Spørg Fagfolket: Hvorfor er skorstenene på atomkraftværker brede i bunden?
Vores læser Casper Jensen spørger:
I disse tider atomkraftdebat-tider undrer det mig, hvorfor skorstene på ældre atomkraftværker har deres karakteristiske form, hvor skorstenene er enormt brede i bunden og smallere i højden.
Hvorfor har ældre atomkraftværker ikke almindelige smalle skorstene, som vi kender dem fra konventionel industri?
Læs også: Varmt havvand lukker svensk atomreaktor
Bent Lauritzen, afdelingschef på Center for Nukleare Teknologier på DTU Nutech, svarer:
Jeg gætter på, at du ikke tænker på de traditionelle skorstene, men snarere på køletårne.
Køletårne er ikke specifikke for atomkraftværker: Køletårne findes ved mange andre termiske værker end atomkraftværker, og nogle atomkraftværker har ikke køletårne, men bruger flod- eller havvand til køling.
Læs også: Her tester de beton, som skal modstå ekstreme belastninger, reparere sig selv og holde i 200 år
Køletårne virker ved, at varmt kølevand blandes med kold luft, hvorved vandet afkøles, og en del af vandet fordamper. Især fordampningen medfører en kraftig afkøling af det resterende kølevand.
Køletårnenes karakteristiske form har to overordnede hensyn:
1) Det funktionelle, hvor der er brug for et stort volumen forneden til opblanding og fordampning af vand og luft, og foroven til turbulent mixing og evt. kondensering af vand.
2) Det strukturelle, hvor den specielle form (typisk en hyperboloide) er en stærkere konstruktion end f.eks. en lige skorsten.
Håber, svaret kan hjælpe.
Spørg fagfolket
Du kan spørge om alt inden for teknologi og naturvidenskab. Redaktionen udvælger indsendte spørgsmål og finder den bedste ekspert til at svare – eller sender spørgsmålet videre til vores kloge læsere. Klik her for at stille dit spørgsmål til fagfolket.
Jeg troede, at formen også skyldtes et ønske om stor luftgennemstrømning (til dels?) opnået gennem opdrift kombineret med lave indløbs- og udløbstryktab.
Er der mon snarere tale om tvungen cirkulation og/eller nævnte tryktab er uden væsentlig betydning?
Det vil hjælpe på forståelsen, hvis vi fik en principskitse og tværsnit af et typisk køletårn i a kraft størrelse.
Bruger Akraftværker ikke alene køletårne, men også flod og havvand til køling.
Det meget omtalte Fukushima Daiichi lå tæt på havet for at anvende havvand til køling.
Værkets konstruktion er gennem analyseret og værker vil ikke blive opført med lignende fejl fremover.
Ja - Barsebäck har ikke køletårne, og det samme med de andre svenske svjv.
Et eksempel på køletårne kan også ses på Didcot Power station, hvor der både har været et Kul/Olie værk og det stadig eksisterende gas kraftværk. Der var 6 køletårne:
https://en.wikipedia.org/wiki/Didcot_power...
der er en længere beskrivelse af køletårne på Wikipedia. Her er linket for de dovne :-)
https://en.wikipedia.org/wiki/Cooling_tower
Jeg fandt denne billedserie der viser de store køletårne indefra:
https://twistedsifter.com/2017/01/inside-a...
Flot og interessant.
Svaret er korrekt, men det er så stringent at spørgeren sikkert ikke synes svaret er komplet.
Det er i mindre fra svarerens fejl, og i højere grad journalisten, som ikke sætter sig ind i spørgerens sted når svaret bringes - uden indholdsvurdering.
Udover det allerede foreslåede (skitser og forklaring), så kunne svaret jo have indeholdt:
- hvorfor skal der køles (termodynamisk forklaring)
- hvorfor køletårne istedet for /sammen med hav-/flodkøling (svar: beliggenhed, miljø, kapacitetsbehov, økonomi (?))
- henvisning til et par andre termiske værker med køletårne (i Tyskland)
- kort dansk henvisning: hvorfor ligger danske kraftværker ved havet, hvorfor var de oprindelige placeringer af A-værker i Danmark ved havet
Men jeg er jo bare læser, ikke journalist.
Det var ikke væsentligt for den ulykke, at værket var kølet med havvand. Normaltvis producerer værkerne selv energi til pumperne som pumper vand til køling. Ved jordskælv lukker værket selv ned, og pumperne overgår til nødstrøm. Den nødstrøm i form af batterier og diesel generatorer lå for Fukushima værket i kælderen, hvilket er ret uheldigt ved oversvømning fra en tsunami.
Og så sker det som ikke må ske for et atomkraftværk. Kølingen ophører, reaktorerne kan ikke kontrolleres, kølevandet fordamper => BOM!
Af helt andre årsager (en fejlagtigt udført test) og på en helt anden måde skete Chernobyl ulykken, men med det samme resultat.
Af helt andre årsager (fejl på udstyr som villedte personalet til at træffe de forkerte beslutninger) og på en helt anden måde skete ulykken på værket Three Mile Island i USA, men med det samme resultat. Dog lykkedes det at begrænse ulykken, men til den dag i dag som for Tjernobyl står en beskadiget reaktor indkapslet som ingen kan komme til og ingen reelt har fuldt overblik over skaderne på.
Der er i dag to problemer med A-kraft:
1)
Affaldsproblematikken er stadig ikke løst. Vi kan indkapsle affaldet, men naturen tager op til 250.000 år for at nedbryde plutonium. Mere almindelige affaldsstoffer tager 300-500 år at nedbryde. Der er ingen menneskeskabt måde at nedbryde på.
2)
Vi kan godt bygge værker som er sikre selv ved nedsmeltning. Det er bare så dyrt, værkerne ikke kan konkurrere med andre energiformer, så som kul og vind. Kul har så det problem det er stærkt forurenende og vind det problem at det nogle gange ikke blæser. A-kraft har så i dag det problem, at det principielt er billig og driftssikker energi, bare ikke med de sikkerhedskrav vi i dag stiller.
Aerodynamik er også en del af forklaringen.
Man ønsker sig at dampen kommer højt nok op til ikke med det samme at komme ned igen som nedbør.
Dette opnåes via en "skortenseffekt" hvor den lavere densitet af damp+luft får fart nok på til at "slå hul" på evt. inversionslag tæt på jordeoverfladen.
Det betyder i den anden ende at der er et ret kraftigt luftindtag ved jordoverfladen hvor den større diameter hjælper med at holde vindhastigheden nede på "kraftig blæst" frem for "storm" for det personale der færdes omkring og i køletårnene.
Vi har udemærkede metoder til at nedbryde de radioaktive stoffer der bliver til overs i traditionel atomkraft.
Vi kan genbruge affaldet i nyere reaktorer, som fjerner alle de besværlige isotoper, som xx plutonium.
Et 1 GW atomkraftværk efterlader ca 4 tons affald pr år, hvoraf 94 - 96 % kan genanvendes.
Et kulfyret kraftværk efterlader ca 7 millioner tons CO2, og 1/2 million tons aske pr år.
Atom affald er IKKE et problem.
Atomkraft er IKKE denne dyre energikilde som det påstås.
Kun i Europa og USA, hvor vi har glemt hvordan man bygger dem.
Det er ikke sikkerhedskravene der gør dem dyre, de russiske og Syd Koreansk og Kinesiske er bygget med de samme sikkerhedssystemer, og koster væsentlig mindre.
Tyrkiet har bestilt et atomkraftværk fra Rosatom på 4,8 GW, som blive finansieret,bygget og drevet, af Rosatom. Tyrkerne skal ikke tage penge op af lommen før strømmen begynder at flyde fra værket.
Den politiske sabotage i Vesten, har primært resulteret i at ingen vil investere i byggeriet, fordi de risikerer at det ikke får lov at starte når det er færdigt.
Derfor er det dyr at låne penge til byggeriet.
En forskel på 0 - 1 % statsgaranterede lån og 7-8-9 % private lån gør en enorm forskel på 20-30 år!
Alle prisberegninger på atomkraftværker, ignorere totalt muligheden for at leverer fjernvarme, som i Danmark er lige så stor en udgift som el.
Men atomkraftværker kan holde i 60 år og værker i USA har søgt om licens til 80 år.
Brugt brændsel er ikke affald, affaldet er de helt kortlivet isotoper som du skriver tager 300-500år at nedbryde. Plutonium er ikke affald, det er bændsel da det er fissilt. Det samme gælder i øvrigt flere andre isotoper i brugt brændsel, feks. Americium.
Reelt er der ingen affaldsproblemtik, da det er en ubetydeligmængde affald i forhold til alt andet affald vi producerer, så hvis man mener at det er et specielt problem for atomkraft, så synes jeg måske man lade livet med den affaldsmængde det medfører at leve her i landet og er faktor mange millioner af større størrelse. Ja glem vindmøller fordi affaldet per produceret elektricitet er faktor 10 gange større, medtaget alt affald og ikke bare brændsel samt livscyklus på sølle 30år(hvor som Michael nævner, reaktorer i dag bliver bygget med ca. den dobbelte levetid), og ja henfalder ikke. Hvis vi kun sammenlignede med brugt brændsel snakker vi om at affaldet fra vindmøller er i størrelsesordenen faktor 1000 gange større.
Affaldsproblem har altid været et opdigtet anti-atomkraft problem. Atomkraft sektoren er i virkeligheden den eneste branche der faktisk tager fuldt ansvar for sit affald. Så man kan jo spørge hvilken interesse du har i at sprede disse løgne i debatten?
Nå ifg. EIA kommer det nu til at være billigere end feks. offshore vind:
https://www.powermag.com/nuscale-boosts-sm...
Men ok LCOE priser kan man jo selvfølgeligt ikke sammenligne 100% med når vi snakker vind og sol, særligt ikke når andelen vokser, så vokser omkostningerne også, hvilket betyder de skaleres dårligt, modsat små passivt sikre reaktorer der reelt kan køre ødrift/loadfollowing på helt egen hånd. Det kan man læse her og specielt se på Figure ES.3: Grid-level system costs of selected generation technologies for shares of 10% and 30% of VRE generation:
http://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2018/7298...
En væsentlig grund til, at man vælger en hyperboloide er, at den dobbeltkrumme skalkonstruktion kan støbes ret tynd i en form med lige forskallingsbrædder.
Det er irrelevant for spørgsmålet og BURDE være fjernet af en ansvarlig redaktion.
ØV !
Dine kommentarer vedrørende de tre atokraftulykker:
- Three Mile Island
- Chernobyl
- Fukushima
er i det væsentlige forkerte.
Det eneste korrekte er, at nødstrømforsyningen svigtede i Fukushima især som følge af en tsunami, som oversteg design kriterierne - som måske ikke var tilstrækkeligt robuste kan man efterfølgende konstatere.
Diskussionen hører ikke hjemme i denne tråd.
Hvis ikke atomkraft spørgsmål høre til i en debat om kølesystemet på atomkraftværker, hvor så?
Når nu Ingeniøren ikke vil lave en fornuftig debat om emnet, så dukker det op i de afledte debatter.
Når Danmarks førende ingeniør forum, nægter at tage den mest effektive energikilde op til Neutral behandling, af frygt for vindmølleindustrien, så kommer der debatter som denne.
Når førende debatører spreder usandheder og fordrejer enhver debat om atomkraft, som er i vækst i alle regioner uden for Europa og USA, så kommer der små forkølede indspark som disse.
Jeg afstå gerne fra disse semi-seriøse indslag, når Ingeniøren laver en NEUTRAL debat om emnet, hvilket jeg har opfordret dem til, ved flere lejligheder.
Du må være en meget indædt modstander af atomkraft, siden du synes det er et bandlyst emne at diskutere i forbindelse med et spørgsmål om netop atomkraftværkers Køletårne.
Jamen hvor ser du at det handler om køletårne?
Spørgsmålet handlede om de brede skorstene på atomkraftværker hvor atomerne vælter op fra og spredes ud i verden :-)
Jeg må da indrømme at jeg også blev noget forbavset over den overskrift i Ingeniøren!
Jeg vælger at tro det er en god omgang sarkasme :)
Hvor højden af køletårnet (eller skorstenen) bidrager proportionalt til trækket af flowet eller volume strømmen i røret, bevirker arealindsnævringen i røret forøget hastighed af flowet. Flowet eller volume strømmen V(t) er givet ved
V(t) = A * v(t)
hvor A er rørets tværsnits areal i en given højde og v(t) er hastigheden eller farten. En halvering af tværsnits arealet bevirker en fordobling af flow hastigheden.
Med venlig hilsen Peter Vind Hansen
Det er korrekt, at debatten delvis er på vildspor fordi spørgsmålet er på vildspor og overskriften viderefører vildsporet.
Det korrekte er, at termiske kraftværker behøver køling. Hvis de ikke er placeret ved havet, må der benyttes køletårne.
Da vi har masser af hav og kyst i Danmark og Sverige, ser vi ingen køletårne her. Men man skal ikke langt ned i Tyskland, før de dukker op.
Hvis der fyres med f.eks. kul eller olie behøves der også skorstene til forbrændingen. Atomkraftværker behøver ikke skorstene.
Så burde den ged være fuldt barberet....
Det minder mig om en forårsdag for nogle år siden hvor jeg cyklede på Gammel Køge Landevej. Vejret var i øvrigt solrigt og klart - men køligt.
Pludselig var der et par hundrede meter med sne på cykelstien! Jeg var kørt under røgfanen fra Avedøreværket, som åbenbart kondenserende og blev til sne. God erindring.