konvencionalni izvori energije-nuklearna gorivargf.bg.ac.rs/predmet/ro/v semestar/energetika i...
TRANSCRIPT
Konvencionalni izvori energije-nuklearna goriva
Nuklearna goriva
Pod pojmom nuklearno goriva podrazumevaju se uran i torijum. Izotop urana U-235 jedino je nuklearno gorivo koje se nalazi u prirodi, ali u malim količinama do 0.7% u prirodnom uranu.
Najčešće se u prirodi nalaze u vidu oksida ili silikata. Poznato je više od 200 minerala koji sadrže uran ali je zbog male koncentracije za eksploataciju interesantan mali broj minerala: uraninit, branerit, euksenit, karnotiti. Za eksploataciju torijuma značajni su: monazit, torit i granerit.
Najveća nalazišta urana se nalaze u morskoj vodi, ali sa malom koncentracijom
Rezerve urana računaju se prema sadržaju uranovog oksida U2O3 (žuti kolač), a računaju se i na bazi cene eksploatacije 1kg ili 1t koncentrata ili kg urana.Nuklearne sirovine se koriste i u vojnoj industriji-problem iskazivanja stvarnih rezervi
Rezerve
Država Uran (t)
Australija 460,000 t
Kanada 426,000 t
Kazakhstan 254,000 t
Južnoafrička Rep. 186,000 t
Brazil 112,000 t
Namibia 110,000 t
Uzbekistan 109,000 t
SAD 102,000 t
Niger 94,000 t
Rusija 75,000 t
Rezerve urana (cena do 80$ po kg) iznose oko 2 miliona tona
Rezerve urana (cena do 130$ po kg) iznose oko 5 miliona tona
Izvor: European nuclear society
Ukupne rezerve se procenjuju na 15-20 miliona tona
Raspodela rezervi
Ekplaotacija rude:Podzemna,Površinska,Pomoću metode ispiranja.
Izržen problem zaštite okoline prilikom eksploatacije
Proizvodnja
Rezerve i proizvodnja
Priprema i prerada nuklearnog goriva
Osnovno gorivo je izotop urana U235 čije učešće u prirodnom uranu iznosi najviše 0.714%Cilj pripreme je povećanje koncentracijeNuklearni ciklus:
Predreaktorski deoReaktorski deoPostreaktorski deoPREDREAKTORSKI DEO:
Industrijka priprema i prerada rude do tehničkog koncentrataRafinacija i prerada tehničkog koncentrata do nuklearno čistog jedinjenjaObgaćivanje uranijumaFabrikacija gorivih elemenata
Priprema i prerada nuklearnog goriva
“žuti kolač”-smeša uranovih oksida
uranhrksafluorid
Obogaćivanje urana putem gasne difuzije
Obogaćivanje urana
Obogaćivanje urana centrifugiranjem
Obogaćeni uran
Prirodni uranijum
Nisko obogaćeni uranijum
Visoko obogaćeni uranijum
Proizvodnja električne energije
U svetu danas radi 439 nuklearnih elektrana
Proizvodnja električne energije
Proizvodnja električne energije putem nuklearnih elektana
Nekonvencionalna goriva-Uljni škriljci, bitumenozni peskovi, treset
Uljni škriljci
Uljni škriljci i bitumenozni peskovi spadaju u nekonvencionalna fosilna goriva pa su zbog toga veoma malo istraženi.Uljni škriljci su rudni materijali sedimentno-organogenog karaktera sa različitim sadržajem organske materije koja je raspršena u porama u obliku mikroskopski sitnih čestica.
Sadržaj organske materije –kerogena je različit i kreće se od nekoliko litara do 600 litara po toni rude u najbogatijim ležištimaNajveći zanačaj-mogućnost dobijanja tečnih goriva koja mogu zameniti derivate nafte
Rezerve
Rezerve uljnih škriljaca
0
500000
1000000
1500000
2000000
2500000
3000000
mili
ona
tona
Juzna Amerika 82421
Okeanija 31748
Severna amerika 2060469
Srednji Istok 38172
Evropa 368156
Azija 45894
Afrika 159243
Izvor WEC: Survey of energy resources 2007
Rezerveomogućavaju proizvodnju preko 10 milijardi barela nafte
Ekstrakcija kerogena
Za izdvajanje kerogena potrebno je dejstvo toplote, a mogu se koristiti i kao gorivo u industrijskim pećima i kotlovimaEkstrakcija kerogena može se vršiti:
In situ- u samom nalazištuEx situ- na površini zemlje
Ekstrakcija ex situ:Eksploatacija mineralne sirovine površinskom ili podzemnom eksploatacijomMlevenjeDestilacija na oko 500°CProblem 0.885-0.9t/t otpadnog materijala
Ekstrakcija in situ:Prisup sličan podzemnoj gasifikaciji uglja
Ekstrakcija kerogena
Proizvodnja
Ex-situ In-situ pilot projekat
Proizvodnja
proizvodnja
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Afrika Azija Evropa SrednjiIstok
Severnaamerika
Okeanija JuznaAmerika
hilja
da to
na
Proizvodnja goriva iz uljnih škrilaca 2002. godine
Izvor WEC: Survey of energy resources 2007
Proizvodnja
Proizvodnja
Bitumenozni peskovi
Bitumenozni peskovi (naftni peskovi) predstavljaju smešu peska, mineralnih materija, vode i bitumenaU literaturi su poznati kao tar sands, bituminous sands, oil sands, extra heavy oil.
Rezerve
Registrovani su u preko 70 zemalja, ali preko ¾ rezervi locirano je u Kanadi i Venecueli
0
500000
1000000
1500000
2000000
2500000
3000000
3500000
mili
ona
bare
la
Južna Amerika 0 2447705
Evropa 348864 1397
Azija 426771 1772
Severna Amerika 2451171 2995
Afrika 45546 500
Natural bitumen Extra heavy oil
Izvor WEC: Survey of energy resources 2007
Rezerve
Proizvodnja
In situEx situ
Proizvodnja
Treset
Treset spada u nekonvencionalna goriva. To je najmlađe fosilno gorivo, kod koga nije došlo do faze ugljenifikacije.Nalazišta treseta nalaze se u močvarnim područjima sa vlažnom i hladnom klimom.Sadržaj vlage je i do 90%Niske je toplotne moćiSadržaj azota do 2%
Rezerve
Rezerve
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
160000
Afrika SevernaAmerika
JužnaAmerika
Azija Evropa SrednjiIstok
Okeanija
hilja
da h
a
Površine pod tresetom, hiljada ha
Proizvodnja
Primena:U energetici
DirektnoBriketi
U poljoprivredi
Grejanje staklenika
Grejanje kombinovano treset i biomasa
Proizvodnja