Atomerőmű, 2005 (28. évfolyam, 1-12. szám)
2005-03-01 / 3. szám
2005. március ATOMERŐMŰ 3. oldal A világot csak annyira érthetjük, amennyire ismerjük azt Mindennapjaink része: a nukleáris energia (3.) r Természetes eredetű sugárzás _______A_______ Talajból CDí Orvosi vizsgálatokból v________ 17% Kozmikus sugárzásból Saját testünkből és az elfogyasztott élelmiszerből, italból 14% Atomerőművekből kísérletekből 0,5% Nukleáris fegyver -----Egésztségügyi és ipari' Légi közlekedésből felhaszna 0,1% V Mesterséges eredetű sugárzás Az emberi szervezetet érő sugárterhelés forrásai, az 1 főre jutó átlagos sugárterhelés —3 mSv/év Sorozatunk nem szakembereknek, hanem „átlagembereknek” szól, megkíséreljük közelebb hozni őket az atom világához, annak békés célú felhasználásának „iskolapéldájához”, az atomerőműhöz, annak működéséhez, főbb folyamataihoz. Remélve azt, hogy a tisztelt olvasó ezáltal véleményt formálhat arról is, „áldás” vagy „sorscsapás” számunkra a nukleáris energia. Véleményt mindenkinek magának kell alkotnia, az alábbiak legfeljebb csak segítséget jelenthetnek a véleményalkotáshoz. Előző számunkban tovább utaztunk az atommagok világában, megismerkedhettünk az atommagok stabilitásával, kötési energiájával, a radioaktív bomlások fajtáival, valamint a radioaktivitás jellemzőivel. Nos, ha mindenki készen áll, folytassuk utunkat, messze még a vége. A sugárzás és az anyag kölcsönhatása Az előző részből már tudjuk, hogy a sugárzás nem más, mint nagy energiájú elemi részecskék vagy energiacsomagok áramlása. Hétköznapi nyelven fogalmazva a természetben egyébként is létező parányi részecskék őrült gyors száguldozása a hozzájuk képest nyugalmi állapotban lévő egyéb alkotóelemek között. A radioaktív sugárzás alapvetően abban különbözik az összes többi sugárzástól, hogy azt az elemek atommagjai bocsátják ki közvetlenül vagy közvetett módon. Persze ebben az őrült száguldozásban elkerülhetetlen néhány „közúti baleset”, melyek következményei különbözőek lehetnek. A sebességkorlátot túllépő részecskék ütköznek a környezetükben szabályosan közlekedő elemekkel. Az ütközés során persze sok esetben sérülést okoznak, maguk is lassulnak, esetleg teljesen elnyelődnek. A lényeg viszont az, hogy környezetüket átalakítják. A sugárzásnak kitett anyag egységnyi tömegében elnyelt energiát elnyelt dózisnak nevezzük, jele: D, mértékegysége az 1 joule/kilogramm, amelynek a gray (gréj) nevet adták, jele: Gy. Ez tehát annyit jelent, ha a besugárzott anyag 1 kilogrammjában 1 joule energia nyelődik el, akkor az elnyelt dózis 1 gray. A sugárzás kárositó hatását az elnyelt dózison kívül sok egyéb tényező is befolyásolja. Mindezeket figyelembe veszi egy újabb fogalom, az ún. effektiv dózis (E), amely már a szervezet károsodására jellemző értéket adja meg. Egysége a sievert (szívért), jele: Sv. Az embereket persze az foglalkoztatja leginkább, hogy ők maguk miben és mennyiben érintettek. Nem nehéz kitalálni, ha a sugárzás őket is éri, akkor maguk is átalakítandó környezetté válnak. Anélkül, hogy ebbe mélyebben belemennénk, minderről a következőket jegyezzük meg: A kisebb elváltozásokat az emberi szervezet képes elviselni, kijavítani. Vannak olyan elváltozások, melyek teljesen véletlenszerűen lépnek fel, vannak olyanok - főleg nagy besugárzás esetén -, melyek biztosan bekövetkeznek, és általában betegséget is okoznak. A sugárzásnak kitett emberi testben fizikai vagy biokémiai átalakulások mennek végbe. Az egyik véglet az azonnali hatás: a nagy sugárzásnak kitett emberi test hőmérséklete az elnyelt, nagy mennyiségű energia miatt felhevül, és ez akár oly mértékű is lehet, hogy a szervezet nem viseli el. Egy másik véglet, amikor a hatás csak a következő generációnál, esetleg több generáció múlva jelentkezik, a száguldozó elemi részecske valamely, az öröklésben meghatározó fontosságú szervet talál el, alakít át. A közbenső állapotokban a sugárzásnak különféle élettani hatásai lehetnek. Noha az élő szervezetek az evolúció során szert tettek a sugárzás hatásával szemben bizonyos védekezőmechanizmusra, alapvető szabály, hogy a felesleges sugárterhelést el kell kerülni. A sugárterhelést három alapvető módon lehet csökkenteni: a sugárzásban eltöltött idő csökkentésével, a sugárforrástól való távolság növelésével és árnyékolás alkalmazásával. Ezeket lehetőség szerint kombináltan alkalmazzák. Tudta-e, hogy sugárözönben élünk? Az élő és élettelen világot folyamatosan érik a földkéregből és a világűrből származó sugárzások. Az élet a Földön sugárzási térben jött létre, abban működik most, és így lesz a jövőben is. Minden másodpercben 75 ezer részecske éri testünket. Ezek egy része a szervezetünkben lévő természetes eredetű radioaktív anyagok bomlásából származik. Testünkben minden órában mintegy 16 millió radioaktív bomlás történik. Ilyen vonatkozásban minden ember egy két lábon járó sugárforrásnak tekinthető. Kis mennyiségű és kisebb energiájú sugárzást azonban minden következmény nélkül is képes elviselni a szervezet. Ha nem így lenne, talán nem is léteznénk, hiszen már világos számunkra, hogy a természetben is van jó néhány olyan elem, amely önmagától is sugárzást bocsát ki. Ilyenek a közvetlen környezetünkben is vannak, de a kozmoszból is ér minket sugárzás. Ezeket együttesen háttérsugárzásnak nevezik. Érdekességként szóljunk néhány szót az űrből a Föld légkörébe érkező kozmikus sugárzásokról. Ezek vagy a Galaxisból - például szupemova-robbanásokból - vagy a Napból származnak. Egy részét a Föld mágnes tere eltéríti, ennek mértéke a földrajzi szélességtől, illetve a mágneses terek naptevékenység miatti változásától függ. A talajfelszínen mérhető kozmikus sugárzást nagymértékben befolyásolja a tengerszint feletti magasság, a földrajzi szélesség, valamint az árnyékolás. Egyelőre azonban időzzünk még kicsit a fizikánál, mégpedig a mikrovilág fizikájánál, és nézzük meg, mit tehetnek az egyes sugárzásfajták a közelükben lévő atomokkal. A neutron által gerjesztett magreakciók A magreakció során a neutron atommaggal ütközik. A neutron által gerjesztett magreakciókat két kategóriába lehet sorolni: ezek a szórás és az abszorpció. A szóráson belül beszélhetünk rugalmas és rugalmatlan szórásról, az abszorpciók közé pedig a sugárzásos befogás, a részecskekibocsátás és a hasadás sorolható.-Medgyesy(Folytatás a következő számban.) Fontos szempont, mikor és merről fúj a szél A tudósok és a politikusok túlnyomó része már szerte a világon felismerte, hogy a növekvő energiafogyasztás egyre jobban terheli földünket. Az energiaigényes ágazatok fejlődése a légkört, a vízbázisokat és a talajt növekvő mértékben szennyezi, és hozzájárul a fold globális felmelegedéséhez. Ezért az ENSZ tagországai Kiotóban 1997-ben szerződést írtak alá arról, hogy mindent megtesznek a környezeti terhelés növekedésének megállításáért, a szennyező tevékenység visszaszorításáért. Az EU tagországai már korábban ratifikálták a Kiotói Egyezményt, és számos intézkedést határoztak el annak teljesítése érdekében, többek között új környezetvédelmi normarendszert vezettek be a szennyezést okozó ágazatok és technológiák korlátozására. Mindezeken túl a fosszilis energiahordozók környezetszennyező használata helyett egyre inkább igyekeznek előtérbe helyezni az alternatív, a megújuló energiaforrásokat, sőt vannak - elsősorban a zöld szervezetek -, akik szinte kizárólag ebben látják a jövő energiaforrását. Megújuló energiaforrás: olyan energiaforrás, amely természeti folyamatok során folyamatosan rendelkezésre áll vagy újratermelődik (nap-, szél-, vízenergia, biomassza stb.). Ezzel szemben a fosszilis tüzelőanyagok (kőszén, kőolaj, földgáz) nem megújuló energiaforrások. (Környezetvédelmi Lexikon) A definícióban felsoroltakon kívül a hidrogén, a geotermikus energia, a tengerek ár-apály, hullám- és hőenergiája is ide, a megújuló energiaforrások közé sorolható. A megújuló energiaforrások bűvöletében (1.) Ma az Európában felhasznált energiahordozók 15%-a szén, 40%-a kőolajszármazék, 23%-a földgáz, 16%-a nukleáris alapú és a fennmaradó mindössze 6%-a a megújuló energiaforrás. Az egyes európai országok belső energiaszerkezete természetesen rendkívül eltérő. A villamos energia termeléséből például Franciaországban a nukleáris erőművek részesedése meghaladja a 80%-ot, Hollandiában az ásványi tüzelőanyagok súlya 95%, ugyanakkor Ausztriában nem hasznosítják a nukleáris energiát, és a földgáz is csak 23%kal részesedik az energiafogyasztásból. A jelentős vízkészletekkel rendelkező hegyvidéki országokban nagymértékben hasznosítják a víz energiáját: Svédországban ennek részesedése 46%, Ausztriában több mint 65%. Azokban az országokban - például Németországban vagy Lengyelországban - amelyekben jó minőségű, magas fíítőértékű szénkészletekkel rendelkeznek, a villamosenergia-termelésben jelentős a szénerőművek aránya. Az EU-25 villamos energia termelése a források függvényében 100% 80% 60% 40% 20% 0% 11.9-*s-10,4 8,1 34,7 33,2 1995-«rali,8 16 ~57T 31,6 31,8 2000 10,2 31,5 20,5 27,8 2010 2020 2030 A feltűnő strukturális különbségekben meghatározó szerepe van az egyes országok eltérő természeti adottságainak, de egyre növekvő súllyal jelentkeznek az eltérő belpolitikai viszonyok is. Az Európai Unió egy 2001-ben kiadott direktívája 2010-re a megújuló források részarányának 22,1%-os elérését tűzte ki célul a villamosenergia-fogyasztásban. E prognózis szinte biztosan nem tartható, hiszen egy újabb, 2003 januárjában készült előrejelzés a megújulok részarányát még 2030-ra sem prognosztizálja 17%-nál magasabbra. A megújuló energiaforrások felhasználását Európában különböző támogatási mechanizmusok segítik gyakran piacidegen módon és ezzel a fogyasztói árak jelentős emelkedését okozva. A sajtóban gyakran elhangzik, hogy pl. néhány száz szélturbina kiválthatja egy nagy atomerőművi blokk működését. A fenti állítás igazságtartalmának értékeléséhez érdemes végiggondolni miről is van itt szó. A példa egyszerűbbé tétele érdekében vegyünk egy 1000 MW-os atomerőművi blokkot, amelyik átlagos - 83%-os - rendelkezésre állással működik. Ez azt jelenti, hogy évente 303 napon át termel energiát. Kövessük ezt a gondolatmenetet a szélerőművek esetére: ma már Németországban - ahol az elmúlt években 13 GW szélerőmű-kapacitás létesült - épülnek 2 MW-os gépek. A múlt év tapasztalatai szerint a szélerőműpark átlagos rendelkezésre állása 20%-os. Ez azt jelenti, hogy az átlagos szélturbina évente 73 napot üzemel teljes teljesítménnyel. (Valójában az üzemidő ennél hosszabb, azonban a megtermelt energia kisebb a maximális teljesítményhez tartozónál a változó szélerősség miatt.) A 2 MW-os gépekből 500 darabbal kell rendelkeznünk az 1000 MW-nyi kapacitáshoz. Figyelembe véve a 20%os rendelkezésre állást - követve a fenti logikát -, arra a következtetésre juthatnánk, hogy ezen kapacitás 4,15- szeresére (303/73) - azaz 2075 darab szélturbinára - lenne szükségünk az 1000 MW-nyi atomerőműves kapacitás termelésének kiváltásához. Ez jól hangzik, csak hát ez így nem igaz! Míg az atomerőművi blokk (s itt beszélhetünk bármilyen más hagyományos hőerőművi blokkról) évente azért nem termel - a példánk szerinti - 62 napon át, mert karbantartják, üzemanyagot cserélnek, meghibásodását hárítják el. A szélerőmű viszont azért termel évente csak 73 napon át, mert ekkora időtartamban van széljárás. Tehát hiába van akár végtelen számú szélturbinánk, azoktól folyamatos - vagy ami még fontosabb: a fogyasztói igényekhez igazodó - termelést nem várhatunk. Ahhoz valakinek a szelet kell fújnia. Állandóan. Ezért mondják az energetika szakemberei, hogy a szélerőművek nem kiváltanak, hanem csak bővítik a kapacitást, ugyanis az ellátás biztonsága érdekében növekvő nagyságú tartalékkapacitást kell fenntartani. Ezt a tartalékkapacitást éppen azok a hagyományos erőművek alkotják, amelyeket a szándékok szerint ki kívántunk váltani.- Medgyesy - (Folytatás a következő számban.)
