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