Transcript of Kernfusie, een zon op aarde Mark-Tiele Westra FOM-Instituut voor Plasmafysica ‘Rijnhuizen’ 19...
- Dia 1
- Kernfusie, een zon op aarde Mark-Tiele Westra FOM-Instituut
voor Plasmafysica Rijnhuizen 19 april 2004
- Dia 2
- Inhoud 1.De toekomst van de energievoorziening 2.Kernenergie
3.Onderzoek naar kernfusie 4.Fusie als energiebron
- Dia 3
- Het wereldwijde energiegebruik neemt snel toe Bevolkingsgroei
Snelle ontwikkeling, bijv. India, China
- Dia 4
- 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Jaar Energieconsumptie
(EJ) Zuid Noord 199020002010 202020302040 205020602070208020902100
Wereld-energiegebruik IIASA B-scenario China, India,
- Dia 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
- Dia 6
- Problemen met huidige energievoorziening 1.Aankomend tekort
fossiele brandstoffen 2.Energie-afhankelijkheid
3.Klimaatverandering door broeikaseffect
- Dia 7
- Energievooraden 1.Olie: nog 40 jaar, top productie over 5-10
jaar 2.Gas: nog 60 jaar, top productie over 15-20 jaar 3.Kolen: nog
honderden jaren, maar vies en gevaarlijk
- Dia 8
- (source BP statistical review 2002) Billion Barrels Waar is de
olie?
- Dia 9
- Snelle toename CO 2 concentratie Klimaatverandering
- Dia 10
- En toename temperatuur Klimaatverandering
- Dia 11
- Groei CO 2 -uitstoot
- Dia 12
- De uitstoot moet snel naar beneden
- Dia 13
- De uitstoot moet snel naar beneden: we moeten de rode lijn
volgen
- Dia 14
- We moeten naar CO2-vrije energie!
- Dia 15
- biomassa kernsplijting wind water zon CO2-opslag aardwarmte
kernfusie
- Dia 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
- Dia 17
- 1.De toekomst van de energievoorziening 2.Kernenergie 3.De zon
op aarde 4.Fusie als energiebron
- Dia 18
- E = m c 2 Energie Massa Lichtsnelheid Een rozijn van 1 gram
bevat 0.001 x 300.000.000 2 = 910 13 Joule, oftewel evenveel als 4
duizend ton kolen!
- Dia 19
- Hoe maak je die energie vrij? Kernsplijting Kernfusie
- Dia 20
- Kernsplijting
- Dia 21
- Kernfusie
- Dia 22
- Kerncentrales: kernsplijting
- Dia 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
- Dia 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.
- Dia 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
- Dia 26
- Stralingsbescherming
- Dia 27
- Afscherming alpha papier, kleding beta lab jas, handschoenen
gamma- lood, dik beton Zo kort mogelijke blootstelling Houd afstand
van bron
- Dia 28
- 1.De toekomst van de energievoorziening 2.Kernenergie 3.De zon
op aarde 4.Fusie als energiebron
- Dia 29
- Fusie is de energiebron van de zon en de sterren De zon zet
elke seconde 600 miljoen ton waterstof om in helium
- Dia 30
- Ontwerp je eigen reactor fusie
- Dia 31
- brandstof temperatuur druk warmteverlies
- Dia 32
- Brandstof waterstof + - deuterium + - tritium + -
- Dia 33
- en heel veel energie! deuterium tritium helium neutron De
fusiereactie
- Dia 34
- Temperatuur De zon: 15 miljoen graden Op aarde: 150 miljoen
graden!
- Dia 35
- Druk 10 bar Tussen fietsband (6 bar) en espresso-apparaat (14
bar)
- Dia 36
- Hoe houd je iets warm? isolatie grootte (grote dingen koelen
minder snel af)
- Dia 37
- Voorbeelden: de zon, bliksem, TL-buis, neon-buis Plasma
- Dia 38
- Hoe maak je iets 150 miljoen graden? In een oven!
- Dia 39
- oven verhitting waterstof gas
- Dia 40
- oven waterstof plasma verhitting
- Dia 41
- waterstof plasma oven heet hard aan verhitting
- Dia 42
- probleem: wandcontact! hard aan verhitting waterstof plasma
heet
- Dia 43
- hard aan verhitting Voorkom wandcontact met magnetisch veld
hydrogen plasma heet
- Dia 44
- hard aan verhitting Voorkom wandcontact met magnetisch veld
hydrogen plasma heet Plasmadeeltjes volgen het magnetisch veld
- Dia 45
- hard aan verhitting waterstof plasma heet
- Dia 46
- Voorbeeld van plasma dat magneetveldlijnen volgt
- Dia 47
- probleem: uiteinden hard aan verhitting waterstof plasma
heet
- Dia 48
- dit werkt fantastisch! uiteinden vermijdt: torus !
- Dia 49
- De Tokamak Dit is de Joint European Torus, JET, in Engeland.
Jet is het grootste kernfusie- experiment ter wereld.
- Dia 50
- JET van binnen
- Dia 51
- Vooruitgang in getallen 197019751980198519901995 2000 2005 10
-6 10 -4 10 -2 10 0 10 2 10 4 10 6 10 810 Fusie-vermogen [Watt]
Hier Voorspelden we dit 20102015 ITER 16 MegaWatt JET D-T D-D
Kolencentrale
- Dia 52
- 197019751980198519901995 2000 2005 10 -6 10 -4 10 -2 10 0 10 2
10 4 10 6 10 810 Fusie-vermogen [Watt] 20102015 ITER 16 MegaWatt
JET D-T D-D Hier Voorspelden we dit Vooruitgang in getallen
Kolencentrale Door politieke vertraging komt ITER pas in 2015
- Dia 53
- De geschiedenis van fusie, van 1960 tot 2015
- Dia 54
- 1960
- Dia 55
- 1970
- Dia 56
- 1980
- Dia 57
- 1990 JET
- Dia 58
- 2010 ITER
- Dia 59
- ITER vergeleken met een kolen centrale
- Dia 60
- 1.De toekomst van de energievoorziening 2.Kernenergie 3.De zon
op aarde 4.Fusie als energiebron
- Dia 61
- Fusie als energiebron Elektriciteits- productie: 13 GW
- Dia 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: 0.050.10 Euro per kWh, vergelijkbaar met andere
duuzame, schone bronnen in 2070
- Dia 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
- Dia 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 50-100 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
- Dia 65
- Kernsplijting Kernfusie Kolenas
- Dia 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
- Dia 67
- Brandstofgebruik Brandstofgebruik 1000 MW centrale per jaar:
BrandstofHoeveelheid Kolen2.700.000 ton Olie1.900.000 ton Fusie100
kg D+ 150 kg T 25 gram fusie-brandstof is genoeg voor de
levenslange elektriciteitsbehoefte van een westers persoon
- Dia 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
- Dia 69
- ITER (10-voudige energiemultiplicatie) DEMO
(demonstratiereactor) Commerciele reactor Duizend commerciele
reactoren JET ( wetenschappelijk experiment, geen energieproductie
15 jaar 35 jaar 50 jaar 100 jaar nu Wanneer is het zover?
- Dia 70
- Dia 71
- the end www.fusie-energie.nl