Elektrownie jądrowe

Elektrownie jądrowe
Odkąd odkryto energię elektryczną, zaczęto używać ją na coraz to większą i większą skale. Obecnie zapotrzebowanie na nią jest ogromne i przez to powietrze, wody, całe środowisko jest zatrute. Na dodatek kończą się nam paliwa kopalne, a „ekologiczne” elektrownie tj. wiatrowe, wodne, słoneczne są mniej wydajne i także szkodliwe. Alternatywą od wszystkich tych sposobów otrzymywania elektryczności wydaje się energia jądrowa [atomowa], która już dzisiaj wytwarza ok. 20% światowej energii.

Obecnie rozróżnia się dwa rodzaje elektrowni jądrowych:
1. Elektrownie termojądrowe działają na zasadzie syntezy jądrowej, jednakże obecnie wszystkie pracujące reaktory wykorzystują do produkcji energii zjawisko rozszczepienia jąder ciężkich atomów synteza jądrowa jest wykorzystywana dotąd wyłącznie w celach militarnych. Polega ona na łączeniu się dwóch jąder lekkich atomów w jedno jądro atomu cięższego oraz wolną cząstkę elementarną. Energia wydziela się wskutek różnicy mas pomiędzy substratami i produktami reakcji. Światowe zasoby deuteru są ogromne (oceany), zaś tryt jest łatwy do wyprodukowania. Reakcja nie wytwarza też odpadów promieniotwórczych. Problem polew na tym, że do jej przeprowadzenia potrzebne jest podgrzanie substratów do co najmniej 40 mln stopni Celsjusza. Zapoczątkowanie reakcji deuteru wymaga temperatury 350 mln stopni Celsjusza. W tych temperaturach materia staje się plazmą. Poza tym jądra muszą znaleźć się odpowiednio blisko siebie. potrzebna jest więc ogromna gęstość plazmy. Co więcej, warunki te muszą trwać odpowiednio długo, czyli dziesiątą część sekundy. Dotychczas warunki takie uzyskano w bombie wodorowej. W laboratoriach pracuje się nad kontrolowaną reakcją termojądrową, stosując szereg pomysłowych technologii. Reakcja syntezy zachodzi, jednak wciąż wydatkuje się więcej energii dla jej przeprowadzenia, niż uzyskuje się w jej wyniku. Dlatego elektrownie termojądrowe pojawią się prawdopodobnie nieprędko.

2. Wszystkie działające zaś obecnie elektrownie jądrowe działają na zasadzie rozszczepiania ciężkich jąder. Reakcja rozszczepienia jądra uranu, zachodzi pod wpływem powolnego neutronu. Neutron krążący z prędkością odpowiadającą prędkości ruchów cieplnych (ok. 2 km/s), zwany neutronem termicznym, łączy się z jądrem substancji rozszczepialnej, czyniąc je niestabilnym. Jądro deformuje się, przewęża, a w końcu rozpada na dwa jądra stabilne, emitując przy tym kilka neutronów oraz porcję energii. Wyemitowane neutrony mogą trafić w inne jądra, które ulegną rozszczepieniu. W rezultacie powstaje coraz więcej swobodnych neutronów i coraz więcej jąder rozszczepia się. Reakcja ta nosi nazwę reakcji łańcuchowej. W bombie atomowej pozwala się na pełne rozwinięcie łańcucha, by wszystkie powstające przy jednostkowym akcie rozpadu neutrony powodowały rozszczepienie innych jąder. Dlatego następuje bardzo gwałtowne przyspieszenie tempa reakcji owocujące nagłym uwolnieniem wielkiej energii - eksplozją. W reaktorze natomiast część powstałych neutronów jest wychwytywana przez substancję dobrze pochłaniającą neutrony, np. kadm lub bor.

W dzisiejszych czasach najwięcej kontrowersji wokół sprawy energetyki jądrowej wiąże się z problemem odpadów promieniotwórczych - ich powstawania, transportowania i wreszcie składowania. Czas odizolowania od środowiska jednej z najniebezpieczniejszych substancji będących częścią odpadów po produkcji energii (chodzi o izotop plutonu 239) wynosi w przybliżeniu 0,5 mln lat! Bardzo trudno jest stwierdzić czy pojemniki, w których dziś składowane są odpady będą w stanie przetrwać tyle czasu. Duża elektrownia jądrowa mająca moc 1 300 MW produkuje rocznie około 30 t odpadów. Ten materiał obok substancji niebezpiecznych zawiera także pewne cenne materiały rozszczepialne, które można odzyskać. Najlepszym znanym dziś sposobem na bezpieczne składowanie promieniotwórczych odpadów jest umieszczenie ich w specjalnych pojemnikach i zakopanie głęboko w ziemi.
Na korzyść tej metody pozyskiwania energii przemawia fakt, że nie wiąże się ona z emisją żadnych gazów cieplarnianych, ścieków powodujących eutrofizację wód itp.

Słysząc o elektrowni jądrowej, ludzie przypominają sobie katastrofę jaka miała miejsce w Czarnobylu.
Ze zniszczonego reaktora wyzwoliły się setki razy większe ilości promieniowania jonizującego niż w przypadku zbombardowania Nagasaki i Hiroszimy. Intensywność promieniowania gamma wokół elektrowni była wyższa niż 100 rentgenów na godzinę, co oznacza, iż maksymalna roczna dawka promieniowania wyznaczona przez Międzynarodową Komisję Ochrony Radiologicznej, została przekroczona ponad kilkaset razy przez zaledwie godzinę. Na szczycie rozsadzonego bloku energetycznego poziom promieniowania osiągnął przerażającą wartość 100000 rentgenów na godzinę. Zachorowało blisko 30 tysięcy osób spośród 400 tysięcy robotników, którzy zakopywali najbardziej niebezpieczne odpady i budowali specjalny budynek wokół reaktora, ochrzczony jako "sarkofag".
Skutki tego wydarzenia możemy zaobserwować nawet dzisiaj. Najczęściej są to różne odmiany raka oraz wady wrodzone.
Jednak w dzisiejszych czasach energetyka jądrowa, obok hydroenergetyki i energetyki związanej z pozyskiwaniem energii z siły wiatru czy promieni słonecznych, jest jednym z najbardziej zalecanych źródeł energii elektrycznej. Jej jednoznaczna ocena nie jest możliwa, ten rodzaj energetyki budzi silne kontrowersje, ma zarówno oddanych zwolenników, jak i zagorzałych przeciwników.