De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Kernfusie, een zon op aarde Mark-Tiele Westra FOM-Instituut voor Plasmafysica ‘Rijnhuizen’ 19 april 2004.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Kernfusie, een zon op aarde Mark-Tiele Westra FOM-Instituut voor Plasmafysica ‘Rijnhuizen’ 19 april 2004."— Transcript van de presentatie:

1 Kernfusie, een zon op aarde Mark-Tiele Westra FOM-Instituut voor Plasmafysica ‘Rijnhuizen’ 19 april 2004

2 Inhoud 1.De toekomst van de energievoorziening 2.Kernenergie 3.Onderzoek naar kernfusie 4.Fusie als energiebron

3 Het wereldwijde energiegebruik neemt snel toe •Bevolkingsgroei •Snelle ontwikkeling, bijv. India, China

4 Jaar Energieconsumptie (EJ) “Zuid” “Noord” Wereld-energiegebruik IIASA B-scenario China, India, …

5 Oil 37.5% Gas 21.1% Coal 21.8% Nuclear 6.0% Hydro 6.6% Traditional 6.4% Geothermal 0.12% Wind 0.04% Biomass 0.4% Solar 0.009% Renewable 0.57% Wereldwijde energieproductie door verschillende bronnen in het jaar 2000

6 Problemen met huidige energievoorziening 1.Aankomend tekort fossiele brandstoffen 2.Energie-afhankelijkheid 3.Klimaatverandering door broeikaseffect

7 Energievooraden 1.Olie: nog 40 jaar, top productie over 5-10 jaar 2.Gas: nog 60 jaar, top productie over jaar 3.Kolen: nog honderden jaren, maar vies en gevaarlijk

8 (source BP statistical review 2002) Billion Barrels Waar is de olie?

9 Snelle toename CO 2 concentratie … Klimaatverandering

10 En toename temperatuur … Klimaatverandering

11 Groei CO 2 -uitstoot

12 De uitstoot moet snel naar beneden

13 De uitstoot moet snel naar beneden: we moeten de rode lijn volgen

14 We moeten naar CO2-vrije energie!

15 biomassa kernsplijting wind water zon CO2-opslag aardwarmte kernfusie

16 Oil 37.5% Gas 21.1% Coal 21.8% Nuclear 6.0% Hydro 6.6% Traditional 6.4% Geothermal 0.12% Wind 0.04% Biomass 0.4% Solar 0.009% Renewable 0.57% 80% van de nederlandse groene energie is huisvuilverbranding

17 1.De toekomst van de energievoorziening 2.Kernenergie 3.De zon op aarde 4.Fusie als energiebron

18 E = m c 2 Energie Massa Lichtsnelheid Een rozijn van 1 gram bevat x = 9·10 13 Joule, oftewel evenveel als 4 duizend ton kolen!

19 Hoe maak je die energie vrij? •Kernsplijting •Kernfusie

20 Kernsplijting

21 Kernfusie

22 Kerncentrales: kernsplijting

23 Voordelen •Geen CO2 •Op grote schaal mogelijk •Nieuwe ontwerpen inherent veilig Nadelen •Kapitaal-intensief en grootschalig •Langlevend radioactief afval •Kettingreactie: gevaar voor ongelukken •Verspreiding kernwapen-materialen

24 Gevaarlijk om mee te werken? •Radioactieve straling is niet gevaarlijk als je er goed mee omgaat •Kernenergie is voor werknemers de veiligste energiebron om mee te werken.

25 Typen straling •Alpha: een groot, langzaam bewegend deeltje afkomstig van een radioactief element. Het is de kern van een helium-atoom. •Beta: een klein, snel deeltje, afkomstig van een radioactief element. Het is een elektron. •Gamma: gammastraling is elektromagnetische straling zoals zichtbaar licht, maar met veel meer energie

26 Stralingsbescherming

27 •Afscherming alpha – papier, kleding beta – lab jas, handschoenen gamma- lood, dik beton •Zo kort mogelijke blootstelling •Houd afstand van bron

28 1.De toekomst van de energievoorziening 2.Kernenergie 3.De zon op aarde 4.Fusie als energiebron

29 Fusie is de energiebron van de zon en de sterren De zon zet elke seconde 600 miljoen ton waterstof om in helium

30 Ontwerp je eigen reactor fusie

31 brandstof temperatuur druk warmteverlies

32 Brandstof waterstof + - deuterium + - tritium + -

33 … en heel veel energie! deuterium tritium helium neutron De fusiereactie

34 Temperatuur De zon: 15 miljoen graden Op aarde: 150 miljoen graden!

35 Druk 10 bar Tussen fietsband (6 bar) en espresso-apparaat (14 bar)

36 Hoe houd je iets warm? isolatie grootte (grote dingen koelen minder snel af)

37 Voorbeelden: de zon, bliksem, TL-buis, neon-buis Plasma

38 Hoe maak je iets 150 miljoen graden? In een oven!

39 oven verhitting waterstof gas

40 oven waterstof plasma verhitting

41 waterstof plasma oven heet hard aan verhitting

42 probleem: wandcontact! hard aan verhitting waterstof plasma heet

43 hard aan verhitting Voorkom wandcontact met magnetisch veld hydrogen plasma heet

44 hard aan verhitting Voorkom wandcontact met magnetisch veld hydrogen plasma heet Plasmadeeltjes volgen het magnetisch veld

45 hard aan verhitting waterstof plasma heet

46 Voorbeeld van plasma dat magneetveldlijnen volgt

47 probleem: uiteinden hard aan verhitting waterstof plasma heet

48 dit werkt fantastisch! uiteinden vermijdt: torus !

49 De Tokamak Dit is de Joint European Torus, JET, in Engeland. Jet is het grootste kernfusie- experiment ter wereld.

50 JET van binnen

51 Vooruitgang in getallen Fusie-vermogen [Watt] Hier Voorspelden we dit ITER 16 MegaWatt JET D-T D-D Kolencentrale

52 Fusie-vermogen [Watt] ITER 16 MegaWatt JET D-T D-D Hier Voorspelden we dit Vooruitgang in getallen Kolencentrale Door politieke vertraging komt ITER pas in 2015

53 De geschiedenis van fusie, van 1960 tot 2015

54 1960

55 1970

56 1980

57 1990 JET

58 2010 ITER

59 ITER vergeleken met een kolen centrale

60 1.De toekomst van de energievoorziening 2.Kernenergie 3.De zon op aarde 4.Fusie als energiebron

61 Fusie als energiebron Elektriciteits- productie: 1–3 GW

62 Fusie als energiebron •Elektriciteitsproductie: 1000 – 3000 MW •Jaarlijks brandstofverbruik 1000 MW: 100 kg D, 300 kg Li •Brandstofkosten: verwaarloosbaar •Investeringskosten: hoog •Kosten van elektriciteit: 0.05–0.10 Euro per kWh, vergelijkbaar met andere duuzame, schone bronnen in 2070

63 Voordelen •Geen CO2, dus geen bijdrage broeikaseffect •Geen andere chemische afvalstoffen •Veilig •Brandstof ruim voorradig en voor iedereen beschikbaar Nadelen •Kapitaal-intensief en grootschalig •Tritium is radioactief •Produceerd radioactief afval, maar laag- radioactief en relatief kortlevend

64 •Tijdens bedrijf wordt geen afval geproduceerd, slechts helium •Tijdens het bedrijf is er geen vervoer van radioactieve materialen nodig •De wand van het plasmavat wordt tijdens het bedrijf radioactief en moet na ontmanteling jaar worden opgeslagen. Daarna is het niveau vergelijkbaar met dat van kolenas, en kan het materiaal hergebruikt worden, of opgeslagen als laag-actief afval. Afval

65 Kernsplijting Kernfusie Kolenas

66 Veiligheid •Geen kettingreactie •De brandstoffen deuterium en lithium zijn stabiel en onschadelijk •Brandstof voor slechts een minuut aanwezig •Als er iets mis gaat, dooft de reactie •Tritium is radioactief en giftig

67 Brandstofgebruik Brandstofgebruik 1000 MW centrale per jaar: BrandstofHoeveelheid Kolen ton Olie ton Fusie100 kg D+ 150 kg T 25 gram fusie-brandstof is genoeg voor de levenslange elektriciteitsbehoefte van een westers persoon

68 Brandstof •Deuterium: uit zeewater (33 gram in 1 m 3 ) •Winnen via elektrolyse of chemische techniek •Genoeg deuterium voor 40 miljard jaar energie •Deuterium uit 1 liter zeewater levert evenveel energie als 340 liter benzine •Lithium genoeg voor duizenden jaren •Winnen uit erts, overvloedig beschikbaar •Er is ongeveer evenveel lithium op aarde als koper

69 ITER (10-voudige energiemultiplicatie) DEMO (demonstratiereactor) Commercieële reactor Duizend commercieële reactoren JET ( wetenschappelijk experiment, geen energieproductie 15 jaar 35 jaar 50 jaar 100 jaar nu Wanneer is het zover?

70

71 the end


Download ppt "Kernfusie, een zon op aarde Mark-Tiele Westra FOM-Instituut voor Plasmafysica ‘Rijnhuizen’ 19 april 2004."

Verwante presentaties


Ads door Google