A Hét 1986/1 (31. évfolyam, 1-26. szám)

1986-06-20 / 25. szám

TUDOMÁNY-TECHNIKA

Atomenergia, sugárszennyezés

Amióta — 1945-ben — a szovjetunióbeli Obnyinszkban üzembe helyezték a világ első 5MW (MW — megawatt, ezer kilowatt) elektromos teljesítményű atomerűművet, világszerte sok olyan erőmű épült, amely az atommaghasadás által termelt hőenergiát hasznosítja.

Az atommagokban óriási energia van tárolva, és ez részben felszabadítható, ha sikerül bizonyos anyagok atommagjait elhasítani. Nem minden anyag alkalmas rá, hogy atommagjait a neutronok széthasítsák: 1938-ban Otto Hahn (később Nobel-díjas) német tudós fölfedezte, hogy az urán atomjaival ez lehetséges. Azt az elvet, amelyet láncreakciónak nevezünk, és amelynek az a lényege, hogy atommagok neutronokkal való hasítása közben annyi újabb neutron szabadul fel, amennyi újabb atommagok széthasitásával önfenntartó folyamatot hoz létre, elméletileg (az emigrációban élő) Szilárd Leó magyar fizikus dolgozta ki, majd az Egyesült Államokban az atombomba előállítására irányuló munkák közben gyakorlatilag is megvalósították.

Láncreakció először nem az atombombákban valósult meg, hanem az 1942-ben Enrico Fermi Nobel-díjas olasz fizikus irányításával dolgozó kutatócsoport által a chicagói egyetem sportcsarnokában titokban üzembe helyezett — így nevezhetjük — atomreaktorban, amelynek működése elvileg megegyezik az energiatermelő atomerőművek szivét alkotó berendezéssel.

Az atomerőműveknek sok típusa működik. Példaként csak kettőnek a működési alapelvét említjük meg itt röviden. Az egyik az a nyomottvizes reaktorral (oroszul WER-nek rövidített) működő típus, amelyhez a bohunicei atomerőmű is tartozik. Ez kétkörös rendszerű, ami a következőt jelenti. A hasadóanyagot tartalmazó rudak nagyméretű tartályban vannak elhelyezve. A láncreakció következtében keletkező hőt víz veszi át, amely zárt csőrendszerben kering, erős túlnyomás (125 atmoszféra, vagyis Sl-rendszerben kb. 1,25 MPa) alatt, úgy, hogy bár hőmérséklete 270—300 Celsius-fok, mégsem forr fel. Ez a zárt csőrendszer az elsődleges (primer) kör. Ebből a hőcserélőben veszi át a hőt a másodlagos (szekunder) körben keringetett víz, amely gőz alakban jut a turbinába, ami aztán a generátort meghajtva már ugyanúgy termeli a villamos áramot, mintha a gőzt szén-, gáz-, vagy olajfűtéssel állították volna elő. Vannak háromkörös és egykörös rendszerek is — ez utóbbiba tartozik a csernobili erőmű is. Azt, hogy egy-, két- és háromkörös, félreértés volna úgy értelmezni, hogy minél több kör van, annál jobb vagy biztonságosabb az erőmű. Minden reaktortipusnak van előnye és hátránya mind műszaki, mind gazdasági szempontból, és a legtöbb országban többféle atomreaktort építenek, ami mutatja, hogy nincs egyetlen ideális reaktortípus.

A csernobili reaktor nevéhez hozzá kell tenni még azt is, hogy a csatornatípusú, forróvizes reaktort, orosz nevének rövidítésé-A szovjetunióbeli Csernobilban, a Kijevtől 130 kilométerre északra levő atomerőműben április 26-ra virradó éjjel baleset történt: vegyi robbanás következtében tűz keletkezett, amitől megsérült az atomerőmű, és radioaktív anyagok kerültek a légtérbe. Mivel ezeket az anyagokat a szél meszszire elsodorja, érthető módon a közvéleményt is foglalkoztatják az esemény körülményei.

vei RBMK. Ennek működését A. M. Petroszjanc akadémikus, a Szovjet Atomenergia-bizottság elnöke magyar nyelven is megjelent könyvében (Az atomtudomány és az atomtechnika időszerű problémái a Szovjetunióban. Akadémiai Kiadó, 1980) leírja: ilyen típusú a leningrádi atomerőmű is. Az ilyen reaktorban a hűtővíz a moderátor (vagyis a gyors neutronokat hasításra alkalmas sebességre lassító szerepet betöltő) grafittéglák között elhelyezkedő csövekben kering, és ezekben a csövekben van felfüggesztve — minden csőben egy — rúd alakú fűtőelemekből álló köteg. Bár ez a hűtőkör meglehetősen bonyolult, a típusnak sok előnye van: így az, hogy amíg a tartályba épült reaktoroknál a teljesítmény növelését a tartály mérete eleve korlátozza, az RBMK-típus teljesítménye tetszés szerinti határig növelhető, és az erőmű hatásfoka is fokozható.

Az atomreaktorban használt hasadóanyag a legtöbb esetben urán, némelyikben plutónium. Az urán a természetben két izotóp állandó arányú keverékeként fordul elő. A természetes uránban 99,3 százalék 238-as és 0,7 százalék 235-ös tömegszámú urán van. Sajnos csak az utóbbi az, amely a lelassított neutronok hatására el is hasad. Ahhoz, hogy a reaktorban együtt legyen akkora hasadóanyag-mennyiség, amely eléri a kritikus tömeget, amelynél elindul és fennmarad a láncreakció, a természetes uránt a legtöbb esetben dúsítják: nagyon bonyolult és költséges folyamat segítségével megnövelik az 235-ös izotóp arányát. Az atomreaktorban az U—235 aránya 1,8—3,5 százalék. Épnek következtében az atomreaktorban nem következhet be nukleáris robbanás, vagyis olyan, óriási sebességgel lezajló láncreakció, mint a közbeszédben atombombának nevezett fissziós nukleáris bombában: ez fizikai okokból nem történhet meg. (Az atombombákban az U—235 aránya 80—90 százalék!) Sem a csernobili szerencsétlenségnél, sem más korábbi atomerőmüvi baleseteknél nem is nukleáris robbanás történt!

A fűtőelemekben az uránatomok fissziója során egyre csökken a hasítható anyag (az U—235) aránya; ezt úgy fejezik ki, hogy a fűtőelemet kiégetik, jóllehet égésről a szó hétköznapi értelmében nem beszélhetünk: nincs ugyanis sem oxigénnel vaió egyesülés, sem fénytünemény (láng). Az U—235 csökkenésével párhuzamosan azonban sok elem keletkezik, némelyiknek többféle izotópja is.

és a legtöbb radioaktív, vagyis spontán bomlik és különféle sugárzásokat bocsát ki magából.

Ezzel eljutottunk ahhoz a nagy fontosságú kérdéshez, amelyet sokszor így szoktak megfogalmazni: veszélyes e az atomerőmű? A kérdés azonban téves, mert minden műszaki berendezésnek megvan a maga veszélyessége, az éjjeliszekrény-lámpától a gépkocsin át a repülőgépig: nincs százszázalékos műszaki biztonság. Ilyen értelemben veszélyesek az erőművek is, a szén- és olajfűtésűek csakúgy, mint a nukleáris erőművek. Senki sem tagadja, hogy az atommüvek is veszélyesek, hiszen sérülés esetén az ott dolgozókat sugárártalom érheti, és a környezetbe radioaktív anyagok kerülhetnek, azonban csak ezt hangsúlyozni: a környezetvédelem és a biztonság kérdésének egyoldalú — és nemegyszer politikailag vagy anyagilag motivált — megközelítése. A szénnel és kőolajjal működő fűtőerőművek ugyanis folyamatosan szennyezik a környezetet: szén-dioxid,

szén-monoxid, kén- és nitrogénvegyületeket bocsátanak ki, amellett például radioaktív gázt is (radon—222-t).

A mostani csernobili atomerőmüvi szerencsétlenségnél — mint tudjuk — szintén kerültek a légkörbe radioaktív anyagok, amelyeket a szél messzire elsodort. Ezek elsősorban radioaktiv xenon, argon és krypton voltak, azonkívül gáz halmazállapotú jód és kis mennyiségben aeroszolokban, szilárd por alakban különféle elemek. Az emberi szervezetre a jód 131-es tömegszámú radioaktív izotópja jelenthet veszélyt. Szervezetünknek ugyanis okvetlenül szüksége van jódra. Jódhiány következtében lép fel a strúma, népiesen golyva nevű betegség, amely a nyakon levő pajzsmirigy megnagyobbodása révén szabad szemmel is látható.

A jódot, amely a reaktor magas hőmérséklete következtében gáz halmazállapotban kerül a levegőbe, belélegzés útján is felveszi szervezetünk. Ennek lehet az egészségre káros hatása, amennyiben mennyisége elér egy bizonyos szintet. Szerencsére azonban a J—131 fizikai felezési ideje nagyon rövid: alig valamivel több, mint nyolc nap. Ez azt jelenti, hogy a jódnak — akár a szervezetben is — nyolc nap alatt a sugárzása a felére csökken, újabb nyolc nap után a negyedére, további nyolc nap után a nyolcadára, és mintegy 32 nap múlva már csak egy tizenhatoda. Emellett a J—131 effektiv felezési ideje hat nap, az élő szervezetben ennyi idő alatt csökken a felére. A talajból, a levegőből, a kozmikus sugárzásból és más természetes forrásokból minden ember folyamatosan kap egy nagyjából állandó sugárzási adagot, amelyet háttérsugárzásnak nevezünk. Ezt szervezetünk megszokta. E háttérsugárzáshoz képest a csernobili baleset következtében csak igen elenyésző mértékben növekedett a sugárzás szintje; egy kísérleti légköri atomrobbantás során ennél nagyságrendekkel nagyobb radioaktív szennyeződés kerül a légkörbe és hatása évekig kimutatható.

A mellény fele

pl

7

X]

7

g

y\

X

7

7]

X

7

xT

Kj

y

y

X

X

X

y

□

X

y

fx

X

X

X

X

X

X

y

x_

X

y

XX

X

X

y

xt

□

X

ü

X

X

y

*7

7

X

X

X

XI

X

X

7

X

7

XX

2

7

X

U

X*

X

y

U

X

_y

*/L

7

X

X

X

X

X

y

*1

X

X

y y

XX

X

x“

s

X

D

y

3

S

x>x

X

X

X

5

y

y

X

E

y x

X

r*

X

X

X

X

X

y

X

IX

y

i__i

XX

X

x_

X

X

X

V

X:

X

X

X

■X.j ——1

E

" 1

ITL-—

—

! —

—

1—

—

—

K

B

_ —EH

(E

f—.

——

—

—

—

—

——

—

——

EE

—E-n

—

X

£

X

X

X

X

X

X

z

X

x.

□□——

—

T

———

A női pulóver mintája

*

v • /

T

1

(N

■<r

3

71

.

i r

JL. _ _ _ —L

i r

• i

¥

10

r

19

Li

8

:

) / t o n

> < i J

A pulóver le le

16