ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Transcript

1 ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΤΗΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Πυρηνική ενέργεια ή Ατομική ενέργεια ονομάζεται η ενέργεια που απελευθερώνεται όταν μετασχηματίζονται ατομικοί πυρήνες. Είναι δηλαδή η δυναμική ενέργεια που είναι εγκλεισμένη στους πυρήνες των ατόμων λόγω της αλληλεπίδρασης των σωματιδίων που τα συνιστούν. Η πρώτη εργαστηριακή πυρηνική σχάση επιτεύχθηκε από τους φυσικούς Όττο Χα και Λίζε Μάιτνερ, το 1938 στο Βερολίνο. Οι δυο τους "βομβάρδισαν" ουράνιο με νετρόνια, σε μια προσπάθεια να το μετατρέψουν στο άγνωστο τότε στοιχείο με ατομικό αριθμό 93. Το παραγόμενο όμως στοιχείο είχε ιδιότητες πολύ διαφορετικές από τις αναμενόμενες, γεγονός ανεξήγητο για τους δύο επιστήμονες. Εκείνη την περίοδο η Μάιτνερ λόγω της εβραϊκής καταγωγής της υποχρεώθηκε να εγκαταλείψει το Βερολίνο και ο Χαν συνέχισε τα πειράματά του με τον επίσης γερμανό φυσικό Φριτς Στράσμαν. Σύντομα οι τρεις (η Μάιτνερ εξόριστη στη Σκανδιναβία) κατέληξαν σε ένα πολύ τολμηρό συμπέρασμα: Το παραγόμενο στοιχείο με τις αναπάντεχες ιδιότητες ήταν βάριο, που έχει ατομικό αριθμό μόλις 56. Αυτό σήμαινε ότι με κάποιο τρόπο η προσθήκη νετρονίου στον πυρήνα του ουρανίου προκαλούσε τη "σχάση" του, όπως ονόμασε τη διαδικασία η Μάιτνερ, σε δύο στοιχεία: Το Βάριο που ήδη ήταν γνωστό και ένα ακόμα στοιχείο (το οποίο αργότερα ονομάστηκε Τεχνήτιο) με Α.Α. 43, απελευθερώνοντας μάλιστα τεράστια ποσά ενέργειας. Εκείνο όμως που έκανε ακόμα πιο ενδιαφέρουσα την ανακάλυψη, ήταν η απελευθέρωση (με τη σχάση) δύο νετρονίων, παρέχοντας τη δυνατότητα για μια αλυσιδωτή αντίδραση. Με τον τρόπο αυτό μια ελάχιστη ποσότητα Ουρανίου μπορεί να απελευθερώσει με την αλυσιδωτή σχάση της ένα γιγαντιαίο ποσό ενέργειας, που -όπως έγινε σύντομα κατανοητό- είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί είτε για ειρηνικούς σκοπούς (την κάλυψη ενεργειακών αναγκών) είτε για την κατασκευή πυρηνικών βομβών. Από την χρησιμοποίηση της Πυρηνικής Ενέργειας μπορεί να έχουμε επιπτώσεις αρνητικές σε διάφορους τομείς. Στην παρούσα εργασία θα αναφερθούμε στο ποιές είναι αυτές και πώς μπορούν να αντιμετωπιστούν. Όπως αναφέρθηκε η πυρηνική ενέργεια απελευθερώνεται κατά τη σχάση ή σύντηξη των πυρήνων. Κατά την πυρηνική σχάση ένας ασταθής ατομικός πυρήνας χωρίζεται (σχάται) σε δυο ή περισσότερους (μικρότερους) πυρήνες και σε μερικά παραπροϊόντα σωμάτια (όπως νετρόνια) ενώ κατά την πυρηνική σύντηξη (συν + τήξη) γίνεται η συνένωση ελαφρών πυρήνων σε βαρύτερους με ταυτόχρονη απελευθέρωση ενέργειας. Εφόσον οι πυρηνικές αντιδράσεις είναι ελεγχόμενες (όπως συμβαίνει στην καρδιά ενός πυρηνικού αντιδραστήρα) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να καλύψει ενεργειακές ανάγκες. Η συζήτηση για τη χρήση της πυρηνικής ενέργειας επανέρχεται καθώς ο σύγχρονος κόσμος αναζητά, μεταξύ άλλων, ενεργειακή ανεξαρτησία αλλά και τρόπους για να μειώσει κατά το ήμισυ τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα μέχρι το 2050, έτσι ώστε να μην υποστεί αμετάκλητες αλλαγές το παγκόσμιο κλίμα. Η πρώτη ερώτηση όλων, είναι "Γιατί όλοι θέλουν τόσο πολύ να χρησιμοποιήσουν πυρηνική ενέργεια στη χώρα τους;" Η απάντηση είναι η εξής: η πυρηνική είναι η πιο φθηνή, η πιο οικολογική μορφή ενέργειας και παρέχει μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Είναι φθηνή γιατί το ουράνιο είναι πολύ πιο φθηνό από το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο τα τελευταία χρόνια. Είναι η πιο οικολογική μορφή ενέργειας γιατί δεν εκπέμπει σχεδόν καθόλου διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ) που προκαλεί πολλά, περιβαλλοντικά προβλήματα τα τελευταία πενήντα χρόνια.

2 Το εύλογο ερώτημα όλων είναι : "Γιατί την σαμποτάρουμε τόσο πολύ;" Την σαμποτάρουμε γιατί τα προβλήματα που μπορούν να δημιουργηθούν είναι έως και καταστροφικά. Αναλυτικά τα βλέπουμε παρακάτω. Πυρηνικά Απόβλητα Ένα βασικό πρόβλημα είναι τα πυρηνικά απόβλητα τα οποία είναι ραδιενεργά που σημαίνει πως μπορούν να προκαλέσουν αρκετά προβλήματα στο ανθρώπινο είδος και στο φυσικό περιβάλλον, σε περίπτωση μη ελεγχόμενης κατάστασης. Αυτό που κάνει τα πυρηνικά απόβλητα τόσο επικίνδυνα είναι η ραδιενέργειά τους. Ένα σώμα είναι ραδιενεργό όταν τα άτομά του είναι ασταθή. Προσπαθώντας να επανέλθουν στη σταθερή τους κατάσταση τα άτομα απελευθερώνουν ραδιενέργεια σε μορφή σωματιδίων ή ενέργειας. Αυτή η ραδιενέργεια είναι πολύ τοξική για όλα τα έμβια όντα. Πέρα από κάποια συγκεκριμένα επίπεδα προκαλεί καρκίνο και μεταλλάξεις. Ευτυχώς τα ραδιενεργά στοιχεία δεν είναι αθάνατα. Εκπέμποντας ραδιενέργεια γίνονται νέα στοιχεία που τελικά η ενέργειά τους εξαντλείται. Ο χρόνος που απαιτείται για τη δραστηριότητα ενός συγκεκριμένου ραδιενεργού στοιχείου να μειώσει κατά το ήμισυ την αρχική του τιμή ραδιενέργειας, ονομάζεται ημιπερίοδος ζωής. Ένα παράδειγμα για το τι επιπτώσεις υπάρχουν είναι ότι ύστερα από κάποιο πυρηνικό ατύχημα ή πυρηνική έκρηξη ο ατμοσφαιρικός αέρας είναι το πρώτο συστατικό του οικοσυστήματος που μολύνεται και μεταφέρεται έτσι και σε άλλες περιοχές. Όμως το μεγαλύτερο μέρος των ραδιενεργών υλικών καταλήγει στο έδαφος, επιδρώντας στη συνέχεια αρνητικά πάνω στα φυτά, τα ζώα και τον άνθρωπο. Επίσης και τα νερά σε ανοιχτούς χώρους καταλήγουν να μολυνθούν μετά από βροχόπτωση ή χιονόπτωση. Έτσι αφού τα φυτά είτε από το νερό είτε από τον αέρα είναι μολυσμένα, αυτή η μόλυνση θα μεταφερθεί είτε κατευθείαν είτε (όπως έχουμε και στην τροφική αλυσίδα) στο φυτοφάγο ζώο και στη συνέχεια στον άνθρωπο. Ένα δεύτερο παράδειγμα είναι οι Πυρηνικοί σταθμοί παραγωγής. Εκεί χρησιμοποιούν πυρηνικούς αντιδραστήρες, διατάξεις εντός των οποίων παράγεται ενέργεια με ελεγχόμενη αντίδραση σχάσης. Όμως μετά τη χρησιμοποίηση του πυρηνικού καυσίμου έχουμε κάποια ραδιενεργά υλικά που απομένουν (πυρηνικά κατάλοιπα). Αυτά τα υλικά πρέπει πλέον να "αποθηκευτούν" με ασφάλεια, με τρόπο ώστε να μην υπάρχει περίπτωση περιβαλλοντικής μόλυνσης. Συνήθως αυτά περιβάλλονται με γυαλί και στρώματα χάλυβα και τσιμέντου και θάβονται στο έδαφος σε βάθος μεγαλύτερο από χίλια μέτρα. Επίσης υπάρχουν περιπτώσεις που είτε τα βυθίζουν στον πάτο της θάλασσας είτε... τα στέλνουν στο διάστημα! Κανείς όμως δεν είναι βέβαιος αν ο τρόπος αυτός εξασφαλίζει το περιβάλλον και την υγεία των μελλοντικών γενεών. Επιπλέον θα πρέπει να αναφέρουμε ότι στα εργοστάσια παλιάς τεχνολογίας, οι ίδιοι αντιδραστήρες θεωρούνται απόβλητα ύστερα από 30 χρόνια άρα είναι κι αυτοί ραδιενεργοί. Τέλος μπορούμε να επισημάνουμε ότι υπάρχουν και τα πυρηνικά απόβλητα από νοσοκομεία και κλινικές που χρησιμοποιούν την πυρηνική ιατρική(με μικρή ημιπερίοδο ζωής), τα οποία αν δεν "απολυμανθούν" σωστά θα μολύνουν την περιοχή. Πυρηνικά όπλα Η μεγάλη απελευθέρωση ενέργειας που παρατηρείται στις πυρηνικές αντιδράσεις οδήγησε στη μελέτη, κατασκευή και παραγωγή πανίσχυρων όπλων που την εκρηκτική τους δύναμη αντλούν ακριβώς από τέτοιου είδους αντιδράσεις. Είχαμε γευτεί αμυδρά τη χρήση τους στον δεύτερο παγκόσμιο πόλεμο. Τα πυρηνικά όπλα λειτουργούν με βάση την πυρηνική σχάση ή την πυρηνική σύντηξη. Στα πυρηνικά όπλα σχάσης, που λέγονται και ατομικές βόμβες, η αλυσιδωτή αντίδραση είναι ανεξέλεγκτη, και όχι ελεγχόμενη όπως στους πυρηνικούς αντιδραστήρες.

3 Περισσότερο όμως καταστροφικά θεωρούνται τα πυρηνικά όπλα σύντηξης (βόμβες υδρογόνου), στα οποία η σύντηξη πυροδοτείται από μια μικρή βόμβα σχάσεως. Στην ιστορία, μόνο δύο φορές έχουν χρησιμοποιηθεί επιθετικά, στο τέλος του 2ου Παγκοσμίου Πολέμου, στη Χιροσίμα και το Ναγκασάκι. Η πρώτη μέθοδος ρίψης των βομβών ήταν μέσω βομβαρδιστικών αεροπλάνων, μέθοδος η οποία παραμένει μέχρι σήμερα καθώς παρέχει τη μέγιστη ευελιξία. Από στρατηγικής άποψης, προτιμώμενη μέθοδος είναι αυτή των πυραύλων, των οποίων η εξέλιξη σήμερα σε διηπειρωτικούς βαλλιστικούς πυραύλους δίνει σε κάποια έθνη τη δυνατότητα να κατευθύνουν τον πύραυλο από οπουδήποτε, σε οποιοδήποτε άλλο σημείο της γης. Λόγω της σημαντικής στρατιωτικής ισχύος που μπορούν να προσδώσουν τα πυρηνικά όπλα στις κυβερνήσεις, ο έλεγχός τους ήταν ένα σοβαρό θέμα από τη στιγμή ύπαρξής τους. Στη συνέχεια θα αναφερθούμε σε κάποια παραδείγματα χαρακτηριστικά της καταστροφής που μπορεί να φέρει η κακή χρήση της Πυρηνικής Ενέργειας. 1. Η ρίψη ατομικής βόμβας στη Χιροσίμα και το Ναγκασάκι αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα εγκλήματα κατά της ανθρωπότητας που με τον τρόμο που προκάλεσε αναδείχτηκε σύμβολο υπέρ της παγκόσμιας ειρήνης και του πυρηνικού αφοπλισμού. Οδήγησε στο τέλος του Δευτέρου Παγκοσμίου Πολέμου με την παράδοση της Ιαπωνίας λίγες μέρες αργότερα. Στις 6 Αυγούστου 1945, η πυρηνική βόμβα ουρανίου «Λιτλ Μπόι» («Αγοράκι») ρίφθηκε στη Χιροσίμα από το πλήρωμα του αμερικανικού βομβαρδιστικού αεροπλάνου Ενόλα Γκέι, σκοτώνοντας άμεσα περί τους ανθρώπους. Περίπου το 69% των οικοδομημάτων της πόλεως καταστράφηκε εντελώς και ένα άλλο 6,6% υπέστη σοβαρές ζημιές. Κατά τους επόμενους μήνες, περί τους ακόμα ανθρώπους απεβίωσαν από τραύματα ή έκθεση σε ραδιενέργεια. Επί του συνόλου των θανάτων εκτιμάται ότι το 60% οφείλεται στην αρχική θερμοκρασία (από ακαριαία ολική εξαέρωση ή τήξη του σώματος μέχρι εγκαύματα), το 20% από μηχανικό τραυματισμό από το ωστικό κύμα (καθαυτό έκρηξη) και το υπόλοιπο 20% από τη ραδιενέργεια. Από το 1945 μέχρι σήμερα, αρκετές χιλιάδες ακόμα χιμπακούσα έχουν πεθάνει από ασθένειες που προκάλεσε η έκρηξη της βόμβας, οι περισσότεροι από λευχαιμία, λέμφωμα, καρκίνο των πνευμόνων και άλλα είδη καρκίνου. Λίγες μέρες αργότερα, στις 9 Αυγούστου 1945, οι Αμερικανικές δυνάμεις έριξαν τη δεύτερη (και τελευταία μέχρι σήμερα πυρηνική βόμβα εναντίον ανθρώπων) στο Ναγκασάκι. Εδώ η βόμβα ήταν άλλου τύπου και χρησιμοποιούσε ως γόμωση το πλουτώνιο. Αυτή είχε λάβει το προσωνύμιο

4 "Fat Man" (χοντρός) στο εργαστήριο κατασκευής της. Αρχικός στόχος ήταν η ιαπωνική πόλη Κοκούρα (Kokura), επειδή όμως το νησί Κιουσού, στο οποίο βρίσκεται, ήταν καλυμμένο από πυκνή ομίχλη, ο επικεφαλής της αποστολής ταγματάρχης Σουέινι, ακολουθώντας το σχέδιο, υποχρεώθηκε να στραφεί στον "αναπληρωματικό" στόχο, την πόλη του Ναγκασάκι. 2. Τα πυρηνικά δυστυχήματα στο Three Mile Island των ΗΠΑ το Μάρτιο του 1979, στο Τσερνόμπιλ της Ουκρανίας τον Απρίλιο του 1986 και στη Φουκουσίμα της Ιαπωνίας, αποτελούν πλέον τις τρεις μεγαλύτερες καταστροφές της πυρηνικής εποχής. Three Mile Island Στο πυρηνικό εργοστάσιο του Three Mile Island στην Πενσιλβάνια, το δυστύχημα σημειώθηκε στις 28 Μαρτίου 1979 στον αντιδραστήρα Νο 2 από μια απλή βλάβη στην τροφοδοσία ατμογεννητριών με νερό. Τα αυτόματα συστήματα ασφαλείας σταματούν την πυρηνική αντίδραση και ενεργοποιούν τις αντλίες ασφαλείας, οι οποίες όμως δε λειτουργούν, καθώς είχε μείνει ανοιχτή κατά λάθος μια βάνα. Μια σειρά ανθρωπίνων και τεχνικών σφαλμάτων οδηγεί ωστόσο στη μερική τήξη του καυσίμου του αντιδραστήρα, ο οποίος υπερθερμάνθηκε, καθώς έμεινε επί τέσσερις ώρες χωρίς νερό, πριν αποκατασταθεί το κύκλωμα της ψύξης. Τα αυτόματα συστήματα ασφαλείας σταματούν την πυρηνική αντίδραση και ενεργοποιούν τις αντλίες ασφαλείας, οι οποίες όμως δε λειτουργούν, καθώς είχε μείνει ανοιχτή κατά λάθος μια βάνα. Μια σειρά ανθρωπίνων και τεχνικών σφαλμάτων οδηγεί ωστόσο στη μερική τήξη του καυσίμου του αντιδραστήρα, ο οποίος υπερθερμάνθηκε, καθώς έμεινε επί τέσσερις ώρες χωρίς νερό, πριν αποκατασταθεί το κύκλωμα της ψύξης. Χρειάστηκε να περάσουν έξι χρόνια για να υπολογιστούν η έκταση των ζημιών και ο κίνδυνος από αυτές: το 45% των καυσίμων υπέστη τήξη και στη συνέχεια αναμίχθηκε με άλλα στοιχεία της δομής του αντιδραστήρα σχηματίζοντας ένα μάγμα το οποίο αποκαλείται corium.

5 Το περίβλημα του αντιδραστήρα άντεξε και δεν προκλήθηκε έκλυση ραδιενεργών υλικών απευθείας στο περιβάλλον. Τσερνόμπιλ Στο Τσερνόμπιλ της Ουκρανίας, ο αντιδραστήρας Νο 4, ο οποίος λειτουργούσε από το 1983, εξερράγη στις 26 Απριλίου του Η πρώτη αιτία ήταν ο ίδιος ο αντιδραστήρας. Οι σοβιετικές αρχές δεν είχαν δώσει ιδιαίτερη προσοχή στα προβλήματα ασφαλείας κατά το σχεδιασμό και την κατασκευή του συγκεκριμένου αντιδραστήρα, τύπου RBMK. Η δεύτερη αιτία ήταν ο ανεπαρκής έλεγχος κατά τη δοκιμή ενός νέου συστήματος ψύξης του πυρήνα. Κατά τη δοκιμή αυτή, οι τεχνικοί δεν τήρησαν τους κανονισμούς ασφαλείας και απενεργοποίησαν ορισμένα συστήματα διακοπής της λειτουργίας και ψύξης του αντιδραστήρα. Τέλος, το προσωπικό δε γνώριζε τον τρόπο για να σταματήσει έγκαιρα την καταστροφική αυτή διαδικασία. Μάλιστα την επιτάχυνε με λάθος χειρισμούς. Μια μοιραία κλιμάκωση, που μέσα σε μερικά δευτερόλεπτα οδήγησε στην κορύφωση της ισχύος, η οποία ξεπέρασε το 100πλάσιο της φυσιολογικής ισχύος του αντιδραστήρα. Οι ράβδοι του αντιδραστήρα διαρρηγνύονται, το ουράνιο που περιέχουν εκρήγνυται λόγω της υψηλής θερμοκρασίας. Μια έκρηξη που ανατίναξε την οροφή του αντιδραστήρα βάρους τόνων. Αντίθετα με αυτό που συνέβη στο Three Mile Island και τη Φουκουσίμα, ο πυρήνας του αντιδραστήρα στο Τσερνόμπιλ είναι απολύτως εκτεθειμένος στην ατμόσφαιρα. Φουκουσίμα Στη Φουκουσίμα, ένας σεισμός μεγέθους 9 βαθμών, ο μεγαλύτερος που έχει καταγραφεί ποτέ στην Ιαπωνία, και το τσουνάμι που προκάλεσε, οδήγησαν στο δυστύχημα, την Παρασκευή 11 Μαρτίου. Λόγω του σεισμού διακόπηκε η εξωτερική ηλεκτροδότηση του σταθμού και των έξι αντιδραστήρων του, οι τρεις από τους οποίους δε λειτουργούσαν, καθώς γίνονταν εργασίες συντήρησης, αχρηστεύοντας το κύριο σύστημα ψύξης.

6 Το σύστημα ασφαλείας ενεργοποιείται, αλλά πολύ γρήγορα τα τεράστια κύματα του τσουνάμι του προκαλούν βλάβη και η λειτουργία του διακόπτεται. Οι αντιδραστήρες, 1,2 και 3 παρά το γεγονός ότι διεκόπη αυτομάτως η λειτουργία τους εξαιτίας του σεισμού, συνεχίζουν να θερμαίνονται, με αποτέλεσμα τη μερική τήξη τους. Σημειώνονται μικρές εκρήξεις που προκαλεί η συγκέντρωση υδρογόνου, όπως στο Three mile island, μια από τις οποίες θα μπορούσε να προκαλέσει ζημιά στο περίβλημα του αντιδραστήρα Νο 2. Παράλληλα, φωτιά εκδηλώνεται στον αντιδραστήρα Νο 4 μετά την ανάφλεξη δεξαμενής χρησιμοποιημένων καυσίμων, με τον κίνδυνο έκλυσης ραδιενέργειας απευθείας στην ατμόσφαιρα. Τέλος καταλήγουμε ότι η πυρηνική ενέργεια παρά τα πολλά θετικά της και τη χρησιμότητα της, μπορεί να γίνει πολύ επικίνδυνη με πολύ εύκολους τρόπους (όπως απροσεξία του ανθρώπου ή φυσικές καταστροφές). Πιστεύουμε ότι με πολύ συνετή χρήση τα οφέλη της μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για την μη μόλυνση του περιβάλλοντος και για την ιατρική. *Αξίζει να επισημάνουμε ότι η έρευνα κατά κύριο λόγο έγινε μέσω διαδικτύου, όπου και βρέθηκαν οι περισσότερες πληροφορίες.