Teksti
Video
Pelit ja leikit
Kilpailu
Äänitallenne
Tehtävä
Tietokirjallisuus
Opettajan ohje

Unohtunut salasana?

 

Oppimistavoite

{{learningObjectiv.description}}

Tehtävä on nyt palautettu

{{assignment.Index}} {{assignment.Type}}

Kommentti

Tehtävät

{{assignment.Comment}}

Mene tehtäviin
print

Ydinvoimasta

Luokka-aste 7.-10. luokka Aine Luonnontiede Oppimisen tavoite Teknologiaja tuotanto Teema Energialähteet Aihe Ydinvoima Tyyppi Teksti
omkernekraft.jpg

 

Atomivoima, ydinvoima ja fissioenergia tarkoittavat kaikki samaa: sitä, että hyödynnetään radioaktiivisten aineiden energiaa, joka saadaan halkaisemalla ne pienempiin osiin. Suomessa ja Ruotsissa ydinvoima on laajalti käytetty energianlähde, kun taas Tanskassa, Norjassa, Grönlannissa, Färsaarilla ja Islannissa ei ole ydinvoimaloita.


Ydinvoimala tuottaa energiaa siten, että atomeja halkaistaan, jolloin kehittyy lämpöä, jota voidaan käyttää sähkön tuottamiseen.


Yleisin ydinvoimaloiden tähän prosessiin käyttämä aine on uraani. Uraania voidaan louhia maasta useissa paikoissa maailmassa, ja sitä on kolmea tyyppiä, joita kutsutaan isotoopeiksi. Niitä ovat U-235 (0,71 %), jossa on 143 neutronia, U-238 (99,28 %), jossa on 146 neutronia, ja U-234 (n. 0,0054 %). Uraani-235 sopii parhaiten ydinvoimaan, sillä sen halkaiseminen on helpointa.


Fissio


Se, että atomin ydin voidaan halkaista ja tuottaa siten energiaa, on yksi modernin fysiikan suurimmista löydöistä. Se on samalla tarina intohimoisesta kiinnostuksesta ja vaikeista historiallisista olosuhteista.


Wienissä syntyi vuonna 1978 juutalainen tyttö nimeltä Lise Meitner, joka osoitti pian suurta lahjakkuutta luonnontieteisiin. Jo 8-vuotiaana hän luki innoissaan öisin matematiikan kirjoja, mitä 1800-luvun pidettiin kummallisena ja tytöille epäsopivana. Kun hän vuonna 1892 oli käynyt kansakoulun, hän ei saanut opiskella enempää – ja tämä laki muutettiin vasta 1899. Hän jatkoikin tuolloin ja oli vuonna 1901 yksi vain neljästä tytöstä, jotka suorittivat ylioppilastutkinnon Itävallassa.


Hän valmistui hyvin arvosanoin yliopistosta jo vuonna 1905, ja hänestä tuli vuonna 1906 fysiikan tohtori. Berliinin yliopistossa Lise tapasi samanikäisen kollegan Otto Hahnin, joka oli kemisti ja erittäin kiinnostunut radioaktiivisuudesta, ja he aloittivat yhteistyön. Lisen sukupuoli oli jälleen esteenä, sillä heidän johtajansa kemisti Emil Fischer oli sitä mieltä, etteivät naiset saa tulla laboratorioon. Siksi Lisen ja Oton oli hiiviskeltävä käytävillä, jotta he saivat tehtyä kokeensa. Lisäksi Lise ei saanut ensimmäisenä viitenä vuotena palkkaa, mutta hän oli niin innostunut tehtävästä, että jatkoi silti yhteistyötä Otto Hahnin kanssa. Viiden vuoden jälkeen hän alkoi saada pientä kuukausipalkkaa, joka hädin tuskin elätti hänet. Ensimmäisen maailmansodan aikana kaikki työ pysähtyi, ja he saattoivat vasta sodan loputtua vuonna 1918 jatkaa yhteistyötä, joka muun muassa johti uuden radioaktiivisen alkuaineen (nro 91) protaktiniumin löytämiseen. Tämä oli heidän ensimmäinen suuri läpimurtonsa.


I930-luvun aikana Hitler oli kuitenkin kiristänyt otettaan Saksan juutalaisista, ja Lisen oli paettava Ruotsiin vuonna 1938. Lise, joka oli lopulta vakiinnuttanut asemansa Saksassa, kohtasi täällä taas uuden esimiehen, fyysikko Karl Siegbahnin, välinpitämättömyyden.


Lisen vanha Berliinin kollega Otto Hahn kirjoitti hänelle Ruotsiin ja kertoi erittäin oudosta tapahtumasta. Otto ja eräs kollega olivat pommittaneet alkuaine uraania neutroneilla ja odottaneet saavansa siitä radiumia, mutta sen sijaan he saivat bariumia ja jotakin tuntematonta ainetta. Hahn kirjoitti Liselle: ”Voitko ehdottaa tälle jotakin loistavaa selitystä”? Ja hän voi. Lisen luona vieraili hänen veljenpoikansa, itävaltalainen fyysikko Robert Frisch, joka työskenteli Niels Bohrin kanssa Tanskassa. He laskivat yhdessä, että ehkä oli löydetty uraanin halkaisukohta. He tiesivät myös, että prosessin aikana tapahtuu massan väheneminen, joka vapauttaa suuria määriä energiaa, useita miljoonia elektronivoltteja. Lisa oletti, että se osa, jota Hahn ja hänen kollegansa eivät voineet tunnistaa, oli alkuaine krypton – mikä myöhemmin osoittautui oikeaksi.


Ydinvoima – pommeja ja energiaa


Kun oli keksitty, miten atomeja voitiin halkaista ja kehittää energiaa, käynnistyi valtavasti uutta tutkimusta. Monet fyysikot ja kemistit näkivät ydinprosessin mahdollisuudet, ja toisen maailmansodan myötä tutkijoita pyydettiin myös selvittämään, miten sen energiaa voitaisiin käyttää pommeihin. Tämä johti ensimmäisen atomiaseen rakentamiseen, jota myös käytettiin toisen maailmansodan lopettamiseen – jolloin amerikkalaislentäjät pudottivat atomipommeja japanilaisiin Hiroshiman ja Nagasakin kaupunkeihin. Atomipommissa radioaktiivisen aineen uraanin koko energia vapautuu kerralla. Ydinvoimalassa huolehditaan siitä, että prosessi toteutuu paljon hitaammin, jotta voidaan kontrolloida, miten paljon energiaa tuotetaan. Mutta periaate on pohjimmiltaan sama.

Kirjaudu sisään lukemaan lisää

Tehtävät

  • Monivalintatehtävä

  • Teematehtävät

    • 1Teematehtävät

       

      Kuvaa ydinprosessia uraani 235:n halkaisemisen yhteydessä ja osoita, miten energiaa voidaan käyttää energiantuotantoon ydinvoimalassa.

    • 2Teematehtävät

       

      Tee Pohjoismaiden kartta ja osoita, mihin siinä ydinvoimalat sijoittuvat. Jaksossa ”Sähköntuotanto” on yleiskuva siitä, miten ydinvoima tukee sähkön kokonaistuotantoa.


      Jos kukin ydinvoimala kussakin maassa tuottaa yhtä paljon sähköä, miten paljon sähköä tuottaa kukin yksittäinen ydinvoimala?


      Laske myös, miten monta tuuliturbiinia yksi ydinvoimala vastaa, jos yksittäinen tuuliturbiini tuottaa 5 000 MWh vuodessa?

  • Ystäväluokat

    • 1Ystäväluokat

       

      Piirrä ydinvoimalan malli ja jaa se ystävyysluokalle. Käytä aika yksittäisten osien kuvaamiseen omalla kielelläsi ja pyydä ystävyysluokkaa tekemään käännös omalle kielelleen.