Egil Lillestøll, Lillestøl,, CERN & Univ. of Bergen

Transkript

1

2 Verdens energiforbruk krever Store tall: kilo (k) = 10 3 Mega (M) = 10 6 Giga (G) = 10 9 Tera (T) = Peta (P) = år = 8766 timer (h) (bruk h i hoderegning) 1 kw kontinuerlig forbruk i ett år = ca. 9 MWh 1 TWh pr år svarer til ca kw kontinuerlig forbruk (bruk 100 MW i hoderegning)

3 OECD energidefinisjon Som enhet brukes varmeverdien - eller den termiske verdien av olje. Forbruk av energi måles derved som oljeekvivalent, f.eks: 1 toe (1 tonn oljeekvivalent) er det samme som varmeverdien i ett tonn olje. Globalt forbruk måles i Mtoe (= Megatonn o.e.) OECD regner med en effektfaktor på 38% fra termisk til elektrisk energi huskeregel: 2 Mtoe 1 GW e kontinuerlig)

4 Noen tall (Mtoe) for perioden : Verdens totale energiforbruk: hvorav olje : kull : naturgass: USAs totale forbruk Europa + Eurasia totalforbruk Globalt forbruk opp 3.3% pr.år fra 2001 til 2003 og opp 5.0% fra 2003 til 2004

5 Detaljer for 2004 (2003) i Mtoe: Olje Gass Kull Kjerne energi Hydro Total USA Europa+ Eurasia Asia Pacific Verden (1306) 2778 (2398) Asias forbruk av kull opp 10.3% fra 2002 til 2003 og 15.3% fra 2003 til (2908) (9741)

6 Vesteuropeers energiforbruk pr år: 4 toe En amerikaners energiforbruk pr år: 9 toe Nordmenns energiforbruk pr år: 10 toe (63 % hydroelektrisitet) 3 % pr år de neste 95 år gir: (1.03) 95 = 16.6 eller nesten 17 ganger høyere forbruk i 2100 enn idag BREMSENE MÅ PÅ!!

7 Jordens befolkning år 2000: ca 6 milliarder Jordens befolkning år 2100: 9-10 milliarder Antatt globalt energiforbruk år 2100: Mtoe (økning faktor 5.5)!!!! Kan dette bringes ned til ca Mtoe??? Ingen prognoser tar med det økende behovet for energi for å produsere rent ferskvann

8 Luftforurensinger (spesielt fra kullforbrenning) Udiskutabel dødsårsak: I Kina er luftveisykdommer nå den fremste dødsårsaken. Verdensbanken anslår at dette skyldes forurensingene fra forbrenning av kull og biomasse. (Økende bruk av kull) Kullforbrenning frigjør store mengder radioaktivitet!!! (Ett tonn kull frigjør ca Bq Radon ( 222 Rn) til atmosfæren)

9 Hva kan gjøres? (Tar et optimistisk utgangspunktet) Globalt energibehov år 2100: Mtoe Dessuten at forbruket av kull, olje og naturgass skal være (vesentlig) mindre i 2100 (5000Mtoe) enn i 2004 (8965 Mtoe) Hvordan dekke Mtoe fra andre kilder?

10 Hydroelektrisitet -Ingen økning senere år -Vanskelig å dekke store landområder km 2 svarer til ca. 2 Mtoe (ca. 1 GW e ) - ( eksempel Kina (Yangsteelven) ca GW e ) Maksimal teoretisk dekning i 2100: 3.5 % (opp fra 3 % idag)

11 Tidevann La Rance, Frankrike, 2 ktoe (0.002 Mtoe) med en max høydeforskjell på 13 m mellom høy- og lavvann havbølger Sannsynligvis enklere, men foreløpig ingen gode løsninger

12 Solvarme (direkte konvertering ved bruk av speil teoretisk mulig) Eksempel: I Sahara er utnyttbar solvarme ekvivalent til ca. 30 cm olje pr. m 2 pr. år for elektrisk produksjon, og ca. 15 cm olje pr. m 2 pr. år for produksjon av hydrogen Med plass for infrastruktur kan vi gå ut fra ca. 40 m 2 pr person, eller totalt ca km 2

13 Fra de franske Pyreneene

14 Kramer Junction II

15 Om vi ville dekke det globale energibehovet fra solvarme i år 2100, må vi bygge ut: m 2 eller mål hver dag fra nå av! (Mange arbeidsplasser for speilvaskere)

16 Energi fra fission (kjernekraft) Sammen med solvarme eneste realistiske mulighet! Kan det bygges sikre kjernekraftverk? Hvor mange slike kraftverk trenger vi?

17 Antall slike kraftverk: Et kjernekraftverk svarer til ca. 1 Mtoe, vi trenger Mtoe og derfor ca slike kraftverk For å komme i mål må vi med andre ord bygge mer enn ett slikt kraftverk pr. dag i resten av dette århundre

18 Atomkjerne A X Z : A: antall nukleoner (p+n), Z: antall protoner (p) X: navn på elementet Element: 232 Th 90 Thorium (A=4n Thoriumserien) 231 Pa 91 Protactinium (A=4n+3 Actiniumserien) 238 U 92 Uran (A=4n+2 Uraniumserien) 237 Np 93 Neptunium (A=4n+1 Neptuniumserien) 244 Pu 94 Plutonium (Thoriumserien) Fisjonsmateriale: 233 U, 235 U, 239 U, 238 Np, 239 Pu

19 Naturlig forekommende Uran: 238 U (99.3%) med en liten mengde 235 U (0.7%) I en kjernereaktor er det 235 U ( evt. 239 Pu ) som gir energien, mens 238 U forvandles til Plutonium Defor brukes anriket Uran som fortsatt inneholder mest 238 U Problemavfall: Pu

20 Carlo Rubbia (CERN) (Nobelpris 1984) Energy Amplifier Project ( EA ) - bruker Thorium som drivstoff - drevet av en akselerator ( IKKE kjedereaksjon ) - produserer praktisk talt ikke avfallstoffer - kan forbrenne avfall som Plutonium (sammen med Thorium) og få ut 30% ekstra energi - Thoriumreserver for år

21 Uranreaktor (biprodukt) 238 U 239 U 239 Np 239 Pu 240 U 240 Np 240 Pu Thoriumreaktor (hovedreaksjon) 232 Th 233 Th 233 Pa 233 U fission 234 Th 234 Pa 234 U 235 Th 235 Pa 235 U fission

22 Kort oppsummering: Akselerator gir protoner protoner i bly n + Th n U nøytroner (n) 233 Pa 233 U fisjonsenergi Ved korrekt innstillt stråleintensitet: produksjon og fisjon av 233 U i likevekt 27 tonn ThO 2 gir 1.5 GW kontinuerlig termisk energi i 5 år

23

24 EA skisse

25 EA (Carlo Rubbia) - Simlueringsprogrammer - TARC (produksjon av radiofarmasøytiske stoffer) - Transmutasjon av radiaktivt avfall - Stråle for studier av nøytronbestråling

26 Fra Carlo Rubbia:

27 Konklusjoner: Alt må gjøres for å spare energi Alternativer til bruk av fossilt brensstoff må utvikles så fort som mulig, og Norge som energinasjon bør være pådriver Forbruk av fossilt brennstoff vil de neste tiårene øke kraftigere enn de mest pessimistiske prognosene

28 Norge bør i ren egeninteresse og med tanke på fremtidige generasjoner satse maksimalt på utvikling av avansert nedstrømsteknologi og industri Norge bør av samme grunn bremse på uttak av olje og gass slik at denne industrien forblir selvforsynt med råvarer også etter 2050

29 Norge bør ta initiativ til finansiering av den første prototypen for et akseleratordrevet kjernekraftverk basert på Thorium

30 Norge sitter på de fjerde største Thoriumreservene i verden!