עוד מעט נלמד כיצד פועלת תחנת חשמל גרעינית. בינתיים, רק נגיד שפעולתה מבוססת על חומר רדיואקטיבי הפולט חום, החום הזה משמש להרתחת מים וליצירת קיטור, וזרם הקיטור משמש לסיבוב טורבינה.

פריירי איילנד היא תחנת חשמל ותיקה, שהוקמה בשנות השבעים של המאה הקודמת. לביקור וירטואלי בתחנת החשמל: לחצו כאן.

ענו על השאלות הבאות בדף הדיווח:

1. לחצו על המסך כדי לעצור את הסרטון הראשוני שעולה. כעת תוכלו להזיז את נקודת המבט שלכם, להתקרב ולהתרחק באמצעות האצבע או העכבר. הסתכלו סביב על אזורים שונים של התחנה (כולל אזורים מרוחקים). בניינים מסויימים יהיו מסומנים ככאלה שאפשר לבקר בהם. אילו סוגי בניינים נמצאים באתר ואפשר לבקר בהם באופן וירטואלי בתחנת החשמל הזו?

א. בנין הטורבינות Turbine

ב. בנין הכור הגרעיני Reactor

ג. בנין אחסון הבטריות battery storage

ד. בנין לשאיבת וניקוי מי הנהר Intake Screenhouse

ה. בנין אחסון הפחם Coal Storage

ו. בנין קירור המים Cooling Tower

ז. בנין גנרטור החירום (דיזל) Emergency Diesel Generators

ח. בנין המשרדים Offices

2. שימו לב כי לשניים מהבניינים יש צורה שונה – עגולה עם גג כיפתי. מהי לדעתכם הסיבה לכך?

א. הם עתיקים יותר

ב. הם מגנים על הכורים הגרעיניים

ג. האדריכל רצה שזה יהיה יפה יותר

ד. אלה הם מיכלי מים, ולכן הם בנויים כמו בלוני מים.

3. הספק ייצור החשמל של התחנה הזאת הוא 1,100 מגה-וואט.
   היכנסו לבניין הטורבינות  על ידי לחיצה עליו, הקשיבו להסבר באנגלית וגלו בסופו: לכמה בתים (homes) התחנה מספקת חשמל?
   כדי לצאת מהבניין –

• • אם אתם צופים בסיור בטלפון, לחצו על המילה PANORAMAS בתחתית המסך ובחרו את התמונה הראשונה (השמאלית העליונה).
  • אם אתם צופים במחשב, לחצו על כפתור ה"נגן" בתחתית הימנית של המסך.

4. היכנסו לבניין הכור האטומי (Reactor Building), בו האורניום הרדיואקטיבי נמצא בתוך בריכה. מי הבריכה בולעים את הקרינה הרדיואקטיבית כך שמחוץ להם אין סכנה, ואנשים יכולים להתנהל באופן חופשי.

• אתרו את הבריכה עם האורניום. באיזה צבע הוא זוהר?
• מצאו את האנשים העובדים בבניין. איזה ביגוד מגן הם לובשים?

בכור גרעיני המיועד להפקת חשמל משתמשים בחומר הנקרא אורניום לצורך אספקת האנרגיה.

ענו על השאלות הבאות בדף הדיווח. הסתמכו בתשובותיכם על המידע שתאספו מהסרטון הבא: (צפו בסרטון עד דקה 1:18)

1. כמה תאי דלק גרעיני צריך כדי לספק חשמל לבית ממוצע במשך שנה?
2. מהו התהליך שעליו מתבססת השיטה?

א. ביקוע גרעיני – שבו האטום מתפרק לחלקים בתהליך הפולט חום רב

ב. היתוך גרעיני – שבו שני אטומים הופכים לאטום יחיד, בתהליך הפולט חום ואור

ג. שריפה – שבה החומר נשרף באופן יעיל במיוחד עד שנשאר רק הגרעין של החומר

3. צריכה שנתית ממוצעת של משפחה במדינת מינסוטה היא כ-10 מגה-וואט-שעה. כדי לספק חשמל לאותה משפחה במשך שנה שלמה נדרשים כ-80 גרם אורניום.
   בסרטון נאמר שצריך 8 תאי דלק כדי לספק חשמל לבית ממוצע במשך שנה אחת.
   חשבו: כמה שוקל תא דלק כזה, בקירוּב?
4. אם נרצה לספק לאותה משפחה חשמל במשך שנה באמצעות פחם (במקום דלק גרעיני), נצטרך כ-8,000 קילוגרם (או 8 טון) פחם. מה היחס בין כמות הפחם לכמות הדלק הגרעיני (אורניום) שצריך בשביל לספק חשמל למשפחה אחת?

א. 1 קילוגרם אורניום מספק אנרגיה בכמות הזהה לזו שמספקים 8,000 ק"ג פחם.

ב. 1 גרם (0.001 ק"ג) אורניום מספק אנרגיה בכמות הזהה לזו שמספקים 100 ק"ג פחם.

ג. 1 קילוגרם אורניום מספק אנרגיה בכמות הזהה לזו שמספקים 100 ק"ג פחם.

ד. 100 ק"ג אורניום מספקים אנרגיה בכמות הזהה לזו שמספק 1 גרם פחם.

5. שטחה של תחנת הכוח הגרעינית פריירי איילנד הוא כ-500,000 מ"ר וההספק שלה הוא 1,100 מגה-ואט. השטח של תחנת "אורות רבין" (שעליה למדנו בשיעורים קודמים) הוא 1,200,000 מ"ר, וההספק שלה הוא 2,590 מגה-וואט.
   חשבו: איזו משתי התחנות – פריירי איילנד ואורות רבין – מייצרת חשמל בהספק גבוה יותר ליחידת שטח?

במהלך הסיור הווירטואלי שערכתם מוקדם יותר בתחנת החשמל פריירי איילנד, יתכן שהבחנתם בכך  שמתקני קירור המים פולטים משהו דמוי ענן. מה בדיוק נפלט שם? האם זה עלול לפגוע בסביבה?

כדי להבין זאת, צפו בסרטון הקצר הבא: לחצו כאן.

הקריינות בסרטון היא באנגלית, אך לא חייבים להאזין לה. במקום זאת, היעזרו במה שלמדתם על תחנת חשמל מבוססת פחם או גז כדי לעקוב אחר התהליך המתואר בסרטון. נזכיר רק מושג אחד המוזכר בסרטון שאינכם מכירים: "קוֹנְדֶנְסְר" (Condenser) – זהו מתקן שהופך קיטור חזרה למים.

הסתמכו על המידע המופיע בסרטון כדי לענות על השאלות הבאות בדף הדיווח:

1. כמה מערכות מים נפרדות יש בתחנת החשמל שמבוססת על חום מביקוע גרעיני?
2. סדרו את המשפטים הבאים לפי סדר האירועים שרואים בסרטון:

א. המים ששימשו לקירור הקיטור התחממו ופולטים אדים במתקן הקירור 

ב. הקיטור דוחף טורבינה וגורם לסיבובה 

ג. חימום מים על ידי חומר רדיואקטיבי 

ד. הפיכת מים לקיטור על ידי המים החמים המגיעים מהחומר הרדיואקטיבי 

ה. מים שמגיעים ממתקן הקירור מקררים את הקיטור, ומתחממים בתהליך 

ו. הטורבינה מפעילה את הגנרטור ומייצרת חשמל 

ז. המים שהתעבו (היו קיטור והפכו למים) חוזרים לתא החימום 

3. כעת אנו מבינים שמה שראינו בסיור הווירטואלי היה אדי מים היוצאים ממתקני הקירור. האם המים שמגיעים למתקן הקירור ומשתחררים כאדים נגעו בחומר רדיואקטיבי? הסבירו.

ב-11 במרץ 2011 התרחש אסון בתחנה הגרעינית בעיר פוקושימה שביפן. בשעה 14:46 התרחשה רעידת אדמה חזקה במיוחד, שהרעידה גם את התחנה הגרעינית. רעידת האדמה גרמה לגלי ענק (צונאמי) באוקיינוס. כ-50 דקות אחרי תחילת רעידת האדמה, אחד מגלי הענק פגע בתחנה הכוח, הממוקמת על שפת הים.

צפו בסרטון הבא, אשר מתאר את דרך פעולתה של התחנה (שהיתה רגישה לתקלות בגלל שהתבססה רק על שתי מערכות מים) ואת מה שקרה לה בזמן האסון: 

הסתמכו על המידע המופיע בסרטון, שנעשה מספר ימים אחרי האסון, כדי לענות על השאלות הבאות בדף הדיווח:

1. השימוש בביקוע גרעיני בכור בתחנת החשמל מתבסס על תגובת שרשרת, שבה כל ביקוע פולט חום, קרינה וחלקיקים, שגורמים לביקוע הבא.
   מנגנוני ההגנה העיקריים של הכור כוללים 3 מרכיבים:
   1. מים 
   2. מוטות ניטרליים ("אדישים")
   3. כיפת בטון

השלימו את המשפטים הבאים על ידי שיבוץ מנגנוני ההגנה המפורטים לעיל:

א. כדי לשלוט בתהליך הביקוע הגרעיני וכדי למנוע פליטה רבה מדי של חום וקרינה, משתמשים ב ____________. 

ב. כדי למנוע מהכור הגרעיני להתחמם יותר מדי, משתמשים ב ____________. 

ג. כדי למנוע פליטה של גזים רעילים וקרינה רדיואקטיבית ממתחם הכור, משתמשים ב____________. 

2. מהם מהרכיבים המגינים נפגע ישירות מרעידת האדמה, ומה נפגע בהמשך התהליך?

עד כמה חמור האסון בפוקושימה?

בסופו של דבר, למרות שהאסון נחשב לאחת מהתאונות החמורות ביותר שקרו בתחנת כוח גרעינית, רק אדם אחד מת בעקבות הקרינה הגרעינית שנפלטה מהכור. בנוסף עוד שישה עובדים נחשפו לקרינה שהיא מעבר לכמות החשיפה המותרת למהלך חיים שלם, 2 אושפזו בגלל כוויות שנגרמו מהקרינה, ובסך הכל 6 עובדים חלו בסרטן בעקבות קרינה רדיואקטיבית מצטברת שנפלטה מהכור.

ב-16 בדצמבר 2011 הכריזו שלטונות יפן כי הכוּרים בפוקושימה יציבים (זאת אף על פי שיעברו עוד עשרות שנים עד להפסקה מוחלטת של פעולת הכורים ולסיום טיהור האזורים המזוהמים שסביבם). כלומר, למרות הסכנה שמאות ואף אלפי אנשים ייפגעו, בסופו של דבר נפגעו אנשים מעטים, וההתמודדות עם האסון היתה טובה בהרבה ממה שחששו בהתחלה

קראו את שתי הכתבות הבאות. היעזרו בהן ובמה שלמדתם עד כה, וענו על השאלות הבאות בדף הדיווח.

כתבה 1 (לחצו כאן)

כתבה 2 (לחצו כאן)

1. לשימוש בתחנת חשמל מבוססת ביקוע גרעיני ישנם שיקולים תומכים ושיקולי נגד. עבור כל אחד מהנושאים הבאים, סמנו אם הוא מהווה שיקול בעד או נגד השימוש בתחנת כוח גרעינית:

א. עלות ייצור חשמל 

ב. יחס תמותת אנשים לכל טרה-וואט המיוצר בתחנה 

ג. שטח לכל טרה-וואט המיוצר בתחנה 

ד. עמדת הציבור כלפי אנרגיה גרעינית 

ה. זיהום אוויר 

ו. התמודדות עם תאונה 

ז. פסולת רדיואקטיבית (מה שנשאר אחרי שמשתמשים בדלק) 

ח. הכור כמטרה לתקיפת אויב