Új Szó, 2018. július (71. évfolyam, 151-175. szám)
2018-07-20 / 166. szám
10| TUDOMÁNY ÉS TECHNIKA 2018. július 20. | www.ujszo.com Az atomerőmű működése Egy atomerőmű egyenletes energiatermelése során rengeteg maghasadás történik másodpercenként HORÁNYI GÁBOR Az előző alkalommal az atombombáról esett szó. A bombában az energia felszabadulása roppant rövid idő alatt s rendkívüli intenzitással törtónik. Az atomenergia békás célú felhasználásának feltétele, hogy az energia egyenletesen, jóval kisebb teljesítmény mellett szabaduljon fel. Ennek kulcsa, hogy a sokszorozási tényező 1 legyen. A sokszorozási tényező a láncreakciók fontos jellemzője. Megadja, hogy egy maghasadás során keletkező neutronokból hány lesz olyan, amelyik újabb hasadást tud előidézni. Ha a sokszorozási tényező 1, akkor minden hasadás következménye egy újabb hasadás lesz, s az egyedi hasadások tömegében felszabaduló energia termelése egyenletes lesz. Egy atomerőmű egyenletes energiatermelése során rengeteg maghasadás történik másodpercenként. Ezek száma az idő átlagában sem nem csökken, sem nem nő. Egy 2000 MW teljesítményű erőmű esetében (nagyjából ekkora a paksi atomerőmű teljesítménye) ez nagyságrendileg 1 000 000 000 000 000 000 000 bomlástjelent másodpercenként. Egy erőmű működtetése során fontos kérdés, hogyan lehet növelni, illetve csökkenteni annak teljesítményét, attól függően, hogy a felhasználóknak éppen mennyi villamos energiára van szüksége. A megoldás a sokszorozási tényező finomszabályozása. Ha a sokszorozási tényező nagyobb, mint 1, akkor a másodpercenkénti bomlások száma növekedni fog, ha kisebb, akkor csökkenni. De hogyan lehet finoman szabályozni a sokszorozási tényezőt? Erre az atomerőműben neutronelnyelő rudak szolgálnak, melyek a hasadásban keletkező neutronok egy részét elnyelik, ezáltal csökkentve a sokszorozási tényezőt. A rudakat a reaktortérbe eresztik be. A reaktortér szintén rúdszerű kötegekbe rendezve tartalmazza az atomerőmű üzemanyagát, pl. a dúsítotturánkapszulákat. A rudak szerkezetükben a bambuszra emlékeztetnek, melynek minden egyes ízében egy nagyjából vadászpuska-lövedék méretű uránkapszula található. Az üzemanyagot tartalmazó rudak mindegyikében egymás felett helyezkednek el a kapszulák. E rudak kötegei közé eresztik be a neutronelnyelő anyagot, például grafitrudakat. Minél mélyebben ereszkednek be a grafitrudak az üzemanyagcellák közé, annál intenzívebb lesz a neutronelnyelés, s annál kisebb lesz a sokszorozási tényező. A grafitrudak kiemelésével éppen fordított hatást érhetünk el, a sokszorozási tényező növekszik. Az erőmű biztonságos és egyenletes energiatermelésének kulcsa, hogy ha a sokszorozási tényező növekszik, a neutronelnyelő rudakat beljebb tolják, ha csökken, kiemelik. De vajon mi történik akkor, ha a sokszorozási tényező hirtelen megnő, s valamiért nem tudják ezt a veszélyes növekedést a neutronelnyelő rudakkal megakadályozni? Ilyenkor hirtelen (lásd atombomba) rendkívül nagy hő keletkezik. A hő hatására az uránrudak anyaga egyetlen sűrű és alaktalan masszává olvad, s ez a sűrű massza megállíthatatlanul süllyedni kezd a Föld középpontja felé a gravitáció hatására. A középpontig gyorsul, majd áthalad rajta, s a Föld túloldalán felbukkan. S hogy mi lesz utána? Elindul visszafelé, ha hihetünk a gravitáció törvényének, s néhány „elhanyagolható” körülménytől eltekintünk. Ez a furcsa elképzelés a Kínaszindróma nevet viseli. Szerencsére nem kell attól tartanunk, hogy például a paksi atomerőmű a Földet átfúrva kiköt Kínában. Már csak azért sem, mert a Föld Pakssal átellenes pontja nem Kínában van, hanem valahol Ausztrália térségében, az óceán területén. Maga az ötlet amerikai tudósoktól ered, akik viszont (némi jóindulattal) Kínával szemben laknak. Paks miatt azért sem kell aggódnunk, mert az atomerőmű ily módon egyszerűen nem robbanhat fel. Az erőmű egy úgynevezett nyomottvizes erőmű. Az ilyen erőművek esetében az üzemanyag-kapszulákat tartalmazó rudakat és a közéjük beereszthető neutronelnyelő rudakat a reaktortérben víz veszi körül. A víz elnyelődés nélkül lassítja a neutronokat, amelyek így nagyobb valószínűséggel fognak újabb hasadást előidézni, növelve ezzel a sokszorozási tényezőt, a hasadási folyamatok időbeli intenzitását. Mindez azt is jelenti, hogy ha az erőműben a sokszorozási tényező kritikus mértékűre növekszik, (vagy ahogy a szakzsargonban mondják, az erőmű „megszalad”), a reaktortérben a hőmérséklet megemelkedik, a víz villámgyorsan „elforr”, s ezáltal megszűnik a neutron lassító hatása, leesik a sokszorozási tényező, a láncreakció magától leáll. Tehát az atomerőmű nem robbanhat fel atombombaként. Ettől persze felrobbanhat a megfelelő óvintézkedések és technológiai biztonság hiányában, ahogy ez megtörtént Csemobilban is. Ugyanakkor fontos hangsúlyozni, hogy Csernobilben nem atomrobbanás történt, hanem egy atomerőmű iszonyatos környezetszennyezéssel járó felrobbanása. Csernobilben a moderátorként szolgáló víz, a neutronelnyelő grafit és a dúsított urán üzemanyag nem a fentebb vázolt, s a paksi erőműnek megfelelő biztonságos konstrukcióban volt elhelyezve. Mi is történt tulajdonképpen? A kezelők egy teszt során kikapcsolták az automata biztonsági rendszert, mely veszély esetén leállította volna a láncreakciót. Az üzemanyagkapszulákat körülvevő víz felforrt, s az így keletkező nagynyomású gőz vetette szét az erő érintett blokkját, rengeteg radioaktív hulladékot juttatva a légkörbe. S a radioaktív anyagokkal szennyezett vízgőz a szelek szárnyán beszennyezte fél Európát. A szétszóródó sugárzó anyagok legnagyobb mennyiségben Csernobil közvetlen közelében rakódtak le, fejtették ki pusztító hatásukat, s eredményeztek jelentős egészségügyi kockázatot az ott élők számára. Ha valakit viszonylag erős sugárzás ér, az esetek többségében nem közvetlen halált jelent, hanem a sugárzással összefüggő betegségek megnövekedett valószínűségét. Mindenkit ér természetes és mesterséges radioaktív háttérsugárzás az élete során, de az ebből fakadó egészségügyi kockázatok minimálisak. A kétszeres Nobel-díjas Marie Curie, aki kezdetleges módszerekkel és minden veszélyérzet és védelem nélkül dolgozott számos radioaktív elemmel, olyan szintű sugárterhelést kapott, hogy jegyzetlapjai, sőt, temetőben porladó csontjai mind amai napigjelentősen sugároznak. O maga több mint 66 évet élt, tehát az elszenvedett sugárzás mértékéhez képest szerencsés volt. Csernobil valódi hatása leginkább a statisztikában, a környezetben élők átlagéletkorának csökkenésében érhető tetten, amit korántsem könnyű megállapítani, hiszen ehhez azt is modellezni kellene, hogy az itt élők mekkora életkorra számíthattak volna a csernobili baleset nélkül. A szennyezett területeken a sugárzás intenzitása meglehetősen lassan csökken, s az egészségügyi határértékek alá csak évezredek elmúltával kerülhet. Annyi szennyező anyag került a környezetbe, hogy annak maradéktalan összegyűjtése és atomtemetőbe szállítása ma még teljességgel lehetetlennek tűnik. így Csernobil környékét hagyták elnéptelenedni, s manapság csak katasztrófaturisták látogatnak ide, akik - ha a sugárvédelem szabályait betartják és nem tartózkodnak a kelleténél többet a körzetben -, egészségkárosodás nélkül hagyhatják el a „zónát”. Nehéz azt kijelenteni, hogy az atommagban tárolt energia nélkülözhető. De az atomerőmű energiatermelése valószínűleg hamarosan kiváltható lesz részben az alternatív energiaforrásokkal, részben pedig az ígéretes és tiszta fúziós energiával. Tizenkét újabb holdat fedeztek fel a Jupiter körül A Jupiternek van a legtöbb holdja (Fotó: Shutterstock) MTI-HÍR Amerikai tudósok 12 újabb holdat fedeztek fel a Jupiter körül, ezzel a Naprendszer legnagyobb bolygója holdjainak száma 79-re emelkedett - jelentette be Scott Sheppard, a Carnegie Tudományos Intézet kutatója. A csillagászok a Naprendszer legtávolabbi peremén egy esetleges újabb bolygó után kutatva bukkantak rá a Jupiter holdjaira. Kettő felfedezéséről már korábban hírt adtak, tíz jelenlétét most ismertették. A washingtoni Camegie Tudományos Intézet munkatársaként dolgozó Scott Sheppard vezette kutatócsoport felfedezésével 79-re nőtt a Jupiter ismert holdjainak száma. A Naprendszer planétái közül eddig is a Jupiternek volt a legtöbb holdja, és a gigászi bolygó előnye csak tovább nőtt a mostani felfedezéssel. Az újonnan felfedezett holdak közül 11 - nek az átmérője egy és három kilométer közötti, és hasonlóak a Jupiter eddig ismert holdjaihoz. Kettő közülük apró hold, amely pályája igen közel van az óriásbolygóhoz. A tizenkettedik hold azonban egy valódi különc: pályája valamivel távolabb van a Jupitertől, mint a két újonnan felfedezett apróholdé, átmérője kevesebb mint egy kilométer, azaz ez a Jupiter eddig ismert legkisebb holdja. Az újonnan felfedezett holdak közül kilenc retrográd mozgást végez, ami azt jelenti, hogy a bolygó forgásával ellentétes irányban kering. A Jupiter korábban ismert 67 holdja közül a 33 legtávolabb lévő mind retrográd mozgást végez. Az újonnan felfedezett holdak közül kettő direkt mozgású, vagyis a bolygó forgásával megegyező irányban kering. Ezek a prográd mozgású holdak közelebb keringenek a Jupiterhez, mint „rükvercben” közlekedő társaik, és többségük kevesebb mint egy év alatt kerüli meg a Naprendszer legnagyobb bolygóját. A tizenkettedik „különc” hold prográd mozgású, de hasonló keringésű társaihoz képest messzebb helyezkedik el a Jupitertől, amelyet nagyjából egy és fél földi év alatt kerül meg teljesen. Az egészség és higiénia római istennője után Valetudónak keresztelt hold mindezt a retrográd mozgású új holdak keringési tartományában teszi, vagyis folyamatosan „szembe megy a forgalommal”. A kutatók szerint ez azt jelenti, hogy az újonnan felfedezett hold nem csupán különc, hanem veszélyes is. „Ez egy instabil helyzet” - magyarázta Sheppard, arra utalva, hogy nagy a kockázata annak, hogy az apró hold nekiütközik a többinek. A kutató szerint egy frontális ütközéstől azonnal porrá zúzódnának az égitestek. A szakemberek úgy sejtik, hogy a Jupiter holdjainak és holdcsoportosulásainak egy része, beleértve az új különc holdat is, ilyen típusú ütközések eredménye lehet. Hangsúlyozták, az óriásbolygó körül keringő holdak keletkezési körülményeinek és korának megismerése segítheti a kutatókat a Naprendszer korai éveinek jobb megismerésében. iz atomerőmű energiatermelése valószínűleg hamarosan kiváltható lesz részben az alternativ energiaforrásokkal észben pedig az ígéretes és tiszta fúziós energiával (Fotó: Shutterstock
