Jedrski reaktorji so na Japonskem pokazali zobe.

| 30.03.2011, 14:45 Jože Bartolj

Ogenj, ki ga je po grški mitologiji Prometej ukradel bogovom in prinesel na zemljo, je za človeštvo večni izziv. Ukročen v kaminu nas prijetno greje, v železarni stali jeklo, preko turbine poganja električne generatorje. Podivjan pa je v zgodovini uničil veliko rezultatov človekovega dela.

V nuklearnih reaktorjih imamo opraviti s posebno vrsto jedrskega »ognja«, ki ga ni mogoče prižgati s kresilnim kamnom ali vžigalico, a na drugi strani zanj ni potreben kisik (zrak).

Jedrsko gorivo

Domovina jedrskega ognja so zvezde, med njimi tudi naše sonce, ki nam pošilja toploto in osvetljuje naše dni. Jedrski reaktorji so v primerjavi z njim le male človekove igračke. Kljub temu pa v njih potekajo, prav tako kot v zvezdah, procesi med delci, jedri in nevtroni, ki se skrivajo v notranjosti atomov, med tem, ko se pri navadnem gorenju vse dogaja med elektroni na površinah atomov (ogljika in kisika pri gorenju oglja in še vodika, pri gorenju drv).

»Jedrski ogenj« je bilo v resnici treba ukrasti bogovom. In to ni uspelo v eni potezi, ampak v več stoletnem raziskovanju. Še več: med tem, ko je gorivo za navadni ogenj široko na razpolago in je največji problem morda kresilni kamen, pa je jedrsko gorivo, uran, v zemeljski skorji zelo razpršeno. Ni torej dovolj, da ga izkopljemo, kot premog, ampak je do gorilnih palic v reaktorju še zelo dolga pot. Poleg tega, za gorivo ni uporaben navadni uran, ampak samo njegov različek (izotop) uran 235, ki ga je v naravnem uranu le 0,05 %. Za njegovo ločitev od ostalega urana, je treba uporabiti zelo zapletene postopke, ki jim je celo današnja tehnologija stežka kos. K sreči bi bil 100 % uran 235 za reaktor prenevaren, zato ga v gorivu za jedrske reaktorje obogatijo le na nekaj % (obogatenega na okrog 100% uporabljajo le v atomskih bombah).

Razcep urana sprožajo nevtroni

In kako uran gori? Prav za prav ne gori. V reaktorju uranova 235 jedra (sredico) izpostavimo nevtronom, ki so nanje »požrešna«. Ko jih za tem »napenja«, se z veliko hitrostjo (kinetično energijo) razletijo (razcepijo), največkrat na dva dela. Nevtroni so električno nevtralni delci in so cepitev urana tem bolj učinkoviti, čim bolj so počasni. Najpogosteje jih upočasnijo z vodo, ki obdaja sredico. Razleteli delci se zaustavijo v bližnji okolici in vodo močno segrejejo ter uparijo. Preko turbin njeno energijo prenesejo na električne generatorje, ki napajajo električna omrežja.

Od kod nevtroni?

Od kod pa naenkrat nevtroni? Za začetek delovanja reaktorja (kot »vžigalico«) uporabimo umetni izvor nevtronov, ki je lahko mešanica radioaktivnega radija, ki, poleg ostalega, seva delce alfa, in lahkega berilija, iz katerega delci alfa izbijajo nevtrone. V reaktorju uranske gorilne palice izpostavimo takemu nevtronskemu izvoru. Na srečo se pri cepitvi urana, ki jo sprožajo ti nevtroni, sprostijo tudi novi nevtroni, in tako pri ustrezni izvedbi reaktorja, cepitev lahko vzdržuje sama sebe. Tako smo torej prišli do trajnega nuklearnega ognja.

Delovanje energijskega reaktorja

Reaktorska posoda v jedrski elektrarni izgleda kot velik ekonom lonec, premera več metrov, ki ima v notranjosti gorilno sredico. Za začetek obratovanja je na primernem mestu nameščen opisani nevtronski izvor (vžigalica). « Lonec« je napolnjen z vodo, ki vre, para pa je speljana po ceveh naravnost ali preko toplotnega izmenjalca, na turbine. Za hitro ugasnitev reaktorja so pod stropom posode pripravljene palice iz kadmija, ki je tudi strasten požiralec nevtronov, vendar brez cepitve. Ob potresnih sunkih posebni senzorji spustijo kadmijeve palice med gorivo in reaktor se v hipu ustavi. Vendar pa s tem zgodba ni končana. Od prejšnjega razpadanja ostane namreč radioaktivna snov. Lahko bi ji rekli » radioaktivna žerjavica« ki pa ni mačji kašelj, saj je tako močna, da brez hlajenja, lahko povzroči eksplozijo reaktorja. Konstruktorji za tak primer predvidijo posebno hlajenje in posebne hladilne cevi. Pri potresih velja glavna skrb prav temu hlajenju. Če ostane hladilni sistem nepoškodovan, reaktor potres preživi. Tako potres na Japonskem z močjo 7,5 po Richterju, leta 1994. ni vplival na japonsko jedrsko proizvodnjo električne energije. Ob letošnjem potresu z močjo 9 stopnje pa se je samodejno ustavilo 11 reaktorjev od 55-tih. Zaradi cunamija, ki je potresu sledil pa je pri šestih hladilni sistem odpovedal. Posledice so bile eksplozije reaktorskih posod, požari in izpust radioaktivnosti v zrak.

Trenutno stanje je še vedno negotovo

V enem od poškodovanih japonskih reaktorjev kot cepilno snov, poleg urana 235, uporabljajo v manjši meri tudi gorilne palice, ki vsebujejo umetno proizvedeni izotop plutonij, ki je med najbolj strupenimi snovmi, kar jih poznamo. Po pravilu ga uporabljajo za nuklearne bombe. V dobrih 14 dneh po potresu so se zgoraj naštete poškodbe (eksplozije reaktorskih posod, požari in izpust radioaktivnosti v zrak) pojavile v eni ali drugi obliki pri vseh štirih reaktorjih, ki so ob potresu delovali, vendar izgleda, da jih držijo sedaj (pred dvema dnevoma) pod kontrolo, razen reaktorja, ki vsebuje tudi zgoraj omenjeni plutonij. Reaktorja pa, ki ob potresu nista bila v obratovanju, pa so po nekaterih popravilih usposobili za delovanje in proizvodnjo električne energije, ki jo Japonci nujno potrebujejo, saj proizvedejo 1/3 vse električne energije z jedrskimi reaktorji.

Opisani potres štejejo za najmočnejši potres na Japonskem in peti v vsej poznani svetovni zgodovini. Žrtev so zaenkrat našteli okrog 10.000, pogrešanih pa 20.000. Žrtev sevanja je le nekaj in to med delavci ob reaktorjih. K sreči je več kot 14 dni veter pihal na tihi ocean in odnašal na morje radioaktivne pline, ki pa okoliških dežel praktično niso dosegli. S tem je nesreča obšla Kitajsko, z njo Azijo pa tudi Evropo.

Več komentarjev na Casnik.si