1. Energia nucleară

nucleară

1.1. Energia „blestemată” în materie

1.2. Posibile surse de energie nucleară

1.2.1. Baterii nucleare

1.2.2. Reacții de fisiune în lanț

1.2.3. Fuziune nucleară

2.1. Tipuri de radiații

γ 2.1.4. Radiația cosmică

2.2. Influența radiațiilor asupra organismului

2.2.1. Sindromul acut de înmuiere a creierului

2.2.2. Boala de iradiere

3. Deșeuri nucleare

3.1. Producerea deșeurilor nucleare

3.2. Metode de gestionare a deșeurilor nucleare

4. Accidente și catastrofe

4.1. Chalk River, Canada, 1952

4.2. Jaslovské Bohunice A1, 1977

1. Energia nucleară. Omul consumă energie din timpuri imemoriale. Descoperirea unei noi surse sau mod de transformare a energiei pentru omenire a însemnat aproape întotdeauna o revoluție, sosirea unei ere noi. Când o persoană a învățat să folosească focul, ar putea vâna prada mai eficient, se va proteja de vremea rea ​​și de prădători, arderea mai târziu a ceramicii, topirea metalelor. Descoperirea motorului cu aburi a marcat începutul revoluției industriale. Mașini alimentate cu abur în mine, fabrici, trenuri și vapoare. Odată cu apariția electricității, a început revoluția științifică și tehnică, căreia îi datorăm actualul nostru nivel de viață. Fiecare dintre aceste descoperiri a permis unei persoane să lucreze mai scurt și mai puțin obositor, să trăiască mai confortabil. Dar fiecare dintre ei și-a luat efectul asupra sănătății umane și asupra mediului. Fără îndoială, energia nucleară, cea mai semnificativă descoperire a secolului XX, este una dintre cele mai controversate surse de energie.

1.1. Energia „blestemată” în materie.

În 1905, fizicianul german Albert Einstein a descoperit legătura dintre energie și materie. El a venit cu ideea că materia și energia sunt doar două forme ale unei existențe și că se pot transforma una în cealaltă. Legătura de legătură dintre materie și energie este formula înaripată E = mc2. Aceasta înseamnă că, în 1 kg de masă, energia ascunsă este de 25 miliarde kilowatti oră. Oamenii de știință au calculat că omul a consumat aproximativ 5 milioane miliarde (5.000.000.000.000.000.000) kWh de energie de la descoperirea focului. Aceasta înseamnă că pentru a satisface toate nevoile energetice ale omului în ultimul sfert de milion de ani, adică de la începutul utilizării focului, ar fi suficient să se utilizeze energia ascunsă în 200 kg de materie. Cu toate acestea, oamenii de știință nu au reușit până acum să găsească o modalitate de a obține această energie „blestemată”. Atunci când ardem lemne, cărbune și alți combustibili fosili, obținem maximum o sută de milionimi de procent, dar chiar și în centralele nucleare nu putem elibera mai mult de o fracțiune de procent de energie ascunsă. * valoare teoretică - presupunem că o centrală de fuziune ar avea aproximativ aceeași eficiență ca o centrală termică

1.2 Sursele posibile de energie nucleară

Cunoaștem 3 modalități posibile de a obține energie din nucleul atomic. Sunt:

1.2.1. Baterii nucleare

Bateriile nucleare folosesc căldura produsă de radionuclizi în timpul transformărilor nucleare spontane. Pot avea o putere și o durată de viață relativ mari la o dimensiune mică, de exemplu, o baterie nucleară de dimensiuni portocalii poate furniza mai mulți wați de putere. Folosesc efectul termoelectric Seebeck. Sunt folosite în sateliți, stații meteorologice automate etc. Interiorul Pământului primește, de asemenea, căldură în timpul transformărilor nucleare spontane și astfel formează, de asemenea, esența energiei geotermale.

1.2.2. Reacții de fisiune în lanț

Ei folosesc o reacție de fisiune cu lanț controlat staționar, în care nucleele elementelor grele (235U, 238Pu) sunt clivate de un flux de neutroni și se formează nuclei radioactivi mai ușori și alți neutroni. Aceste reacții sunt utilizate de toate centralele nucleare din lume și produc, de asemenea, cea mai mare parte a deșeurilor radioactive. O reacție de fisiune avalanșă a fost folosită cu armele nucleare aruncate asupra Hiroshima (bombă de uraniu) și Nagasaki (bombă de plutoniu) în 1945. Aceste bombe sunt responsabile pentru moartea a aproximativ 300.000 de oameni imediat după explozii și alte zeci de mii. Exploziile și testele armelor nucleare au produs, de asemenea, cantități mari de deșeuri nucleare.

1.2.3. Fuziune nucleară

2. Radiații

Radiația (sin. Radiația) este radiația electromagnetică, adică orice undă electromagnetică, de la unde lungi (unde radio) la raze γ. Cu toate acestea, termenul de radiație este în mod obișnuit înțeles să însemne particule și unde emise de elemente radioactive. Mă voi referi la această definiție mai restrânsă a radiației din această lucrare. Radiațiile au salvat viețile a milioane de oameni atunci când sunt folosiți pentru diagnosticarea și tratarea bolilor. De asemenea, este responsabil pentru milioane de decese premature, boli insidioase și mutații nedorite. Conform estimărilor științifice, de câteva ori mai multe persoane au murit ca urmare a radiațiilor decât imediat în timpul exploziilor din Hiroshima și Nagasaki. Pericolul radiațiilor constă în principal în faptul că nu o putem percepe direct cu simțurile noastre. Dacă persoana iradiată observă că ceva nu este în regulă, de obicei este prea târziu. Radiația este un fenomen însoțitor de radioactivitate. Apare ca o consecință a transformărilor nucleare ale elementelor în alte elemente. Sub formă de radiații, aproape toată energia este eliberată în timpul reacțiilor nucleare. Pentru a înțelege mai bine efectele radiațiilor asupra corpului uman și asupra mediului, trebuie să cunoaștem cel puțin proprietățile de bază ale fiecărui tip de radiație 2.1.Tipuri de radiații În substanțele radioactive emit trei tipuri de radiații de bază. Sunt:

2.1.1. Particule

α Particulă alfa este nucleul de zbor rapid al heliului. Se compune din doi protoni și doi neutroni. Datorită dimensiunii și greutății relativ ridicate, această particulă poate fi oprită cu o foaie de hârtie. Particula alfa pierde rapid energie și poate pătrunde doar la o mică adâncime în masă, dar este încă foarte energică și, dacă se mișcă suficient de repede când este în contact cu o celulă umană, poate pătrunde în peretele celular și poate provoca daune grave interiorul său. De fapt, radiația alfa are un impact biologic mai slab asupra cantității de energie furnizată decât orice altă formă de radiație. Studii recente au arătat că efectul particulelor alfa asupra cromozomilor este de o mie de ori mai mare decât radiația gamma la aceeași energie.

2.1.2. Β particule

De aproape două mii de ori mai mică decât particula alfa este o particulă beta care are o sarcină negativă și este identică cu un electron. Particula beta poate pătrunde mult mai adânc în masă decât alfa, poate trece prin multe celule ale corpului până când pierde energie și se oprește.

2.1.3. Raze γ

Raza gamma este radiația electromagnetică a energiei emise de nucleul unei substanțe radioactive. Deci este un flux de fotoni. Are cea mai mare putere de penetrare și însoțește adesea emisiile alfa și beta. Razele X sunt similare cu razele gamma.

2.1.4. Radiația cosmică

Radiația cosmică are o lungime de undă mai mică decât razele γ. Se compune din fotoni de mare energie provenind din spațiu. Împreună cu radioactivitatea naturală a rocilor, formează așa-numita radiație de fond la care organismele vii au fost expuse continuu de milioane de ani. Radiațiile de fond sunt implicate în mutații care sunt un factor important în evoluție. Cu toate acestea, provoacă și un anumit cancer.În Kerala, India, se consideră că o cantitate neobișnuit de mare de tor din sol este responsabilă pentru incidența mare a mongoloidității, a întârzierii mintale și a altor leziuni congenitale.

2.2. Influența radiațiilor asupra organismului

Radiația dăunează corpului prin ionizare, adică prin eliberarea unei sarcini electrice de atomi și molecule care alcătuiesc celulele corpului. Efectul radiațiilor este cumulativ, ceea ce înseamnă că, dacă corpul este expus la doze mici de radiații pentru o perioadă de timp, efectul biologic pe termen lung (cancer, leucemie, modificări genetice) este aproape la fel de probabil ca atunci când este expus la o singură doză mare. . Efectele radiațiilor depind de tipul de radiație. Radiațiile gamma penetrează țesuturile la adâncimi mari, fără pierderi semnificative de intensitate. Radiația beta poate pătrunde în piele și distruge celulele vii. Particulele alfa nu pot pătrunde în această barieră. Cu toate acestea, atât particulele alfa, cât și cele beta cauzează cele mai mari și ireversibile daune atunci când sunt ingerate alimente sau apă contaminate sau când respiră într-un mediu cu substanțe radioactive. Radiația pune în pericol celulele care se divid în special. Dintre toate ființele vii din lume, oamenii sunt unii dintre cei mai sensibili la efectele cancerigene și mutagene ale radiațiilor. Embrionii umani, fetii, sugarii și copiii mici sunt extrem de sensibili la efectele radiațiilor, deoarece celulele lor se divid rapid. Efectele radiațiilor asupra corpului depind, de asemenea, de cantitatea de radiații.

2.2.1. Sindromul acut de înmuiere a creierului

Sindromul acut de înmuiere a creierului este cauzat de o doză foarte mare de radiații ionizante (aproximativ 3.000 de îndepărtări și mai mult). Oamenii de știință au căutat să efectueze acest efect prin crearea unei bombe de neutroni, a cărei explozie va lăsa clădirile intacte (deși pot rămâne radioactive timp de mulți ani), dar creierul uman și țesutul nervos vor fi distruse. La patruzeci și opt de ore de la explozie, celulele creierului se măresc, determinând creșterea presiunii din interiorul craniului. Rezultatul este dezorientare, delir, asomare, psihoză, ataxie (pierderea controlului muscular) și febră, urmată de o scurtă perioadă de claritate și apoi de moarte subită.

2.2.2. Boala de iradiere

O doză de șase sute de rems sau mai mult provoacă boală acută de radiații. Mii de martori japonezi la explozia bombelor atomice din 1945 au murit de boală în decurs de două săptămâni. O astfel de iradiere ucide toate celulele care se divid în mod activ ale corpului: părul persoanei afectate cade, pielea cade în bucăți mari, apar vărsături și exagerări. După distrugerea celulelor albe din sânge și a trombocitelor, pacienții afectați cedează infecției sau sângerărilor masive.

2.2.3. Cancer

2.2.4. Mutații

Mutațiile sunt modificări ale genomului care au ca rezultat o modificare a anumitor proprietăți sau funcții ale unei celule. Mutațiile pozitive sunt un factor în evoluție. Mutațiile negative includ multe boli și sindroame (sindromul Down - mongoloiditate) sau degenerări de dezvoltare (mentală și fizică) și anomalii. Nu numai radiațiile sunt un factor mutagen, mutațiile pot fi cauzate și de diverse substanțe chimice, dar radiațiile (naturale și artificiale) au o pondere mare în ele. Marele pericol în cazul mutațiilor este că acestea nu trebuie întotdeauna să se manifeste, ci sunt transmise din generație în generație atât în ​​forme dominante, cât și recesive. Ca și în cazul cancerului, un număr crescut de tulburări mutaționale a fost demonstrat la organismele care au primit doze mici de radiații.

3. Deșeuri nucleare

3.1.Producerea deșeurilor nucleare

Mediul a fost cel mai afectat de substanțele radioactive eliberate în timpul exploziilor nucleare experimentale în atmosferă, sub suprafață și sub suprafață. Aceste teste au fost interzise de convențiile internaționale. Astăzi, cel mai mare producător de deșeuri radioactive este energia nucleară. Până la sfârșitul anului 2000, industria nucleară a produs 200.000 de tone de tije de combustibil uzat foarte radioactive. Dacă se adaugă deșeuri lichide și solide, reziduuri de tratare a uraniului și tot ce a intrat în contact cu acesta, cantitatea totală este mult mai mare.

3.2.Metode de gestionare a deșeurilor nucleare

3.2.1.Procesare

Deoarece deșeurile nucleare sunt în mare parte un amestec de substanțe radioactive și neradioactive, este avantajos să separați substanțele neradioactive, astfel încât să poată fi manipulate ca orice alte deșeuri chimice. Acest lucru va reduce semnificativ volumul deșeurilor radioactive. Mai mult, este avantajos să clasificăm radionuclizii în funcție de timpul de descompunere. Unele gaze radioactive își pierd cea mai mare parte a radioactivității după câteva ore până la câteva zile. O parte din deșeuri sunt lichide și, prin urmare, trebuie să fie vitrificată (solidificată). O modalitate de utilizare a combustibilului nuclear uzat este reprocesarea acestuia. Reprezintă o separare chimică complicată a componentelor sale individuale. Aceasta produce mai multe substanțe interesante din punct de vedere comercial și militar, cum ar fi uraniul, care este reutilizat ca combustibil pentru reactoarele nucleare sau plutoniul, care este utilizat pentru producerea de bombe nucleare sau combustibil mixt oxid (MOX (UPuO2) - un amestec de oxid de uraniu și plutoniu). Unitățile de procesare includ, de exemplu, Farul din regiunea Chelyabinsk din Rusia, La Hague în Franța și Selafield și Dounreay în Regatul Unit.

3.2.2. Economisire

4. Accidente și catastrofe

Există multe riscuri asociate cu tratarea deșeurilor nucleare. Scurgerea radioactivității în mediul de viață poate fi cauzată de defectarea echipamentului, de un accident în timpul transportului de substanțe radioactive sau de erori umane sau, cel mai grav, neglijență gravă sau indiferență de neînțeles a autorităților competente față de problemele de sănătate publică și de mediu. Factorii individuali sunt adesea înrudiți și contribuie sinergic la apariția unui accident. Nu am selectat cele patru accidente în funcție de efectul lor asupra mediului. Primele două accidente sunt un eșec demonstrativ al tehnologiei și al factorului uman, celelalte două sunt un dezastru de lungă durată cauzat în principal de nemilos în cele mai înalte locuri.

4.1. Chalk River, Canada, 1952

În timpul testelor, șeful reactorului experimental a observat brusc că o parte a tijelor de control a fost complet extinsă. Prin urmare, a coborât scările, unde a găsit un operator care a deschis supapele și a scos astfel întregul bloc de tije de control din reactor. El a ordonat imediat introducerea lor, dar unele au rămas blocate în poziția superioară. Un alt operator a făcut o greșeală și a suflat aer din sistemul de presiune care urma să acționeze tijele de comandă. Reactorul, a cărui producție era încă în creștere, a fost oprit în cele din urmă prin inundarea combustibilului cu apă. Cu toate acestea, apa a început să fiarbă și unele tije de combustibil s-au crăpat. Peste 4 milioane de litri de apă contaminată au fost turnate în clădire. O parte necunoscută a acestor substanțe s-a scurs în mediu. Reactorul a fost pe jumătate topit și a trebuit să fie eliminat.

4.2. Jaslovské Bohunice A1, 1977

Am ales acest accident pentru că mass-media nu a informat despre acest lucru și, prin urmare, fostul regim a reușit să-l păstreze secret. Acest accident a fost motivul închiderii blocului A1 din Jaslovské Bohunice. Este un accident clasificat conform AIEA cu nivelul 4 INES (scară în șapte puncte; accidentul de la Cernobâl are un nivel de 7). Operatorii au schimbat celulele de combustibil fără a întrerupe funcționarea reactorului și au lansat brusc o celulă înfundată cu silicagel de etanșare în reactor. Prin urmare, gazul de răcire nu putea curge prin el și celula de combustibil a început să se topească. Peretele canalului în care a fost introdusă celula a fost, de asemenea, repopit și a avut loc o scurgere radioactivă de apă. Lipsa acestuia a făcut ca celulele de combustibil să înceapă să se topească. În cele din urmă, aproximativ un sfert dintre ei s-au topit.

4.3. Far

4.4. Krasnoyarsk-26

5. Radionuclizii

6. Concluzie

Gradul de poluare a mediului datorat energiei este foarte mare. Multe dintre implicațiile sale sunt bine cunoscute astăzi și au fost examinate în detaliu. Un exemplu este problema arderii cărbunelui și a producției asociate de gaze cu efect de seră. Sunt cunoscute și modalități de eliminare a acestor daune. Dacă nu ar fi fost arși un kilogram de combustibil fosil de astăzi, mediul ar reveni la starea inițială într-un timp relativ scurt (câteva generații.) Este diferit în cazul energiei nucleare. Deși centralele nucleare sunt prezentate ca surse de energie curată, în cazul unui accident, amploarea dezastrului de mediu este de câteva ori mai mare și, mai rău, mai permanentă. Deoarece multe substanțe extrem de radioactive rămân radiante timp de multe milioane de ani, mediul înconjurător rămâne deteriorat pentru o perioadă foarte lungă de timp. Prin urmare, omenirea ar trebui să adopte o abordare mai prudentă a energiei ascunse în nucleul atomic și, astfel, să păstreze Pământul pentru cei care vin după noi, pentru descendenții noștri.