Question

Referat na fizykę minimum 250 słów Elektrownie jądrowe - tak czy nie (czy istnieje alternatywa dla atomu)

Answer 1

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. Jednakże czy jest to bezpieczne i opłacalne dla środowiska na dłuższą skalę? Przyjrzyjmy się bliżej faktom.
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.

Elektrownie jądrowe i cały sprzęt potrzebny do ich obsługi jest niezwykle drogi i skomplikowany, jednakże uzyskuje się dużo energii i w efekcie jest to opłacalna inwestycja. Opłacalna w przeliczniku na pieniądze. Dużym problem są odpady z takiej elektrowni, których właściwie nie da się zlikwidować, więc trzeba je składować. Miasteczko Elstow w pobliżu Bedford w Wielkiej Brytanii wydało się specjalistom spraw jądrowych idealnym miejscem na składanie odpadów z reaktorów jądrowych. Podłoże z mocnych skał zapewniało, że zbiorniki nie będą przeciekać, a miękka glina na wierzchu powinna pochłaniać promieniowanie. Kiedy plan składowania odpadów zostały ogłoszone, mieszkańcy Elstow natychmiast zdecydowanie zareagowali. Nastąpiła burza protestów, plany zostały zaniechane. Teraz specjaliści szukają innych miejsc. Rozważano projekt wiercenia tunelu pod Morzem Północnym. Przeciwko temu pomysłowi ostro wypowiedziały się Norwegia i Dania. Państwa te obawiają się, że materiały promieniotwórcze mogłyby wyciekać i zanieczyszczać ich wybrzeża. Tymczasem rośnie sterta odpadów z brytyjskich elektrowni jądrowych. Odpady będą promieniotwórcze przez setki lat i ostatecznie gdzieś trzeba je składować...
Odpady te są groźniejsze od jakichkolwiek innych. Gdyby nastąpił jakikolwiek wyciek odpadów promieniotwórczych, mógłby spowodować skażenie powietrza, zbóż oraz okolicznych źródeł wody. A to mogło by spowodować liczne wypadki śmiertelne.
Atomy promieniotwórcze są atomami nietrwałymi. Każde jądro rozpada się po pewnym czasie, wyrzucając z siebie maleńkie cząsteczki lub porcje fal energii. Promieniowanie jądrowe może zniszczyć żywe komórki w ludzkim ciele. Nadmierna dawka promieniowania może spowodować choroby nowotworowe lub nieuleczalną chorobę popromienną. Szczególnie niebezpieczny jest promieniotwórczy gaz i pył, ponieważ może dostać się do organizmu z powietrzem, jedzeniem lub piciem. Kiedy substancje promieniotwórcze zostaną wchłonięte przez organizm, nie można już ich usunąć, a ich promieniowanie powoduje uszkodzenie komórek w głębi ciała.
Noc z 25 na 26 kwietnia, obsługa czwartego reaktora w Czarnobylu decyduje się na przeprowadzenie doświadczenia. Energia reaktora jest przekazywana przez podgrzaną, przez energię reaktora, parę na generatory wytwarzające prąd elektryczny. Doświadczenie ma polegać na znacznym zmniejszeniu mocy reaktora, zablokowaniu dopływu pary do generatorów i mierzeniu czasu ich pracy po odcięciu w taki sposób zasilania. Obsługa wyłącza automatyczne systemy zabezpieczające, aby eksperyment przeszedł bez zakłóceń. Reaktory w Czarnobylu będące typu RBMK-1000 posiadają niestety pewną wadę - są niestabilne przy małej mocy i każdy symulowany wzrost ilości wytwarzanej pary może spowodować zwiększanie ilości wytwarzanej przez reaktor energii. Wzrost energii powoduje wzrost wytwarzania pary co znów powoduje wzrost wytwarzania energii itd. Następuje bardzo gwałtowny i niekontrolowany wzrost mocy reaktora. Powinny włączyć się systemy zabezpieczające, ale przecież zostały one wcześniej odłączone. Kilkanaście minut po godzinie pierwszej w nocy. Reakcja rozwija się. Pierwsza dwadzieścia trzy i czterdzieści sekund. Jeden z obsługujących czwarty reaktor elektrowni w Czarnobylu próbuje uruchomić system zabezpieczeń. Reaktor jednak nie wyłącza się. Reakcja rozwija się nadal. Mija jeszcze kilka sekund. Reaktor produkuje sto razy więcej energii niż wynosi jego dopuszczalny poziom. Energia rośnie, temperatura rośnie. Następują dwie potężne eksplozja. Zerwana zostaje ciężka 2 tyś tonowa płyta pokrywająca reaktor. Ciśnięta z impetem niszczy budynek czwartego reaktora. Wybucha pożar, który przez następne 10 dni pali się w budynku reaktora. Do atmosfery dostaje się radioaktywny pył. 237 osób zatrudnionych w elektrowni i przybyłych na miejsce ratowników zostało poddanych ogromnym dawkom promieniowania (2000-16000 mSv). Dawki takie spowodowały, że zapadli oni na ostrą chorobę popromienną. W najbliższych tygodniach zmarło 28 spośród nich. Trzy osoby zmarły w wyniku odniesionych ran mechanicznych w czasie katastrofy. Nieco później z grupy tej zmarło jeszcze 7 osób. Troje dzieci umarło z powodu raka tarczycy wywołanego najprawdopodobniej radiojodem pochodzącym z radioaktywnej chmury. W sumie zgonów spowodowanych na pewno katastrofą w Czarnobylu było 41. Co do tego większość źródeł jest zgodnych. Najgroźniejszymi substancjami wyemitowanymi do atmosfery w czasie awarii były: jod-131 i cez-137. Powstały rozległe radioaktywne chmury, które znad Ukrainy i Białorusi (elektrownia w Czarnobylu znajduje się na terenie Ukrainy, bardzo blisko granicy z Białorusią) przemieszczały się w ciągu następnych kilku dni nad Rosję, Gruzję, Polskę, Szwecję, Niemcy, Bułgarię i inne kraje Europy. Zwiększone promieniowanie wykryto nawet w USA i Japonii. W wielu krajach Europy trzeba było zniszczyć mleko i płody rolne napromieniowane w okresie katastrofy.
Zdarzenie w Czarnobylu pokazuje jak niebezpieczna może być energia jądrowa, jednakże na dziś dzień nie mamy chyba lepszej alternatywy. Mimo, że odpady są niezwykle niebezpieczne, same elektrownie też, człowiek nie wynalazł lepszego sposobu wytwarzania energii elektrycznej. Miejmy tylko nadzieję, że wkrótce ktoś wymyśli co można zrobić z odpadami i żebyśmy nie przeżyli „drugiego Czarnobyla”.