Ob koncu druge svetovne vojne sta bili dve jedrski bombi odvrženi nad japonski mesti Hirošimo in Nagasaki. Novo orožje se je izkazalo za najsmrtonosnejše v zgodovini človeštva. Nastala jedrska tekma med ZSSR in ZDA je dodatno zaostrila strahove svetovne skupnosti pred jedrskim dejavnikom. Vendar pa se je poleg atomskih bojnih glav pojavil tudi miroljubni atom. Ta stavek se nanaša na jedrsko energijo.
načelo delovanja NPP
Delovanje katere koli jedrske elektrarne temelji na reakciji cepitve atoma. Da bi ga poimenovali, je potrebno izvesti nevtronsko bombardiranje jeder urana-235. Najmanjši delci so razdeljeni na drobce, hkrati pa ustvarijo ogromno gama žarkov in toplotne energije.
Miroljubni atom lahko ostane miren le pod strogim nadzorom, ki je obvezen za jedrske elektrarne. Dejstvo je, da med cepljenjem nastanejo nevtroni, ki povzročajo nove verižne reakcije. Nenadzorovano obdajanje jeder vodi do eksplozije. To načelo je osnova delovanja atomskih bomb. V elektrarnah je proces nadzorovan, odvečna energija pa se usmerja v koristen kanal za ljudi.
Uran-235
Jedrsko gorivo je pred uporabo nameščeno v posebne palice. Shranjuje se v obliki tablet iz uranovega oksida. Treba je razumeti, da je ta snov heterogena. 3% teh tablet je sestavljeno iz urana-235 (on je tisti, ki se med reakcijo cepi), ostalo je uran-238 (ta izotop ni cepljiv).
Zakaj je to razmerje potrebno? Da bo proces pod nadzorom. Delujoči reaktor začne cepitveno reakcijo. Med razvojem se količina urana-235 zmanjšuje. Hkrati se poveča količina produktov cepitve. To so jedrski odpadki. Predstavljajo resno nevarnost za okolje, zato jih je treba ustrezno odstraniti. Ali je lahko atom miren? Kot je razvidno iz opisane tehnologije, le ob strogem upoštevanju navodil in pravil proizvodnega procesa.
Predpogoji za nastop
Jedrska (atomska) energija je nastala sredi 20. stoletja. Od takrat je bilo po vsem svetu zgrajenih na stotine jedrskih elektrarn (danes deluje 442). Miroljubni atom zagotavlja več kot polovico energije, ki jo potrebujejo Francija, Poljska, Litva, Slovaška, Švedska in Južna Koreja. V zahodni Evropi jedrske elektrarne proizvedejo približno tretjino električne energije.
Vse se je začelo leta 1939, ko so v Nemčiji odkrili cepitev urana. Raziskovalci Nemcev so bili izjemno zainteresirani za ZSSR. Znanstvenikom je takoj postalo jasno, da na novo odkriti proces omogoča proizvodnjo velikanskih količin energije. Če bi se strokovnjaki naučili nadzorovati kompleksne reakcije, bi to rešilo številne ekonomske probleme.težave. Prva sovjetska raziskava, povezana z miroljubnim atomom, je potekala na RIAN (Radijev inštitut Akademije znanosti) pod vodstvom izjemnega fizika Igorja Kurčatova.
jedrska dirka
Delo sovjetskih znanstvenikov je ovirala odsotnost lastnih zalog urana v ZSSR. Poleg tega se je leta 1941 začela velika domovinska vojna in revolucionarna odkritja je bilo treba za nekaj časa pozabiti. Glede na to je bil dnevni red prestrežen v Združenem kraljestvu, ZDA in Nemčiji. Paradoks je v tem, da se je jedrska energija pojavila kot odcep militarističnega projekta. Seveda so sprte države najprej poskušale dobiti najmočnejše orožje in šele nato razmišljale o miroljubnih načinih uporabe svojih odkritij.
Prvi eksperimentalni jedrski reaktor je bil izstreljen v ZDA decembra 1942. Vodja projekta je bil italijanski znanstvenik Enrico Fermi. V ZSSR se je prvi reaktor pojavil konec leta 1946 na Inštitutu za atomsko energijo. V tem času se je že zgodilo ameriško bombardiranje Hirošime in Nagasakija. V ZSSR je bila atomska bomba ustvarjena leta 1949, vodikova bomba pa leta 1953. Vojna se je že končala in znanstveniki so začeli pripravljati jedrski reaktor za delo za nacionalno gospodarstvo Sovjetske zveze.
gradnja NPP
Prva jedrska elektrarna na svetu je bila zagnana poleti 1954. Izkazalo se je, da je jedrska elektrarna Obninsk, ki se nahaja v regiji Kaluga. V ZDA so z rahlo zamudo začeli izvajati tudi projekt atomske energije. Leta 1956 je Američanom prvič uspelo s pomočjoreaktor za pridobivanje električne energije. Postopoma je bilo v obeh velesilah ustanovljenih vedno več novih jedrskih elektrarn. Vsak od njih je podrl še en rekord moči.
Vrhunec razvoja jedrske energije je prišel v drugi polovici šestdesetih let prejšnjega stoletja. Nato se je število gradnje jedrskih elektrarn začelo zmanjševati. V Združenih državah se je v kongresu in znanstveni skupnosti začela razprava o težavah, povezanih z varnostjo miroljubnega atoma. Kljub temu je do leta 1986 proizvodnja jedrske energije dosegla 15 % proizvodnje v običajnih elektrarnah.
Simbol jedrske energije
Leta 1958 so v Bruslju odprli Atomium, kjer je potekala naslednja svetovna razstava. Koncept oblikovanja je razvil arhitekt André Waterkeyner. Atomij je videti kot povečana kristalna mreža železa: devet atomov je združenih skupaj. Teža konstrukcije je 2400 ton, višina pa 102 metra. Obiskovalci lahko vstopijo v šest od devetih področij. Ti modeli atomov, povečani na stotine milijard krat, so med seboj povezani s dvajsetimi 23-metrskimi cevmi. Znotraj so hodniki in tekoče stopnice.
Fotografija »miroljubnega atoma«, ki se je pojavila v Bruslju na vrhuncu atomske dobe, se je hitro razširila po svetu, Atomium pa je postal simbol vse jedrske energije in ideje, da bi morala revolucionarna znanstvena odkritja uporabiti v dobro človeštva in ne za vojne in uničenje. Belgijsko znamenitost omenja v romanu slavnih sovjetskih piscev znanstvene fantastike bratov Strugatski "Ponedeljek se začne v soboto". Simbol miroljubnega atoma se pojavlja na številnih risbah, pa tudi na emblemih, posvečenih jedrski energiji.
Okoljski dejavnik
Problem onesnaževanja okolja z radioaktivnimi odpadki je vsako leto vse bolj pereč. Na primer, v sodobni Rusiji se osebje 10 jedrskih elektrarn ukvarja z miroljubno jedrsko energijo. Vsa ta podjetja potrebujejo posebno pozornost okoljevarstvenikov in vladnih služb.
50.000 kubičnih metrov radioaktivnih odpadkov se vsako leto nabere v Evropski uniji. Ključna težava je v tem, da takšni odpadki ostajajo nevarni tisoče let (na primer, obdobje razpada plutonija-239 je 24 tisoč let).
ravnanje z odpadki
Danes obstaja več konceptov, kako najbolje odstraniti radioaktivne odpadke. Prva ideja je ustvariti grobišča na dnu oceanov. To je precej težaven način za izvedbo. Zabojniki morajo biti nameščeni na precejšnji globini, poleg tega jih lahko poškodujejo morski tokovi.
Drugo idejo razmišlja NASA, kjer predlagajo pošiljanje jedrskih odpadkov v vesolje. Ta metoda je varna za Zemljo, vendar je polna pretirane porabe. Obstajajo tudi druge ideje: odpadke odpeljati na nenaseljene otoke ali jih zakopati v led Antarktike. Danes je najbolj sprejemljiva možnost gradnja grobišč v skalnatih podzemnih kamninah. Raziskave, povezane s to idejo, se nadaljujejo v Nemčiji in Švici.
černobilska lekcija
Dolgo časa je jedrska energija veljala za nesporno. Za večDesetletja je miroljubni atom v ZSSR in drugih državah nadaljeval svojo gospodarsko ekspanzijo. Vendar se je leta 1986 v Černobilu zgodila tragedija, ki je človeštvo prisilila, da je ponovno premislila o svojem odnosu do jedrskih elektrarn. Na postaji blizu Pripjata je prišlo do eksplozije, ki je povzročila uničenje reaktorja in izpust v okolje znatne količine radioaktivnih snovi, nevarnih za zdravje.
Sloviti sovjetski slogan "Miren atom v vsakem domu" je bil ogrožen. V prvih mesecih po nesreči je umrlo 30 ljudi. Vendar pa so resnični učinki izpostavljenosti prišli pozneje. V naslednjih letih je na desetine ljudi umrlo v agoniji zaradi strašne bolezni. Na območju okužbe je bilo na tisoče državljanov ZSSR. Pomembna ozemlja Belorusije, Ukrajine in Rusije so postala neprimerna za kmetijstvo. Nesreča v jedrski elektrarni v Černobilu je povzročila izbruh javne fobije v zvezi z jedrsko energijo. Po tej tragediji so bile številne postaje po vsem svetu zaprte.
Čeprav so se varnostni ukrepi v takih podjetjih v 30 letih opazno izboljšali, bi se teoretično lahko ponovila tragedija, podobna Černobilu. Pred in po jedrski elektrarni v Černobilu so se zgodile nesreče: leta 1957 - v Združenem kraljestvu (Windscale), leta 1979 - v ZDA (Three Mile Island), leta 2011 - na Japonskem (Fukušima). Danes je IAEA zbrala informacije o več kot 1000 izrednih razmerah na postajah. Vzroki za nesreče: človeški dejavnik (80% primerov), manj pogosto - napake pri načrtovanju. V Fukušimi na Japonskem je prišlo do izrednih razmer zaradi močnega potresa in posledičnega cunamija.
Možnosti za jedrsko energijo
Vprašanje, ali ima miroljubni atom prihodnost, je z ekonomskega vidika zapleteno in povzroča veliko polemik med strokovnjaki. Zaradi velikega števila nasprotujočih si dejavnikov je njegova prihodnost nejasna in meglena. Zadnje napovedi Mednarodne agencije za energijo kažejo, da se bo, če se bodo trenutni trendi nadaljevali, delež električne energije, proizvedene v jedrskih elektrarnah, do leta 2030 zmanjšal s 15 % na 9 %.
Do nedavnega je bilo povpraševanje po jedrski energiji, tudi zaradi visokih cen nafte. Vendar so v letu 2014 močno upadli. Tako se je pojavila še ena cenejša alternativa jedrskim elektrarnam. Pomembno je tudi, da miroljubni atom ljudem zagotavlja samo električno energijo (to pomeni, da tudi ob široki uporabi ne more popolnoma osvoboditi družbe energetske odvisnosti).
Nafta ali elektrika?
Nafta je kljub vsemu pomembna za industrijo in promet. Približno 40 % energije, ki jo porabijo ZDA, zagotavlja ta vir. Japonska in Francija se nista mogli znebiti odvisnosti od nafte (čeprav aktivno uporabljata jedrske elektrarne). Ali ima torej miroljubni atom prihodnost ali je obsojen, da ostane v senci »črnega zlata«? Ti trendi kažejo, da so jedrske elektrarne morda stvar preteklosti. Vendar pa so nekateri nedavni dogodki jedrski energiji dali novo življenje.
Govorimo o pojavu avtomobilov, ki namesto na bencin delujejo na elektriko. Danes tak transport vse bolj osvaja trge ZDA in Evrope. V nekaj desetletjih električna vozilabo postala norma. V tem trenutku lahko miroljubni atom ponovno priskoči na pomoč svetovnemu gospodarstvu. Jedrske elektrarne so sposobne rešiti problem vedno večjega povpraševanja različnih držav po električni energiji.
fuzijska energija
Obstaja še ena perspektiva, v kateri lahko miroljubni atom doseže gospodarsko zmago. Eden najpomembnejših problemov, povezanih z delovanjem jedrskih elektrarn, je okoljska varnost. Vprašanje kompleksnosti odlaganja radioaktivnih odpadkov in izrabljenega goriva je spodbudilo zamisel o preoblikovanju jedrskih reaktorjev v nove jedrske fuzijske reaktorje. Takšna podjetja bodo popolnoma varna za okolje. Toda preden bo ta tehnologija miroljubnega atoma uvedena v proizvodnjo, bodo strokovnjaki morali narediti veliko pot.
Ekipe iz 33 držav sveta že delajo na termonuklearnem projektu. Globalna narava ideje o termonuklearnem gorivu je posledica njenih številnih prednosti. Ni samo varen z vidika ekologije, ampak tudi neizčrpen. Vir, potreben za znanstvenike, je devterij, ki ga pridobivajo iz oceanov. Glavna tehnološka razlika med termonuklearno postajo in jedrsko elektrarno je v tem, da bo jedrska fuzija potekala v novih podjetjih (fisija jedra se izvaja v nekdanjih jedrskih elektrarnah). Morda je ta tehnologija prihodnost miroljubnega atoma.
