Ingpen, Robert et al.: Találmányok enciklopédiája. Az emberiség történetének legjelentősebb találmányai és felfedezései (Budapest, 1996)
A természet ereje
ATOMENERGIA A tudósok aligha sejtették, hogy az atommag hasítása egy hihetetlen teljesítményű energiaforrás előtt nyitja meg az utat A tudósok ma már régóta tudják, hogy a vegyületeket molekulák alkotják, amelyek maguk is különböző elemek atomjaiból állnak. Például minden egyes vízmolekula két hidrogén- és egy oxigénatomból áll, innen származik vegyjele, a H,0 is. Az ókori görögök óta úgy tartották, hogy az atom a legkisebb részecske, az anyag elemi építőköve. A tudósok egészen a múlt századig szilárd anyag-gömböcskének vélték. A XIX. században azonban egyre több tudós jött rá, hogy az atomok különféle szubatomi részecskékből épülnek fel. Ekkor úgy kezdték tekinteni, mint valami miniatűr Naprendszert, amelynek központjában a nehéz protonokból (pozitív töltésű részecskékből) és nehéz neutronokból (töltés nélküli részecskékből) álló atommag áll, s körülötte keringenek a könnyű, negatív töltésű részecskék, az elektronok. Több különböző atommodell is készült azóta, hogy a brit fizikus, Emest (később Lord) Rutherford 1906-ban kikövetkeztette az atommag létezését. Az energiatermelés szempontjából igazán azonban az az elképzelés volt fontos, hogy még az atommag is kettéhasítható. Amikor egy nehéz atom, például az urán magja két vagy több részre hasad - ez a maghasadás -, az anyag kis részének energiává történő átalakulásának köszönhetően óriási energiamennyiség szabadul fel az Einstein-féle E = mc2 képletnek megfelelően. Az atomenergia felhasználásának is ez az összefüggés az alapelve. Az atom „hasítása” Néhány fizikusnak, például Rutherfordnak (1919-ben) vagy Sir John Cockcroftnak (1932-ben) sikerült az atommagokat protonokkal való bombázással átalakítania. Azt azonban még ők sem gondolták, hogy kísérleteik eredményeként az emberiség egy új energiaforráshoz juthat - éppen ellenkezőleg, sokkal több energiát kellett befektetniük az atommagok hasításához, mint amennyi végül felszabadult a folyamat során. A fontos elméleti felfedezéstől a mindennapi gyakorlatig elvezető lépéseket egy, az uránnal foglalkozó tudóscsoport tette 128 Rutherford készüléke, amellyel a nitrogén atommagjait „hasítgatta” meg. Az urán igen nehéz elem, amelynek a természetben három különböző izotópja fordul elő (a kifejezés egyazon kémiai elem olyan atomjait jelzi, amelyek csak a neutronok számában különböznek egymástól). Otto Hahn fizikus és munkatársa, Lise Meitner, valamint az asszony unokaöccse, Otto Frisch együtt kísérleteztek az urán-235 jelű uránizotóppal. Ez az izotóp instabil, és az egyetlen olyan uránizotóp, amely hasítható. Hahn felfedezte, hogy ha ezt az izotópot neutronokkal bombázza, az két egyenlő részre (az úgynevezett hasadási töredékekre bomlik, s emellett két-három neutron is felszabadul. Ezek a neutronok további uránatomokat hasíthatnak, így láncreakció indulhat be. A bomlás során emellett jelentős mennyiségű energia is felszabadul. A folyamatot két olyan tudós - Szilárd Leó és Enrico Fermi - vizsgálta tovább, akik az 1930-as években emigráltak az Egyesült Államokba. Frisch és mások munkájából kiindulva egy ellenőrzött, folyamatos nukleáris energiaforrást, úgynevezett atommáglyát akartak előállítani, ami 1942-ben sikerült is. Tartós hatás E korai vizsgálatokban lezajló reakciók melléktermékeként egy másik elem, plutónium is képződött. A plutónium maga is hasítható, s az uránnal együtt ez az elem lett az atomfegyverek alapanyaga. Mivel Szilárd és Fermi kutatásainak eredménye éppen háborús időkben látott napvilágot, az USA kormánya a kutatásoknak ezt az oldalát kezdte erőteljesen támogatni. A II. világháború után azonban az atommaghasadás kedvező oldalát is megismerte az emberiség. Az első polgári célú atomerőmű 1956-ban kezdett működni az angliai Calder Hall-ban. Itt, és az ezt követő erőművekben az atomok hasadásakor felszabaduló energiával vizet forralnak, a keletkező gőzzel pedig áramtermelő turbinákat hajtanak meg. Egy ilyen veszedelmes tüzelőanyaggal, s egy ilyen hatalmas energiákat felszabadító folyamattal, amelynek során ráadásul egy még veszélyesebb anyag, plutónium képződik, a biztonság az atomreaktorokkal kapcsolatos legfontosabb kérdések - sokak szerint legsúlyosabb problémák - egyike. Ez különösen olyan helyeken igaz, mint némelyik nemrég még kommunista keleteurópai ország, ahol az ellenőrzés, a tervezés nem megfelelő minősége, és a pénzforrások szűkössége miatt nem tartották be a biztonsági előírásokat. Mindazonáltal még a leggazdagabb, biztonságra legtöbbet adó nyugati országokban is aggodalmat keltettek az atomerőművek, s ma már jóval kevesebb ilyen létesítmény épül, mint az 1960-as és 1970-es években. Nem szabad elfelednünk azonban, hogy ma is az atomerőművek adják a világ áramtermelésének jelentős hányadát. Ha pedig figyelembe vesszük a hagyományos erőművekkel kapcsolatos nehézségeket (fogyatkozó fosszilis tüzelőanyag-készletek és egyre több üvegház-gáz a légkörben), akkor úgy tűnik, a nukleáris reaktorok még jó néhány évig fontos szerepet fognak betölteni a világ energiaszükségleteinek a kielégítésében.
