Reakcje jądrowe.

Energetyka jądrowa.

Reakcja jądrowa, jest to…

… proces, w którym jądro atomowe zostaje 

poddane silnemu oddziaływaniu innego 

jądra, cząstki elementarnej 

lub kwantu gamma i w wyniku tego 

oddziaływania powstaje nowe jądro.

Przykładem reakcji jądrowej jest reakcja 

rozszczepienia, czyli rozpad 

promieniotwórczy jądra, który zachodzi, gdy 

przyłączymy do niego neutron. W wyniku tej 

reakcji powstaną min. 2 lub więcej 

porównywalnych co do wielkości części, które 

mogą charakteryzować się 

promieniotwórczością i skłonnością do 

powodowania kolejnych rozszczepień. 

Kolejnym przykładem reakcji jądrowej, jest reakcja 

łańcuchowa. Polega na lawinowym narastaniu 

liczby rozszczepionych jąder. W reakcji tej 

podstawową rolę odgrywają neutrony (2 lub 3) 

uwolnione w trakcie pierwszego rozszczepienia. 

Neutrony te wywołują rozszczepienie kolejnych 

jąder. Po każdym kolejnym procesie rozszczepienia 

liczba jąder rozszczepionych, 

a także liczba neutronów ulega podwojeniu. 

Powoduje to lawinowe narastanie szybkości 

reakcji.

Synteza termojądrowa

Synteza termojądrowa polega na połączeniu 

dwóch lekkich jąder atomowych w jedno 

cięższe. Reakcji syntezy towarzyszy 

wydzielenie się ogromnej energii, 

przewyższającej znacznie energię uwalnianą 

w trakcie rozszczepienia ciężkich jąder.

Reakcje jądrowe 

egzotermiczne i 

endotermiczne

Reakcji jądrowej może towarzyszyć 

wydzielanie się energii lub jej pochłanianie.

Energię ΔE wydzieloną lub 
pochłoniętą można wyrazić 
wzorem:

ΔE

ΔE

 = [(

 = [(

m

m

1

1

+ 

+ 

m

m

2

2

) – 

) – 

(

(

m

m

3

3

+ 

+ 

m

m

4

4

)]

)]

c

c

2

2

    

    

gdzie:

m

1

 – masa spoczynkowa jądra 

bombardowanego, m

2 

– masa 

spoczynkowa cząstki bombardujące

m

3 

+ m

4 

– suma mas spoczynkowych 

jąder powstałych w wyniku reakcji

Jeżeli ΔE > 0, to reakcja jest 
egzotermiczna (energia 
wydziela się).

Jeżeli ΔE < 0, to reakcja jest 
endotermiczna (energia jest 
pochłaniana)

Energetyka jądrowa…

…to zespół zagadnień związanych z uzyskiwaniem 

na skalę przemysłową energii z rozszczepienia 

ciężkich jąder pierwiastków (głównie uranu 

235). Energię jądrową pozyskuje się głównie w 

wyniku rozszczepienia jąder atomowych 

w reaktorach jądrowych w elektrowniach 

jądrowych i na okrętach jądrowych.

Pierwsze elektrownie jądrowe pojawiły się w 

latach pięćdziesiątych, dynamiczny rozwój tej 

dziedziny rozpoczął się w 2. połowie lat 

sześćdziesiątych, w związku ze wzrostem 

kosztów energii uzyskiwanej ze spalania w 

tradycyjnych kopalniach. Rozwój ten został 

prawie wstrzymany po katastrofie w Czarnobylu. 

W ostatnich latach obserwuje się działania 

świadczące o wzroście zainteresowania oraz 

powrót do planów rozwoju energetyki jądrowej.

Pierwsza na świecie elektrownia 
atomowa w Obnińsku, powstała w 
1954r. w ZSRR.

Udział energii jądrowej w 

produkcji energii

W 2012 energetyka jądrowa była źródłem 16% 

energii elektrycznej na świecie. 

Łączna moc działających elektrowni jądrowych 

wynosiła 370 GW. Pracowało 435 bloków 

energetycznych, 65 bloków energetycznych było w 

budowie, 5 w trakcie wyłączania. W połowie 2013 w 

sumie 31 krajów wykorzystywało reaktory jądrowe 

do produkcji energii. Elektrownie jądrowe 

wyprodukowały łącznie 2346 terawatów (miliardy 

kilowatogodzin) energii elektrycznej. Największy 

udział energia jądrowa w produkcji energii 

elektrycznej na świecie osiągnęła w 1993 roku - na 

poziomie 17 procent.

Najwięcej energii elektrycznej uzyskiwały z 

energetyki jądrowej USA, Francja, Japonia i 

Rosja. Największy udział energetyki jądrowej w 

produkowanej energii elektrycznej miały: 

Francja (75%), Belgia (51%), Korea Południowa 

(31%), Szwajcaria (39%), Japonia (28%), USA 

(20%) i Rosja (17%).

Do 2030 przewiduje się wzrost mocy 

elektrowni jądrowych na świecie do 473 GW (w 

wariancie optymistycznym nawet do 748 GW).

Wady i zalety 

energetyki jądrowej

Najważniejszym zarzutem jest kwestia 

powstawania, transportu i składowania odpadów 

promieniotwórczych. O ile odpady wysokoaktywne 

produkowane są tylko przez elektrownie jądrowe, 

to już odpady średnio- i nisko aktywne są 

produkowane w każdym rozwiniętym kraju 

głównie przez instytucje medyczne i naukowe. 

Wszystkie rodzaje odpadów są przechowywane w 

odpowiednich składowiskach a wypalone paliwo 

często poddaje się recyklizacji. Równocześnie 

ilość odpadów radioaktywnych produkowanych 

przez elektrownie jest znikoma (ok. 12 beczek 

rocznie) w porównaniu np. do odpadów z 

elektrowni węglowych (100 tys. razy więcej), 

które również zawierają izotopy 

promieniotwórcze.

Kolejnym zarzutem są ogromne koszty związane z 

zamknięciem elektrowni i utylizacją pozostałości 

po niej. W tym wypadku, elektrownie jądrowe 

tworzą zazwyczaj fundusz, na który odkładana jest 

część zysków ze sprzedaży prądu. We Francji jest 

to około 0,14 eurocenta za każdą sprzedaną 

kilowatogodzinę

Inną ważną kwestią jest rozprzestrzenianie 

broni jądrowej związane z rozwojem 

energetyki jądrowej (np. Iran, Korea 

Północna) oraz zamachy terrorystyczne, 

stanowiące nowy wymiar zagrożenia dla 

instalacji jądrowych.

Kwestie bezpieczeństwa działania pojawiają się 

przy okazji awarii i wycieków, które w 2008 roku 

zdarzyły się w elektrowniach 

na Słowenii, Węgrzech i we Francji. Wycieki te 

miały miejsce w obiegu zamkniętym elektrowni i 

nie spowodowały żadnego zanieczyszczenia 

środowiska zewnętrznego.

Pojawiają się także głosy 

wskazujące na wyczerpywanie się 

złóż uranu, jednak najnowsze 

badania dowodzą że jego zasoby 

starczą na co najmniej kilkaset lat

.

 

Rozwiązaniem tego problemu jest 

wprowadzenie reaktorów 

powielających, które potrafią 

wytworzyć więcej paliwa niż same 

zużywają. Innym rozwiązaniem 

jest użycie toru w reaktorach 

jądrowych IV generacji.

Paliwo elektrowni jądrowej - Uran

Największą zaletą energetyki jądrowej jest wysokie 

bezpieczeństwo i brak emisji szkodliwych dla 

środowiska gazów oraz pyłów. W opublikowanej w 

2013 roku pracy oszacowano, że dzięki energetyce 

jądrowej udało się uniknąć ok. 1,8 mln zgonów 

związanych z zanieczyszczeniem powietrza z 

konwencjonalnych źródeł

.

Energetyka jądrowa jest także najbardziej 

skondensowanym źródłem energii obecnie 

wykorzystywanym przez człowieka. Światowe 

zasoby materiałów rozszczepialnych pozwalałyby 

na pokrycie wszelkich potrzeb energetycznych 

ludzkości na wiele tysięcy lat. Kwestię tę porusza 

się również w kontekście przewidywanego w 

nieokreślonej przyszłości wyczerpania się 

złóż paliw kopalnych.

“

”

Dziękujemy za uwagę ! 