty v předpovědích 3)Odborné rady a doporučení (zase v kontextu nejistot poznání) 4)Informování veřejnosti o získaných poznatcích 5)Informování o skutečnosti i odporující „společenské objednávce“ Co určitě ne: 1) Jednoznačné výpovědi, kde je neznáme 2) Trvat na odpovědích podle přání Spolupráce mezi politiky, vědou (základním i aplikovaným výzkumem), průmyslem a spoustou dalších složek společnosti Jaký je vývoj klimatu? Přijde ropná krize? Jak ji řešit? Jedna bez druhé se neobejde Nutnost dlouhodobého základu této spolupráce Krátkodobé výhody získané likvidací jiné složky se z dlouhodobého hlediska vymstí. Vždy je nutný určitý kompromis

21 ZŠ → SŠ → VŠ → PhD

22 Jak čelit nedostatku mladých odborníků? Co ano: Podpořit konkrétní školy i učitele Podpořit nejen výzkum pro konkrétní potřeby firmy ale i „čistou“ vědu Podpořit náročnost a kvalitu výuky (škola hrou je fajn ale ke znalostem se nelze dobrat jen zábavou – špičkový výkon potřebuje i dřinu) Podporovat fungující projekty (pokud jsou dobré) Co ne: Podřizování škol a výuky potřebám „praxe“ Přesun prostředků ze základního výzkumu do „firemního“ vývoje Snížení nároku na studenty „preference kvantity před kvalitou“ Startovat stále nové projekty a fungující ponechávat svému osudu „Je tomu však stejně u každého vynálezu. Prvním krokem je nápad a ten přichází jako výbuch, ale potom se vynořují stále větší těžkosti.“ „Vynalézat je devadesát devět procent dřiny a jen jedno procento nápadu.“ T. A. Edison

23 Popularizace vědy a techniky 1)Potřeba rozumně skloubit „populárnější“ i „serióznější“ prvky 2)Neslibovat zázraky, nesklouzávat k „nej …nej … nej …“ 3)Neobejde se bez sponzorování – velké pole pro podniky 4)Stačí i malá podpora fungujících projektů, ztráta jejich „tradice“ se může těžko nahrazovat Dobré příklady česko- slovenské spolupráce

24 Regionální a evropská spolupráce Jaderná elektrárna Paks v Maďarsku Maďarsko: 4 reaktory VVER440 (40 % jádro) chystá se stavět nové bloky Polsko: uvažuje o nich Rakousko: bez jádra Německo: jádro, politické rozhodnutí o odstoupení Jihovýchod Evropy: Rumunsko: Cernavoda (2 + 2 reaktory CANDU) Bulharsko: Kozloduj (nyní 2 reaktory VVER1000) Belene (příprava stavby 2 reaktorů) Různé podmínky pro využití různých energetických zdrojů – možnost kombinace, vzájemného doplňování a pomoci Jen dostatečně velká, spolupracující a jednotná Evropa si může zajistit dostatečnou váhu ve světě a prostor i možnosti pro řešení našich problémů a případných krizí Efektivní regionální spolupráce nám dodá dostatečnou váhu v Evropě Efektivní spolupráce v „jednotné“ Evropě nám dodá dostatečnou váhu ve světě

25 Závěr 1)Základy naší technické civilizace stojí na vědeckém výzkumu předchozích generací 2)Pro další její rozvoj je zase potřeba mít vize a cíle 3)I řešení energetických a ekologických problémů se bez dlouhodobé vize neobejde 4)Žádné řešení v této oblasti není samospasitelné – je třeba mít otevřenu řadu možností 5)Je třeba fungující spolupráce mezi průmyslem, vědou, školstvím – 6)Hrozí nedostatek odborníků – prostor pro podporu ze strany podniků 7)Bez regionální spolupráce nebude spolupráce evropská – bez „jednotné“ Evropy těžko dodáme váhy své vizi světa (ať bude jakákoliv)

26 Ústav jaderné fyziky AVČR


Stáhnout ppt "Význam vědy pro předcházení krizových jevů aneb potřeba vize a spolupráce „Pouze budoucnost může rozhodnout, jestli jsme vybrali právě tu jedinou správnou."

Podobné prezentace


Reklamy Google