Hiilidioksidin määrä ilmakehässä havainnollistettuna

Ilmassa on hiilidioksidia tällä hetkellä 390 ppmv, kun sitä esiteollisena aikana 1800 luvun alussa oli 280 ppmv. Yksikkö ppmv, Parts Per Million by Volume, tarkoittaa miljoonasosaa tilavuudesta. 390 ppm on yhtä kuin 0,039 %. Hyvin suuria ja hyvin pieniä lukuja on vaikea hahmottaa, siksi teemme pari yksinkertaista havainnollistusta.

Havainnollistus pinta-alan mukaan

Ilmakehässä kaasut ovat tasaisena seoksena. Ajatellaan, että ne olisivat erillään niin, että jokainen kaasu olisi yhtenä selvärajaisena alueena maapallon pinnalla. Tällä tavalla kaasujen määrä voidaan suhteuttaa Maapallon pinta-alaan.

Maapallon pinta-ala on 510 100 000 km²

Yksi miljoonasosaa tästä on 510,1 km²

390 miljoonasosaa on 198 939 km²

Tätä pinta-alaa vastaavan neliön sivun pituus on 466 km.

Lasketaan samalla tavalla:

• Hiilidioksidin määrä ilmakehässä on tänään 390 ppm <=> 466 km
• Hiilidioksidin määrä oli esiteollisena aikana 280 ppm <=> 378 km
• Ihmiskunnan aikaansaama lisäys on 110 ppm <=> 237 km
• Hiilidioksin määrä lisääntyy vuosittain 2 ppm <=> 32 km
• Suomen osuus päästöistä on 0,2 % = 0,004 ppm <=> 1,4 km

Piirretään tuloksia vastaavat pinta-alat Suomen kartalle:

Kuva 1.

Piirretään 2 ppm ja 0,004 ppm vastaavat pinta-alat pääkaupunkiseudun kartalle:

Kuva 2.

Ihmiskunnan tuottaman hiilidioksidin määrä on noin kaksinkertainen tässä esitettyyn määrään nähden, koska noin puolet siitä poistuu luonnon hiilinieluihin.

Kuvasta nähdään, että ihmiskunnan vuotuinen lisäys ilmakehän hiilidioksidiin riittäisi täyttämään koko pääkaupunkiseudun ilmatilan Helsingin eteläkärjestä lähes Järvenpään korkeudelle saakka.

Havainnollistus kerrospaksuuden mukaan

Toinen tapa havainnollistaa hiilidioksidin määrää on laskea kaasukerroksen paksuus, jos kyseinen kaasu olisi muusta ilmasta erillään ja sijaitsisi merenpinnan tasolla. Tehdään yksinkertainen laskelma, joka ei ole absoluuttisen tarkka, mutta on havainnollinen ja tähän tarkoitukseen riittävän tarkka.

Ilmakehän tiheys vähenee ylöspäin mentäessä kuvan 3. mukaisesti.

Kuva 3.

Merenpinnan tasolla keskimääräinen ilmanpaine on 1013 mb (millibaaria). Viiden ja puolen kilometrin korkeudella paine on enää 500 mb, eli puolet ilmakehän massasta sijaitsee 5,5 kilometrin alapuolella. Ylöspäin mentäessä ilman paine ja samalla tiheys vähenevät logaritmisesti, ja myös asymptoottisesti, koska selkeää ylärajaa ilmakehällä ei ole.

Tätä esimerkkiä varten oletetaan, että ilman tiheys merenpinnasta ilmakehän ylärajalle asti on vakio 1,3 kg/m3, eli yhden kuutiometrin paino on 13 N. Esimerkki-ilmakehämme paksuus on siten

101300 Pa : 13 N/m3 = 7792 m

Pyöristetään lukema 8000 metriin.

Hiilidioksidin osuus 390 miljoonasosaa tästä on

8 000 / 1 000 000 * 390 = 3,1 metriä

Samat vertailuluvut kuin pinta-alaesimerkissä ovat siten:

• Hiilidioksidin määrä ilmakehässä on tänään 390 ppm <=> 3,1 m
• Hiilidioksidin määrä oli esiteollisena aikana 280 ppm <=> 2,2 m
• Ihmiskunnan aikaansaama lisäys on 110 ppm <=> 0,88 m
• Hiilidioksin määrä lisääntyy vuosittain 2 ppm <=> 1,6 cm

Havainnekuvassa mieshahmon pituus on 170 cm. Ihmistoiminnan aiheuttama hiilidioksidilisäys 88 cm on kuvassa sinisellä.

Kuva 4.

(Pohjana oleva kuva on Pioneer 10 ja 11 -luotaimiin kiinnitty tervehdys avaruuden muukalaisille.)

Yhteenveto

Ihmisoiminnan seurauksena hiilidioksidin pitoisuus ilmakehässä on kasvanut määrällä, joka vastaa 88 cm paksua kaasukerrosta kautta koko Maapallon pinnan. Vertailun vuoksi, yläilmakehän otsonimäärä tällä tavalla ilmaistuna olisi vain 2-4 mm paksu kerros, ja silti se riittää suodattamaan elämälle haitallista Auringon  UV-säteilyä. Hiilidioksidi suodattaa maanpinnasta säteilevää lämpösäteilyä estäen sitä pakenemasta avaruuteen.

Sulasuolareaktori – energiaa toriumista

Tässä artikkelissa kerrotaan ydinvoimatekniikasta, joka tarjoaa lähes ehtymättömän ja päästöttömän energialähteen, sekä ratkaisun ydinjäteongelmaan. Tekniikan avulla voidaan muuntaa myös nykyiset ydinjätteet huomattavasti helpommin hävitettävään muotoon samalla kun niistä saadaan vielä paljon energiaa talteen. Polttoainetta tämä tekniikkaa kuluttaa vain noin sadasosan nykyisiin ydinvoimaloihin verrattuna, eikä polttoaine ei ole uraani, vaan kolme kertaa yleisempi alkuaine torium. Laskennallisesti koko maailman energiantarve voitaisiin tyydyttää alle kymmenellä tuhannella tonnilla toriumia vuodessa.

Teksti on yritetty kirjoittaa mahdollisimman helppotajuiseksi. Vaikeita termejä on linkitetty selittäviin lähteisiin.

Nykyiset ydinvoimalat toimivat poikkeuksetta uraanilla, tarkemmin sanottuna uraani-isotoopilla 235, (isotooppi?) joka neutronipommituksessa halkeaa vapauttaen lämpöenergiaa. Uraani-isotooppi 238 ei halkea, mutta muuttuu neutronisäteilyssä muutamien välivaiheiden kautta plutonium-isotoopiksi 239, joka uraani-235 tavoin halkeaa. Uraani-238 ei siis ole fissiili, eli halkeava. Uraani-238 on sen sijaan fertiili, mikä tarkoittaa, että se voidaan neutronisäteilyn avulla muuttaa fissiiliksi plutonium-239:ksi. Alkuaineen muuttumista toiseksi alkuaineeksi sanotaan transmutaatioksi, ja kun sitä tehdään ydinreaktorissa, puhutaan hyötämisestä. Uraani-238 voidaan siis hyötää plutonium-239:ksi, ja sillä tavalla käyttää polttoaineena.

Hyötäminen on englanniksi breed, (synnyttää, lisääntyä, kasvattaa), mikä sanana kuvastaa paremmin mistä tässä on kysymys.

Käytössä olevat kevytvesireaktorit toimivat ns. hitailla neutroneilla. Niissä käytetään vettä neutronien hidastamiseksi, ja niitä kutsutaankin hitaiksi, tai termisikisi reaktoreiksi. Ne hyötävät U-238:aa plutoniumiksi jonkin verran, mutta varsinaiset hyötöreaktorit ovat nopeita reaktoreita. Niissä ei ole hidastinta, ja nimensä mukaisesti ne toimivat nopeilla reaktoreilla. Esim. aiemmin käsitelty IFR on nopea reaktori. Ne voivat tuottaa enemmän polttoainetta kuin kuluttavat.

Torium on kolme kertaa uraania yleisempi alkuaine. Se on uraani-238 tavoin fertiili, eli se voidaan neutronisäteilyssä hyötää, jolloin siitä tulee fissiili uraani-233. Toisin kuin uraani-238, toriumia voidaan hyötää myös hitaissa reaktoreissa. Sitä on suunniteltu käytettäväksi lisänä nykyisissäkin kevytvesireaktoreissa, sekä Kanadalaisissa raskasvesireaktoreissa.

Toriumin käyttöön soveltuu hyvin ns. sulasuolareaktori, jonka mielenkiintoista historiaa käsiteltiin edellisessä artikkelissa. Seuraavaksi keskitytään tekniikkaan ja sen suomiin mahdollisuuksiin.

Sulasuolareaktori, MSR (Molten Salt Reactor) tai LTFR (Liquid Torium Fluoride Reactor) eroaa täysin muista reaktoreista. Sen polttoaine on nestemäisessä muodossa, suolaseoksena, esim. LiF-BeF₂-ThF₄-UF_4. Suola toimii myös jäähdytteenä.

MSR on hidas reaktori. Hidastimena toimii grafiittisydän, jonka läpi suola kierrätetään. Ydinreaktiot tapahtuvat hitaiden neutronien alueella grafiittisydämessä. Lämmennyt suola johdetaan lämmönvaihtimeen jossa lämpöenergia otetaan talteen ja muutetaan sähköksi perinteisellä höyryturbinilla. Kuvassa 1 nähdään MSR-laitoksen periaatekaavio.

Kuva 1.

MSR:n korkea toimintalämpötila, jopa yli 700˚C mahdollistaa myös kaasuturbiinin käyttämisen lämpövoimakoneena. Energiantuotannossa käytettäisiin työaineena heliumia ja hermeettistä kaasuturbiinia suljetulla kierrolla. Tämä teknisesti hyvin vaativa ja kallis turbiinikoneisto tuottaisi höyryturbiinia paremman hyötysuhteen, mutta MSR:n ensimmäiset sovellukset tultaneen näkemään perinteisellä, edullisella höyryturbiinilla toteutettuna.

Koska suolan kiehumispiste ylittää reaktorin käyttölämpötilan, reaktori toimii ilmakehän paineessa, eikä raskasta ja kallista paineastiaa tarvita. Laitoksen aktiivisella alueella ei voi tapahtua höyryräjähdyksiä.

Suola ei missään olosuhteissa syty palamaan, eikä reaktorin polttoaine voi sulaa koska se on jo sulassa muodossa.

Reaktori koostuu kevytrakenteisesta säiliöstä, jonka sisällä on grafiittisydän ja yksinkertainen säätösauvakoneisto. Kuvassa 2 nähdään MSRE koereaktorin grafiittisydän ja reaktorisäilö, jossa sydän sijaitsee.

Kuva 2.

Säiliön pohjassa on kiinteällä suolalla tukittu aukko. Suolatulppa pidetään kiinteänä jäähdyttämällä sitä. Jos sähköenergian saanti katkeaa ja suolatulpan jäähdytys pysähtyy, tai reaktori muusta syystä ylikuumenee, suolatulppa sulaa ja reaktorin sisältö valuu putkea pitkin alapuolella olevaan varastosäiliöön. Reaktori pysähtyy itsestään, koska fissiota ei voi tapahtua grafiittisydämen ulkopuolella. Varastosäiliö on passiivisesti jäähdytetty, eikä se voi ylikuumentua jälkilämmöstä.

MSR omaa voimakkaan negatiivisen lämpötilakertoimen, joka tarkoittaa sitä, että sen teho pienenee lämpötilan noustessa. Ilmiö johtuu suolan lämpölaajenemisesta. Mitä kuumempaa suola on, sen vähemmän sitä mahtuu grafiittisydämeen ja sen vähemmän fissiota tapahtuu. Reaktorin teho säätyy itsestään sen mukaan, paljonko tehoa siitä otetaan ulos. Säätösauvoja ei tehonsäätöön välttämättä tarvita lainkaan. (Yhden lähteen mukaan kokonaislämpötilakerroin olisi positiivinen)

Koska polttoaine on suolaliuoksessa, polttoainesauvoja ei tarvitse valmistaa. Reaktorin yhteydessä on suolaliuoksen käsittelylaitteisto, jossa fissiotuotteet erotetaan, aktinoidit palautetaan ja tuoretta toriumia lisätään kiertoon. Reaktoria ei tarvitse pysäyttää polttoaineen latausta varten. Useita muitakin mahdollisia polttoainekiertoja on tutkittu. Esimerkiksi nykyisten ydinvoimaloiden korkea-aktiiviset jätteet voitaisiin tässä järjestelmässä käsitellä siten, että loppusijoitukseen menevän jätteen määrä vähenee muutamaan sadasosaan nykyisestä, ja loppusijoitusajan tarve vähenee kymmenistä tuhansista vuosista noin kolmeensataan vuoteen.

MSR:n polttoaineenkulutus vastaa IFR:n kulutusta, ollen n. 1000 kg vuodessa 1000 MW:n laitosta kohti. Kuvan 3 kahdensadan litran tynnyriin mahtuisi 1000 MW toriumvoimalan kahden vuoden polttoaineet.

Kuva 3.

IFR:n tavoin MSR:n käytetty polttoaine sisältää pääasiassa fissiotuotteita, ei pitkäikäisiä aktinoideja. Jätteen radioaktiivisuus vähenee luonnonuraanin tasolle n. 300 vuodessa. Tätä pidempää loppusijoitusta ei tarvita.

Kuvassa 4 on verrattu torium-voimalan polttoainekiertoa käytössä olevien ydinvoimaloiden polttoainekiertoon.

Kuva 4.

Nykyinen voimala:

• tarvitsee 250 tonnia luonnonuraania kaivoksesta
• rikastuksessa saadaan 35 tonnia rikastettua polttoainetta, josta valmistetaan polttoainesauvoja
• rikastuksessa jää yli 215 tonnia köyhdytettyä uraania
• polttoaine ladataan reaktoriin, jossa U-235 palaa, osa U-238:sta muuttuu Pu-239:ksi josta osa palaa ja osaa jää käytettyyn polttoaineeseen
• käytettyä polttoainetta, eli korkea-aktiivista jätettä syntyy 35 tonnia
• jäte sisältää 33,4 tonnia U-238, 300 kg U-235, 300 kg plutoniumia, 1000 kg fissiotuotteita

MSR-toriumvoimala:

• tarvitsee yhden tonnin toriumia kaivoksesta
• rikastusta ei tarvita
• torium syötetään reaktorin suolakiertoon
• käytettyä polttoainetta, eli korkea-aktiivista jätettä syntyy yksi tonni
• jäte sisältää fissiotuotteita
• 83% fissiotuotteista muuttuu vaarattomiksi kymmenessä vuodessa
• loput 17% fissiotuotteista muuttuu vaarattomiksi 300 vuodessa, tämän pidempää loppusijoitusta ei tarvita
• jätteessä on plutoniumia n. 30 grammaa

Käytetyn polttoaineen plutonium ei sovellu pommin valmistamiseen, koska se ei ole riittävän puhdasta.

MSR voidaan rakentaa hyvin monen kokoiseksi, alle megawatin kokoisesta aina tuhansiin megawatteihin asti. Sen mekaaninen rakenne on erittäin yksinkertainen. Periaatteessa mikä hyvänsä levyrakenteita valmistava, erikoisterästen muokkaamisen ja hitsaamisen taitava konepaja pystyisi niitä valmistamaan. Se soveltuu erinomaisesti sarjatuotantoon, jolloin hintaa saadaan pudotettua. Koska reaktori on paineeton, suojarakennuksen ei tarvitse olla yhtä massiivinen kuin nykyisissä laitoksissa. Onkin esitetty arvioita, että MSR-laitoksen rakentamiskustannukset voisivat olla nykyisiä ydinvoimaloita alhaisemmat ja rakentamisaika lyhyempi.

MSR toimii korkeammassa lämpötilassa kuin IFR, jopa yli 700˚C. Näin ollen sillä voidaan suoraan korvata myös ylikriittisten hiilivoimaloiden kattilat ja hyödyntää jo olemassa oleva turbiinikoneisto, sähköverkko ja muu infrastruktuuri. Tämä saattaisi olla kaikkein tehokkain tapa lopettaa suurimman yksittäisen CO2-lähteen, kivihiilen polttaminen.

Korkea lämpötila tekee myös sähkön ja lämmön yhteistuotannon edulliseksi.

Koska torium ei ole fissiili, MSR-reaktoria ei voi käynnistää pelkällä toriumilla, vaan se tarvitsee alkulataukseen riittävän määrän fissiiliä uraani-235, uraani-233 tai plutonium-239 -isotooppia.

Kuten IFR, tämäkään tekniikka ei ole valmis kaupallistettavaksi. Kiina ilmoitti tammikuun lopussa käynnistävänsä MSR-reaktorin kehityshankkeen. Lähempänä toteutumista on Japanin 10 MWe:n demonstraatiolaitos miniFUJI, jota seuraisi 200 MWe:n FUJI.

Kuva 5. Japanin suunnitelma, 200 MWe:n FUJI MSR-toriumvoimala.

FUJIn on ennakoitu tuottavan sähköä 30% nykyisiä ydinvoimaloita halvemmalla tarjoten siten kaupallisen kilpailijan myös suurimmalle hiilidioksidilähteelle, kivihiilelle.

(Tekstiä editoitu 28.2.2011, sisältöön ei muutoksia.)

Lähteet:

1. Wikipedia: Molten salt reactor
2. Energy from Thorium
3. The Nuclear Green Revolution
4. ThoriumMSR
5. LFTRs to Power the Planet
6. Thorium Energy
7. MOLTEN-SALT REACTORS—HISTORY, STATUS, AND POTENTIAL
8. PHYSICAL PROPERTIES OF MOLTEN-SALT REACTOR FUEL, COOLANT, AND FLUSH SALTS
9. Molten Fluorides as Power Reactor Fuels
10. MOLTEN-SALT REACTORS
11. Molten Salt Reactor (MSR) – sulasuolojen ominaisuudet
12. Molten Salt Reactors and Possible Scenarios for Future Nuclear Power Deployment
13. China enters race to develop nuclear energy from thorium

Sulasuolareaktori – katsaus historiaan

Olen aikaisemmin kirjoittanut IFR-ydinvoimakonseptista, joka on yksi varteenotettava vaihtoehto fossiilienergialle tulevaisuudessa. IFR käyttää polttoaineena uraania kuten nykyisetkin ydinvoimalat, mutta käyttää sen sata kertaa nykyistä tehokkaammin. Uraanin riittävyys ei aseta esteitä vaikka kaiken ihmiskunnan tarvitseman energian tuottamiseksi tällä tekniikalla tuhansia vuosia eteenpäin.

IFR ja uraani eivät ole ainoat vaihtoehdot. Torium, alkuaine numero 90, kelpaa myös ydinpolttoaineeksi. Toriumia on maankuoressa kolme kertaa enemmän kuin uraania. Toriumin käyttöön soveltuu hyvin ns. sulasuolareaktori, josta käytetään lyhennettä MSR sanoista Molten Salt Reactor. Se on tekniikkana ilmeisesti vielä huonommin tunnettu kuin IFR:n kaltaiset nopeat reaktorit, eikä ole harvinaista, että täyden uran palvelleet ydinvoimainsinöörit eivät ole kuulleetkaan siitä.

Suolasulareaktorin historia alkaa Yhdysvalloista 1940-luvulta, jolloin sitä suunniteltiin lentokoneen voimanlähteeksi. Kehitystyö tehtiin Oak Ridge National Laboratoryssa vuosina 1946-1961. Ensimmäinen pieni koereaktori oli toiminnassa marraskuussa 1954. Se tuotti yhteensä 96 megawattituntia 221 käyttötunnin aikana, saavutti 2,5 MWt:n tehon ja 860˚C lämpötilan, mikä riittää mainiosti lentokoneen kaasuturbiinille. [4]

Kuva 1.

Kuvassa 1 nähdään hahmotelma lentokoneen ydinvoimamoottorista. Sen sijaan, että kaasuturbiinissa kokoon puristettu ilma lämmitetään kerosiinia polttamalla, se lämmitetään ydinreaktorista saatavalla lämmöllä. Radioaktiivinen polttoaine on suljetussa kierrossa eikä sitä vapaudu moottorista ilmakehään. Moottorista tulee vain kuumaa ilmaa. Onnettomuustilanteessa riski radioaktiiviselle päästölle on luonnollisestikin suuri.

Yksi B-36 pommikone (Kuva 2.) varustettiin toimivalla reaktorilla ja sillä tehtiin 47 koelentoa vuosina 1955-1957. Kone lensi omilla moottoreillaan, ei siis reaktorin voimalla. Tarkoituksena oli aluksi ainoastaan testata, miten reaktoria voidaan käyttää lentokoneessa. Kone oli varustettu 12 tonnia painavalla lyijysuojauksella miehistön suojaamiseksi säteilyltä. [2]

Kuva 2.

Kylmän sodan aikaan suurvalloilla oli tapana partioida pommikoneilla Pohjoisnavan yllä valmiina nopeasti hyökkäämään vihollisen kimppuun. Ydinvoimalla toimiva lentokone olisi voinut pysytellä ilmassa viikkoja yhteen menoon ja lentää ilman välitankkauksia minne tahansa Maapallolla. Sitten keksittiin mannertenväliset ohjukset ja tämä suunnitelma kävi tarpeettomaksi.

Reaktorin kehitystyö kuitenkin jatkui. Alettiin tutkia sen soveltuvuutta siviilikäyttöön. Kymmenen megawatin koereaktorin suunnittelu aloitettiin vuonna 1960. Rakentaminen aloitettiin 1½ vuotta myöhemmin ja reaktori (Kuva 3.) käynnistettiin kesäkuussa 1965. Laskuvirheen takia se toimi vain 8 megawatin teholla, mutta sillä ei ollut kehitystyön kannalta merkitystä. Polttoaineena oli aluksi uraani-235, joka myöhemmin vaihdettiin uraani-233:ksi, ja plutonium-239:kin kokeiltiin.

Kuva 3.

Reaktorin toiminta päättyi joulukuussa 1969 lupaavin tuloksin. Suunnitelmissa oli rakentaa uusi, kertyneiden kokemusten perusteella parannettu koereaktori, mutta tammikuussa 1973 projekti määrättiin lopetettavaksi. Vuotta myöhemmin se kuitenkin käynnistettiin uudelleen, kunnes se 1976 päättyi lopullisesti ”säästösyistä”, sekä joihinkin vuonna 1971 havaittuihin teknisiin ongelmiin vedoten, jotka kuitenkin oli sittemmin jo ratkaistu. [1]

Suolasulareaktorilla ei ollut käyttöä pommimateriaalin valmistuksessa, joten puolustusvoimia se ei lentokonesuunnitelman hautaamisen jälkeen kiinnostanut.

Kehitystyö ei päättynyt kokonaan vuoteen 1976, vaan on jatkunut eri puolilla maailmaa. Yhtään uutta koereaktoria ei ole rakennettu, mutta kehitystyötä on tehty ”paperilla” sekä reaktorin, että polttoaineenkäsittelyn ja vaihtoehtoisten polttoainekiertojen ympärillä.

Kuluvan vuoden tammikuun lopussa Kiina ilmoitti ryhtyvänsä suolasulareaktorin kehitystyöhön. Projektin kestoksi on suunniteltu 20 vuotta. Koska ensimmäinen toimiva suolasulareaktori rakennettiin vain muutamassa vuodessa, ja koska Kiinalla on todennäköisesti tehdyn kehitystyön tulokset hallussaan, on hyvin mahdollista, että Kiina pystyy kaupallistamaan tämän tekniikan huomattavasti 20 vuotta lyhyemmässä ajassa. Silloin Kiinalla olisi käytössä ylivoimaisen edullinen, ehtymätön ja päästötön energiamuoto. Ydinvoiman synnyinmaa Yhdysvallat on pahasti putoamassa tämän kehityksen kelkasta. Myös Japanissa on suunnitelmia MSR:n kaupallistamiseksi.

Euroopassakin olisi osaamista MSR:n kehitystyöhön, ja jonkin verran työtä tehdäänkin ainakin Tsekeissä, Italiassa ja ehkä vähän yllättäen Norjassa, jolla on runsaita toriumesiintymiä. Suunnitelmia on myös vastustettu, etenkin Ranskassa, koska Ranskan ydinvoimateollisuudella on vielä myyntituloja saamatta nykyisistä G3+ laitoksistaan, joihin mm. Olkiluoto 3:n EPR kuuluu.

Seuraavassa, maanantaina 21.2. ilmestyvässä artikkelissa, perehdymme suolasulareaktorin tekniikkaan ja mahdollisuuksiin tulevaisuuden energianlähteenä.

Lähteitä:

1. The Molten Salt Reactor Adventure
2. Nuclear Powered Aircraft
3. Aircraft Nuclear Propulsion
4. The Aircraft Reactor Experiment-Operation
5. Molten-Salt Reactor Experiment
6. A Brief History of the Fluid Fuel Reactor

“Mitä CRU-sähköpostit meille kertovat?”

(Alkuperäinen teksti: John Cook – Skeptical Science)

Skeptinen argumentti…

“Climategate” – CRU-sähköpostit viittaavat salaliittoon

Hakkerit ovat murtautuneet East Anglian yliopiston ilmaston tutkimusyksikön (Climatic Research Unit, CRU) tietokantaan ja laittaneet varastamansa tiedostot Internetiin. Nämä 1079 sähköpostia ja 72 dokumenttia näyttävät antavan todisteita skandaalista, johon liittyy ihmisen aiheuttaman lämpenemisen teoriaa kannattavia tiedemiehiä. Sähköposteissa näkyy todisteita salaliittojen muodostamisesta, lämpenemisdatan liioittelusta, mahdollisesti kiusallisten tietojen laittomasta hävittämisestä, järjestelmällisestä tietojen julkistamisen vastustamisesta, datan manipuloinnista, julkisuudessa itse esitettyjen väitteiden heikkouksien myöntämisestä yksityisesti ja paljon muuta. (Andrew Bolt, Herald Sun)

Mitä tiede sanoo…

Vaikka osaa esitetystä yksityisestä kirjeenvaihdosta ei voida kehua, eniten “vihjailevien” sähköpostien asiantunteva arviointi paljastaa teknisiä keskusteluja vertaisarvioidun kirjallisuuden hyvin tuntemista tekniikoista. Kun keskitytään muutamaan vihjailevaan sähköpostiin, se vain kääntää huomion pois ihmisen aiheuttaman ilmastonmuutoksen osoittavasta laajasta havaintomateriaalista.

Lue koko teksti >>>

• Skeptical Science suomeksi
• Artikkeliluettelo

Leijatuulivoimala

Nykyisten tuulivoimaloiden ominaisuuksia ovat suuret, massiiviset, jopa parin sadan metrin korkeuteen ulottuvat rakenteet, ja sen vuoksi merkittävät maisemahaitat. Voimalat vaativat vahvat perustukset, jotka lisäävät kustannuksia etenkin meriasennuksissa. Leijatuulivoimala saattaa ratkaista tukun nykytuulivoimaloita vaivaavia ongelmia.

Tämä mielenkiintoinen leijavoimala esitellään tässä videossa.

Kiinteän roottorin sijaan tuulen energia kaapataan kankaasta valmistetulla leijalla. Kun leija kohoaa korkeuksiin, se vetää siimaa keloilta pyörittäen samalla generaattoreita kehittäen sähköä. Leijan saavutettua lakikorkeuden, se lekotetaan päästämällä toista siimaa löysäksi. Leija menettää aerodynaamisen nosteensa, se vedetään alas ja kierros alkaa uudelleen. Tehoelektroniikka huolehtii siitä, että kehitetty sähkö muutetaan verkkoon sopivaksi.

Etuja nykyisiin tuulivoimaloihin verrattuna:

• Koska korkeaa tornia ei ole, massiivista perustusta ei tarvita. Periaatteessa laite valmistetaan tehtaassa, tuodaan asennuspaikalle, ankkuroidaan maahan ja laitetaan ”töpseli seinään”.
• Asennustyö on huomattavasti helpompi, nopeampi ja turvallisempi.
• Rakennusmateriaalin tarve on murto-osa nykyvoimaloihin verrattuna.
• Em. syistä johtuen voimala on halvempi valmistaa.
• Asennus merelle onnistunee suhteellisen helposti pohjaan ankkuroidun lautan päälle. Asennuspaikan syvyys ei ole esteenä, koska ankkurointi onnistuu syväänkin veteen.
• Leija saavuttaa helposti moninkertaisen korkeuden nykyvoimaloihin verrattuna, jopa kilometrien korkeuden. Korkealla tuulee enemmän ja säännöllisemmin.
• Leija ei (ehkä) näy maisemassa yhtä räikeästi kuin kiinteä roottori.
• Rakennusluvan saaminen saattaisi olla helpompaa, koska laite voidaan helposti siirtää muualle, jos siitä aiheutuu haittaa.

Mahdollisia ongelmia:

• Suurissa korkeuksissa operoivat leijat ovat lentoliikenteelle todellinen riski.
• Karkuun päässyt leija aiheuttaa vaaraa laajalle alueelle. Se voi pudota esim. moottoritielle peittäen autojen tuulilasit. Katkennut siima putoaa ruoskan tavoin maahan.
• Lähekkäin toimivat leijavoimalat voivat sekaantua toisiinsa.
• Riittävän kestävän leija- ja siimamateriaalin löytyminen voi olla vaikeaa.
• Toistaiseksi käytännössä testaamaton teknologia, joten yllätyksiä voi ilmetä.

Yhden leijan voimalan lisäksi kehitteillä on useista kymmenistä leijoista koostuva karusellin tyyppinen ratkaisu, jonka teho alustavien laskelmien mukaan voisi olla jopa 1000 MW.

Kaiken kaikkiaan tämä tekniikka on hyvin mielenkiintoinen. Kehitys on parhaillaan etenemässä täyden mittakaavan testeihin, joten lähivuosina ehkä näemme, onko leijatuulivoimala niin hyvä kuin miltä se näyttää, vai jääkö se vain yhdeksi lupaavaksi keksinnöksi tuhansien muiden joukkoon.

Aiheesta lisää: http://www.kitegen.com/en/

“Grönlanti oli vihreä”

(Alkuperäinen teksti: John Cook – Skeptical Science)

Skeptinen argumentti…

“Vuoden 2003 tutkimukseen osallistunut Sallie Baliunas viittaa keskiaikaisiin viikinkitaruihin esimerkkinä poikkeuksellisesta lämpenemisestä noin 1003 jkr. “Viikingit perustivat siirtokuntia Grönlantiin toisen vuosituhannen alussa, mutta ne katosivat useita satoja vuosia myöhemmin kun ilmasto jälleen viileni,” hän toteaa.” (William Cromie)

Mitä tiede sanoo…

Grönlannin jäätikkö on vähintään 400.000 vuotta vanha. Grönlanti on saattanut olla paikoitellen nykyistä ”vihreämpi”, mutta se ei johtunut maailmanlaajuisesta ilmiöstä.

Lue koko teksti >>>

• Skeptical Science suomeksi
• Artikkeliluettelo

“1934 on mittaushistorian lämpimin vuosi”

(Alkuperäinen teksti: John Cook – Skeptical Science)

Skeptinen argumentti…

“Elokuussa 2007 Steve McIntyre huomasi outoja epäjatkuvuuksia Yhdysvaltain lämpötilatilastoissa vuoden 2000 tammikuun paikkeilla. McIntyre ilmoitti havainnosta NASA:lle joka myönsi ongelman virheeksi, mikä korjattaisiin seuraavien tietojen päivittämisen yhteydessä. Lämpimin vuosi tilastojen mukaan Yhdysvalloissa on nyt 1934. Vuosi 1998 (tiedotusvälineiden pitkään toitottama ennätysvuosi) siirtyy toiselle sijalle.” (Daily Tech).

Mitä tiede sanoo…

1934 on tilastojen mukaan lämpimin vuosi USA:ssa, joka kattaa ainoastaan 2 % maapallon pinta-alasta. NASA:n tilastoissa lämpimin vuosi maailmanlaajuisesti on 2005.

Lue koko teksti >>>

• Skeptical Science suomeksi
• Artikkeliluettelo

Vuosi Climategaten jälkeen

Blogissa SkepticalScience Stephan Lewandowsky kertaa lyhyesti tapahtumat vuosi sitten alkaneen Climategate-kohun jälkeen:

Muistatteko “Climategaten”, tasan vuosi sitten varastetun tutkijoiden yksityisen kirjeenvaihdon, jonka jotkut kolumnistit ennakoivat (suunnilleen 132. kerran) olevan “viimeinen naula ilmastonmuutoksen arkkuun”? Muistatteko IPCC:n “virheet”, jotka olivat mediassa vähän myöhemmin? “Amatsongate”, “Himalajagate”, ja niin edelleen? Mitä “climategatelle” tapahtui? Tapahtui seuraavaa:

Lue koko teksti >>>

Vähemmällä huomiolle ovat jääneet ne yhteensä kuusi tutkimusta, joissa ilmastotutkijoita kohtaan esitetyt väärinkäytössyytteet on selvitetty ja todettu aiheettomiksi. John Cook kirjoittaa tästä toisessa artikkelissa:

Climategate-polemiikki on yritys siirtää huomio pois tieteestä. Tämä on yleinen taktiikka, kun pyrkimyksenä on kieltää tieteellinen yksimielisyys ja saada se näyttämään salaliitolta. Merkkejä mistään salaliitosta ei kuitenkaan ole. Sähköposteihin liittyvien tutkijoiden toimia on tutkittu useissa riippumattomissa selvityksissä. Kaikki ovat todenneet tutkijat syyttömiksi väärinkäytöksiin:

Tekstistä löytyy linkit Climategate-raportteihin sekä lyhyet yhteenvedon suomeksi.

Lue koko teksti >>>

Pohjoisnavan jäätilanne kesällä 2010

Pohjoisnavan merijään pinta-ala on pienimillään syyskuussa, jonka jälkeen se alkaa kasvaa. Huippu saavutetaan maaliskuussa, josta alkaa jälleen väheneminen. Vuosittaiset huiput vaihtelevat, kuten lämpötilakin, mutta pitkän ajan trendi on jo pitkään ollut vähenevä.

National Snow and Ice Data Center (NSIDC) ylläpitää tilastoa merijään pinta-alasta, tai oikeammin laajuudesta (extent), johon lasketaan kuuluvaksi ne merialueet, joiden pinnasta yli 15 % on jään peitossa. NSIDC:n tilasto pohjoisen merijään laajuudesta syyskuussa vuoden 1978 jälkeen näyttää tältä:

Kuva 1. Lähde NSIDC.

Tähänastinen ennätys saavutettiin vuonna 2007, eikä merkkejä jään hupenemisen pysähtymisestä ole, vaan pitkän ajan trendi, sininen viiva kuvassa, jatkuu.

Seuraavissa kuvissa nähdään merijään pinta-ala syyskuussa (NSIDC) verrattuna arktisen alueen vuosilämpötilaan (NOAA satelliittimittaukset), sekä merijään keskimääräinen laajuus aikaväliltä 1870-2007 (University of Illinois Sea Ice Dataset)

Kuva 2.

Toinen tapa seurata merijään muutosta on tarkastella eri ikäisen jään suhteellista määrää. Talvisin jääpeite kasvaa ja kesäisin sulaa pois. Koska kaikki jää ei kesäisin sula, muodostuu monivuotista jäätä, mutta sulamisen lisääntyessä monivuotisen jään määrä vähenee.

Seuraavassa kuvassa on verrattu alle 1-vuotisen, 1-2 -vuotisen sekä yli 2-vuotisen jään suhteellista määrää syyskuussa.

Kuva 3. Lähde NSIDC.

Seurantajakson alussa vuonna 1981 vähän yli puolet jäästä oli yli 2-vuotista. Nyt enää noin viidesosa on yli 2-vuotista, ja yli puolet on alle 1-vuotista.

Kolmas tapa on seurata jään tilavuutta. Tästä ei ole olemassa säännöllisiä mittauksia, joten tilavuuden seurantaan käytetään Washingtonin yliopiston PIOMAS-mallia, jolla tilavuus lasketaan käytettävissä olevia mittaussarjoja hyväksi käyttäen. Kuvasta nähdään jään tilavuuden poikkeama vuosien 1979-2009 päivittäisistä keskiarvosta. Näin ollen vuodenaikojen vaihtelu on kuvasta poistettu.

Kuva 4. Lähde PSC.

Mallin tuloksia on verrattu mittauksiin. Tässä nähdään vertailu ICEsat-satelliitin tuloksiin tutkimuksessa Kwok et al. 2009. Mallin tulos on yhtenevä mittausten kanssa.

Kuva 5. Lähde PCS.

Malli ei ole täydellinen eikä virheetön, mutta toistaiseksi paras saatavilla oleva tieto merijään tilavuudesta. Euroopan avaruusjärjestön ESA:n huhtikuussa laukaistu Cryosat-2 on aloittamassa toimintaansa ja tulee aikanaan tuottamaan tarkempaa tietoa sekä mannerjäätiköiden että merijään tilavuuden muutoksista.

Kaikki mittaukset pohjoisen merijään määrästä osoittavat sekä jään pinta-alan että tilavuuden olevan vähenemässä erityisesti pitkällä aikavälillä, eikä merkkejä jään elpymisestä näyttäisi olevan havaittavissa.

“Pluto lämpenee”

(Alkuperäinen teksti: John Cook – Skeptical Science)

Skeptinen argumentti…

“Joidenkin mielestä planeettamme kärsii kuumeesta. Nyt tutkijat kertovat meille, että Mars on myös kokemassa omaa ilmaston lämpenemistään: Marsin lämpenemistä. Näyttää siltä, että tutkijat ovat huomanneet viime aikoina aika monen aurinkokuntamme planeetan lämmenneen hiukan Pluto mukaan lukien. Minä ihmettelen mikä on näille AURINKOkuntamme planeetoille, kääpiöplaneetoille ja kuille yhteistä. Hmmmm. AURINKOkunta. Hmmmm. Aurinko? Ihmettelenpä vaan.”
(lähde: Fred Thompson)

Mitä tiede sanoo…

Pluton ilmastonmuutos viimeisen 14 vuoden aikana on todennäköisesti vuodenaikoihin liittyvä tapahtuma. Pluto kokee vuodenaikavaihteluita, koska sillä on elliptinen kiertorata (jonka Pluto kiertää 250 Maan vuodessa). Pluton lämpeneminen ei voi aiheutua Auringon vaihteluista, koska Auringon säteilyssä ei ole ollut oikeastaan ollenkaan pitkän ajan trendiä viimeisen 50 vuoden aikana ja lisäksi auringonvalo on Plutossa 900 kertaa heikompaa kuin maapallolla.

Lue koko teksti >>>

• Skeptical Science suomeksi
• Artikkeliluettelo