1. Nukleáris energia

sugárzás hatása

1.1. Az energia "átkozódott" az anyagban

1.2. A nukleáris energia lehetséges forrásai

1.2.1. Nukleáris elemek

1.2.2. Lánchasadási reakciók

1.2.3. Nukleáris fúzió

2.1. A sugárzás típusai

γ 2.1.4. Kozmikus sugárzás

2.2. A sugárzás hatása a szervezetre

2.2.1. Akut agylágyító szindróma

2.2.2. Besugárzási betegség

3. Nukleáris hulladék

3.1. Nukleáris hulladéktermelés

3.2. A nukleáris hulladék kezelésének módszerei

4. Balesetek és katasztrófák

4.1. Chalk River, Kanada, 1952

4.2. Jaslovské Bohunice A1, 1977

1. Nukleáris energia. Az ember időtlen idők óta fogyaszt energiát. Az emberiség számára az energia átalakításának új forrásának vagy módjának felfedezése szinte mindig forradalmat, egy új kor beköszöntét jelentette. Amikor az ember megtanulta használni a tüzet, hatékonyabban vadászhatott a zsákmányra, megvédhette magát a rossz időjárástól és a ragadozóktól, később kerámiákat égethet, fémeket olvaszthat meg. A gőzgép felfedezése az ipari forradalom kezdetét jelentette. Gőzüzemű gépek bányákban, gyárakban, vonatokban és gőzösökben. Az áram megjelenésével megkezdődött a tudományos és műszaki forradalom, amelynek köszönhetjük jelenlegi életszínvonalunkat. E felfedezések mindegyike lehetővé tette az ember számára, hogy rövidebb és kevésbé megerőltető munkát végezzen, kényelmesen éljen. De mindegyik megterhelte az emberi egészséget és a környezetet is. Kétségtelen, hogy az atomenergia, a 20. század legjelentősebb felfedezése, az egyik legvitatottabb energiaforrás.

1.1. Az energia "átkozódott" az anyagban.

1905-ben Albert Einstein német fizikus felfedezte az energia és az anyag közötti kapcsolatot. Arra az ötlettel állt elő, hogy az anyag és az energia csak egy létezés két formája, és ezek átalakulhatnak egymásba. Az anyag és az energia közötti összekötő kapcsolat az E = mc2 szárnyas képlet. Ez azt jelenti, hogy 1 kg tömegben a rejtett energia 25 milliárd kilowattóra. A tudósok kiszámították, hogy az ember a tűz felfedezése óta körülbelül 5 millió milliárd (5 000 000 000 000 000 000) kWh energiát fogyasztott. Ez azt jelenti, hogy az ember összes energiaigényének kielégítésére az elmúlt negyedmillió évben, azaz a tűz használatának kezdetétől elég lenne felhasználni a 200 kg anyagban rejtett energiát. A tudósoknak azonban eddig nem sikerült megtalálniuk a módját ennek az "átkozott" energiának a megszerzéséhez. Fa, szén és más fosszilis tüzelőanyagok elégetésénél legfeljebb százmilliárd százalékot kapunk, de még atomerőművekben sem engedhetjük el a rejtett energia több mint százaléka töredékét. * elméleti érték - feltételezzük, hogy a fúziós erőmű megközelítőleg ugyanolyan hatékonyságú lenne, mint egy hőerőmű

1.2. Az atomenergia lehetséges forrásai

Három lehetséges módszert ismerünk az energia megszerzésére az atommagból. Ők:

1.2.1. Nukleáris elemek

A nukleáris akkumulátorok a radionuklidok által termelt hőt használják fel spontán nukleáris átalakulások során. Kis méret mellett viszonylag nagy teljesítményük és élettartamuk lehet, például egy narancssárga méretű akkumulátor több watt energiát képes biztosítani. A Seebeck termoelektromos hatást használják. Műholdakon, automatikus meteorológiai állomásokon stb. A Föld belseje spontán nukleáris átalakulások során is hőt kap, és ezáltal a geotermikus energia lényegét is alkotja.

1.2.2. Lánchasadási reakciók

Helyhez kötött vezérelt lánchasadási reakciót alkalmaznak, amelyben a nehéz elemek (235U, 238Pu) magjait egy neutronáram hasítja el, és könnyebb radioaktív sejtmagok és más neutronok keletkeznek. Ezeket a reakciókat a világ összes atomerőműve használja, és ezek a radioaktív hulladék legnagyobb részét is előállítják. Lavinahasadási reakciót alkalmaztak Hirosimára (uránbomba) és Nagaszakira (plutóniumbomba) ledobott nukleáris fegyverekkel 1945-ben. Ezek a bombák körülbelül 300 000 ember haláláért felelnek azonnal a robbanások után, és további tízezrek. A nukleáris fegyverek robbanásai és tesztjei szintén nagy mennyiségű nukleáris hulladékot eredményeztek.

1.2.3. Nukleáris fúzió

2. Sugárzás

A sugárzás (szin. Sugárzás) elektromágneses sugárzás, azaz bármilyen elektromágneses hullám, a hosszú hullámoktól (rádióhullámoktól) a γ sugarakig. A sugárzás kifejezés azonban általában a radioaktív elemek által kibocsátott részecskéket és hullámokat jelenti. A sugárzás ezen szűkebb meghatározására utalok ebben a munkában. A sugárzás emberek millióinak életét mentette meg, amikor betegség diagnosztizálására és kezelésére használják. Több millió korai halálozásért, alattomos betegségekért és nem kívánt mutációkért is felelős. Tudományos becslések szerint többször többen haltak meg a sugárzás következtében, mint közvetlenül a hirosimai és nagaszaki robbanások során. A sugárzás veszélye elsősorban abban rejlik, hogy érzékeinkkel nem tudjuk közvetlenül érzékelni. Ha a besugárzott személy észreveszi, hogy valami nincs rendben, akkor általában késő. A sugárzás a radioaktivitás kísérő jelensége. Az elemek más elemekké történő nukleáris átalakulásának következménye. Sugárzás formájában szinte az összes energia felszabadul a nukleáris reakciók során. A sugárzás emberi testre és környezetre gyakorolt ​​hatásainak jobb megértése érdekében ismernünk kell az egyes sugárzási típusok legalább alapvető tulajdonságait 2.1 A sugárzás típusai A radioaktív anyagokban három alapvető sugárzást bocsátanak ki. Ők:

2.1.1. Részecskék

α Az alfa részecske a hélium gyorsan repülõ magja. Két protonból és két neutronból áll. A viszonylag nagy méret és súly miatt ez a részecske egy papírlappal megállítható. Az alfa részecske gyorsan elveszíti az energiáját, és csak kis mélységig képes behatolni a tömegbe, de még mindig nagyon energikus, és ha elég gyorsan mozog, amikor érintkezik egy emberi sejttel, akkor behatolhat a sejt falába, és súlyos károkat okozhat belseje. Valójában az alfa-sugárzás rosszabb biológiai hatást gyakorol a szállított energia mennyiségére, mint bármely más sugárzási forma. A legújabb tanulmányok kimutatták, hogy az alfa-részecskék kromoszómákra gyakorolt ​​hatása ezerszer nagyobb, mint az azonos energiájú gammasugárzás.

2.1.2. Β részecskék

Az alfa részecskénél csaknem kétszázszor kisebb egy negatív töltésű béta részecske, amely azonos az elektronéval. A béta részecske sokkal mélyebben behatolhat az anyagba, mint az alfa, áthaladhat a test számos sejtjén, amíg el nem veszíti az energiáját és megáll.

2.1.3. Sugarak γ

A gammasugár a radioaktív anyag magja által kibocsátott elektromágneses sugárzás. Tehát a fotonok folyama. A legnagyobb behatolási erővel rendelkezik, és gyakran kíséri az alfa- és a béta-kibocsátást. A röntgensugarak hasonlóak a gammasugarakhoz.

2.1.4. Kozmikus sugárzás

A kozmikus sugárzás rövidebb hullámhosszú, mint a γ sugarak. Az űrből érkező nagy energiájú fotonokból áll. A kőzetek természetes radioaktivitásával együtt az úgynevezett háttérsugárzást képezi, amelynek az élő szervezetek évmilliók óta folyamatosan ki vannak téve. A háttérsugárzás részt vesz olyan mutációkban, amelyek fontos tényezők az evolúcióban. Ez azonban némely rákot is okoz . Az indiai Keralában a talajban természetellenesen nagy mennyiségű tórium felelős a mongoloiditás, a mentális retardáció és más veleszületett sérülések magas előfordulásáért.

2.2. A sugárzás hatása a szervezetre

A sugárzás ionizációval, azaz a test sejtjeit alkotó atomok és molekulák elektromos töltésének felszabadításával károsítja a testet. A sugárzás hatása kumulatív, ami azt jelenti, hogy ha a test egy ideig kis sugárterhelésnek van kitéve, akkor a hosszú távú biológiai hatás (rák, leukémia, genetikai változások) majdnem ugyanolyan valószínű, mint egyetlen nagy dózisnak kitéve . A sugárzás hatása a sugárzás típusától függ. A gammasugárzás nagy mélységbe hatol a szövetekben anélkül, hogy jelentős intenzitásvesztés lenne. A béta-sugárzás behatolhat a bőrbe és elpusztíthatja az élő sejteket. Az alfa részecskék nem tudnak áthatolni ezen a gáton. Mindazonáltal az alfa- és a béta-részecskék a legnagyobb és visszafordíthatatlan károsodást okozják, ha szennyezett ételt vagy vizet fogyasztanak, vagy radioaktív anyagokkal rendelkező környezetben lélegeznek. A sugárzás különösen az osztódó sejteket veszélyezteti. A világ összes élőlénye közül az emberek a legérzékenyebbek a sugárzás rákkeltő és mutagén hatásaira. Az emberi embriók, magzatok, csecsemők és kisgyermekek rendkívül érzékenyek a sugárzás hatásaira, mert sejtjeik gyorsan osztódnak. A sugárzás testre gyakorolt ​​hatása a sugárzás mennyiségétől is függ.

2.2.1. Akut agylágyító szindróma

Az akut agylágyulási szindrómát az ionizáló sugárzás nagyon nagy dózisa okozza (körülbelül 3000 eltávolítás és még több). A tudósok ezt a hatást egy neutronbomba létrehozásával próbálták elérni, amelynek felrobbanása épségben hagyja az épületeket (bár sok évig radioaktív maradhatnak), de az emberi agy és az idegszövet megsemmisül. Negyvennyolc órával a robbanás után az agysejtek megnagyobbodnak, emiatt a koponya belsejében megnő a nyomás. Ennek következménye a dezorientáció, a delírium, a kábítás, a pszichózis, az ataxia (az izomkontroll elvesztése) és a láz, amelyet rövid ideig tartó tisztaság, majd hirtelen halál követ.

2.2.2. Besugárzási betegség

A hatszáz vagy annál több rems dózis akut sugárbetegséget okoz. Az 1945-ös atombomba-robbantások több ezer japán tanúja két hét alatt meghalt a betegségben. Az ilyen besugárzás megöli a test minden aktívan osztódó sejtjét: az érintett személy haja kihull, a bőr nagy darabokban lehull, hányás és túlzás lép fel. A fehérvérsejtek és a vérlemezkék megsemmisülése után az érintett betegek fertőzésnek vagy hatalmas vérzésnek engednek el.

2.2.3. Rák

2.2.4. Mutációk

A mutációk a genomban bekövetkező változások, amelyek a sejt bizonyos tulajdonságainak vagy funkcióinak változását eredményezik. A pozitív mutációk az evolúció egyik tényezője. A negatív mutációk között számos betegség és szindróma (Down-szindróma - mongoloiditás) vagy fejlődési degeneráció (mentális és fizikai), valamint rendellenességek szerepelnek. Nemcsak a sugárzás mutagén tényező, a mutációkat különböző vegyi anyagok is előidézhetik, de a (természetes és mesterséges) sugárzás is nagy szerepet játszik bennük. A mutációk esetében az a nagy veszély, hogy nem mindig kell megnyilvánulniuk, hanem domináns és recesszív formában nemzedékről nemzedékre továbbadódnak. A rákhoz hasonlóan a mutációs rendellenességek számának növekedését mutatták ki olyan organizmusokban, amelyek kis dózisú sugárzást kaptak.

3. Nukleáris hulladék

3.1. A nukleáris hulladék előállítása

A környezetet leginkább a légkörben, a felszín alatt és a felszín alatt végzett kísérleti nukleáris robbanások során felszabaduló radioaktív anyagok károsították. Ezeket a teszteket nemzetközi egyezmények tiltották. Ma a radioaktív hulladék legnagyobb termelője az atomenergia. 2000 végére a nukleáris ipar 200 000 tonna rendkívül radioaktív kiégett fűtőelemeket gyártott. Ha folyékony és szilárd hulladékokat, uránkezelő maradványokat és mindent, ami érintkezésbe került, hozzáadják, a teljes mennyiség sokkal magasabb.

3.2. A nukleáris hulladék kezelésének módszerei

3.2.1. Feldolgozás

Mivel a nukleáris hulladék többnyire radioaktív és nem radioaktív anyagok keveréke, előnyös a nem radioaktív anyagokat szétválasztani, hogy azokat úgy kezeljék, mint bármely más vegyi hulladékot. Ez jelentősen csökkenti a radioaktív hulladék mennyiségét. Továbbá előnyös a radionuklidokat a bomlási idő szerint osztályozni. Egyes radioaktív gázok néhány óra vagy nap után elveszítik radioaktivitásuk nagy részét. A hulladék egy része folyékony, ezért üvegesítésen (szilárduláson) kell átesnie. A kiégett nukleáris üzemanyag felhasználásának egyik módja annak újrafeldolgozása. Az egyes komponensek bonyolult kémiai elválasztását jelenti. Számos kereskedelmi és katonai szempontból érdekes anyagot nyernek, például az uránt, amelyet újrahasznosítanak a nukleáris reaktorok tüzelőanyagaként, vagy a plutóniumot, amelyet nukleáris bombák vagy kevert oxid tüzelőanyagok előállítására használnak (MOX (UPuO2) - urán-oxid és plutónium,). A feldolgozó üzemek közé tartozik például a világítótorony az oroszországi Cseljabinszk régióban, a francia La Hague, valamint az Egyesült Királyság Selafield és Dounreay.

3.2.2. Megtakarítás

4. Balesetek és katasztrófák

A nukleáris hulladék kezelésével számos kockázat jár. A radioaktivitás lakókörnyezetbe történő szivárgását okozhatja a berendezés meghibásodása, a radioaktív anyagok szállítása során bekövetkezett baleset vagy emberi hiba, vagy ami a legrosszabb, az illetékes hatóságok súlyos gondatlansága vagy érthetetlen közönye a közegészségügyi és környezeti problémák iránt. Az egyes tényezők gyakran összefüggenek egymással, és szinergikusan hozzájárulnak a balesethez. A négy balesetet nem a környezetre gyakorolt ​​hatásuk alapján választottam ki. Az első két baleset a technológia és az emberi tényező demonstrációs kudarca, a másik kettő hosszan tartó katasztrófa, amelyet elsősorban a legmagasabb helyeken való kíméletlenség okoz.

4.1. Chalk River, Kanada, 1952

A tesztek során a kísérleti reaktor feje hirtelen észrevette, hogy a vezérlőrudak egy része teljesen kihúzódott. Ezért lement a földszintre, ahol talált egy kezelőt, aki kinyitotta a szelepeket, és így kihúzta a reaktorból a vezérlő rudak teljes blokkját. Azonnal elrendelte, hogy helyezzék be őket, de néhányan a felső helyzetben maradtak. Egy másik kezelő hibát követett el, és levegőt fújt a nyomórendszerből, amelynek a vezérlőrudakat kellett meghajtania. A reaktort, amelynek teljesítménye még mindig nőtt, végül leállították az üzemanyag vízzel való elárasztásával. A víz azonban forrni kezdett, és néhány üzemanyagrúd megrepedt. Több mint 4 millió liter szennyezett vizet öntöttek az épületbe. Ezen anyagok ismeretlen része szivárgott a környezetbe. A reaktor félig megolvadt és ártalmatlanítani kellett.

4.2. Jaslovské Bohunice A1, 1977

Azért választottam ezt a balesetet, mert a média nem tájékoztatott róla, és ezért a volt rezsimnek sikerült titokban tartania. Ez a baleset volt az oka az A1-es blokk leállításának Jaslovské Bohunice-ban. Ez a NAÜ szerint besorolt ​​baleset az INES 4. szintjével (hétfokú skála; a csernobili baleset szintje 7). Az üzemeltetők az üzemanyagcellákat a reaktor működésének megszakítása nélkül cserélték, és hirtelen lezáró szilikagéllel eldugult cellát indítottak a reaktorba. Ezért a hűtőgáz nem tudott átfolyni rajta, és az üzemanyagcella olvadni kezdett. A csatorna falát, amelybe a cellát illesztették, szintén átolvasztották, és radioaktív vízszivárgás történt. Hiánya miatt más üzemanyagcellák olvadni kezdtek. Végül körülbelül negyedük megolvadt.

4.3. Világítótorony

4.4. Krasznojarszk-26

5. Radionuklidok

6. Következtetés

Az energia okozta környezeti szennyezés mértéke nagyon nagy. Számos következménye manapság jól ismert, és azokat nagyon részletesen megvizsgálták. Ilyen például a szénégetés és az ezzel járó üvegházhatású gázok termelése. A károsodás kiküszöbölésének módjai szintén ismertek. Ha mától egyetlen kilogramm fosszilis tüzelőanyagot sem égetnének el, a környezet viszonylag rövid idő alatt (több generáció alatt) visszatérne eredeti állapotához. Az atomenergia esetében ez más. Bár az atomerőműveket tiszta energiaforrásként mutatják be, baleset esetén a környezeti katasztrófa mértéke többszöröse, és ami még rosszabb, tartósabb. Mivel sok erősen radioaktív anyag sok millió évig sugárzik, a környezet nagyon sokáig károsodik. Az emberiségnek ezért óvatosabban kell megközelítenie az atommagban elrejtett energiát, és így meg kell őriznie a Földet az utánunk érkezők, utódaink számára.