Atomerőmű, 2005 (28. évfolyam, 1-12. szám)
2005-04-01 / 4. szám
2005. április ATOMERŐMŰ 3. oldal A világot csak annyira érthetjük, amennyire ismerjük azt Mindennapjaink része: a nukleáris energia (4.) Sorozatunk nem szakembereknek, hanem „átlagembereknek” szól, megkíséreljük közelebb hozni őket az atom világához, annak békés célú felhasználásának „iskolapéldájához”, az atomerőműhöz és 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. Sorozatunk előző számában beszéltünk a sugárzás és az anyag kölcsönhatásáról, megismerkedtünk az elnyelt dózis, valamint az effektiv dózis fogalmával. Tisztáztuk, hogy a természetben jó néhány olyan elem található - közvetlen környezetünkben és a kozmoszban egyaránt -, amely önmagától is sugárzást bocsát ki, ennek kapcsán szó esett a háttérsugárzásról, illetve az emberi szervezetet érő sugárterhelés forrásairól, annak mértékéről. Ezek után lássuk a következő penzumot! Mi a maghasadás jelensége? A maghasadás egy látszólag igen furcsa jelenség. Egy atom vagy spontán vagy némi külső behatásra széthasad több kisebb részre. Ez utóbbi esetben a hasadást előidéző neutron belecsapódik az atommagba, átadja energiáját, így a magot gerjesztett állapotba hozza. A mag rezegni kezd, alakja deformálódik. A kialakuló cseppmodellben két ellentétes hatás versenyez egymással: a folyadékcseppet is öszszetartó, alakját gömbre formázó felületi feszültség, valamint a magban lévő pozitív töltések taszítása. A neutronbefogás után növekszik a mag felülete, ennélfogva a felületi feszültség is, mely megpróbálja visszaállítani a mag eredeti alakját. Az azonos töltések taszító potenciálja viszont a deformációt igyekszik növelni. Ha a mag valamely deformált állapotában a taszítás nagyobbá válik, mint a felületi összetartó erő, akkor a mag tovább deformálódik, majd szétszakad, miközben energia szabadul fel. A felszabaduló energia főképp a hasadványok és a neutronok mozgási energiájában, valamint gamma-sugárzás formájában jelenik meg. A maghasadás során kibocsátott neutronok képesek újabb hasadások előidézésére. A maghasadás megvalósulása tehát alapvetően két dologtól függ: A neutron becsapódása során a mag kapott-e akkora energiát, amely deformálni tudja a magot annyira, hogy a hasadás megkezdődjön. Ha neutron vitt be ekkora energiát, akkor a mag rezgése során létrejön-e az az állapot, amikor az azonos töltések taszító hatása érvényesülni fog. Ilyen módon a maghasadás is valószínűségi folyamat, mert egy adott hasadó mag és ismert energiával becsapódó neutron esetében sem tudjuk megmondani biztosan, hogy a mag széthasad, vagy esetleg más módon stabilizálódik. Mi az energia? Korábban, a mag kötési energiájának tárgyalásakor, de a maghasadás kapcsán többször is jelentős hangsúlyt kapott az „energia” kifejezés. A hétköznapi beszédben, egymás között is gyakran szerepel e szó valamilyen kapcsolatban. A fiatalok energikusak, valaki nagy energiával lát neki a munkának, telve van energiával, vagy éppen egy fárasztó nap végén már „meghalni” sincs energiája. A kiragadott szóhasználatok is jelzik, hogy az emberek ösztönösen tudják, mi az energia, amelyben sajnos nem mindig bővelkedünk. A fizika már pontosabban fogalmaz: „Az energia anyagi rendszerek munkavégző képességének mértéke. Nemzetközi Mértékegység-rendszerbeli (Sí) mértékegysége a joule (zsul), jele: J”. Miben különbözik a nukleáris energia a többi energiafajtától? Először is essünk túl egy apró pontosításon. A nukleáris energiát atomenergiaként szokás magyarra fordíta-15 gramm URÁNDIOXID 2000 m A FÖLDGÁZ 12 hektoliter OLAJ 100 mázsa SZÉN Eves villamosenergia-forrás szükségletek fedezése háztartásonként ni, valójában azonban az atom magjában rejlő energiára gondolunk. A természetben jelenlegi ismereteink szerint négy alapvető kölcsönhatás létezik: a gravitációs, az elektromágneses, a gyenge, valamint az erős - vagy nukleáris - kölcsönhatás. Ez a felsorolás egyben erősségük sorrendjét is jelzi. A különböző energiafajták átalakulhatnak egymásba, az energia mennyisége azonban eközben semmiképpen nem növekedhet. Az atomok és molekulák szerkezetét, amiben a kémiai energia forrása Tudta-e, hogy a Nap egy hatalmas atomreaktor? A Nap belsejében másodpercenként több százmillió tonna anyag alakul át, miközben óriási mennyiségű energia keletkezik. A Nap egyetlen óra alatt annyi energiát sugároz a Földre, ami az emberiség négy évi összes energiaszükségletét fedezné. A földi élet legfontosabb alapfeltétele ez a sugárzás, amelyet elsősorban a növényzet képes hasznosítani. Ez érleli a búzát, a szőlőt, ezért nyitják szirmaikat a virágok. (A Napban a jelenlegi atomreaktorokkal ellentétben nem maghasadás, hanem magfúzió az energiatermelő reakció. A fúzió során két kisebb atommag egyesül egy nagyobbá.) rejlik, alapvetően az elektromágneses kölcsönhatás (a töltések között ható Coulomb-erő) szabja meg. A kémiai energia tehát lényegében az elektromágneses kölcsönhatás megnyilvánulása (ide sorolhatók továbbá az emberi testben lezajló biokémiai folyamatok is, amelyek az életünk fenntartásához szükséges energiát szolgáltatják.) A nukleáris energiát annak mértéke különbözteti meg a többi energiafajtától, mivel felszabadítása minden korábbinál látványosabb és erősebb hatásokat képes elérni. Az atomi és nukleáris kölcsönhatás között 5-6 nagyságrend különbség van. Az atomok mérete átlagosan 10"8 cm, vagyis a centiméter százmilliomod része (!!!), míg az atommag sugara ennél még százezerszer, egymilliószor kisebb. Az atomokban a külső elektronok kötési energiája néhány, esetleg 10 elektronvolt (eV), míg az atommagoknál ez az érték millió elektronvoltokban (MeV) mérhető. Ez az 5-6 nagyságrend a hatást tekintve óriási különbséget jelent. Egyes tankönyvek azzal a példával szokták ezt illusztrálni, hogy 1 kg urán-235 hasadásakor 18,7 millió kilowattóra energia szabadul fel hő alakjában. Ha a hagyományos energiaforrásokat vesszük alapul, az összehasonlítás szinte ijesztő. -Medgyesy(Folytatás a következő számban.) Fontos szempont, mikor és merről fúj a szél A megújuló energiaforrások bűvöletében (2.) Ma az Európában felhasznált energiahordozók 15%-a szén, 40%-a kőolajszármazék, 23%-a földgáz, 16%-a nukleáris alapú és a fennmaradó mindössze 6%-a megújuló energiaforrás. Az Európai Unió egy 2001-ben kiadott direktívája 2010- re a megújuló források részarányának 22,1%-os elérését tűzte ki célul a villamosenergia-fogyasztásban. írásunk előző részének végén a megújuló energiaforrások közül sokak által favorizált szélerőműveket körüllengő egyik tévhitet próbáltuk eloszlatni. A gondolatsort folytatva elmondható, a széllel további gondok is vannak. Nem elég ugyanis, hogy nem fúj mindig, de amikor fuj, azt nem egyenletes erővel teszi. Az elmúlt év németországi statisztikái azt mutatják, hogy a szélturbinák termelése egy-egy félórás időtartamon belül változik a minimum és a maximum között 3000 MW-os amplitúdóval. A szélerőműpark bővülése egyre nagyobb problémákat jelent a hálózatirányítás számára. Ne feledjük: a villamos energia nem raktározható, ezért a termelésnek igazodnia kell a fogyasztáshoz. A szélenergia szembemegy ezzel az elvárással a maga kiszámíthatatlan rendelkezésre állásával. Minden bizonnyal a szélenergia vakbuzgó hívei sem tolerálnák, ha életvitelüket a széljáráshoz kellene igazítaniuk. Még mindig a német példánál maradva, Wolfgang Clement, német gazdasági és munkaügyi miniszter ez év elején úgy nyilatkozott, hogy több realizmusra van szükség az ország megújuló energiákkal kapcsolatos politikájában. A miniszter utalt arra, hogy a bőkezű támogatási rendszer következtében Németország a vezető országok közé került a szélenergetikai piac világranglistáján. „Hagytuk. hogy a megújuló energiák piaca bővüljön, de meg kell néznünk, hogy ez a gyakorlat meddig ésszerű. A dolognak ugyanis vannak határai” - szögezte le Wolfgang Clement. Egy tanulmány szerint ugyanis, amelyet a Német Energia Hivatal készített a kormány megbízásából, 2015-re 5,4 milliárd euróba kerül majd a szélenergia felhasználásával előállított villamos energiának a betáplálása az energiaelosztó hálózatba kedvezményes díjtételek mellett. Tavaly ugyanez a költség 1,4 milliárd euró volt. A tengeri szélfarmok fejlesztése miatt a költségek még tovább emelkednek majd, mert a hálózatot is alkalmassá kell tenni az innen származó energia fogadására. „Megtehetjük ezt? Meg kell ezt tennünk?” - teszi fel a kérdést a miniszter. Hazai vizekre evezve megállapítható, Magyarország viszonyát az EU-direktívához leginkább a csodavárással jellemezhetjük. 2003 elején a hazai szakértők sem tudtak választ adni arra a kérdésre, hogy mi módon lehetséges a követelmények teljesítése. A helyzet azóta sem javult igazán. A megújuló villamosenergia-forrásokból termelt villamos energia növelése érdekében az elkövetkező hat évben 80-130 milliárd forint értékben kellene beruházásokat megvalósítani azért, hogy az ország az Európai Unió elvárásait teljesítse - nyilatkozta nemrégiben Bohoczky Ferenc, a Gazdasági és Közlekedési Minisztérium energetikai főosztályának vezető főtanácsosa. Elmondta, hazánkban a belföldön megtermelt villamos energián belül a megújuló energiaforrások jelenlegi 0,8%-os arányát legalább 3,6%-ra kellene feltornázni 2010-ig. „Tavaly 0,3 százalékponttal nőtt a zöldenergia-termelés aránya, s az idén hasonló növekedés várható” - tette hozzá. A vezető főtanácsos kiemelte még, hogy Magyarországon a villamos energiára vonatkozó előírás teljesítéséhez 2010-ig a jelenleg 266 gigawattórányi megtermelt zöld energiát legalább 1.600 gigawattórára kell megemelni. „Ennek a célnak a teljesítésével egyébként a megújuló energia teljes energián belüli aránya a jelenlegi 3,6%-ról mintegy 5%-ra emelkedik”- fűzte hozzá. Vannak, akik a megújuló energiaforrások előtérbe helyezését az atomenergia kiváltásával azonosítják. Ennek cáfolatát talán némi kétkedéssel fogadhatják éppen ebben e lapban, ám álljon itt egy elfogultsággal távolról sem vádolható, mértékadó vélemény e kérdésről. Ian Fells, a brit Új és Megújuló Energiaforrások Központ (New and Renewable Energy Centre - NaREC) elnöke szerint botorság a megújuló energiaforrásokat és az atomenergiát egymással szembeállítani. (A NaREC az Európai Bizottságnak és az Európai Parlamentnek is energiaügyi tanácsadó szerve.) Fells, aki korábban a Világ Energia Bizottság (World Energy Council) tanácsadója is volt, elmondta, hogy a megújuló energiaforrások és az atomenergia nem tekinthető egymás alternatívájának. Ez egyszerű számításokkal belátható. Ezzel együtt mihamarabb szigorú döntéseket kell hozni az energetikával kapcsolatban, melyek késlekedése esetén komoly következményekre kell számítani. Hozzátette: a mostani fenntartható fejlődés iránti lelkesedés sok politikusban úgy fogalmazódik meg, hogy a környezetbarát és megújuló energiaforrások jelentik a megoldást a jövőben. A következő ötven évben a lehető legnagyobb mértékben át kell állni a széndioxid-mentes energiatermelésre. Ez azt jelenti, hogy az összes megújuló - víz-, szél-, nap- és hullámeneigiát, illetve biomasszát hasznosító - erőforrást az atomerőművekkel együtt kell alkalmazni, hogy csökkenteni lehessen a közel-keleti gáztól és olajtól való nagymértékű függést a további gazdasági növekedés biztosítása mellett. Medgyesy Data for Vattenfall Control Area based on '/«-h-averages I Maximum of the day ■ Minimum of tha day • high fluctuations • spread min - max up to 3.500 MW • no correlation to demand curves * 01 01 03 01 02 03 01 03 03 01 04 03 01 05 03 01 06 03 01 07 03 01.06 03 01 00 03 01 10 03 01 11 03 01 12 03 A szélturbinák teljesítményének változása a Vattenfall társaság németországi ellátási területén
