Az urán (latin urán) tiszta állapotában ezüstfehér fényes fém, amely fokozatosan sötétedik a levegőben - oxidréteg borítja. Porrá őrölve öngyulladó. Nem túl kemény, normál hőmérsékleten kovácsolható vagy hengerelhető. Hevítve először törékennyé válik, de még magasabb hőmérsékleten műanyag. Ez a legnehezebb fém, amely a természetben található.
Az uránt mint elemet 1789-ben fedezte fel Martin Heinrich Klaproth (1743–1817) gyógyszerész és kémiaprofesszor, aki számos más elemet (cirkont, titánt, cériumot és tellúrt) is felfedezett. 1896-ban Henri Becquerel felfedezte, hogy az urán radioaktív. Marie Curie-Sklodovská és férje, Pierre Curie ezután 2 új elemet izoláltak az uránércből: először polóniumot, később rádiumot.
Uránbányászat
Az urán olyan érc, amelyből csak egy kis részét lehet felhasználni (1 kg urán 1000 kg ércben, amelynek csak a fele nyerhető ki, vagyis 500 gramm urán 1000 kilogramm ércben).
A földalatti és a felszíni bányászat hatalmas mennyiségű érc eltávolítását jelenti a földből. A szabad piacon értékesített dúsított urán minden tonnája radioaktív hulladékként 1000–40 000 tonna törmeléket jelent. Ez a törmelék gyakran az uránérc eredeti radioaktivitásának akár 85% -át is képviseli. Az uránbányák azonban túl gyakran védtelenek. A szél és az eső halálos, rákkeltő port terjeszt a bányászatból, és szennyezi a környező tájat.
Az uránbányászat együtt jár a környezetre katasztrofális hatást gyakorló hulladéktermeléssel. A bányászokat érintő közös kockázatok mellett magas a tüdőrák, más tüdőbetegségek, a bőr és a gyomorrák kockázata. Manapság az uránlerakódások oxigéntől és víztől való szigetelésük miatt évmilliók óta léteznek. Kivonásuk elpusztítja ezt a természetes burkot, és lehetővé teszi a víz és a levegő számára, hogy a szennyeződéseket a külső környezetből továbbítsa.
Az urán egyik fő veszélye az a tény, hogy rádió- és radongázokat képez (a rádió leányterméke). A belélegzett radongázok ezek tüdőrákot okozhatnak, és a rádium az élelmiszer- és vízláncok révén az emberekhez jut, hogy más rákokat és leukémiát idézzen elő...
A rádium alfa részecskéket bocsát ki, felezési ideje 1600 év. Ez az uránércben található urán bomlásának eredménye. A közelmúltban bevezették a radon elleni védelemre vonatkozó biztonsági előírásokat, de a múltban dolgozó amerikai, német és kanadai bányászok 20-50 százaléka már meghalt vagy meghal rákban. A világ uránkészleteinek több mint 70% -a bennszülött területeken található: az északi területeken, valamint Saskatchewan és Ontario tartományokban Kanadában, Arizonában, Új-Mexikóban és Dél-Dakotában az Egyesült Államokban, Ecuadorban és Brazíliában, Namíbiában, Dél-Afrikában, Nigériában. Gabonban Kínában, Indiában, Közép-Ázsiában, Szibériában és Ausztráliában. A világ minden táján az őslakos népeket lassú, gyötrelmes halál éri.
Az urán bányászatával az őslakosok által lakott távoli populációkban az atomipar igyekszik elkerülni az uránbányászat által okozott valós egészségügyi és környezeti károkat.
Uránfeldolgozás
Általában ez a folyamat magában foglalja az uránkoncentráció 1% -ról 75% -ra való növelését. A bánya ércét homokba zúzzák, és rengeteg vízzel és vegyszerekkel összekeverik. Az ezzel a módszerrel nyert forgalomképes terméket urán-oxidnak hívják, vagy általában úgynevezett ún sárga torta. Ez csak kis százalékban érc (500 g urán 1000 kg uránércben). A radioaktív maradék szilárd hulladék, az úgynevezett végső érc, vagy "farok", amely az eredeti ércben lévő teljes radioaktivitás körülbelül 85% -át tartalmazza. Ezt a végső hulladékércet általában halmokban hagyják, ahol keveredik a levegővel és a vízzel. Amikor ez a radioaktív por a felszínen marad és kiszárad, a szél részben el tudja vinni, és távoli növényzetre telepedhet. Vagy az eső átmossa a folyókba és tavakba, és szennyezheti őket. A feldolgozási folyamat rövid idő alatt hatalmas mennyiségű hulladékot szabadít fel: minden tonna sárga torta után száz tonna. Csak az amerikai délnyugati részen több mint 100 millió tonna halmozódott fel az elmúlt negyven évben.
Az érchulladék több mint egy tucat radioaktív anyagot tartalmaz. Ilyen például a tórium, a gamma-sugárzó, amelynek felezési ideje 80 000 év, vagy a rádium. A hulladékkupacokból távozó radongáz is, amelyet a szél több száz kilométeren keresztül képes hordozni, sok embert elütve.
Három fő oka van annak, hogy a radon olyan veszélyes:
1. Ez egy gáz és belélegezhető. Ez az egyetlen gáz, amely az urán bomlási folyamata során keletkezik. Az uránbányákban és az érchulladék-tárolókban természetellenesen nagy mennyiségű radongáz kerül folyamatosan a levegőbe.
2. Az a tény, hogy megszünteti a legveszélyesebb sugárzást - az alfa sugárzást.
3. A radon felezési ideje rövid, és hasonlóan az "apai" radonból származó leánytermékekhez, szintén rendkívül veszélyes elemek. A radonprobléma különösen fontos a földalatti bányákban, ahol ez a gáz alagutakban halmozódik fel.
A múltból tudjuk, hogy nagy mennyiségű radioaktivitás szivárgott ki a hulladéklerakókból a környezetbe. Az egyik legsúlyosabb baleset az Egyesült Államokban történt, ahol a gát felszakadt, és mintegy 30 millió liter folyékony hulladékot és becslések szerint 1100 tonna szilárd hulladékot engedtek a Rio Puerco folyóba. Ausztráliában egy hasonló baleset jelentős szennyezést eredményezett a Kelet-Finniss folyón, ahol a folyóban és öblöseiben szinte minden növény és hal kihalt.
Több száz hektár ércet hagytak sorsukra az USA-ban, a coloradói Grand Junction-ban, míg az 1960-as években kereskedelmi felhasználást nem találtak számukra. A várostervezők vállalták, hogy ezt az anyagot a beton és az épületkeverékek olcsó kiegészítéseként használják. Az építőipari vállalatok ezt a hulladékot iskolák, kórházak, házak, utak, repülőterek és áruházak építésére használták fel. 1970-ben a helyi gyermekorvosok észrevették az anorexia, a tollvérzés és az újszülöttek egyéb veleszületett betegségei jelentős növekedését a régióban. A további vizsgálatok azt mutatták, hogy mindezek a gyermekek az uránhulladék felhasználásával épült házakban élő szülőktől születtek, és a vizsgálatok során ezek közül az épületek közül sok gamma- és alfa-sugárzónak bizonyult a levegőben - ugyanaz az anyag, amely uránbányák.
Dúsítás
Egy tonna uránérc csak körülbelül fél kilogramm tiszta uránt tartalmaz. Ennek a mennyiségnek 99,3% -a nem hasadó urán 238 izotóp. Természetes formájában a hasadó urán 235 csak 0,7 százalékos koncentrációban található meg a természetes uránércben. De a hasadási reakcióhoz meg kell növelni ezt a koncentrációt. Az uránércet úgy kell "dúsítani", hogy az urán-235-tartalom elérje a teljes térfogat legalább 3% -át.
A dúsítási eljárás rendkívül költséges és nagy mennyiségű energiát emészt fel, és a felesleges 238 uránt tartalmazó uránérc hulladék a földön fekszik. Mivel az urán 238 rendkívül sűrű anyag, a hagyományos fegyverek fedeleinek készítésére használják, így a fegyverek képesek behatolni a harckocsik páncélrétegébe. Az 1991-es, hat hetes iraki földháború során legalább 10 000 urán-238-as menedéket használtak fel, és legalább 40 tonna anyagot hagytak Irakban és Kuvaitban. A gyermekek most üres fegyvertokokkal játszanak, így külső gamma-sugárzásnak vannak kitéve, valamint belélegzik és elfogyasztják az uránrészecskéket, amelyek májbetegséget, tüdő- és csontrákot, valamint leukémiát okozhatnak. Az öt évesnél fiatalabb gyermekek halálozási aránya megduplázódott, a háború befejezését követő első nyolc hónapban 50 000 gyermek halt meg különféle betegségekben, beleértve a rákot és a gyomorbetegségeket is.
Üzemanyag előállítás
A dúsítási folyamat után az uránt kis tablettákká alakítják. Ezeket a hengeres tablettákat ezután körülbelül négy méter hosszú és két centiméter széles fémrudakba helyezzük. Egy tipikus 1000 MW-os reaktor körülbelül 50 000 üzemanyag-rudat tartalmaz, amelyek több mint 100 tonna uránt tartalmaznak henger alakú, hat méter széles és négy méter magas térben. Ezeknek a raklapoknak a gyártása során a dolgozók ki vannak téve a dúsított üzemanyagból származó alacsony gamma-sugárzás és az alfa-sugárzók - radon, rádió és urán - szennyeződésének veszélyeinek.Atomreaktorok
Amikor a tüzelőanyag-cellákat előkészítik a reaktor magjában és elöntik vízzel, a dúsított urán készen áll a hasadási reakció megkezdésére. Ez idő alatt az urán-235 magjai részecskékre (hasadási reakciótermékek - könnyebb atomok, például stroncium és cézium), hőre és egy vagy több szabad neutronra bomlanak. Ha minden szabad neutront felszívna az uránmag, és egy másik hasadási magból származó szabad neutron helyettesítené, a helyzet válságossá válna, és a láncreakció a reaktorban önfenntartó lenne. A gyorsan mozgó neutronokat elnyelő vezérlőrudak szabályozzák ennek a folyamatnak a sebességét.
A hasadási reakció hatalmas mennyiségű hőt bocsát ki, amelyet a reaktorban víz forralására használnak fel. A forrásban lévő víz gőzt képez, amely forgatja a turbinát és áramot termel. A hasadó magreakció tehát a legveszélyesebb és legdrágább módszer a forrásban lévő vízre - mint például a vaj szeletelése elektromos fűrésszel.
Az áramtermelés mellett a hasadható urán több száz radioaktív izotópot is kibocsát - ezek mindegyike rákkeltő és mutagén, felezési ideje néhány másodperctől tizenhét millió évig vagy annál hosszabb. A vezérlő rudak, a hűtővíz és a reaktor magja idővel rendkívül radioaktívvá válik, és a kiégett fűtőelem milliószor radioaktívabb, mint friss állapotban.
Az atomerőművek működtetése számos veszélyt jelent, amelyeket gyakran alábecsülnek, mert a szokásos módon a rövid távú nyereség meghaladja az ipar és a kormányok felelősségét a lakosság védelmében.
Még a csernobili katasztrófa sem kényszerítette az atomipart arra, hogy megértse a nukleáris reaktorok normális működésének a természetre és az emberi életre gyakorolt negatív hatásának tényét, annak ellenére, hogy ez a tény már ismert, és következményei egyre inkább bizonyíthatók.
Minden nap jelentős mennyiségű gáz halmazállapotú radioaktív hulladékot távolítanak el az atomerőművekből, és bizonyos mennyiségű folyékony és szilárd hulladék keletkezik. Az a tény, hogy minden egyes reaktor fölé magas kéményeket kell építeni, vitathatatlanul megmutatja a kibocsátások dekoncentrálásának szükségességét, és ezáltal azok veszélyét.
Bár a napi kibocsátási dózisok kicsinek tűnnek (néhány kúciától több száz kúriig terjednek), a világ mind a 434 atomerőműve hosszú évek óta együtt olyan mennyiségű radioaktivitást produkál, amely megegyezik a Csernobilból kibocsátott mennyiséggel.
Ami a reaktorbiztonságot illeti, csak akkor mondható el, hogy az atomreaktor csak akkor biztonságos, ha semmilyen körülmények között (például balesetek, üzemeltetők nem megfelelő magatartása, események kombinációja, terrorizmus stb.) Nem zárhatja ki a veszélyes radioaktív anyagokat a környezetbe?.
Ilyen reaktorok nem léteznek, és a jelenlegi technológiákat figyelembe véve elmondható, hogy a közeljövőben nem lesznek. Valójában még a reaktortervezők is beszélnek az egyes reaktortípusok alapvető veszélyeiről. És mindannyian egyetértenek abban, hogy még a tervezők asztalán sincs ilyen biztonságos, beépített biztonságú reaktor (vagyis olyan, amelyből a radioaktív anyagok semmilyen körülmények között nem kerülhettek el).
Bármely atomerőművel rendelkező országban ellenségeinek, terrorszervezeteinek vagy elmebetegeknek már nincs szükségük nukleáris fegyverekre az atomháború megindításához. Csak annyit kell tenniük, hogy egy közönséges bombát ledobnak egy atomreaktorra, és így elkerülhetik annak radioaktív anyagainak nagy részét, és több ezer embert megölnek. Nyilvánvaló, hogy ha Európa a második világháború idején nyerne energiát atomenergiából, az továbbra is lakhatatlan lenne a levegő, az élelmiszer és a víz radioaktív szennyeződése miatt.
A nukleáris reaktorok ártalmatlanítása
Hatalmas mennyiségű radioaktív hulladék keletkezik az atomreaktor leállításakor is. Ennek oka, hogy számos része, beleértve az üzemanyagot is, radioaktívvá vált. Nem dobhatjuk el egyszerűen. Az atomerőmű gondozásának folyamatát ebben a szakaszban felszámolásnak nevezzük. Húsz, maximum negyven év után minden egyes reaktor belép. Eddig egyetlen hagyományos reaktor sem semmisült meg a világon. Néhány ország azt tervezi, hogy a teljes reaktorszerkezetet, beleértve a radioaktív részecskéket is, lebontja, csak egy üres helyet hagyva, az ún zöld rét. Mások azt javasolták, hogy az épületet hagyják ott, és betonral borítsák be, vagy temessék el egy földhegy alá.
A következő harminc évben több mint 350 reaktort kell leállítani. De több mint 40 évvel az első atomerőmű üzembe helyezése után az atomipar még mindig nem talált módot a leszerelt reaktor biztonságos és hatékony ártalmatlanítására.
Nukleáris hulladék
Ismert, hogy nukleáris hulladék keletkezik az uránbányászat, a nukleáris üzemanyag-előállítás különböző szakaszaiban, valamint az atomerőmű szokásos működése során (folyékony, szilárd és gáznemű hulladék) kiégett fűtőelem formájában, a kiégett fűtőelemek esetleges újrafeldolgozása során. és végül az atomerőművek leszerelése során.
A radioaktív hulladék problémája az, hogy néhány tartós radionuklid több tíz, száz, ezer vagy akár millió éve aktív. Hangsúlyozni kell, hogy egyetlen más, az emberiség által ismert technológia sem képes megváltoztatni bolygónk bioszférájának fizikai-kémiai szerkezetét. A hasadási magreakció részecskék képződését eredményezi, amelyek betolakodók a bioszférában, és amelyekhez az élő szervezetek nem képesek és nem képesek alkalmazkodni. Ezek a részecskék főleg plutóniumot és más urántermékeket tartalmaznak.
A normál működés részeként minden atomerőmű egy bizonyos mennyiségű hulladékot közvetlenül a környező természetbe juttat. A folyékony hulladék a hűtővízzel együtt a közeli folyóba vagy tengerbe ürül, a gáznemű hulladék pedig a légkörbe.
A radioaktív nukleáris hulladéknak három kategóriája van: magas, közepes és alacsony aktivitású hulladék. A nagy aktivitású hulladék főleg kiégett fűtőelemekből és reaktorokból, valamint az üzemanyag újrafeldolgozása során keletkező nagy aktivitású folyékony hulladékból áll. Ez a hulladék ezerszer radioaktívabb, mint a közepes aktivitású hulladék. A köztes hulladék főleg fém üzemanyagtartályok, amelyek eredetileg atomreaktorok urán-tüzelőanyagát, reaktorok fém alkatrészeit és vegyi maradványokat tartalmaztak. Ezeket meg kell védeni, hogy a dolgozókat és a lakosságot ne érje sugárzás a szállítás és a tárolás során. Általában a termelés helyén tárolják. A közepes aktivitású hulladék általában ezerszer radioaktívabb, mint az alacsony aktivitású hulladék. Az alacsony aktivitású hulladék főleg olyan tárgyakból áll, mint a védőruházat és a radioaktív anyagokkal érintkezésbe került laboratóriumi felszerelések.
Számos javaslat szól a radioaktív hulladék tárolására nem megsemmisítéssel, hanem "biztonságos" szigeteléssel. A leggyakrabban megvitatott módszerek a hulladék űrbe juttatása, az óceánok fenekén történő lerakása vagy a Föld felszínén sok kilométeres mély lerakása. A radioaktív hulladék problémájának megoldásaként néha megemlítik a gyantába, betonba, sóba, üvegbe vagy kerámiába való beágyazását. Ez a folyamat azonban nem pusztítja el a hulladékot, csak megkeményíti, jobb tárolást tesz lehetővé és javítja ideiglenes elszigetelését. De maga a probléma a jövő generációinak vállára fog kerülni. Ezenkívül senki sem tudja garantálni a radioaktív hulladék elszigetelésének jelenlegi, 100, 1000 vagy 10 000 évre szóló képességét.
A rendkívül radioaktív hulladék évezredek óta halálosan veszélyes. Ezért tárolás formájában megszabadulunk tőle, üvegbe zárt és edényekben tároljuk. Mindazonáltal minden országban ez egy másik tárolási forma. Talán a hulladék ártalmatlanításának legjobb módja az, ha a radioaktív hulladékot üvegpalackokba zárják és a föld mélyén tárolják. Franciaországban ezt a módszert 1978 óta alkalmazzák. A radioaktív hulladékok egy része legkorábban egymillió év alatt szivároghat a felszínre. Ilyen hosszú idő alatt azonban viszonylag ártalmatlan anyagokra bomlik. A hulladékot annyi réteg alatt kell elrejteni, hogy elszabadulása az adott időszakban meglehetősen lehetetlen lenne.
A radioaktív hulladék problémájának egyetlen kielégítő megoldása a teljes megsemmisítése lenne. A mai napig ismert az ilyen pusztítás egyetlen módszere, amely a "transzmutáció", vagyis a veszélyes, hosszú életű radionuklidok rövid életű radionuklidokká és végül olyan anyaggá történő átalakítása, amely már nem lenne radioaktív. A transzmutáció elméletileg lehetséges, de a gyakorlatban nem valósítható meg a szükséges óriási energiamennyiség miatt, amely nagyobb, mint a reaktor hasadási reakciójának nyeresége.
Valójában nincs elfogadható és praktikus megoldás erre a problémára, és még a közeljövőben sem érhető el. A nukleáris ipar számára jelenleg kínált összes megoldás, például "a helyiség takarítása és a szennyeződés söpörése a szőnyeg alá".
A jövő legjobb megoldása annak biztosítása, hogy a világon sehol sem termeljünk több nukleáris hulladékot.
Atomerőmű Dukovanyban
Dél-texasi atomerőmű
Béléskemence radioaktív hulladékokhoz