ΤΟΝΤΙΣΑΚΗΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ Α4

Transcript

1 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ Α ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΟΝΤΙΣΑΚΗΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ Α4

2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το τεχνολογικό αντικείμενο που διάλεξα να μελετήσω στην εργασία του μαθήματος της Τεχνολογίας είναι η πυρηνική ενέργεια. Διάλεξα αυτό το αντικείμενο επειδή καθημερινά ακούω για πυρηνική ενέργεια και ήθελα να μάθω περισσότερες πληροφορίες για αυτό το είδος ενέργειας. Αλλά ακούω και για πυρηνικά όπλα, πυρηνικούς πολέμους και τις καταστροφικές τους συνέπειες και ήθελα να μάθω περισσότερα ώστε να καταλάβω γιατί οι άνθρωποι χρησιμοποιούν αυτά τα όπλα. Κάθε φορά που άκουγα για πυρηνική ενέργεια σκεφτόμουν πολέμους και καταστροφές. Μέσα από αυτή την εργασία όμως έμαθα πως η πυρηνική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ειρηνικούς σκοπούς, αφού είναι μια φτηνή και καθαρή πηγή ενέργειας. Για να καταλάβω τι είναι η πυρηνική ενέργεια και πως δημιουργείται έπρεπε να καταλάβω τι σημαίνουν οι όροι πυρηνική σχάση και πυρηνική σύντηξη και να προσπαθήσω να τους εξηγήσω με απλά λόγια, κάτι που με δυσκόλεψε. Όμως τώρα γνωρίζω περισσότερα για αυτό το θέμα που απασχολεί όλη την ανθρωπότητα και έχει άμεση σχέση με την παγκόσμια ειρήνη που όλοι θέλουμε. Ευχαριστώ την μητέρα μου που με βοήθησε να συλλέξω πληροφορίες και μου εξήγησε τους όρους που δεν μπορούσα να καταλάβω. Επίσης ευχαριστώ την καθηγήτρια μου κα Καλύβα για την βοήθεια της στην επιλογή του θέματος καθώς και για τον τρόπο οργάνωσης της εργασίας. 2

3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΕΝΕΡΓΕΙΑ Η ενέργεια αποτελεί θεμελιώδη έννοια της φυσικής. Ορισμός: μέγεθος χαρακτηριστικό ενός συστήματος που εκφράζει την ικανότητά του να τροποποιεί την κατάσταση άλλων συστημάτων με τα οποία αλληλεπιδρά. Με απλά λόγια, ενέργεια είναι ένα φυσικό μέγεθος που εκφράζει τη δυνατότητα παραγωγής έργου. Στην κλασική φυσική και χημεία δεν είναι δυνατή ούτε η δημιουργία ούτε η καταστροφή ενέργειας, και σύμφωνα με την αρχή του Λαβουαζιέ είναι δυνατή μόνο η μετατροπή μιας μορφής ενέργειας σε άλλη, ή σύμφωνα με την αρχή του Καρνό είναι δυνατή η μετάδοση ενέργειας από ένα σύστημα σε άλλο. Στην θερμοδυναμική, σύμφωνα με τους νόμους που ισχύουν, κάθε μετατροπή ενέργειας συνοδεύεται από απώλειες. Δηλαδή όταν μια μορφή ενέργειας μετατρέπεται σε μια άλλη μορφή ενέργειας, ένα μέρος της πρώτης ενέργειας χάνεται και δεν περιλαμβάνεται στην δεύτερη. Στη φυσική υψηλών ενεργειών (όπως οι πυρηνικές αντιδράσεις) υπάρχει η δυνατότητα αμοιβαίων μετατροπών ενέργειας σε ύλη σύμφωνα με το νόμο του Αϊνστάιν: ΔΕ = Δmc2 Όπου ΔE είναι η μεταβολή ενέργειας Δm είναι η μεταβολή της μάζας c είναι η ταχύτητα του φωτός 3

4 Οι επτά κύριες μορφές ενέργειας είναι: Ηλεκτρική ενέργεια Χημική ενέργεια Μηχανική ενέργεια Υδραυλική ενέργεια Θερμική ενέργεια Πυρηνική ενέργεια Ενέργεια ακτινοβολίας Οι μετατροπές των παραπάνω μορφών ενέργειας φαίνονται από το παρακάτω σχήμα: 4

5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΜΟΡΙΟ ΑΤΟΜΟ - ΠΥΡΗΝΑΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ 1. ΜΟΡΙΟ ΑΤΟΜΟ Τα μικρότερα σωματίδια της ύλης ονομάζονται μόρια. Κάθε μόριο αποτελείται από άτομα. Κάθε άτομο αποτελείται από ηλεκτρόνια και τον πυρήνα. Ο πυρήνας βρίσκεται στο κέντρο του ατόμου ενώ τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα. Αυτό συμβαίνει γιατί ο πυρήνας έχει θετικό φορτίο, ενώ τα ηλεκτρόνια έχουν αρνητικό φορτίο. Κάθε ηλεκτρόνιο έχει μια μονάδα αρνητικού φορτίου ενώ ο πυρήνας έχει τόσες μονάδες θετικού φορτίου όσος και ο αριθμός των ηλεκτρονίων. Γι αυτό και τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια έλκονται από τον θετικά φορτισμένο πυρήνα 5

6 2. ΠΥΡΗΝΑΣ Ο πυρήνας κάθε ατόμου καλύπτει το 99,95% περίπου της μάζας του. Όλοι οι πυρήνες των ατόμων αποτελούνται από πιο μικροσκοπικά σωματίδια που λέγονται νουκλεόνια. Τα νουκλεόνια διακρίνονται σε πρωτόνια και σε νετρόνια. Ο πυρήνας κάθε ατόμου αποτελείται από ποικίλο αριθμό πρωτονίων και νετρονίων. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια του πυρήνα μπορούμε να τα φανταστούμε σαν ένα τσαμπί από σταφύλια σφαιρικού περίπου σχήματος, του οποίου οι ρώγες (δηλαδή τα πρωτόνια και τα νετρόνια) έχουν το ίδιο μέγεθος. Αν και έχουν το ίδιο μέγεθος, διαφέρουν ως προς το φορτίο. Κάθε νετρόνιο είναι ηλεκτρικά ουδέτερο, δηλαδή έχει μηδενικό φορτίο, ενώ κάθε πρωτόνιο έχει μια μονάδα θετικού φορτίου. Το συνολικό θετικό φορτίο του πυρήνα είναι ίσο με τον αριθμό των πρωτονίων. Επειδή όπως είπαμε το συνολικό αρνητικό φορτίο των ηλεκτρονίων είναι ίσο με το συνολικό θετικό φορτίο του πυρήνα, καταλαβαίνουμε ότι σε κάθε άτομο υπάρχουν τόσα ηλεκτρόνια όσα και πρωτόνια. 6

7 Κάθε άτομο διαφορετικού υλικού έχει διαφορετικό αριθμό πρωτονίων, νετρονίων και ηλεκτρονίων. Παράδειγμα, ο πυρήνας του υδρογόνου έχει ένα μοναδικό πρωτόνιο, ενώ ο πυρήνας του ουρανίου 238 περιεχεί 92 πρωτονία 146 νετρονία. Αν και τα πρωτόνια του πυρήνα έχουν το ίδιο θετικό φορτίο και κανονικά θα έπρεπε το ένα να απωθεί το άλλο, οι πυρήνες των ατόμων δεν διασπώνται. Επίσης, αν και τα νουκλεόνια βρίσκονται σε αδιάκοπη κίνηση μέσα στον πυρήνα και έχουν μια τεράστια κινητική ενέργεια, η οποία τείνει να τα διασκορπήσει προς τα έξω και επομένως να διαλύσει τον πυρήνα, ο πυρήνας παραμένει ενιαίος. Τι είναι αυτό που κρατά τον πυρήνα ενιαίο και δεν τον αφήνει να διαλυθεί; Η πυρηνική δύναμη. Η πυρηνική δύναμη που ασκείται μεταξύ των νουκλεονίων (δηλαδή πρωτονίων και νετρονίων), εξασφαλίζει τη συνοχή του πυρήνα και είναι τέτοιου μεγέθους που είναι ικανή να υπερνικήσει τις ηλεκτρικές απώσεις μεταξύ των πρωτονίων αλλά και την τάση που έχουν τα νουκλεόνια να διασκορπιστούν λόγω της έντονης κίνησής τους. 7

8 3. ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Η πυρηνική ενέργεια είναι η μορφή ενέργειας που προέρχεται από την μετατροπή ενός πυρήνα σε έναν άλλο πυρήνα. Η μετατροπή αυτή πραγματοποιείται με τις πυρηνικές αντιδράσεις. Πυρηνική αντίδραση πραγματοποιείται με τον βομβαρδισμό πυρήνων από κινούμενα σωματίδια με αποτέλεσμα τη δημιουργία νέων πυρήνων αλλά και την ταυτόχρονη έκλυση ενέργειας, την πυρηνική ενέργεια. 8

9 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΧΑΣΗ & ΣΥΝΤΗΞΗ Η πυρηνική ενέργεια προέρχεται από πυρηνική σύντηξη πυρήνων ατόμου ή πυρηνική σχάση πυρήνων ατόμου. Η διαφορά ανάμεσα στη πυρηνική σύντηξη και στη πυρηνική σχάση είναι ότι: στη σύντηξη υπάρχει συνένωση δύο ή περισσότερων πυρήνων σε έναν πυρήνα, ενώ στη σχάση διασπάται ένας πυρήνας σε μικρότερους. 9

10 ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΣΥΝΤΗΞΗ Είναι μια πυρηνική αντίδραση, η οποία πραγματοποιείται σε ελαφρούς πυρήνες ατόμων. Στην πυρηνική αυτή αντίδραση γίνεται συνένωση δύο ελαφρών πυρήνων και σχηματίζουν ένα βαρύτερο πυρήνα. Η μάζα του τελικού πυρήνα είναι μικρότερη από το άθροισμα των μαζών των αρχικών πυρήνων, υπάρχει δηλαδή μια διαφορά μάζας η οποία εμφανίζεται ως ενέργεια. Για την πραγματοποίηση της πυρηνικής σύντηξης απαιτείται πολύ υψηλή θερμοκρασία (εκατομμύρια βαθμοί Κελσίου) και εκλύονται μεγάλα ποσά ενέργειας. Για τη σύντηξη ελαφρών πυρήνων χρησιμοποιείται συνήθως το υδρογόνο. Με τη συνένωση πυρήνων υδρογόνου δημιουργείται ο πυρήνας του στοιχείου ήλιο και ταυτόχρονα παράγονται δύο νέα σωματίδια, τα ποζιτρόνια (σωματίδια όμοια με τα ηλεκτρόνια αλλά με θετικό φορτίο). Η μάζα του πυρήνα του ηλίου και των δύο ποζιτρονίων είναι συγκριτικά μικρότερη από τη μάζα των πυρήνων του υδρογόνου. Η διαφορά αυτή της μάζας μετατρέπεται, σύμφωνα με τη θεωρία του Αϊνστάιν, σε ενέργεια. 10

11 ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΣΧΑΣΗ Είναι μια πυρηνική αντίδραση κατά την οποία ο πυρήνας ενός βαρέος ατόμου (όπως το ουράνιο και το πλουτώνιο) βομβαρδίζεται από νετρόνια με αποτέλεσμα την διάσπαση του πυρήνα σε μικρότερους και ταυτόχρονα την απελευθέρωση τεράστιας ποσότητας ενέργειας και νετρονίων. Η μάζα των πυρήνων και των νετρονίων που προκύπτουν είναι μικρότερη από τη μάζα του αρχικού πυρήνα, υπάρχει δηλαδή μια διαφορά μάζας η οποία εμφανίζεται ως ενέργεια. Τα στοιχεία που χρησιμοποιούνται κυρίως στην πυρηνική σχάση είναι το πλουτώνιο-239 και το ουράνιο

12 Τα νετρόνια που αποδεσμεύονται κατά τη σχάση ενός πυρήνα, μπορούν στη συνέχεια να προκαλέσουν νέα σχάση σε άλλους πυρήνες και έτσι έχουμε μια αλυσιδωτή αντίδραση. Η αλυσιδωτή αυτή αντίδραση μπορεί να είναι ελεγχόμενη σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα παραγωγής ηλεκτρικής ισχύος, όπου τα παραγώμενα νετρόνια επιβραδύνονται με κατάλληλο μηχανισμό ώστε να διατηρούν μια αυτοσυντηρούμενη αλυσιδωτή αντίδραση, η οποία όμως θα προχωρεί αργά και ελεγχόμενα, χωρίς να οδηγεί σε έκρηξη. Αν η αλυσιδωτή αυτή αντίδραση δεν ελεγχθεί, δηλαδή δεν προχωρήσει αργά, τότε έχει ως αποτέλεσμα μια βίαιη έκρηξη και την απελευθέρωση ενός τεράστιου ποσού ενέργειας, ακόμα και από ένα γραμμάριο ουρανίου. Αυτή η μη ελεγχόμενη σχάση αποτελεί την αρχή λειτουργίας της ατομικής βόμβας. 12

13 ΠΥΡΗΝΙΚΟΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑΣ Πυρηνικός αντιδραστήρας είναι η συσκευή στο εσωτερικό της οποίας παράγεται πυρηνική ενέργεια μέσω μιας ελεγχόμενης και αυτοσυντηρούμενης πυρηνικής αντίδρασης σχάσης ή σύντηξης. Ανάλογα με το είδος της πυρηνικής αντίδρασης που πραγματοποιείται, οι πυρηνικοί αντιδραστήρες διακρίνονται σε δύο τύπους: τους αντιδραστήρες σχάσης και τους αντιδραστήρες σύντηξης ή θερμοπυρηνικούς αντιδραστήρες. Οι αντιδραστήρες σύντηξης ή θερμοπυρηνικοί αντιδραστήρες όμως βρίσκονται σε πρώιμο πειραματικό στάδιο. Στους αντιδραστήρες σχάσης ανήκει το σύνολο των πυρηνικών αντιδραστήρων που είναι παγκοσμίως εγκατεστημένοι για την παραγωγή κυρίως ηλεκτρικής ενέργειας. Διακρίνονται σε αντιδραστήρες βραδέων νετρονίων και σε αντιδραστήρες ταχέων νετρονίων, ανάλογα αν η σχάση προκληθεί από νετρόνια χαμηλών ή υψηλών ταχυτήτων. 13

14 Έχουν κατά καιρούς επινοηθεί διάφοροι τύποι πυρηνικών αντιδραστήρων, αλλά μόνο μερικοί κατάφεραν να ξεπεράσουν το πειραματικό στάδιο. 14

15 Σημαντικό όμως είναι οι πυρηνικοί αντιδραστήρες να λειτουργούν με τέτοιες προϋποθέσεις που να εξασφαλίζουν την σωστή και ασφαλή λειτουργία τους. Ένας πυρηνικός αντιδραστήρας πρέπει να είναι έτσι κατασκευασμένος ώστε να μην επιτρέπεται η διαφυγεί των ραδιενεργών προϊόντων της σχάσης στο περιβάλλον. 15

16 ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ Κατά την διάρκεια των πυρηνικών αντιδράσεων, εκτός από την παραγωγή ενέργειας, γίνεται και παραγωγή ραδιενέργειας. Ραδιενέργεια είναι η εκπομπή σωματιδίων ή ηλεκτρομαγνητικών ακτινοβολιών κατά τη διάσπαση ατομικών πυρήνων. Το φαινόμενο της ραδιενέργειας ανακαλύφθηκε το 1896 από το Γάλλο φυσικό Ανρί Μπεκερέλ στο ουράνιο και επιβεβαιώθηκε από τη Μαρία Κιουρί για το θόριο. Υπάρχουν αρκετοί τύποι ραδιενέργειας. Η ραδιενέργεια μπορεί να παρουσιάσει πολύ σοβαρούς κινδύνους για τον άνθρωπο και για όλα τα έμβια όντα, εξαιτίας της εκπομπής ιοντιζούσων ακτινοβολιών. Είναι όμως και πολύ χρήσιμη όταν η εκπομπή ιοντιζούσων ακτινοβολιών εφαρμόζεται για βιοϊατρικούς σκοπούς όπως η θεραπεία καρκίνων. Επίσης χρησιμοποιείται και σε διάφορες επιστημονικές και βιομηχανικές εφαρμογές. 16

17 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΕΞΕΛΙΞΗ Οι πρώτες ερευνητικές προσπάθειες ξεκίνησαν από το 1934 σε πολλά ευρωπαϊκά εργαστήρια. Το 1938 έγινε η ανακάλυψη της πυρηνικής σχάσης από τους Γερμανούς χημικούς Χαν, Στράσμαν και Λίζε Μάϊτνερ. Το νέο αυτό φαινόμενο μελετήθηκε επίσης και στη Γαλλία από την ερευνητική ομάδα των Αλμπάν, Ζολιό-Κιουρί, Κοβαρσκί και Φ.Περέν. Στην Αγγλία μελετήθηκε από τον Φρις και στις ΗΠΑ από τον Φέρμι. Το 1939 η γαλλική ερευνητική ομάδα απέδειξε ότι ως αποτέλεσμα της σχάσης εκπέμπονται νετρόνια, ο αριθμός των οποίων είναι επαρκής για την ανάπτυξη αλυσιδωτών αντιδράσεων. Παρουσίασε επίσης μια μελέτη για την πραγματοποίηση μιας τέτοιας αντίδρασης. Η έναρξη του Β Παγκόσμιου Πολέμου ανέστειλε την συνέχιση αυτών των ερευνητικών προσπαθείων στη Γαλλία, αλλά τις επέτεινε στην Μεγάλη Βρετανία, στις ΗΠΑ και στον Καναδά. Οι έρευνες αυτές οι οποίες ήταν προσανατολισμένες κυρίως προς την κατεύθυνση της ανάπτυξης της ατομικής βόμβας, κατέληξαν στις 16/7/1945 στην πρώτη δοκιμαστική πυρηνική έκρηξη σε περιοχή του Νιου Μέξικο των ΗΠΑ. Οι πρώτες ατομικές βόμβες χρησιμοποιήθηκαν τον Αύγουστο του 1945 σε βάρος των Ιαπωνικών πόλεων Χιροσίμα και Ναγκασάκι. Ο πρώτος πυρηνικός αντιδραστήρας τέθηκε σε λειτουργία στις 2/12/1942 στο Σικάγο των ΗΠΑ από την ερευνητική ομάδα του Φέρμι και περιλάμβανε ως πυρηνικό καύσιμο το ουράνιο. Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από την πυρηνική σχάση πραγματοποιήθηκε για πρώτη φορά το 1951 στο Άρκο των ΗΠΑ. 17

18 Ο πρώτος σταθμός παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας τέθηκε σε λειτουργία το 1954 στο Ομπνίνσκ. Το πρώτο πυρηνικό υποβρύχιο με το όνομα χρησιμοποιείται το 1954 από το Αμερικανικό Ναυτικό. Ναυτίλος Μετά από δυο προκαταρκτικές δοκιμές το 1951 και 1952, αναπτύχθηκε η πρώτη θερμοπυρηνική βόμβα υδρογόνου, η οποία ήταν δυνατό να μεταφερθεί από αεροπλάνο. Η πρώτη θερμοπυρηνική έκρηξη πραγματοποιήθηκε από τους Αμερικάνους την 1/3/1954 στο νησί Μπικίνι του Ειρηνικού Ωκεανού. 18

19 Παρόλο που οι πρώτοι πυρηνικοί αντιδραστήρες άρχισαν να λειτουργούν από τα μέσα του Β Παγκόσμιου Πολέμου, ο πρώτος σημαντικός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής λειτούργησε μόλις το 1955 στο Κάλντερ Χωλ της Μεγάλης Βρετανίας. Η δημιουργία και η λειτουργία παρόμοιων εγκαταστάσεων ακολούθησε στις ΗΠΑ, στη Γαλλία και στην τότε Σοβιετική Ένωση. Για μια δεκαπενταετία η πρόοδος ήταν μέτρια ως ανύπαρκτη, διότι το κόστος παραγωγής ήταν πολύ υψηλό σε σχέση με αυτό των πετρελαιοκίνητων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής. Το 1974 όμως με την έναρξη της πετρελαϊκής κρίσης, η παγκόσμια παραγωγή πυρηνικής ενέργειας αυξήθηκε σημαντικά. Αυτό έγινε διότι μειώθηκε το κόστος παραγωγής πυρηνικής ενέργειας και αυξήθηκε η τιμή του πετρελαίου. Στη συνέχεια η χρήση των γαιανθράκων στην ηλεκτροπαραγωγή αλλά και η δράση των οικολογικών οργανώσεων σταμάτησαν αυτή την συνεχή αύξηση παραγωγής πυρηνικής ενέργειας. Οι πυρηνικοι σταθμοί παραγωγής ενέργειας απαιτούν τεράστιες ποσότητες νερού, που χρησιμοποιείται ως ψυκτικό μέσο. Για το λόγο αυτό είναι κυρίως εγκατεστημένοι στις όχθες υδάτινων ποταμών (Λίγηρας, Ροδανός, Ρήνος, Βόλγας κ.α.) ή κατά προτίμηση στις ακτές της θάλασσας. (ανατολικές ΗΠΑ, δυτική Ευρώπη, Ιαπωνία κ.α) Οι πυρηνικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής εγκαθίστανται συνήθως κοντά σε περιοχές στις οποίες υπάρχει μεγάλη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας. 19

20 Στις ΗΠΑ οι περισσότεροι πυρηνικοί σταθμοί είναι εγκατεστημένοι στις ανατολικές πολιτείες (Μίσιγκαν, Φλόριντα κ.α.). Στη δυτική Ευρώπη πυρηνικοί σταθμοί λειτουργούν κατά μήκος του ποταμού Πάδου στην Ιταλία, των ποταμών Ροδανού και Λίγηρα στη Γαλλία. Άλλες εγκαταστάσεις υπάρχουν στα παράλια της Μεγάλης Βρετανίας, της Γαλλίας, της Ισπανίας, της Σουηδίας και της Φινλαδίας, καθώς και στις εκβολές των ποταμών Έλβα και Βέζερ στη Γερμανία. Στην Ιαπωνία όλοι οι πυρηνικοί σταθμοί είναι εγκατεστημένοι στις ακτές, ενώ στην πρώην Σωβιετική Ένωση οι κυριότεροι βρίσκονται κοντά στην Αγία Πετρούπολη, στις στέπες της Ουκρανίας και στη νότια Ρωσία. 20

21 Η παραγωγή πυρηνικής ενέργειας πριν το 1990 τριπλασιάστηκε, ενώ καθημερινά πολλαπλασιάζεται. Αλλά τα προβλήματα που δημιουργούνται επίσης μεγαλώνουν, με κυριότερο αυτό της ρύπανσης του περιβάλλοντος, τόσο από τη λειτουργία των εργοστασίων όσο και από τη συγκέντρωση των πυρηνικών αποβλήτων. Όμως η πυρηνική τεχνολογία δε χρησιμοποιήθηκε για ειρηνικούς σκοπούς. Μετά τις εκρήξεις των πυρηνικών βομβών στη Χιροσίμα και στο Ναγκασάκι, το ζήτημα των πυρηνικών εξοπλισμών άρχισε να κυριαρχεί κατά τα χρόνια που ακολούθησαν. 21

22 Οι πυρηνικές εκρήξεις προκαλούσαν εκτός από την ολική καταστροφή της περιοχής γύρω από το επίκεντρό τους και πλήθος άλλων σοβαρών προβλημάτων. Αυτά εξαρτώνται κυρίως από τη σύσταση της πυρηνικής βόμβας. Αν πρόκειται αποκλειστικά για βόμβα σχάσης, που δημιουργεί σημαντικό όγκο ραδιενεργών καταλοίπων (ραδιενεργού τέφρας), ή αν πρόκειται για βόμβα σύντηξης (όπως η βόμβα υδρογόνου) η οποία δεν αφήνει ραδιενεργά κατάλοιπα. Μεταξύ 1945 και 1948 ανιχνεύθηκαν περισσότερες από 1300 πυρηνικές δοκιμές σε όλο τον κόσμο. Μετά το 1975, όλες οι πυρηνικές δοκιμές (με εξαίρεση αυτές που πραγματοποίησε η Κίνα) πραγματοποιήθηκαν υπόγεια. 22

23 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΧΡΗΣΙΜΟΤΗΤΑ - ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ Η παραγωγή πυρηνικής ενέργειας και σωματιδίων από τις πυρηνικές αντιδράσεις μπορούν να σώσουν ζωές αν χρησιμοποιηθούν σωστά, αλλά να καταστρέψουν εκατομμύρια άλλες αν δεν υπάρχει έλεγχος. ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Σήμερα τα αποθέματα ύλης στη φύση (άνθρακας, πετρέλαιο κλπ.) για την παραγωγή ενέργειας αρχίζουν να εξαντλούνται, αλλά και η ενέργεια που παράγουν δεν επαρκούν μια και υπάρχει συνεχής αύξηση ζήτησης ενέργειας. Η παραγωγή ενέργειας από πυρηνικές αντιδράσεις είναι μια λύση στο πρόβλημα. Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι αντιδραστήρες πυρηνικής σχάσης (που δημιουργούν προβλήματα στο περιβάλλον) και χρησιμοποιούν υλικά των οποίων τα αποθέματα δεν υπάρχουν σε μεγάλες ποσότητες στη φύση και αρχίζουν να εξαντλούνται. Μελετάται όμως η λειτουργία πυρηνικών αντιδραστήρων σύντηξης, οι οποίοι δεν αφήνουν ραδιενεργά κατάλοιπα. Το υλικό που χρησιμοποιούν είναι το δευτέριο και μάλιστα σε μικρή ποσότητα. Το δευτέριο είναι πρακτικά ανεξάντλητο αφού είναι συστατικό του νερού το οποίο αφθονεί στον πλανήτη μας. Ίσως η πυρηνική σύντηξη να μας εφοδιάσει με μια πηγή ενέργειας φθηνή και σχετικά καθαρή (;) και να λυθεί έτσι το ενεργειακό πρόβλημα. ΙΑΤΡΙΚΗ Τα ραδιενεργά σωματίδια χρησιμοποιούνται σήμερα στην Ιατρική. Μια τέτοια εφαρμογή είναι η χρήση του ραδιενεργού ιωδίου για τον έλεγχο της λειτουργίας του θυεοειδούς αδένα. Ο θυρεοειδής αδένας διακινεί στον οργανισμό μας σχεδόν όλη την ποσότητα ιωδίου που προσλαμβάνεται από τις τροφές. Εισάγεται λοιπόν στον οργανισμό μια μικρή ποσότητα ραδιενεργού ιωδίου σε μορφή διαλύματος και μερικές ώρες αργότερα μετριέται με κατάλληλες 23

24 συσκευές η ακτινοβολία του ραδιενεργού ιωδίου και συνεπώς η συγκέντρωσή του σε διάφορα όργανα του σώματος. Οι ακτινοβολίες χρησιμοποιούνται για την αποστείρωση μερικών κατηγοριών τροφίμων αφού με τον τρόπο αυτό καταστρέφονται οι παθογόνοι οργανισμοί. Επίσης πριν γίνει μετάγγιση αίματος σε ασθενής με αδύνατο και εξασθενημένο οργανισμό, το αίμα ακτινοβολέιται για τον ίδιο λόγο, την καταστροφή των παθογόνων οργανισμών. Οι ακτινοβολίες χρησιμοποιούνται επίσης καταστροφή ιστών όπως οι καρκινικοί όγκοι. για επιλεκτική Μια ακόμη εφαρμογή είναι οι μαγνητικοί τομογράφοι, με τους οποίους μπορεί να γίνει ανίχνευση πολλών ασθενειών με ακρίβεια. ΕΡΕΥΝΑ Τα ραδιενεργά σωματίδια μπορεί να χρησιμοποιηθούν στην έρευνα, όπως στη Βιολογία για τη μελέτη του μεταβολισμού των φυτών. Π.χ. γίνεται εισαγωγή στο ριζικό σύστημα του φυτού κατάλληλο ραδιενεργό ισότοπο και μετά οι επιστήμονες μετρούν τη ραδιενέργεα στα διάφορα μέρη του και βγάζουν συμπέρασμα για την πορεία του μεταβολισμού. ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΣΤΟΝ ΑΝΘΡΩΠΟ Η ακτινοβολία που προσλαμβάνεται από έναν ανθρώπινο οργανισμό μπορεί να προκαλέσει το θάνατο του ανθρώπου αν η ποσότητα ακτινοβολίας είναι μεγάλη. Αν η ποσότητα της ακτινοβολίας δεν είναι μεγάλη τότε μπορεί να προκληθούν βλάβες στα κύτταρα του ανθρώπου και να δημιουργηθούν μεταλλαγμένα κύτταρα που να οδηγήσουν στην εμφάνιση του καρκίνου, ή ακόμη να προκαλέσουν και βλάβες στο γενετικό υλικό του ανθρώπου με αποτέλεσμα οι απόγονοί του να έχουν σοβαρά προβλήματα υγείας (π.χ. παραμορφώσεις). Ο κίνδυνος μόλυνσης είναι πολύ μεγάλος στα άτομα που ζουν και εργάζονται κοντά σε πυρηνικούς αντιδραστήρες, ακόμα και σε απόσταση 500 χλμ. μακριά. Αυτό συμβαίνει συνήθως επειδή οι αντιδραστήρες δεν θωρακίζονται σωστά. 24

25 ΜΟΛΥΝΣΗ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ α) Μόλυνση αέρα νερού γης Σε μια εγκατάσταση παραγωγής πυρηνικής ενέργειας ο αέρας μολύνεται με τα αέρια που βγαίνουν από την καμινάδα του πυρηνικού αντιδραστήρα (ραδιενεργό άνθρακα, άζωτο και οξυγόνο). Επίσης, τα νερά της γύρω περιοχής μολύνονται με νάτριο, ασβέστιο και άλλα ραδιενεργά στοιχεία, αφού ο πυρηνικός αντιδραστήρας χρειάζεται μεγάλες ποσότητες νερού για την ψύξη του. Η μόλυνση αυτή εξαπλώνεται σταθερά και διατηρείται για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, επειδή τα κατάλοιπα των αντιδραστήρων που διασπείρωνται στο περιβάλλον περνούν στον κύκλο της φύσης και της ζωής: αντιδραστήρας έδαφος φυτά ζώα άνθρωπος - έδαφος φυτά ζώα άνθρωπος κλπ. Κάθε οργανισμός συγκεντρώνει ραδιενεργά στοιχεία μέσα στον οργανισμό του, τα οποία δεν αποβάλονται αλλά αυξάνονται με κάθε νέα επαφή με ραδιενεργά στοιχεία, με αποτέλεσμα να δημιουργούνται σοβαρές ασθένειες στα οστά, στο μυελό των οστών, στους αδένες κλπ. β) Πυρηνικά απόβλητα Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα που συνοδεύουν τη λειτουργία των πυρηνικών αντιδραστήρων, είναι αυτό της διαχείρησης των αποβλήτων τους. Τα απόβλητα του αντιδραστήρα είναι τα ραδιενεργά υλικά που εμφανίζονται ως προϊόντα των αντιδράσεων, καθώς και τα μέταλλα του εσωτερικού του αντιδραστήρα, όταν αυτά πρέπει να αντικατασταθούν. Αυτά τα ραδιενεργά υλικά για να μην είναι επικύνδινα για περιβαλλοντική μόλυνση πρέπει να περάσουν πάρα πολλά χρόνια. Προς το παρόν η λύση που χρησιμοποιείται είναι να τα τοποθετούν σε καλά σφραγισμένα κιβώτια και να τα θάβουν βαθιά στη γη. 25

26 ΠΥΡΗΝΙΚΑ ΟΠΛΑ Τα πυρηνικά όπλα όταν χρησιμοποιούνται σκοτώνουν εκατομμύρια ανθρώπους τη στιγμή της έκρηξης, αλλά και εκατομμύρια άλλους στα επόμενα χρόνια, λόγω της μόλυνσης που προκαλούν στο περιβάλλον και περνά στις επόμενες γενιές. Πριν ξεκινήσει όμως η παραγωγή ενός πυρηνικού όπλου γίνονται δοκιμές ώστε να μελετηθεί τόσο η αποτελεσματικότητά του όσο και τα προβλήματα που μπορεί να προκληθούν. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την μόλυνση του περιβάλλοντος πριν από την χρήση τους. 26

27 27

28 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΣΚΕΨΕΙΣ Όλα αυτά που έμαθα μελετώντας τις πληροφορίες που μάζεψα για να γράψω αυτή την εργασία, με βοήθησαν να καταλάβω επιτέλους τι είναι η πυρηνική ενέργεια. Κατά την άποψη μου η πυρηνική ενέργεια είναι μια διπλοπρόσωπή μορφή ενέργειας. Από τη μια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ειρηνικούς και καλούς σκοπούς. Στην Ιατρική παράδειγμα χρησιμοποιείται για την ανίχνευση και την θεραπεία σοβαρών ασθενειών όπως ο καρκίνος. Επίσης χρησιμοποιείται για την παραγωγή ενέργειας που χρειάζεται ο άνθρωπος, αφού τα αποθέματα της ενέργειας που χρησιμοποιούσε μέχρι τώρα αρχίζουν να εξαντλούνται. Τα εργοστάσια όμως που παράγουν την πυρηνική ενέργεια, δεν είναι κατάλληλα εξοπλισμένα και είναι επικύνδινα για την υγεία των εργαζομένων και των κατοίκων της γύρω περιοχής. Από την άλλη όμως όταν βλέπω τις φωτογραφίες από την πόλη Χιροσίμα μετά την έκρηξη της ατομικής βόμβας, τον πόνο και τον τρόμο στα μάτια των κατοίκων που επέζησαν, τρομάζω με τη σκέψη ότι υπάρχουν τέτοιες βόμβες έτοιμες να χρησιμοποιηθούν. Τελειώνω λοιπόν την εργασία μου έχοντας αποκτήσει περισσότερες γνώσεις σχετικά με το αντικείμενο που με ενδιέφερε, αλλά και προβληματισμένος γνωρίζοντας ότι υπάρχουν άνθρωποι που θέλοντας να αποκτήσουν περισσότερη δύναμη μπορεί να χρησιμοποιήσουν την πυρηνική ενέργεια με τρόπο καταστροφικό για τον πλανήτη μας και την ανθρωπότητα. 28

29 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΠΗΓΕΣ 1. ΠΑΠΥΡΟΣ LAROUSSE - Το παπυράκι, Εκδοτικός οργανισμός ΠΑΠΥΡΟΣ, Αθήνα 2003, σελ. 142, 225, 557, 1488, ΕΓΚΥΚΛΟΠΑΙΔΕΙΑ ΠΑΠΥΡΟΣ ΛΑΡΟΥΣ ΜΠΡΙΤΑΝΝΙΚΑ, Εκδοτικός οργανισμός ΠΑΠΥΡΟΣ, Αθήνα 1996, σελ ΓΕΝΙΚΗ ΕΓΚΥΚΛΟΠΑΙΔΕΙΑ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΓΝΩΣΕΩΝ ΥΔΡΙΑ Cambridge Ήλιος, Εκδόσεις Τέσσερα Έψιλον, Αθήνα 1992, σελ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ, ΥΠΕΠΘ, ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΣ ΕΚΔΟΣΕΩΝ ΔΙΔΑΚΤΙΚΩΝ ΒΙΒΛΙΩΝ, Αθήνα 2005, σελ

30 30