Sigurno ste čuli ovih dana ili zadnjih nekoliko mjeseci o valuti koja se naziva bitcoin. Možda se pitate da li bitcoin ima veze sa fizikom. E pa ima. Sve ima veze sa fizikom. U nastavku pročitajte prvo šta je tačno bitcoin, a onda pročitajte kakve tačno veze ima bitcoin sa fizikom:
“Bitcoin je kripto valutni sistem širom svijeta. To je prva decentralizovana digitalna valuta, jer sistem radi bez centralne banke ili jednog administratora. Mreža je peer-to-peer i transakcije se odvijaju između korisnika direktno kroz upotrebu kriptografije, bez posrednika. Ove transakcije su provjerene mrežnim čvorovima i zabilježene u neprohodnoj javnoj distribuiranoj knjizi koja se naziva blockchain. Bitcoin je izmišljen od strane nepoznate osobe ili grupe ljudi pod imenom Satoshi Nakamoto i objavljen je kao softver otvorenog koda u 2009. Bitkoini se stvaraju kao nagrada za proces poznat kao mining. Mogu se razmjenjivati za druge valute, proizvode i usluge. Od februara 2015. godine preko 100.000 trgovaca i prodavaca prihvatilo je bitkoin kao plaćanje. Istraživanje koje je proveo Univerzitet u Kembridžu procjenjuje da u 2017. godini ima od 2,9 do 5,8 miliona jedinstvenih korisnika koji koriste kripto novčanik, većina od njih koristi bitkoin.”, (1)
“U fizici, definicija “energije” je “ono što omogućava rad.”
To znači da je novac energija, jer se može koristiti za rad putem plaćanja ljudima. Energiju u novcu se može smatrati “ekonomskom energijom”. Ekonomisti nazivaju ekonomsku energiju “cijenom” i mjere ja u smislu “evra” ili “kenijskog šilinga” i tako dalje. Međutim, ove jedinice su apstraktne jer se njihova količina menja tokom vremena. Fizičari bi više voleli da koriste jedinice kao što su džuli ili kilovat-časovi, koji imaju konkretnu osnovu u fizičkim stvarima mase (kg), dužine (m) i vremena (e). Budući da je novac energija možemo primeniti Zakon o očuvanju energije, koji kaže: “Energija se ne može stvoriti ili uništiti, samo se transformisati.” Možete zapamtiti primere ovog zakona iz srednje škole: toster pretvara električnu energiju u toplotnu energiju; mikser pretvara električnu energiju u mehaničku energiju, itd. Račun od 100 dolara ima značajnu ekonomsku energiju. Ipak, kreiran je u automatizovanom procesu uz korišćenje jeftinih sirovina i beznačajne količine električne energije. Ovo poziva na pitanje: odakle je došla ekonomska energija od 100 dolara? Odgovor je u ekonomiji 101, koji kaže da je cena (ekonomska energija) funkcija ponude i potražnje. Kako se ukupna ponuda robe povećava, energija svake jedinice se smanjuje. Zbog toga je energija sadržana u novom računu od 100 dolara pretvorena iz prethodno postojećih dolara, od kojih je svaki izgubio mali deo svoje energije. Snaga je igra sa nula sumom. Ova realizacija ima posledice za tradicionalne novčanice kao što su dolari, novčani krediti (PoS), kao što su oni koji su planirani za buduće verzije ethereuma, kao i dokazi o radu (PoW) kao što je bitcoin. Dolari, evri, itd Kao što je gore objašnjeno, kada vlasti stvaraju nove dolare, oni uzimaju energiju od vlasnika već postojećih dolara.
Kovanice za dokazivanje učešća
Pretpostavimo da je budući ethereum PoS mreža koja dodjeljuje novu novčicu nosiocima etra proporcionalno njihovim fondovima. Drugim riječima, svi koji drže X novčića imaju Cx novčića nakon sljedeće nagrade za novac (gdje je C neka konstanta). Energija se pretvara iz starih novčića na nove novčiće, koje drže isti ljudi. Bez toka energije teško je videti stvaranje novih novčića u PoS sistemu.
Svrha je da se sagleda konsenzus o rastu bloka. Ostaje da se vidi. Kovanice za dokazivanje rada Proces kreiranja PoW kovanica (poput bitkoina) troši velike količine električne energije. Bitkoin fanovi mogu biti u iskušenju pretpostaviti da se ova energija u potpunosti pretvara u ekonomsku energiju novih novčića i da, dakle, već postojeći novac ne gubi energiju. Međutim, rudarski proces takođe stvara toplotu. Ako je energija u vrućini jednaka potrošenoj električnoj energiji, onda energija u novom novcu mora dolaziti od već postojećih novčića. Na sreću, ovo izgleda malo verovatno, pošto se mašine ne koriste ako se energija u potpunosti izgubi za zagrevanje.
Čini se da je verovatnije da se ekonomska energija transformiše iz električne energije sa nekim gubitkom efikasnosti na toplotu.
Sažetak
Dok oni koji štede energiju u dolarima imaju energiju sifonirane od ekonomskih parazita, oni koji čuvaju energiju u bitkoinu nemaju. Rudnici Bitcoina pronašli su način pretvaranja električne energije u ekonomsku energiju. Kako logični ljudi shvate da mogu čuvati čistu ekonomsku energiju bez nedostatka domaćeg ekonomskog parazita, oni će prodati svoje dolare za bitkoin. Ovo će rezultirati konverzijom energije iz dolara u bitcoin. Takođe će stvoriti pozitivnu povratnu petlju: čak i ljudi koji ne mogu da vide logiku držanja novca otpornog na banke kao ekonomske parazite videće ekonomsku energiju (cenu) povećanja bitkoina zbog sve veće potražnje. Kasnije, s obzirom da se ukupna ekonomska energija u bitkoinu približava dolarima, ljudi će primjetiti pad ekonomske energije dolara zbog pada potražnje. Kao i hemijska reakcija, energija će se tada transformisati brzo i skoro u potpunosti (kažem “skoro potpuno” jer će neki ljudi odbiti da prestanu verovati u dolare). Na kraju, iz perspektive fizičara, u univerzumu postoji neizbežni trend porasta entropije (poremećaja). Budući da su PoW kovani novac kao bitkoin jedini novac koji doprinosi povećanju entropije kroz gubitak toplote u rudarstvu (mining – u), oni su jedini novac koji ima svrhu iz univerzalne perspektive.”, (2)
U fizici, ekvivalentnost mase i energije je koncept da sva masa ima energetski ekvivalent, te da sva energija ima ima maseni ekvivalent. Specijalna teorija relativnosti izražava ovaj odnos rabeći formulu ekvivalentnosti mase i energije
pri čemu je
E = energija ekvivalentna masi (u džulima)
m = masa (u kilogramima), i
c = brzina svjetlosti u vakuumu (celeritas) (u metrima po sekundi).
Nekoliko definicija mase u specijalnoj teoriji relativnosti se mogu valjano rabiti u ovoj formuli, ali ako je energija u formuli energija mirovanja, tada masa mora biti masa mirovanja (također zvana “invarijantna masa”).
Formula se popularno pripisuje Einsteinu 1905. u poznatim Annus Mirabilis (“divne godine”) radovima, iako Einstein nije bio prvi koji je predložio relaciju između mase i energije, pa se formula pojavljivala u radovima koji su prethodili Einsteinovu teoriju.
U formuli, c² je faktor očuvanja zahtijevan za konverziju iz jedinice mase u jedinicu energije, tj., gustoća energije. U jediničnim terminima, E (džula ili kg·m²/s²) = m (kilograma) pomnoženo sa (299 792 458 m/s)2.
Mentalna energija ili psihička energije je koncept u nekim psihološkim teorijama ili modelima koji postulira nesvesno mentalno funkcioniranje na nivou između biologije i svijesti.
Filozofski pogled
Ideja podsijeća na Aristotelovu koncepciju actus et potentia. “Energija” ovdje se koristi u doslovnom značenju “aktivnost” ili “rad”. Henry More, u svojoj 1642 Psychodia platonica; ili platonska pjesma duše, definira “energiju duše”, tako da uključuje “svaki fantazam duše”. Julian Sorell Huxley definiše “mentalnu energiju”, kao “pokretačku snagu psihe, emocionalnu kao i intelektualnu” (On living in a revolution xv.192, 1944).
Psihoanalitički pogled
U Ego i Id, Freud je tvrdio da je Id bio izvor želja ličnosti, a samim tim i psihičke energije koja pokreće um. Freud je definisao libido kao energiju instinkt ili silu. Freud je kasnije dodao nagon smrti (također sadržan u Id – u) kao drugi izvor mentalne energije.
Godine 1928., Carl Jung je objavio esej pod naslovom “O psihičkoj energiji”. Kasnije, teorija psihodinamike i koncept “psihičke energije” je razvijen dalje od ljudi kao što su Alfred Adler i Melanie Klein. Baš kao što fizička energija djeluje na fizičke objekte, psihička energija će djelovati na psihološke entitete, i.e. misli. Psihološka energije i sila su osnova pokušaja da se formulira naučna teorija po kojoj bi psihološki fenomeni bili predmet preciznih zakona slično kako su fizički predmeti podložni Newtonovim zakonima. Ovaj koncept psihološke energije je potpuno odvojen (ili čak suprotan) mističnom istočnom konceptu duhovne energije. 1874., koncept “psihodinamike” predložen je sa objavljivanjem predavanja o fiziologiji njemačkog fiziologa Ernst Wilhelm von Brücke koji je, u koordinaciji sa fizičarem Hermann von Helmholtz, jednog od formulatora prvog zakona termodinamike (očuvanja energije) , trebalo da pokaže da su svi živi organizmi energetski sistemi takođe upravljani po ovom principu. Tokom ove godine, na Univerzitetu u Beču, Brücke je služio kao supervizor za studenta medicine Sigmunda Freuda koji je usvojio ovu novu “dinamičnu” fiziologiju. U svojim predavanjima o fiziologiji, Brücke je tvrdio tada radikalni stav da su živi organizmi dinamični sistemi za koje važe zakone hemije i fizike. Poreklo Freudovog osnovnog model, baziranog na osnovama kemije i fizike, prema John Bowlby, proizlazi iz radova od Brücka, Meynerta, Breuera, Helmholtza i Herbarta. Myers-Briggs podjela ljudi na tipove dijeli ljude u 16 kategorija na osnovu toga da li ih određene aktivnosti ispunjavaju energijom ili im troše energiju.
Neuronaučni pogled
Mentalna energija je više puta uspoređivana ili povezivana sa fizičkom energijom.
Studije iz 1990-ih do 2000-ih (i ranije) su otkrile da mentalni napor može se mjeriti u smislu povećanog metabolizma u mozgu. Moderno neuronaučno mišljenje je da metabolizam mozga, mjeren magnetnom rezonancom ili tomografijom emisije pozitrona, je fizički ekvivalent mentalne aktivnosti.
Gradis, Hidroelektra, Hidromontaža, Rusimir Vojinović i Đuro Đaković
Cijena
Trajanje licence
Nuklearna elektrana Krško (kratica: NEK) je nuklearna elektrana s Westinghouseovim tlakovodnim reaktorom snage 696 MW. Nuklearna elektrana se nalazi u Republici Sloveniji, na lijevoj obali rijeke Save 3 kilometra nizvodno od grada Krško. Republika Hrvatska i Republika Slovenija suvlasnice su nuklearne elektrane, svaka s udjelom od 50% te svaka dobiva 50% proizvedene električne energije. Radi se o prvoj nuklearnoj elektrani zapadnog tipa izgrađenoj u nekoj od tadašnjih socijalističkih zemalja.
Snaga elektrane originalno je bila 632 MW, a nakon zamjene parogeneratora i osuvremenjavanja elektrane 2000. godine iznosi 696 MW. Na godišnjoj razini električna energija dobivena iz NE Krško čini oko 16% od ukupne električne energije potrošene u Republici Hrvatskoj. Godišnje elektrana proizveda oko 5,5 milijardi kWh električne energije. NEK radi u 18-mjesečnom nuklearnom gorivnom ciklusu, tj. vremenski period između dva remonta je 18 mjeseci. Tokom remonta, osim pregleda opreme, zamjene neispravnih i istrošenih dijelova, te kontrolnih testiranja, obavlja se i djelomična zamjena nuklearnog goriva u reaktoru, istrošeno gorivo se vadi iz reaktora i smješta u bazen za istrošeno gorivo, a nadomješta se svježim gorivom. Prema pokazateljima pogonske efikasnosti 2007. (engl. Performance Indicator Index) dostignuta je vrijednost 98,1 za faktor kapacitivnosti, što je NEK dovelo među četvrtinu najboljih nuklearnih elektrana u svijetu.
Povijest
Hrvatska i Slovenija 1970. sklopile su sporazum o izgradnji nuklearne elektrane kod mjesta Krško u Sloveniji. U kolovozu 1974. investitori su sklopili ugovor o nabavi opreme i gradnji nuklearne elektrane snage s američkim poduzećem Westinghouse Electric Corporation, projektant je bilo poduzeće Gilbert Associates Inc., izvođači radovi bila su domaća poduzeća Gradis i Hidroelektra, a montažu su obavili Hidromontaža, Rusimir Vojinovic(Yugoslavia) i Đuro Đaković.
1. prosinca 1974. položen je kamen temeljac. U siječnju 1984. NEK je dobila dozvolu za redovit rad.
Slikovni prikaz prijenosa energije u reaktoru s vodom pod pritiskom. Primarni rashadni krug označen je narančastom, a sekundarni rashladni krug plavom bojom.
Bazen za privremeno odlaganje istrošenog nuklearnog goriva u nuklearnoj elektrani
Poplava u blizini NE Krško 2010.
Pogled u mali istraživački nuklearni reaktor snage 1 MW, s obogaćenim uranijem 4%, gorivnim šipkama od UO2 nuklearnog goriva, s oblogama od cirkonijevih legura. Jezgra NE Krško sadrži 121 nuklearni gorivni element prosječnog obogaćenja od 4,3 % uranija-235. Svaki element je građen od 235 gorivnih šipki razmještenih u matričnoj formi 16 x 16 u kojoj se još nalazi 20 lokacija za kontrolne šipke te jedna instrumentacijska. U prvih 7 ciklusa rada reaktora NE Krško koristili su se standardni Westinghouse (STD) 16 x 16 gorivni elementi s oblogom gorivnih šipki od Zircaloya-4. Od 7 do 11 radnog ciklusa uvodi se noviji tip dizajna, Vantage5 koji koristi gorive tablete od prirodnog uranija obogaćenja 0,74 w/o U-235, pri čemu su implementirane neke od karakteristika Vantage5 serije gorivnih elemenata poput uvođenja aksijalnih zona od prirodnog uranija, čime je poboljšana ekonomičnost iskorištenja termičkih neutrona, korištenje integriranih gorivih apsorbera (engl. Integrated Fuel Burnable Absorbers – IFBA), te visok stupanj odgora (do 60 GWd/tU). U 11. ciklusu se uvode novine u smislu naprednije i poboljšane izvedbe Zircaloy-4 obloge gorivnih šipki. Sa početkom 15 radnog ciklusa jezgre reaktora sa regijom 17 započinje uvođenje standardne serije Westinghouse 16×16 (STD) gorivnih elemenata VANTAGE+ sa gorivim tabletama anularnog obogaćenja od 2,6 w/o U-235. Glavna razlika u odnosu na VANTAGE5 seriju je u materijalu obloge gorivnih šipki. U ovom slučaju se koristi slitina ZIRLO čije su glavne karakteristike povećana otpornost prema koroziji i smanjen utjecaj neutronskog ozraćivanja. Pri svakom punjenju jezgre na početku novog radnog ciklusa jedan dio gorivih elemenata sadrži sagorive apsorbere koji smanjuju reaktivnost svježeg goriva, poboljšavaju raspodjelu snage i smanjuju koncentraciju borne kiseline na početku ciklusa. U NE Krško se upotrebljavaju Westinghouse integralni sagorivi apsorberi koji sadrže gorive tablete naparene tankim slojem cirkonijevog diborida. Vanjske dimenzije gorivne šipke koje sadrže IFBA-u u odnosu na one koje ne sadrže su identične. Jedina razlika je u početnoj širini zazora i tlaku helija u zazoru (1,379 u odnosu na 1,896 ). Gorivne tablete sa IFBA-om se nalaze u centralnom dijelu gorivne šipke u ukupnoj dužini od 305 cm. Važno je za napomenuti da se Westinghouseove gorivne šipke sa IFBA-om koriste od 1987. Parametri kojima se karakteriziraju pojedini dizajni gorivnih elemenata koji sadrže gorivne šipke sa IFBA-om su kao što je navedeno linearna gustoća u cirkonij diboridu, zatim broj šipki koje sadrže IFBA-u te njihov raspored u gorivnom elementu. Broj IFBA gorivnih šipki po gorivnom elementu obično varira od nule do 60% ukupnog broja gorivnih šipki u elementu (npr. za 16 x 16 matričnu formu broj IFBA šipki može varirati od 0 do 141). Broj gorivnih šipki sa IFBA-om po gorivnom elementu za 16 x 16 formu može biti 20, 32, 48, 64, 80, 92, 116 ili 148.
Reaktorska posuda
Reaktorska posuda sadrži jezgru nuklearnog reaktora i vodu (rashladno sredstvo i moderator ili usporivač neutrona pod tlakom). Kao reaktorsko hladilo, moderator neutrona i otapalo birne kiseline upotrebljava se obična demineralizirana voda. Reaktorska posuda je napravljena od ugljičnog čelika s dodacima molibdena i mangana, zbog povećanja čvrstoće i žilavosti, a unutrašnjost je presvučena slojem nehrđajućeg čelika zbog sprječavanja korozije. Uloge reaktorske posude vezane s radom reaktora su: podržavanje i učvršćivanje gorivnih elemenata, vođenje rashladnog fluida kroz jezgru, vođenje i učvršćivanje kontrolnih štapova, vođenje neutronskih detektora u jezgri. [4]
Da bi to bilo moguće u unutrašnjost reaktorske posude ovjesi se posebna cilindrična posuda manjeg promjera sastavljena iz dva dijela. Gornji dio služi kao vodilica kontrolnih štapova, a u donji se smještaju gorivni elementi. Otvor za ulaz rashladne vode u reaktor nalazi se iznad jezgre, pa fluid nakon ulaska u reaktor struji prema dolje u prostoru između reaktorske posude i unutarnje posude, sve dok ne dođe ispod donjeg nivoa jezgre. Tada se tok fluida usmjerava prema gore kroz jezgru paralelno s gorivnim štapovima, a nakon toga prema izlaznom otvoru. Reaktorska posuda NEK-a ima po dva ulazna i izlazna otvora. Kontrolni štapovi ulaze u jezgru s gornje strane, a neutronski detektori s donje strane. Vanjski promjer reaktorske posude je 3,69 metara, visina 11,9 metara, debljina stijenke 168 milimetara, a masa prazne posude 327 tona.
Tokom rada reaktora dio neutrona i gama zraka bježi iz jezgre i bombardira reaktorsku posudu uzrokujući radijacijsko oštećenje tj. smanjuje žilavost materijala i time skraćuje radni vijek elektrane. Da bi se smanjilo ozračivanje reaktorske posude promjenjena je i shema zamjene goriva, te se sada svježe gorivo stavlja bliže centru. Iako bi NEK trebao prestati s radom 2023., očekuje se da će u slučaju zadovoljavajućeg stanja reaktorske posude taj radni vijek biti produljen.
Parogeneratori
Parogeneratori su izmjenjivači topline, a zadatak im je toplinsku energiju nastalu u primarnom krugu prenijeti u sekundarni rashladni krug. NEK ima dva okomito postavljena parogeneratora (po jedan u svakoj rashladnoj petlji). Primarni dio parogeneratora je snop od 5428 tankih U-cijevi, ukupne površine 7177 m2, kroz koje protječe voda zagrijana u reaktoru. Velika površina potrebna je da bi se korisnije prenijela toplina sekundarnom krugu. Voda u sekundarnoj strani parogeneratora (napojna voda) nalazi se na nižem tlaku nego što je tlak u primarnom dijelu parogeneratora, te nakon zagrijavanja isparava. Smjesa vode i pare podiže se prema gore zbog konvekcije. Budući da je zbog očuvanja turbinskih lopatica dozvoljen maseni udio vlage u pari do 0,25 %, smjesa vode i pare prolazi kroz separatore vlage, a nakon toga i kroz sušionike pare. Para koja izlazi iz parogeneratora je suhozasićena para tlaka 6,5 MPa i temperature oko 280 °C. Visina parogeneratora je 20,7 metara, a masa preko 320 tone.
Tlačnik
Uloga tlačnika je održavanje tlaka u primarnom krugu u stacionarnom pogonu ili prilikom brzih prijelaznih pojava. Tlačnik je čelična posuda cilindričnog oblika u čijem se donjem dijelu nalaze električni grijači vode i priključak na primarni krug, a u gornjem rasteretni ventili, sigurnosni ventili, te uređaji za ubrizgavanje vode. U normalnom pogonu 60 % tlačnika ispunjeno je vodom, a ostatak je vodena para. Ako iz nekog razloga (hlađenja npr.) dolazi do pada tlaka u primarnom sistemu, nivo vode u tlačniku opada, jer voda iz njega istječe. Tlak u tlačniku također će padati što za posljedicu ima dodatno isparavanje vode u tlačniku, odnosno ublažavanje pada tlaka. Povećanjem snage grijača taj se efekt pojačava. U slučaju rasta tlaka u primarnom krugu raste i nivo vode u tlačniku, te dolazi do komprimiranja pare u gornjem dijelu tlačnika. Ubrizgavanjem vode u parni prostor, ili smanjivanjem snage grijača, može se smanjivati tlak. Obujam tlačnika NE Krško je 28,3 m3.
Glavne primarne pumpe
Uloga glavnih cirkulacijskih pumpi je uspostava i održavanje prisilne cirkulacije rashladnog fluida u primarnom krugu pri konstantnom tlaku. S obzirom da toplinski stupanj djelovanja u nuklearnoj elektrani ovisi o prosječnoj temperaturi rashladnog fluida, poželjno je da je ta temperatura što viša. Međutim, maksimalna temperatura hladioca ograničena je dopuštenim iznosom temperature hladioca u reaktoru, pa se povećanje prosječne temperature hladioca može postići smanjenjem prirasta temperature hladioca u reaktoru. Da bi za danu snagu prirast temperature bio manji, mora se povećavati protok (brzina) rashladnog sredstva kroz reaktor. Veća brzina strujanja zahtjeva veću snagu pumpe (ovisnost je o v3), iz čega proizlazi da je snaga pumpe ograničavajući faktor za smanjenje prirasta temperature u primarnom krugu. Smanjenje istjecanja primarnog fluida reaktora kroz osovinu pumpe postiže se protutlačnim brtvljenjem, a podmazivanje se također vrši vodom, jer upotreba maziva ne dolazi u obzir. Svaka od dvije glavne cirkulacijske pumpe NE Krško pogonjene su asinkronim motorima snaga 5,2 MW, nazivnog napona 6 kV. Masa pojedine pumpe iznosi 78,5 tona, visina 8,1 metara, a volumni protok vode je 6,3 m3/s.
Cjevovodi primarnog kruga
Cjevovodi primarnog kruga napravljeni su od nehrđajućeg čelika, a dijele se na:
tople (između nuklearnog reaktora i parogeneratora), hladne (između glavne primarne pumpe i reaktora), poprečne (između parogeneratora i pumpe napojne vode). Unutarnji promjeri cjevovoda u NE Krško se mijenjaju od 699 mm do 737 mm, dok su debljine stijenki od 59 do 62 mm.
Zaštitna zgrada
Sve naprijed navedene komponente primarnog kruga NE Krško nalaze se unutar zaštitne zgrade. Zaštitna se zgrada sastoji od tri dijela: čelični plašt (kontejnment), međuprostor (anulus) i zaštitna armirano-betonska zgrada. Čelični je plašt projektiran za tlak 0,357 MPa, odnosno onaj tlak koji bi nastao u njemu uslijed pucanja primarnog cjevovoda. Tada bi došlo do naglog pada tlaka u primarnom krugu i voda bi isparila povećavajući tlak unutar čeličnog plašta. S obzirom da je ta para radioaktivna, važno je sačuvati integritet kontejnmenta. Visina čeličnog plašta NE Krško je 71 metara, promjer 32,1 metar, a debljina stijenke 3,8 mm. Debljina betona armirano-betonske zgrade je 760 mm, a između nje i kontejnmenta se nalazi međuprostor širine 1,45 metara.
Pomoćni sustav reaktora
Zadatak pomoćnih sustava reaktora je osiguravanje rada elektrane u normalnim uvjetima, te zaštita reaktora u slučaju kvarova. Zaštita reaktora i sprječavanje ispuštanja fisijskih produkata u atmosferu mora biti ostvareno i u slučajevima glavnog projektnog kvara (lom primarnog cjevovoda), ili, na sekundarnoj strani nuklearne elektrane, loma parovoda ili loma cjevovoda napojne vode parogeneratora.
Pomoćni sistemi NE Krško su:
sistem za volumnu i kemijsku kontrolu,
sistem za odvođenje ostatne topline,
sistem za zaštitno hlađenje jezgre,
sistem za hlađenje nuklearnih komponenata,
sistem za tuširanje unutrašnjosti kontejnmenta,
pomoćni sistem napojne vode.
Sekundarni i tercijarni krug elektrane
Sekundarni krug nuklearne elektrane sličan je onom kod termoelektrane, s tim da u nuklearnoj elektrani parogenerator ima ulogu parnog kotla. Tlak zasićene pare na izlazu iz svakog parogeneratora je 6,5 MPa (na ulazu u turbinu 6,2 MPa), a temperatura 280,1 °C, što su vrijednosti niže od modernih termoelektrana na ugljen. Parametri pare određeni su temperaturom primarnog kruga i postizanjem što boljeg stupnja djelovanja turbinskog ciklusa. Niži tlak pare ima za posljedicu veće presjeke cjevovoda i turbina (osobito niskotlačnih dijelova).
Protok pare je 1,09 tona/sekundi, a vlažnost na ulazu u turbinu je 0,46 %. Međutim, tokom ekspanzije u turbini vlažnost pare se povećava, tako da se nakon visokotlačnog dijela turbine para najprije odvodi u separatore i pregrijače pare, a tek onda u nikotlačni dio. Povećana vlažnost ugrožava integritet lopatica turbine, koja se vrti kutnom brzinom 157 rad/s (1500 okr/min). Nakon izlaska iz niskotlačnog dijela turbine, para odlazi u kondenzator, a zatim nakon prolaska kroz četiri niskotlačna regenerativna grijača napojne vode (i jednog visokotlačnog) odlazi natrag u parogenerator. U slučaju naglog rasterećenja generatora, brzozatvarajući ventili zatvaraju dovod pare u turbinu, pa para direktno ide u kondenzator. Kondenzator se hladi vodom uzetom iz Save. Brana na Savi omogućava dovoljnu dubinu vode za usis rashladnih pumpi. Rijeci Savi se nakon ispuštanja rashladne vode kondenzatora temperatura smije povisiti za 3 °C, te u slučaju niskog vodostaja rashladna voda prolazi kroz rashladne tornjeve da bi joj se snizila temperatura. Osim rashladne vode za hlađenje, kondenzatora savska se voda koristi i za neovisno hlađenje izmjenjivača topline u sustavu za odvođenje topline iz nuklearnih dijelova.
S obzirom da je sigurno napajanje parogeneratora napojnom vodom izuzetno važno za sigurnost elektrane, osim osnovnog sustava postoji i pomoćni sustav za napajanje. Zadatak pomoćnog sustava za napajanje je osiguravanje hlađenja parogeneratora u slučaju kvara u osnovnom sustavu, a u normalnom pogonu ima primjenu pri stavljanju elektrane u pogon i pri obustavi rada elektrane. Pomoćni sustav napojne vode vezan je na više neovisnih naponskih izvora.
Električni sustav
Trofazni električni generator ima snagu od 813 MVA s cos Φ 0,85, kratkospojnim odnosom od 0,50 i naponom od 21 kV. Rotor trofaznog generatora hlađen je vodikom, a stator vodom. Uzbudna naprava nema četkica. Kod protoka Save većih od 100 m3 u sekundi, kondenzator se hladi protočno. Temperatura vode u Savi smije se nakon miješanja s rashladnom vodom povećati najviše za 3 °C, a ne smije prijeći 28 °C.
NE Krško uključena je u 400 kV prijenosni elektroenergetski sustav. Električna energija prenosi se s generatora preko dvaju transformatora u rasklopno postrojenje elektrane, a od tuda preko jednog dalekovoda prema Mariboru i dva prema Zagrebu, te transformatora na 110 kV sabirnice razvodno – transformatorske postaje Krško. Elektrana se električnom energijom opskrbljuje iz vlastitog generatora ili iz 400 kV sustava, a u slučaju njegovog raspada preko 110 kV kablovoda iz RTP Krško. Dodatno napajanje elektrane osigurava Termoelektrana Brestanica koja je od NEK udaljena 7 km, a koja može isključiti sve ostale potrošače i napajati samo NEK. U slučaju ispada vanjskih izvora napajanja NEK ima dva dizelska generatora s po 3,5 MW snage, koji mogu već u 10 sekundi isporučivati energiju. Snaga svakog dovoljna je za napajanje potrebne opreme koja osigurava sigurno zaustavljanje rada elektrane.
Zgrade
Svi su tehnološki značajniji objekti nuklearne elektrane izgrađeni na masivnoj ploči od armiranog betona postavljenoj na glineno – pješčanim slojevima pliocenskih taloga Krškog polja. Ta ploča čini čvrst temelj, siguran od potresnih udara. Zgrade su projektirane i građene tako da mogu bez oštećenja izdržati potres od 9 stupnjeva po Mercallijevoj ljestvici. Skladište srednje i nisko radioaktivnog otpada smješteno je na jugozapadnom rubu elektrane, a upravna zgrada s radionicama i rasklopno postrojenje uz sjeverni rub, pri ulazu u elektranu.
Ispuštanje radioaktivnosti
Godišnja ekvivalentna doza od prirodnih radioaktivnih izvora u okolici NEK-a je na nivou svjetskog prosjeka: 2,44 mSv. Doprinos NEK-a ekvivalentnoj dozi stanovnika koji živi u okolici elektrane bio je 0,002 mSv 2007., što je puno manje od dozvoljenih 0,050 mSv godišnje po stanovniku na udaljenosti od 500 metara od ograde NEK-a. Iznos od 0,002 mSv je manje od 0,1 % godišnje ekvivalentne doze od prirodnih izvora. Ispuštena aktivnost u tekućim ispustima za fisijske i aktivacijske produkte 2007. iznosila je 0,12 % dozvoljene aktivnosti, odnosno 48,3 % dozvoljene aktivnosti za biološki slabo aktivan tricij. Aktivnost plinovitih fisijskih i aktivacijskih plinova bila je oko 0,29 % propisanih vrijednosti, dok je aktivnost joda-131 i ostalih izotopa joda bila na sličnom nivou: 0,26 % dozvoljene vrijednosti.
Pri radu nuklearne elektrane nastaje plinoviti, tekući i kruti radioaktivni otpad. Za obradu otpadnih radioaktivnih plinova u elektrani se nalaze dva paralelna zatvorena kruga s kompresorom i katalitičkom peći za spaljivanje vodika i 6 spremnika za raspad i zadržavanje komprimiranih nestabilnih plinova. Četiri spremnika za plinove upotrebljavaju se tijekom redovitog rada elektrane, a dva kad je reaktor ugašen. Kapacitet spremnika dovoljan je za zadržavanje plina duže od mjesec dana. U tom se vremenu većina kratkoživućih nestabilnih plinova raspadne, a preostali se plinovi puštaju u atmosferu pri povoljnim meteorološkim uvjetima. Automatski instrumenti za mjerenje radioaktivnosti u ventilacijskom ispustu sprečavaju nekontrolirano ispuštanje plinova kada je koncentracija radioaktivnih plinova veća od dopuštene.
Tekući radioaktivni otpad pročišćava postrojenje za pročišćavanje koje se sastoji od spremnika, pumpi, filtra komore za isparavanje i dvaju demineralizatora. Posebno se čisti voda s talogom iz parogeneratora. Radioaktivnost otpadne vode ispuštene u Savu znatno je niža od dopuštenih vrijednosti. Sav kruti radioaktivni otpad koji nastaje tijekom rada elektrane, prilikom održavanja i popravaka, skuplja se u pogonu za kruti otpad. Većinu otpada čine istrošeni ionski izmjenjivači, talog iz komore za isparivanje, istrošeni filtri i ostali kontaminirani otpad kao što su papir, ručnici, radna odijela, laboratorijska opremai alat. Kruti se radioaktivni otpad komprimira te se s njime pune 208 litarske bačve od čeličnog lima. Te se bačve privremeno pohranjuju u skladištu uz elektranu. [8]
Otklon u NE Krško 2008.
Reaktor Nuklearne elektrane Krško isključen je u srijedu navečer oko 21 sat, 4. lipnja 2008., zbog curenja rashladne tekućine. Inspekcija je otkrila problem i ustanovila da je riječ o puštanju jednog ventila koji se je zamijenio. Prema mjerenjima Zavoda za nuklearnu sigurnost dviju država (Hrvatske i Slovenije), manji kvar u elektrani ne znači nikakvu opasnost za ljude i okoliš. Hrvatski Zavod za nuklearnu sigurnost je objasnio da je riječ o kvaru koji se određuje kao nesvakidašnji događaj, te se prema Međunarodnoj ljestvici za nuklearne nesreće (INES ljestvica) od sedam stupnjeva, odreduje kao događaj razine 0 ili otklon. Državni zavod za nuklearnu sigurnost u Hrvatskoj ima 15 postaja za mjerenje radijacije, a one tri u blizini Slovenije nisu bilježile radiokativnost veću od prirodnih razina.
Šta su to solarni paneli, princip funkcionisanja, tehnologija izrade, karakteristike, efikasnost, kao i struktura solarnih panela biće opisana u celosti ovde.
Solarne ćelije su poluprovodničke strukture koje konvertuju Sunčevo zračenje, u širokom talasnom opsegu, u električnu energiju. Sama solarna ćelija jeste sastavljena od većeg broja dioda, pn spojeva, koje rade u četvrtom kvadrantu I-V izlazne karakteristike. Fotonaponska konverzija generiše par elektron-šupljina pod dejstvom upadne svetlosti, energija fotona je dovoljna za prelazak elektrona iz valentne zone u provodnu. Solarne ćelije se mogu povezati redno, paralelno, ili kombinovano, sve zavisi od projektovane snage ćelije. Napon koji se dobija na izlazu zavisi od tipa ćelije i može biti 0.3-0.7V, uz gustinu struje od oko nekoliko desetina mA/cm2 zavisno od snage sunčevog zračenja, ali i o spektru zračenja. Dakle, rade u direktnom režimu ali sa negativnim smerom struje, slika 1. Na slici 1b jasno se vidi negativan predznak struje diode ID.
Slika 1
Prema materijalu od koga se proizvode dele se na Si, GaAs, CIS, CdTe, InP, organske. Broj pn spojeva ne mora biti jedan, Danas se razvijaju solarne ćelijesa tri ili četiri spoja sa znatno većim koeficijentom efikasnosti (mahom su bazirane na GaAs i Ge). Pored toga postoji još jedna klasifikacija a to je prema vrsti materijala koji ulaze u izgradnju spoja, gde je n tip od materijala sa jednom a p tip sa drugom širinom zabranjene zone Eg. To su takozvane heterostrukture, i mahom su ćelije sa više pn spoja takve prirode. Na taj način se postiže bolja apsorpciona pokrivenost talasnog spektra incidentne svetlosti. U novije vreme dosta se ulaže napora u silicijumske heteroćelije (SANYO solarne ćelije).
Na slici 2 dat je prikaz zavisnosti efikasnosti ćelije, cene po Wp i tehnologije izrade. Iako je raspon u ceni veliki svi tipovi se eksploatišu. Može se očekivati pad u ceni snage ($/Wp). Silicijumske solarne ćelije su komercijalno najzastupljenije, dele se prema kristalografskoj strukturi: monokristalne, polikristalne i amorfne. Monokristalne solarne ćelije su najskuplje ali zato je njihov koeficijent efikasnosti do 18%, polikristalne do 15% i predstavljau alternativu monokristalnim (mada je tehnologija potpuno različita), dok amorfne solarne ćelije imaju najnižu efikasnost svega 8% ali zato je njihova cena najmanja. Amorfni silicijum je pogodan za nanošenje na razne materijale tako da se proizvode i ćelije sa promenljivom planarnošću (nanosi se na plastične filmove).
Slika 2. Grafik efikasnosti i cene solarnih ćelija u funkciji tehnologije
Poprečni presek jedne tipične solarne ćelije, ma kog tipa bila prikazan je na slici 3. (uzeta je silicijumska solarna ćelija za primer). Prvi sloj je zaštitno staklo tj. SiO2, koje štiti ćeliju od spoljašnjih uticaja. Ispod je antireflektujući koji smanjuje reflektciju svetlosti i obezbeđuje da što više energije dospe do poluprovodnika (povećava se iskorišćenje ćelije). Zatim se nalazi sistem transparentnih elektroda, TCO. On kontaktira poluprovodnik sa pn spojem u kome se vrši zahvatanje fotona Sunčeve svetlosti. Sa donje strane je metalizacija-zadnji kontakt.
Slika 3. Poprečni presek solarne ćelije
Maksimalni izlazni napon individualne solarne ćelije iznosi oko 600-700mV, pa se ćelije serijski povezuju kako bi se dobio željeni napon. Najčešće se oko 36 ćelija serijski povezuje stvarajući module nominalnog napona od 12V.Snaga koju proizvodi jedna fotonaponska ćelija je relativno mala pa se u praksi više ćelija povezuju u grupu čime se formira fotonaponski modul. Prema projektovanoj snazi moduli se spajaju redno i/ili paralelno, čime se formira fotonaponski panel koji proizvodi struju, napon i snagu znatno većeg intenziteta, slika 4.
Slika 4. Solarna ćelija, modul, solarni panel
Kada se integrišu više panela dobija se polje PV modula ili solarna elektrana, slika 5. Danas se instaliraju solarne elektrane velikih snaga od 1MW pa čak 790MW(”Diablo Canyon”).
Slika 5. Polje solarnih panela
Energija Sunčevog zračenja koja dospe na Zemlju 10,000 puta je veća od energije potrebne da zadovolji potrebe čovečanstva, u periodu od jedne godine. Kada bi se posmatralo da na jednom kvadratnom metru dospe 100kWh godišnje, bilo bi potrebno prekriti površinu od 150x150km2 da bi se dobila energija ekvivalentna potrošnji za godinu dana (podatak iz 2001god.). Danas se sve više počinje sa implementacijom solarnih elektrana u industrijske sisteme, čak i u onim zemljama u koje su bogate naftom. Čak je i država Vatikan instalirala 2400-2700 solarni panelana svojim krovovima, pri čemu će sprečiti emisiju CO2 od 210t ili potrošnju 70t mazuta za samo dve nedelje eksploatacije. Da se o tome dosta razmišlja govori i podatak da Abu Dhabi planira da na krovovima grada instalira solarnu elektranu snage 500MW.
Kako solarna elektrana tako se danas sve više koriste solarni sistemi u domaćinstvima, trgovačkim molovima, ispitnim stanicama, itd. Tako se obezbeđuje delimična ili potpuna autonomnost napajanja. Čak se savremen dizajn objekata projektuje u skladu što veće eksploatacije Sunčeve energije (direktno ili indirektno). Na slici 6 dat je primer jednog domaćinstva u kome je instaliran sistem panela.
Slika 6. Blok šema solarnog modularnog sistema u domaćinstvu
Bitno je naglasiti da se konverzijom solarne energije u električnu dobija DC (jednosmerni) režim, pri čemu je za rad nekih uređaja u kući potrebno transformisati u AC (naizmenični). Kod ovakvih sistema razvila su se dva načina povezivanja:
Off-grid sistem je pogodan za napajanje tamo gde je nemoguće ili jako teško dopremiti distributivni sistem. Mada kako on obezbeđuje potpunu samostalnost eksploatacije električne energije to je i eliminisano finansijsko opterećivanje korisnika (izuzev u vremenu otplate). Fotonaponski sistem puni baterijsku banku (redno ili paralelno povezani akumulatori) u toku dana a noću se iz nje crpi akumulirana energija. Danju je moguće i direktno povezivanje na potrošače. Dodatno snabdevanje može dati i priključeni generator kao opcioni izvor snage. Ovakav sistem je skuplji, bar za 30% jer baterijska banka dosta košta i njihov radni vek iznosi 5-15god (zavisi od načina eksploatacije). Na slici 7 vide se delovi sistema i njihova međusobna povezanost.
Slika 7 Off grid PV solarni sistem
„On-grid“ sistem je fotonaponski sistem povezan na distributivnu mrežu od koje se dopunjuje do potrebne snage ili se šalje višak proizvedene snage (npr. princip negativnog brojila: kada se šalje brojilo oduzima potrošenu energiju i tako smanjuje račun), slika 8. Obezbeđuju normalno snabdevanje električne energije nezavisno od doba dana, godišnjeg doba i klimatskih uslova. Ovakav sistem zahteva dodatne ugovore sa agencijom za distribuciju električne energije, i može u mnogome ubrzati period otplate celog fotonaponskog sistema.
Slika 8. On grid solarni sistem
Bitna razlika jeste neophodnost baterijske banke i dodatnog generatora čime se ukuna cena u mnogome smanjuje i vreme povraćaja novca skraćuje. Pored ovih pogodnosti, u mnogim zemljama postoje subvencije (Feed-in tariff-e u Srbiji u ) za domaćinstva koja žele da postave fotonaponske sisteme i na taj način rasterete energetski sistem zemlje. Takav način finansiranja daje vreme otplate od 5-12 godina zavisno od cene struje i instalirane snage. Postoje sistemi gde se kombinuju ova dva ali njihova cena je najveća (mada se malo brže otplaćuje nego li „off-grid“).
Za projektovanje ili kupovinu solarnih panela potrebno je poznavati energetske potrebe domaćinstva (ako je domaćinstvo u pitanju) na mesečnom planu za „on-grid“ sistem i/ili maksimalnu moguću zahtevanu snagu domaćinstva za „off-grid“ sistem. To se postiže popisom snage svih električnih uređaja i analizom njihove paralelne eksploatacije, na primer:
Uređaj
Snaga (W)
Frižider
130
TV
60-250
Radio
15-80
Pegla
1500
Telefon (elektonski)
10-20
Mašina za pranje veša
450-600
Mašina za pranje sudova
1500
Mikrotalasna peć
750
Peć
1200-1500
Toster
1200
Kompjuter i monitor
140-200
Fen za kosu
1000-1500
Usisiač
1200-2000
Pored toga bitno je poznavati i srednji broj ekvivalentnih sati u danu za dati mesec i datu geografsku lokaciju, ali razumevanje da je intenzitet zračenja najveći u podne ±3h, kao da i zavisi od klimatskih promena u toku dana. Za projektovanje „off-grid“ sistema uzima se najgori slučaj (zimski period) kako bi se obezbedlo stalno snabdevanje električnom energijom, dok za „on-grid“ sistem se uzima srednja vrednost za sve mesece (mada projektovanje solarnog naponskog sistema zavisi od zahteva potrošača). Ekvivalentne sate sijanja Sunca moguće je očitati sa solarnih karti.
Pored ekonomskog aspekta javlja se i ekološki aspekt koji postaje dominantan uslov za očuvanje ekosistema. Narušavanje prirode danas je postalo intenzivno tako da se pojava alternativnih izvora energije nameće kao rešenje globalnog problema. Emisija CO2 povećava njegovu koncentraciju u atmosferi dok to dovodi do akumuliranja toplote i porasta srednje temperature planete (sprečava se odvođenje toplote u kosmos-efekat staklene bašte). Kao glavni uzročnici emisije ugljendioksida jesu sagorevači fosilnih goriva. Zelena energija a kao njen najveći izvor solarna enegija ublažavaju nastale posledice i obezbeđuju da se priroda sama obnovi. Solarna energija je čista energija, bez emisije štetnih gasova, i ispuštanja otpadnih voda. Zato se pri projektovanju solarnih elektrana pored snage i godišnje energije koju proizvede, uvek radi proračun u količini fosilnih goriva potrebnih za proizvodnju iste električne energije i koliko se tona ugljendioksida time izbegne da se emituje u atmosferu. Na slici 9. dat je primer koliko tona uglja je ekvivalentno proizvodnji energije za jedan modul snage 200W za specificiranu lokaciju na godinu dana. Dalje jedna solarna elektrana u Sevilji godišnje proizvede 23GWh električne energije čime je izbegnuto emitovanje 16,000t ugljendioksida.
Slika 9. Poređenje solarne energije i energije fosilnog goriva
Dakle, ako se nastavi sa izgradnjom solarnih elektrana i ulagnjem u implementaciju solarnih energetskih sistema u stambene objekte, može se otkloniti problem zagađenja životne sredine, poboljšati kvalitet života, umanjiti čovekova destrukcija prirode.
Sinergija (grč. συνεργός – raditi zajedno) je pojam koji opisuje stanje kada je celina nešto veće i drugačije od zbira svojih delova. Pojam se koristi u teologiji, biologiji, ekonomiji i drugim oblastima.
Kada je reč o srastanju podsistema u veći sistem, sinergija znači da se totalitetu sraslosti pripisuje ekstra bonus. Iako je termin prvobitno bio specifično biološki, on je dobio i šire značenje, na primer u poslovnom svetu, gde se ekstra bonus javlja na nivou integrisanih korporacija. Strogo govoreći, međutim, sinergije nisu uvek od koristi, jer u nekim slučajevima srastanje dovodi do problema koji ometaju totalitet i umanjuju njegovu efikasnost.
Energija je sposobnost sistema za vršenje rada, a isto se tako može reći da su rad i energija ekvivalentni pojmovi, iako opseg i sadržaj tih dviju riječi nije posve identičan. U biti, promjena energije jednaka je izvršenom radu pa se stoga i izražavaju istom mjernom jedinicom – džul [J] u čast engleskog fizičara Jamesa Prescotta Joulea. Vršenje rada se može manifestirati na mnogo načina: kao promjena položaja, brzine, temperature itd.
U svemiru ne postoje tijela i sustavi koji ne posjeduju energiju. Energiju se ne može uništiti, ona prelazi iz jednog oblika u drugi, s jednog tijela na drugo i uvijek u skladu sa zakonom o očuvanju energije. Postoje mnogi oblici energije koji opet imaju svoje podskupine koje dolaze do izražaja kod proučavanja različitih znanstvenih problema:
Kinetička energija
Potencijalna energija
Toplinska energija (toplina)
Unutarnja energija
Električna energija itd.
Izračunavanje energije je jedan od bitnijih zadataka u tehnici, s obzirom da nam to daje informaciju o mogućem radu koji se može dobiti, a znanja o procesima i načinima pretvaranja raznih oblika energije u mehnički rad su kamen temeljac tehnološkog napretka i ljudske civilizacije.
U fizici elementarnih čestica se upotrebljava manja i mnogo prikladnija jedinica za energiju – elektronvolt [eV], koji iznosi 1.602176462×10-19 J. 1 elektronvolt je definiran kao ona energija koju ima čestica naboja kad je iz stanja mirovanja ubrza napon od 1 V.
Razlika je dakle u tome što se sinergija odnosi na pojavu da sistem može imati neke osobine koje njegovi dijelovi sami ne mogu, dok je energija mogućnost vršenja rada.
.jpg)
