1. Ядрена енергия

ядрена

1.1. Енергия, „прокълната“ в материята

1.2. Възможни източници на ядрена енергия

1.2.1. Ядрени батерии

1.2.2. Верижни реакции на делене

1.2.3. Ядрен синтез

2.1. Видове радиация

γ 2.1.4. Космическа радиация

2.2. Влияние на радиацията върху организма

2.2.1. Остър синдром на омекотяване на мозъка

2.2.2. Облъчваща болест

3. Ядрени отпадъци

3.1. Производство на ядрени отпадъци

3.2. Методи за управление на ядрените отпадъци

4. Инциденти и катастрофи

4.1. Река Крей, Канада, 1952 г.

4.2. Jaslovské Bohunice A1, 1977

1. Ядрена енергия. Човек консумира енергия от незапомнени времена. Откриването на нов източник или начин за трансформиране на енергията за човечеството почти винаги означаваше революция, идването на нова ера. Когато човек се научи да използва огън, той може да лови плячка по-ефективно, да се предпазва от лошо време и хищници, по-късно да изгаря керамика, да топи метали. Откриването на парната машина бележи началото на индустриалната революция. Парозадвижващи машини в рудници, фабрики, влакове и параходи. С появата на електричеството започна научно-техническата революция, на която дължим сегашния си жизнен стандарт. Всяко от тези открития позволява на човек да работи по-кратко и по-малко напрегнато, да живее по-удобно. Но всеки от тях също е взел своето влияние върху човешкото здраве и околната среда. Несъмнено ядрената енергия, най-значимото откритие на 20-ти век, е един от най-противоречивите източници на енергия.

1.1. Енергия, „прокълната“ в материята.

През 1905 г. германският физик Алберт Айнщайн открива връзката между енергията и материята. Той излезе с идеята, че материята и енергията са само две форми на едно съществуване и че те могат да се трансформират една в друга. Свързващата връзка между материята и енергията е крилатата формула E = mc2. Това означава, че при 1 кг маса, скритата енергия е 25 милиарда киловат часа. Учените са изчислили, че човек е консумирал приблизително 5 милиона милиарда (5 000 000 000 000 000 000) кВтч енергия от откриването на пожара. Това означава, че за задоволяване на всички енергийни нужди на човека през последното четвърт милион години, т.е. от началото на използването на огъня, би било достатъчно да се използва енергията, скрита в 200 кг материя. Досега обаче учените не са успели да намерят начин да получат тази "прокълната" енергия. При изгаряне на дърва, въглища и други изкопаеми горива получаваме максимум сто милионни процента, но дори в атомните електроцентрали не можем да отделим повече от част от процента скрита енергия. * теоретична стойност - предполагаме, че термоядрена електроцентрала би имала приблизително същата ефективност като ТЕЦ

1.2 Възможни източници на ядрена енергия

Ние знаем 3 възможни начина за получаване на енергия от атомното ядро. Те са:

1.2.1. Ядрени батерии

Ядрените батерии използват топлината, произведена от радионуклидите по време на спонтанни ядрени трансформации. Те могат да имат сравнително голяма мощност и продължителност на живота при малък размер, например ядрена батерия с оранжев размер може да осигури няколко вата мощност. Те използват термоелектрическия ефект на Seebeck. Те се използват в сателити, автоматични метеорологични станции и др. Вътрешността на Земята също получава топлина по време на спонтанни ядрени трансформации и по този начин също формира същността на геотермалната енергия.

1.2.2. Верижни реакции на делене

Те използват стационарна контролирана верижна реакция на делене, при която ядрата на тежките елементи (235U, 238Pu) се разцепват от поток неутрони и се образуват по-леки радиоактивни ядра и други неутрони. Тези реакции се използват от всички атомни електроцентрали в света и те също така произвеждат по-голямата част от радиоактивните отпадъци. Лавинообразна реакция на делене е била използвана с ядрено оръжие, хвърлено върху Хирошима (уранова бомба) и Нагасаки (плутониева бомба) през 1945 г. Тези бомби са отговорни за смъртта на около 300 000 души веднага след експлозиите и десетки хиляди други. Експлозиите и тестовете на ядрени оръжия също произвеждат големи количества ядрени отпадъци.

1.2.3. Ядрен синтез

2. Радиация

Излъчването (син. Излъчване) е електромагнитно излъчване, т.е. всякакви електромагнитни вълни, от дълги вълни (радиовълни) до γ лъчи. Под термина радиация обаче обикновено се разбират частици и вълни, излъчвани от радиоактивни елементи. Ще се позова на тази по-тясна дефиниция на радиация в тази работа. Радиацията е спасила живота на милиони хора, когато се използва за диагностика и лечение на болести. Той е отговорен и за милиони преждевременни смъртни случаи, коварни заболявания и нежелани мутации. Според научните оценки в резултат на радиацията са загинали няколко пъти повече хора, отколкото непосредствено по време на експлозиите в Хирошима и Нагасаки. Опасността от радиация се крие главно във факта, че не можем да я възприемем директно със сетивата си. Ако облъченият забележи, че нещо не е наред, обикновено е твърде късно. Радиацията е съпътстващо явление на радиоактивността. Възниква като следствие от ядрени трансформации на елементи в други елементи. Под формата на радиация почти цялата енергия се отделя по време на ядрени реакции. За да разберем по-добре въздействието на радиацията върху човешкото тяло и околната среда, трябва да знаем поне основните свойства на всеки вид радиация 2.1.Видове радиация В радиоактивните вещества се излъчват три основни вида радиация. Те са:

2.1.1. Частици

α Алфа частицата е бързо летящото ядро ​​на хелий. Състои се от два протона и два неутрона. Поради относително високия размер и тегло, тази частица може да бъде спряна с лист хартия. Алфа частицата бързо губи енергия и може да проникне само до малка дълбочина в масата, но все пак е много енергична и ако се движи достатъчно бързо при контакт с човешка клетка, тя може да проникне в клетъчната стена и да причини сериозни увреждания на интериора му. Всъщност алфа радиацията има по-лошо биологично въздействие върху количеството доставена енергия от всяка друга форма на радиация. Последните проучвания показват, че ефектът на алфа частиците върху хромозомите е хиляда пъти по-голям от гама лъчението при същата енергия.

2.1.2. Β частици

Почти две хиляди пъти по-малка от алфа частицата е бета частица, която има отрицателен заряд и е идентична с електрон. Бета частицата може да проникне много по-дълбоко в масата от алфата, може да премине през много клетки на тялото, докато загуби енергия и спре.

2.1.3. Лъчи γ

Гама лъчът е електромагнитното излъчване на енергия, излъчвана от ядрото на радиоактивно вещество. Така че това е поток от фотони. Той има най-голяма проникваща способност и често придружава алфа и бета емисии. Рентгеновите лъчи са подобни на гама лъчите.

2.1.4. Космическа радиация

Космическото лъчение има по-малка дължина на вълната от γ лъчите. Състои се от високоенергийни фотони, идващи от космоса. Заедно с естествената радиоактивност на скалите, тя образува така нареченото фоново излъчване, на което живите организми са били изложени непрекъснато в продължение на милиони години. Фоновото излъчване участва в мутации, които са важен фактор за еволюцията. Това обаче причинява и някои видове рак. В Керала, Индия, се смята, че неестествено високото количество торий в почвата е причина за високата честота на монголоидност, умствена изостаналост и други вродени наранявания.

2.2. Влияние на радиацията върху организма

Радиацията уврежда тялото чрез йонизация, т.е. чрез освобождаване на електрически заряд от атоми и молекули, които изграждат клетките на тялото. Ефектът от радиацията е кумулативен, което означава, че ако тялото е изложено на малки дози радиация за известно време, дългосрочният биологичен ефект (рак, левкемия, генетични промени) е почти толкова вероятно, колкото при излагане на единична голяма доза . Ефектите на радиацията зависят от вида на радиацията. Гама лъчението прониква в тъканите до голяма дълбочина, без значителна загуба на интензивност. Бета радиацията може да проникне през кожата и да унищожи живите клетки. Алфа частиците не могат да проникнат през тази бариера. Както алфа, така и бета частиците обаче причиняват най-големи и необратими щети при поглъщане на замърсена храна или вода или при дишане в среда с радиоактивни вещества. Радиацията застрашава по-специално разделящите клетки. От всички живи същества по света хората са едни от най-чувствителните към канцерогенните и мутагенни ефекти на радиацията. Човешките ембриони, фетуси, кърмачета и малки деца са изключително чувствителни към въздействието на радиацията, тъй като клетките им се делят бързо. Въздействието на радиацията върху тялото зависи и от количеството радиация.

2.2.1. Остър синдром на омекотяване на мозъка

Острият синдром на омекотяване на мозъка се причинява от много висока доза йонизираща радиация (приблизително 3000 премахвания и повече). Учените се стремят да постигнат този ефект чрез създаване на неутронна бомба, чиято експлозия ще остави сградите непокътнати (въпреки че те могат да останат радиоактивни в продължение на много години), но човешкият мозък и нервната тъкан ще бъдат унищожени. Четиридесет и осем часа след експлозията мозъчните клетки се увеличават, което води до увеличаване на налягането вътре в черепа. Резултатът е дезориентация, делириум, зашеметяване, психоза, атаксия (загуба на мускулен контрол) и треска, последвани от кратък период на яснота и след това внезапна смърт.

2.2.2. Облъчваща болест

Доза от шестстотин рима или повече причинява остра лъчева болест. Хиляди японски свидетели на взривовете на атомни бомби през 1945 г. умират от болестта в рамките на две седмици. Такова облъчване убива всички активно делящи се клетки на тялото: косата на засегнатия човек пада, кожата пада на големи парчета, възниква повръщане и преувеличение. След унищожаване на белите кръвни клетки и тромбоцитите, засегнатите пациенти се поддават на инфекция или масивно кървене.

2.2.3. Рак

2.2.4. Мутации

Мутациите са промени в генома, които водят до промяна в определени свойства или функции на клетката. Положителните мутации са един от факторите в еволюцията. Отрицателните мутации включват много заболявания и синдроми (синдром на Даун - монголоидност) или дегенерации на развитието (психически и физически) и аномалии. Не само радиацията е мутагенен фактор, мутациите могат да бъдат причинени и от различни химикали, но радиацията (естествена и изкуствена) има голям дял в тях. Голямата опасност в случай на мутации е, че те не винаги трябва да се проявяват, а се предават от поколение на поколение както в доминираща, така и в рецесивна форма. Както при рака, при организми, получили малки дози радиация, е показан увеличен брой мутационни нарушения.

3. Ядрени отпадъци

3.1.Производство на ядрени отпадъци

Околната среда е била най-силно увредена от радиоактивни вещества, отделени при експериментални ядрени експлозии в атмосферата, под повърхността и под повърхността. Тези тестове са забранени от международни конвенции. Днес най-големият производител на радиоактивни отпадъци е ядрената енергия. До края на 2000 г. ядрената индустрия е произвела 200 000 тона силно радиоактивни пръчки за отработено гориво. Ако се добавят течни и твърди отпадъци, остатъци от обработка на уран и всичко, което е влязло в контакт с него, общото количество е много по-голямо.

3.2.Методи за управление на ядрените отпадъци

3.2.1.Обработка

Тъй като ядрените отпадъци са предимно смес от радиоактивни и нерадиоактивни вещества, е изгодно да се отделят нерадиоактивни вещества, така че да могат да се обработват като всеки друг химически отпадък. Това значително ще намали обема на радиоактивните отпадъци. Освен това е изгодно да се класифицират радионуклидите според времето на разпадане. Някои радиоактивни газове губят по-голямата част от радиоактивността си след няколко часа до дни. Част от отпадъците са течни и следователно трябва да преминат през витрификация (втвърдяване). Един от начините да се използва отработено ядрено гориво е да се преработи. Той представлява сложно химично разделяне на отделните му компоненти. Получават се няколко търговски и военно интересни вещества, като уран, който се използва повторно като гориво за ядрени реактори, или плутоний, който се използва за производството на ядрени бомби или смесено оксидно гориво (MOX (UPuO2) - смес от уранов оксид и плутоний,). Преработвателните предприятия включват, например, Lighthouse в района на Челябинск в Русия, La Hague във Франция и Selafield и Dounreay в Обединеното кралство.

3.2.2. Запазване

4. Инциденти и катастрофи

Съществуват много рискове, свързани с третирането на ядрени отпадъци. Изтичането на радиоактивност в жизнената среда може да бъде причинено от повреда на оборудването, авария по време на транспортиране на радиоактивни вещества или човешка грешка или, най-лошото, груба небрежност или неразбираемо безразличие на компетентните органи към проблемите на общественото здраве и околната среда. Отделните фактори често са свързани и синергично допринасят за възникването на произшествие. Не избрах четирите произшествия според ефекта им върху околната среда. Първите две аварии са демонстрационен провал на технологиите и човешкия фактор, другите две са дълготрайно бедствие, причинено главно от безмилостност на най-високите места.

4.1. Река Крей, Канада, 1952 г.

По време на тестовете главата на експерименталния реактор изведнъж забеляза, че част от управляващите пръти са напълно удължени. Следователно той слязъл долу, където намерил оператор, който отворил клапаните и по този начин извадил цели блокове от управляващи пръти от реактора. Той веднага заповяда да ги вмъкнат, но някои останаха заседнали в горната позиция. Друг оператор направи грешка и издуха въздух от системата под налягане, която трябваше да задвижва контролните пръти. Реакторът, чиято мощност все още нарастваше, най-накрая беше спрян чрез заливане на горивото с вода. Водата обаче започна да кипи и някои горивни пръчки се напукаха. Повече от 4 милиона литра замърсена вода са изляти в сградата. Неизвестна част от тези вещества е изтекла в околната среда. Реакторът беше наполовина разтопен и трябваше да се изхвърли.

4.2. Jaslovské Bohunice A1, 1977

Избрах този инцидент, защото медиите не информираха за него и следователно бившият режим успя да го запази в тайна. Тази авария беше причината за спирането на блок А1 в Ясловски Бохунице. Това е инцидент, класифициран съгласно INES от ниво 4 на МААЕ (седемстепенна скала; аварията в Чернобил има ниво 7). Операторите смениха горивните клетки, без да прекъсват работата на реактора и внезапно пуснаха в реактора клетка, запушена със запечатващ силикагел. Следователно охлаждащият газ не може да тече през него и горивната клетка започва да се топи. Стената на канала, в който беше вкарана клетката, също беше претопена и се получи изтичане на радиоактивна вода. Липсата му накара други горивни клетки да започнат да се топят. В крайна сметка около една четвърт от тях се стопиха.

4.3. фар

4.4. Красноярск-26

5. Радионуклиди

6. Заключение

Степента на замърсяване на околната среда поради енергия е много голяма. Много от неговите последици са добре известни днес и са разгледани в много подробности. Пример е въпросът за изгарянето на въглища и свързаното с него производство на парникови газове. Известни са и начини за отстраняване на тази вреда. Ако от днес не се изгори нито един килограм изкопаеми горива, околната среда ще се върне в първоначалното си състояние за относително кратко време (няколко поколения.) При ядрената енергия е различно. Въпреки че атомните електроцентрали се представят като източници на чиста енергия, в случай на авария, степента на екологичното бедствие е няколко пъти по-голяма и, което е по-лошо, по-постоянна. Тъй като много силно радиоактивни вещества остават лъчисти в продължение на много милиони години, околната среда остава увредена много дълго време. Следователно човечеството трябва да подходи по-предпазливо към енергията, скрита в атомното ядро ​​и по този начин да запази Земята за онези, които идват след нас, за нашите потомци.