Na konci druhej svetovej vojny boli nad japonskými mestami Hirošima a Nagasaki zhodené dve jadrové bomby. Nová zbraň sa ukázala byť najsmrteľnejšou v histórii ľudstva. Následné jadrové preteky medzi ZSSR a USA ešte viac prehĺbili obavy svetového spoločenstva z jadrového faktora. Okrem atómových hlavíc sa však objavil pokojný atóm. Táto fráza sa vzťahuje na jadrovú energiu.
Princíp fungovania JE
Prevádzka akejkoľvek jadrovej elektrárne je založená na reakcii štiepenia atómov. Aby sme to mohli nazvať, je potrebné vykonať neutrónové bombardovanie jadier uránu-235. Najmenšie častice sú rozdelené na fragmenty, pričom generujú obrovské množstvo gama žiarenia a tepelnej energie.
Mierový atóm môže zostať pokojný iba pod prísnou kontrolou, ktorá je povinná pre jadrové elektrárne. Faktom je, že počas štiepenia vznikajú neutróny, ktoré spôsobujú vznik nových reťazových reakcií. Nekontrolované obalenie jadier vedie k výbuchu. Práve tento princíp je základom fungovania atómových bômb. V elektrárňach je proces riadený a prebytočná energia je smerovaná do užitočného kanála pre ľudí.
Urán-235
Jadrové palivo sa pred použitím umiestni do špeciálnych tyčí. Skladuje sa vo forme tabliet vyrobených z oxidu uránu. Malo by byť zrejmé, že táto látka je heterogénna. 3 % týchto tabliet pozostáva z uránu-235 (je to on, kto je počas reakcie štiepny), zvyšok je urán-238 (tento izotop nie je štiepny).
Prečo je tento pomer potrebný? Aby bol proces pod kontrolou. Pracovný reaktor spúšťa štiepnu reakciu. V priebehu jeho vývoja množstvo uránu-235 klesá. Zároveň sa zvyšuje objem štiepnych produktov. Toto je jadrový odpad. Predstavujú vážne nebezpečenstvo pre životné prostredie, a preto sa musia správne zlikvidovať. Môže byť atóm mierumilovný? Ako je zrejmé z opísanej technológie, len pri dôslednom dodržiavaní pokynov a pravidiel výrobného procesu.
Predpoklady na vzhľad
Jadrová (atómová) energia vznikla v polovici 20. storočia. Odvtedy boli po celom svete postavené stovky jadrových elektrární (dnes je v prevádzke 442). Pokojný atóm poskytuje viac ako polovicu energie, ktorú potrebujú Francúzsko, Poľsko, Litva, Slovensko, Švédsko a Južná Kórea. V západnej Európe vyrábajú jadrové elektrárne asi tretinu elektriny.
Všetko sa to začalo v roku 1939, keď bolo v Nemecku objavené štiepenie uránu. Výskumy Nemcov sa mimoriadne zaujímali o ZSSR. Vedcom bolo okamžite jasné, že novoobjavený proces umožňuje produkciu gigantických množstiev energie. Ak by sa špecialisti naučili ovládať zložité reakcie, vyriešilo by to mnoho ekonomických problémov.problémy. Prvý sovietsky výskum súvisiaci s mierovým atómom sa uskutočnil v RIAN (Rádiový ústav Akadémie vied) pod vedením vynikajúceho fyzika Igora Kurchatova.
Jadrové preteky
Prácu sovietskych vedcov brzdila absencia vlastných zásob uránu ZSSR. V roku 1941 sa navyše začala Veľká vlastenecká vojna a na revolučné objavy sa muselo na chvíľu zabudnúť. Na tomto pozadí bola agenda zachytená v Spojenom kráľovstve, USA a Nemecku. Paradoxom je, že jadrová energia sa objavila ako odnož militaristického projektu. Samozrejme, že bojujúce krajiny sa najskôr snažili získať najsilnejšie zbrane a až potom premýšľali o mierových spôsoboch využitia svojich objavov.
Prvý experimentálny jadrový reaktor bol spustený v Spojených štátoch v decembri 1942. Vedúcim projektu bol taliansky vedec Enrico Fermi. V ZSSR sa prvý reaktor objavil koncom roku 1946 v Ústave pre atómovú energiu. V tom čase už prebehlo americké bombardovanie Hirošimy a Nagasaki. V ZSSR bola atómová bomba vytvorená v roku 1949 a vodíková bomba v roku 1953. Vojna sa už skončila a vedci začali pripravovať jadrový reaktor, ktorý bude fungovať pre národné hospodárstvo Sovietskeho zväzu.
Výstavba JE
Prvá jadrová elektráreň na svete bola spustená v lete 1954. Ukázalo sa, že ide o jadrovú elektráreň Obninsk, ktorá sa nachádza v regióne Kaluga. V Spojených štátoch s miernym oneskorením začali realizovať aj projekt atómovej energie. V roku 1956 sa to Američanom prvýkrát podarilo pomocou oreaktor na získanie elektriny. Postupne sa v dvoch superveľmociach zakladalo stále viac nových jadrových elektrární. Každý z nich prekonal ďalší mocenský rekord.
Vrchol rozvoja jadrovej energetiky nastal v druhej polovici 60. rokov 20. storočia. Potom sa počet stavieb jadrových elektrární začal znižovať. V Spojených štátoch sa v Kongrese a vo vedeckej komunite začala diskusia o problémoch spojených s bezpečnosťou mierového atómu. Napriek tomu do roku 1986 výroba jadrovej energie dosiahla 15 % energie vyrobenej v konvenčných elektrárňach.
Symbol jadrovej energie
V roku 1958 bolo v Bruseli otvorené Atómium, kde sa konala ďalšia svetová výstava. Dizajnový koncept vyvinul architekt André Waterkeyner. Atómium vyzerá ako zväčšená kryštálová mriežka železa: deväť atómov spojených dohromady. Hmotnosť konštrukcie je 2400 ton a výška je 102 metrov. Návštevníci môžu vstúpiť do šiestich z deviatich ríš. Tieto stomiliardkrát zväčšené modely atómov sú navzájom prepojené dvadsiatimi 23-metrovými rúrami. Vnútri sú chodby a eskalátory.
Fotka „mierového atómu“, ktorá sa objavila v Bruseli na vrchole atómovej éry, sa rýchlo rozšírila po celom svete a Atómium sa stalo symbolom všetkej jadrovej energie a myšlienky, že revolučné vedecké objavy by mali byť použité v prospech ľudstva, a nie na vojny a ničenie. Belgická pamiatka sa spomína v románe slávnych sovietskych spisovateľov sci-fi bratov Strugackých „Pondelok sa začína v sobotu“. Symbol mierumilovného atómu sa objavuje na mnohých kresbách, ako aj na emblémoch venovaných jadrovej energii.
Environmentálny faktor
Problém znečisťovania životného prostredia rádioaktívnym odpadom je každým rokom naliehavejší. Napríklad v modernom Rusku sa personál 10 jadrových elektrární zaoberá mierovou jadrovou energiou. Všetky tieto podniky potrebujú osobitnú pozornosť environmentalistov a vládnych ministerstiev.
50 000 metrov kubických rádioaktívneho odpadu sa ročne nahromadí v Európskej únii. Kľúčovým problémom je, že takéto úlomky zostávajú nebezpečné tisíce rokov (napríklad doba rozpadu plutónia-239 je 24 tisíc rokov).
Nakladanie s odpadom
V súčasnosti existuje niekoľko koncepcií, ako čo najlepšie likvidovať rádioaktívny odpad. Prvou myšlienkou je vytvoriť pohrebiská umiestnené na dne oceánov. Toto je pomerne náročný spôsob implementácie. Kontajnery musia byť umiestnené v značnej hĺbke, navyše môžu byť poškodené morskými prúdmi.
Druhým nápadom sa zaoberá NASA, kde navrhuje poslať jadrový odpad do vesmíru. Táto metóda je bezpečná pre Zem, ale je plná nadmerných výdavkov. Existujú aj iné nápady: odviezť odpad na neobývané ostrovy alebo ho pochovať v ľade Antarktídy. Najprijateľnejšou možnosťou je dnes výstavba pohrebísk v skalnatých podzemných skalách. Výskum súvisiaci s touto myšlienkou pokračuje v Nemecku a Švajčiarsku.
Černobyľská lekcia
Jadrová energia bola dlho považovaná za nespornú. Pre niekoľkoPo celé desaťročia mierový atóm v ZSSR a ďalších krajinách pokračoval vo svojej ekonomickej expanzii. V roku 1986 však došlo v Černobyle k tragédii, ktorá prinútila ľudstvo prehodnotiť svoj postoj k jadrovým elektrárňam. Na stanici neďaleko Pripjati došlo k výbuchu, ktorý mal za následok zničenie reaktora a uvoľnenie značného množstva rádioaktívnych látok nebezpečných pre zdravie do životného prostredia.
Slávny sovietsky slogan „Pokojný atóm v každej domácnosti“bol napadnutý. V prvých mesiacoch po nehode zomrelo 30 ľudí. Skutočné účinky expozície však prišli neskôr. Počas nasledujúcich rokov zomreli desiatky ďalších ľudí v agónii na hroznú chorobu. V zóne infekcie boli tisíce občanov ZSSR. Významné územia Bieloruska, Ukrajiny a Ruska sa stali nevhodnými pre poľnohospodárstvo. Nehoda v jadrovej elektrárni v Černobyle viedla k prepuknutiu verejnej fóbie vo vzťahu k jadrovej energii. Po tejto tragédii bolo mnoho staníc po celom svete zatvorených.
Hoci sa bezpečnostné opatrenia v takýchto podnikoch za 30 rokov výrazne zlepšili, teoreticky sa môže tragédia podobná Černobyľu zopakovať. Pred aj po jadrovej elektrárni v Černobyle došlo k nehodám: v roku 1957 - vo Veľkej Británii (Windscale), v roku 1979 - v USA (Three Mile Island), v roku 2011 - v Japonsku (Fukušima). MAAE dnes zozbierala informácie o viac ako 1000 núdzových situáciách na staniciach. Príčiny nehôd: ľudský faktor (80% prípadov), menej často - konštrukčné chyby. Vo Fukušime v Japonsku došlo v dôsledku silného zemetrasenia a následného cunami k mimoriadnej situácii.
Perspektívy pre jadrovú energiu
Otázka, či má mierový atóm budúcnosť, je z ekonomického hľadiska komplikovaná a medzi odborníkmi vyvoláva množstvo kontroverzií. V dôsledku veľkého množstva protichodných faktorov je jej budúcnosť nejasná a hmlistá. Najnovšie prognózy Medzinárodnej energetickej agentúry naznačujú, že ak budú súčasné trendy pokračovať, podiel elektriny vyrobenej v jadrových elektrárňach klesne do roku 2030 z 15 % na 9 %.
Donedávna bol dopyt po jadrovej energii, a to aj z dôvodu vysokých cien ropy. V roku 2014 však prudko klesli. Objavila sa tak ďalšia lacnejšia alternatíva k jadrovým elektrárňam. Je tiež dôležité, aby mierumilovný atóm poskytoval ľuďom iba elektrinu (to znamená, že ani pri rozšírenom používaní nemôže úplne zbaviť spoločnosť energetickej závislosti).
Ropa alebo elektrina?
Ropa je napriek všetkému dôležitá pre priemysel a dopravu. Približne 40 % energie, ktorú spotrebujú USA, je poskytovaných týmto zdrojom. Japonsko a Francúzsko sa nedokázali zbaviť závislosti od ropy (hoci aktívne využívajú jadrové elektrárne). Má teda mierumilovný atóm budúcnosť alebo je odsúdený zostať v tieni „čierneho zlata“? Tieto trendy naznačujú, že jadrové elektrárne môžu byť minulosťou. Nedávny vývoj však dal jadrovej energii nový život.
Hovoríme o vzniku áut, ktoré jazdia na elektrinu namiesto benzínu. Dnes takáto doprava čoraz viac dobýva trhy USA a Európy. Za pár desaťročí budú elektromobilysa stane normou. V tejto chvíli môže mierový atóm opäť zachrániť svetovú ekonomiku. Jadrové elektrárne sú schopné vyriešiť problém neustále sa zvyšujúceho dopytu rôznych krajín po elektrine.
Energia jadrovej syntézy
Existuje ďalšia perspektíva, v ktorej môže mierový atóm dosiahnuť ekonomický triumf. Jedným z najdôležitejších problémov spojených s prevádzkou jadrových elektrární je environmentálna bezpečnosť. Otázka zložitosti likvidácie rádioaktívneho odpadu a vyhoreného paliva dala podnet na myšlienku preformátovania jadrových reaktorov na nové reaktory jadrovej fúzie. Takéto podniky budú úplne bezpečné pre životné prostredie. Kým sa však táto technológia mierových atómov dostane do výroby, špecialisti budú musieť prejsť dlhú cestu.
Tímy z 33 krajín sveta už pracujú na termonukleárnom projekte. Globálna povaha myšlienky termonukleárneho paliva je spôsobená jeho mnohými výhodami. Je nielen bezpečný z hľadiska ekológie, ale aj nevyčerpateľný. Zdrojom potrebným pre vedcov je deutérium, ktoré sa získava z oceánov. Hlavný technologický rozdiel medzi termonukleárnou stanicou a jadrovou elektrárňou je v tom, že jadrová fúzia bude prebiehať v nových podnikoch (štiepenie jadra sa vykonáva v bývalých jadrových elektrárňach). Možno je táto technológia budúcnosťou mierového atómu.
