Uraniul (uraniul latin) este în stare pură un metal strălucitor alb-argintiu, care se întunecă treptat în aer - este acoperit cu un strat de oxizi. Măcinat până la o pulbere se autoaprinde. Nu este prea dur și poate fi forjat sau laminat la temperatura normală. Când este încălzit, devine mai întâi fragil, dar la temperaturi și mai ridicate este plastic. Este cel mai greu metal găsit în natură.
Uraniul ca element a fost descoperit în 1789 de farmacistul și profesorul de chimie Martin Heinrich Klaproth (1743–1817), care a descoperit și alte câteva elemente (zircon, titan, ceriu și telur). În 1896, Henri Becquerel a descoperit că uraniul era radioactiv. Marie Curie-Sklodovská și soțul ei Pierre Curie au izolat apoi 2 elemente noi din minereu de uraniu: mai întâi poloniu, mai târziu radiu.
Exploatarea uraniului
Uraniul este un minereu din care poate fi utilizată doar o mică parte (1 kg de uraniu în 1000 kg de minereu, din care doar jumătate pot fi extrase, adică 500 de grame de uraniu în 1000 de kilograme de minereu).
Exploatarea subterană și de suprafață înseamnă îndepărtarea cantităților uriașe de minereu din sol. Fiecare tonă de uraniu îmbogățit vândută pe piața liberă reprezintă 1000 până la 40 000 de tone de moloz ca deșeuri radioactive. Aceste dărâmături reprezintă adesea până la 85% din radioactivitatea originală a minereului de uraniu. Cu toate acestea, minele de uraniu sunt prea des neprotejate. Vântul și ploaia se răspândesc praf mortal, cancerigen, provenit din minerit și contaminează peisajul din jur.
Exploatarea uraniului merge mână în mână cu producția de deșeuri care are un efect catastrofal asupra mediului. Pe lângă riscurile comune pentru mineri, există un risc ridicat de cancer pulmonar, alte boli pulmonare, cancer de piele și stomac. Zăcămintele de uraniu există astăzi de milioane de ani datorită izolației lor de oxigen și apă. Extracția lor distruge acest anvelopă naturală și permite apei și aerului să transporte contaminarea din mediul exterior.
Unul dintre principalele pericole ale uraniului este faptul că acesta produce gaze radio și radon (un produs fiic al radioului). Când se inhalează gaze de radon, acestea pot provoca cancer pulmonar, iar radiul își găsește drumul către oameni prin lanțurile alimentare și de apă pentru a provoca alte tipuri de cancer și leucemie...
Radiul emite particule alfa și are un timp de înjumătățire de 1600 de ani. Este rezultatul degradării uraniului, care se găsește în minereul de uraniu. Au fost introduse recent standarde de siguranță pentru protecția împotriva radonului, dar 20 până la 50% dintre minerii americani, germani și canadieni care lucrează în trecut au murit deja sau vor muri de cancer. Peste 70% din resursele mondiale de uraniu sunt situate în zone indigene: Teritoriile de Nord și provinciile Saskatchewan și Ontario din Canada, Arizona, New Mexico și Dakota de Sud din SUA, Ecuador și Brazilia, Namibia, Africa de Sud, Nigeria și Gabon.în China, India, Asia Centrală și Siberia și Australia. Peste tot în lume, popoarele indigene se confruntă cu o moarte lentă și chinuitoare.
Extractând uraniu în populații îndepărtate locuite de populații indigene, industria nucleară încearcă să evite daunele reale asupra sănătății și mediului cauzate de extracția uraniului.
Prelucrarea uraniului
În general, acest proces implică creșterea concentrației de uraniu de la 1% la 75%. Minereul din mină este zdrobit în nisip și amestecat cu multă apă și substanțe chimice. Produsul comercializabil obținut prin această metodă se numește oxid de uraniu sau este denumit în general așa-numitul tort galben. Este doar un procent mic de minereu (500 g de uraniu în 1000 kg de minereu de uraniu). Reziduul radioactiv este un deșeu solid numit minereu final sau „terminal”, care conține aproximativ 85% din radioactivitatea totală conținută în minereul original. Acest minereu rezidual final este de obicei lăsat în grămezi, unde se amestecă cu aerul și apa. Când acest praf radioactiv este lăsat la suprafață și se usucă, acesta poate fi parțial transportat de vânt și se poate așeza pe vegetația îndepărtată. Sau poate fi spălat de ploaie în râuri și lacuri și le poate contamina. Procesul de procesare eliberează cantități uriașe de deșeuri într-o perioadă scurtă de timp: sute de tone pentru fiecare tonă de tort galben. Numai în sud-vestul american, s-au acumulat peste 100 de milioane de tone în ultimii patruzeci de ani.
Minereurile reziduale conțin mai mult de o duzină de materiale radioactive. Exemple sunt toriu, un emițător gamma cu un timp de înjumătățire de 80.000 de ani sau radiu. De asemenea, gazul radon care scapă de grămezi de deșeuri și poate fi transportat de vânt sute de kilometri, lovind un număr mare de oameni.
Există trei motive principale pentru care radonul este atât de periculos:
1. Este un gaz și poate fi inhalat. Este singurul gaz care se formează în timpul procesului de descompunere a uraniului. Cantități neobișnuit de mari de gaze de radon sunt eliberate continuu în aer în minele de uraniu și în depozitele de minereuri reziduale.
2. Faptul că elimină cea mai periculoasă radiație - radiația alfa.
3. Radonul are un timp de înjumătățire scurt și, la fel ca produsele fiice derivate din radon „patern”, sunt alte elemente extrem de periculoase. Problema radonului este deosebit de importantă în minele subterane, unde acest gaz se acumulează în tuneluri.
Știm din trecut multe degajări de cantități mari de radioactivitate din depozitele de deșeuri de minereu în mediu. Unul dintre cele mai grave accidente a avut loc în Statele Unite, unde barajul a izbucnit și aproximativ 30 de milioane de litri de deșeuri lichide și aproximativ 1.100 de tone de deșeuri solide au fost deversate în râul Rio Puerco. În Australia, un accident similar a dus la o contaminare semnificativă a râului East Finniss, unde aproape toate plantele și peștii din râul însuși și golfurile sale au dispărut.
Sute de acri de minereu rezidual au fost lăsați la soarta lor în Grand Junction, Colorado, SUA, până când s-a găsit o utilizare comercială pentru ei în anii 1960. Urbanistii și-au asumat ideea de a folosi acest material ca supliment ieftin la beton și amestecuri de clădiri. Companiile de construcții au folosit aceste deșeuri pentru a construi școli, spitale, case, drumuri, aeroporturi și magazine. În 1970, pediatrii locali au observat o creștere semnificativă a anorexiei, a sângerărilor de pene și a altor boli congenitale ale nou-născuților din regiune. Investigațiile ulterioare au arătat că toți acei copii s-au născut din părinți care locuiesc în case construite folosind deșeuri de uraniu, iar în teste multe dintre aceste clădiri s-au dovedit a fi emițătoare gamma, precum și emițători alfa de gaze de radon în aer - același material care provoacă cancer în minele de uraniu.
Îmbogăţire
O tonă de minereu de uraniu conține doar aproximativ jumătate de kilogram de uraniu pur. Din această cantitate, 99,3% este izotopul non-fissil uraniu 238. În forma sa naturală, uraniul fisil 235 se găsește în minereul natural de uraniu numai în concentrații de 0,7%. Dar pentru reacția de fisiune este necesară creșterea acestei concentrații. Minereul de uraniu trebuie „îmbogățit” astfel încât conținutul de uraniu 235 să atingă cel puțin 3% din volumul său total.
Procesul de îmbogățire este extrem de costisitor și consumă o cantitate mare de energie, iar deșeurile de minereu de uraniu care conțin uraniu inutil 238 sunt lăsate întinse pe pământ. Deoarece uraniul 238 este un material extrem de dens, acesta este folosit pentru a face capace pentru armele convenționale, oferind armelor capacitatea de a pătrunde în stratul blindat al tancurilor. În timpul războiului terestru de șase săptămâni din Irak, din 1991, au fost utilizate cel puțin 10.000 de adăposturi cu uraniu 238 și cel puțin 40 de tone din acest material au fost lăsate în Irak și Kuweit. Copiii se joacă acum cu arme goale, fiind astfel expuși la doze externe de radiații gamma, precum și la inhalarea și consumul de particule de uraniu, care pot provoca boli hepatice, cancer pulmonar și osos și leucemie. Rata mortalității copiilor cu vârsta sub cinci ani s-a dublat, 50.000 de copii murind de diferite tipuri de boli, inclusiv de cancer și boli de stomac, în primele opt luni de la sfârșitul războiului.
Producția de combustibil
După parcurgerea procesului de îmbogățire, uraniul este transformat în tablete mici. Aceste tablete cilindrice sunt așezate apoi în tije metalice de aproximativ patru metri lungime și doi centimetri lățime. Un reactor tipic de 1000 MW conține aproximativ 50.000 de tije de combustibil conținând peste 100 de tone de uraniu într-un spațiu cilindric lățime de șase metri și înălțime de patru metri. În timpul producției acestor paleți, lucrătorii sunt expuși pericolelor nivelurilor scăzute de radiații gamma emise din combustibilul îmbogățit și contaminării emițătorilor alfa - radon, radio și uraniu.Reactoare nucleare
Când celulele de combustibil sunt preparate în nucleul reactorului și inundate cu apă, uraniul îmbogățit este gata să înceapă reacția de fisiune. În acest timp, nucleele de uraniu-235 se descompun în particule (produse de reacție de fisiune - nuclee de atomi mai ușori precum stronțiul și cesiul), căldură și unul sau mai mulți neutroni liberi. Dacă fiecare neutron liber ar fi absorbit de nucleul de uraniu și înlocuit cu un neutron liber dintr-un alt nucleu de fisiune, situația ar deveni critică și reacția în lanț din reactor ar fi autosusținută. Tijele de control care absorb neutronii în mișcare rapidă reglează viteza acestui proces.
Reacția de fisiune eliberează o cantitate imensă de căldură, care este utilizată pentru a fierbe apa din reactor. Apa clocotită formează abur, care rotește turbina și produce electricitate. Reacția nucleară de fisiune este, prin urmare, cea mai periculoasă și mai costisitoare metodă de fierbere a apei - cum ar fi felierea untului cu un ferăstrău electric.
Pe lângă generarea de electricitate, uraniul fisionabil emite și sute de izotopi radioactivi - toți cancerigeni și mutageni, cu un timp de înjumătățire de câteva secunde până la șaptesprezece milioane de ani sau mai mult. Lansetele de control, apa de răcire și miezul reactorului devin extrem de radioactive în timp și combustibilul uzat este de un milion de ori mai radioactiv decât în stare proaspătă.
Funcționarea centralelor nucleare prezintă numeroase pericole, care au fost adesea subestimate, deoarece, ca de obicei, profiturile pe termen scurt depășesc responsabilitatea industriei și a guvernelor de a proteja publicul.
Chiar și dezastrul de la Cernobîl nu a forțat industria nucleară să înțeleagă faptul despre impactul negativ al funcționării normale a reactoarelor nucleare asupra naturii și vieții umane, în ciuda faptului că acest fapt este deja cunoscut și consecințele sale devin din ce în ce mai demonstrabile.
În fiecare zi, o cantitate semnificativă de deșeuri radioactive gazoase este eliminată din centralele nucleare și se produce o anumită cantitate de deșeuri lichide și solide. Faptul că este necesar să se construiască coșuri de fum înalte deasupra fiecărui reactor arată incontestabil necesitatea deconcentrării emisiilor și, astfel, a pericolului acestora.
Deși dozele zilnice de emisii par a fi mici (variind de la câteva curii la câteva sute de curii), toate cele 434 de centrale nucleare din lume împreună, timp de mulți ani, produc o cantitate de radioactivitate care este aceeași cu cantitatea emisă de la Cernobîl.
În ceea ce privește siguranța reactorului, se poate spune că un reactor nuclear este sigur numai dacă în niciun caz (de exemplu, accidente, conduită necorespunzătoare a operatorilor, o combinație de incidente, terorism etc.) nu poate exclude substanțe radioactive periculoase în mediu?.
Astfel de reactoare nu există și, având în vedere tehnologiile actuale, se poate spune că nu vor fi în viitorul apropiat. De fapt, chiar și proiectanții de reactoare vorbesc despre pericolele de bază ale fiecărui tip de reactor. Și toți sunt de acord că nici măcar pe mesele proiectanților nu există un astfel de reactor sigur cu siguranță încorporată (adică unul din care substanțele radioactive să nu poată scăpa în niciun caz).
În orice țară cu o centrală nucleară, dușmanii ei, organizațiile teroriste sau bolnavii mintali nu mai au nevoie de arme nucleare pentru a începe un război nuclear. Tot ce trebuie să facă este să arunce o bombă obișnuită pe un reactor nuclear și astfel să scape de majoritatea substanțelor sale radioactive și să omoare mii de oameni. Este clar că, dacă Europa ar obține energie din energie nucleară în timpul celui de-al doilea război mondial, ar fi încă nelocuibilă din cauza contaminării radioactive a aerului, a alimentelor și a apei.
Eliminarea reactoarelor nucleare
Cantități uriașe de deșeuri radioactive sunt, de asemenea, produse atunci când reactorul nuclear este oprit. Acest lucru se datorează faptului că multe părți ale acestuia, inclusiv combustibilul, au devenit radioactive. Nu putem doar să le aruncăm. Procesul de îngrijire a unei centrale nucleare în această etapă se numește lichidare. După douăzeci, maximum 40 de ani, fiecare reactor intră în el. Până în prezent, niciun reactor convențional nu a fost distrus nicăieri în lume. Unele țări intenționează să demonteze întreaga structură a reactorului, inclusiv particulele radioactive, lăsând doar un spațiu gol, așa-numitul luncă verde. Alții au sugerat să lase clădirea în același loc și să o acopere cu beton sau să o îngroape sub un munte de pământ.
Peste 350 de reactoare vor trebui oprite în următorii treizeci de ani. Dar la mai bine de 40 de ani de la începerea operațiunilor primei centrale nucleare, industria nucleară nu a găsit încă o modalitate de a elimina în siguranță și eficient reactorul dezafectat.
Deșeuri nucleare
Se știe că deșeurile nucleare sunt produse în timpul diferitelor etape ale exploatării uraniului, producției de combustibil nuclear și în timpul funcționării normale a unei centrale nucleare (deșeuri lichide, solide și gazoase) sub formă de combustibil uzat, în timpul unei eventuale reprocesări a combustibilului uzat și în cele din urmă în timpul dezafectării centralelor nucleare.
Problema cu deșeurile radioactive este că unii radionuclizi de lungă durată sunt activi de zeci, sute, mii sau chiar milioane de ani. Trebuie subliniat faptul că nicio altă tehnologie cunoscută omenirii nu poate schimba structura fizico-chimică a biosferei planetei noastre. Reacția nucleară de fisiune are ca rezultat formarea de particule care sunt invadatoare în biosferă și la care organismele vii nu se pot adapta și nu se pot adapta. Aceste particule conțin în principal plutoniu și alte produse din uraniu.
Ca parte a funcționării normale, fiecare centrală nucleară deversează o anumită cantitate de materiale reziduale direct în natura înconjurătoare. Deșeurile lichide sunt excretate împreună cu apa de răcire într-un râu sau mare din apropiere, iar deșeurile gazoase sunt excretate în atmosferă.
Există trei categorii de deșeuri nucleare radioactive: deșeuri de nivel înalt, nivel mediu și nivel scăzut. Deșeurile de nivel înalt constau în principal din combustibil uzat și nuclee ale reactorului și deșeuri lichide de nivel înalt generate în timpul procesării de combustibil. Aceste deșeuri sunt de o mie de ori mai radioactive decât deșeurile de nivel intermediar. Deșeurile intermediare sunt în principal rezervoarele de combustibil metalice, care inițial conțineau combustibil de uraniu pentru reactoarele nucleare, părți metalice ale reactoarelor și reziduuri chimice. Acestea trebuie protejate astfel încât lucrătorii și publicul larg să nu fie expuși radiațiilor în timpul transportului și depozitării. De obicei sunt depozitate la locul de producție. Deșeurile de nivel mediu sunt de obicei de o mie de ori mai radioactive decât deșeurile de nivel scăzut. Deșeurile de nivel scăzut constau în principal din articole precum îmbrăcăminte de protecție și echipamente de laborator care au intrat în contact cu materiale radioactive.
Există mai multe propuneri pentru depozitarea deșeurilor radioactive nu prin distrugerea acestora, ci prin izolarea „sigură”. Cele mai frecvent discutate metode sunt lansarea deșeurilor în spațiu, depunerea la fundul oceanelor sau depunerea adâncă la mulți kilometri sub suprafața Pământului. Ca soluție la problema deșeurilor radioactive, este uneori menționată încapsularea acestora în rășină, beton, sare, sticlă sau materiale ceramice. Cu toate acestea, acest proces nu va distruge deșeurile, ci doar le va întări și va permite o mai bună depozitare și va îmbunătăți izolarea temporară. Dar problema în sine va fi transferată pe umerii generațiilor viitoare. În plus, nimeni nu poate garanta capacitatea metodelor actuale de izolare a deșeurilor radioactive timp de 100, 1000 sau 10.000 de ani.
Deșeurile foarte radioactive sunt periculoase de moarte de mii de ani. Prin urmare, scăpăm de el sub formă de depozitare, este sigilat în sticlă și depozitat în containere. Cu toate acestea, în fiecare țară este o formă diferită de stocare. Poate cel mai bun mod de a elimina aceste deșeuri este atunci când deșeurile radioactive sunt sigilate în butelii de sticlă și depozitate adânc în pământ. În Franța, această metodă a fost utilizată din 1978. O parte din deșeurile radioactive ar putea să se scurgă la suprafață cel mai devreme într-un milion de ani. Într-un timp atât de lung, însă, se descompune în substanțe relativ inofensive. Deșeurile ar trebui ascunse sub atât de multe straturi încât evadarea lor în perioada de timp considerată ar fi destul de imposibilă.
Singura soluție satisfăcătoare la problema deșeurilor radioactive ar fi distrugerea completă a acestora. Până în prezent, se cunoaște singura metodă de distrugere, care este „transmutația”, adică transformarea radionuclizilor periculoși de lungă durată în radionuclizi de scurtă durată și în cele din urmă într-o substanță care nu ar mai fi radioactivă. Transmutația este teoretic posibilă, dar nu este fezabilă în practică, datorită cantităților enorme de energie necesare, mai mari decât câștigul din reacția de fisiune din reactor.
De fapt, nu există o soluție acceptabilă și practică la această problemă și nici nu poate fi realizată în viitorul apropiat. Toate soluțiile oferite în prezent industriei nucleare sunt ca „curățarea camerei și măturarea murdăriei sub covor”.
Cea mai bună soluție pentru viitor este să ne asigurăm că nu mai producem mai multe deșeuri nucleare nicăieri în lume.
Centrală nucleară din Dukovany
Centrala nucleară din sudul Texasului
Cuptor de căptușeală pentru deșeuri radioactive