ENERGIA NUCLEARAENERGIA NUCLEARAENERGIA NUCLEARAENERGIA NUCLEARA

Calfa Iulian ValentinCalfa Iulian Valentin

Cls a Cls a XX--a a AA

ISTORIC

• Lise Meitner (1878-1968) ademonstrat ca atomii greipot fi scindati in atomi maiusori-proces pe care ea l-anumit “fisiune nucleara”.

• Otto Hahn (1879-1968) alucrat alaturi de Meitner lascindarea atomilor si aprimit in anul 1944 PremiulNobel pentru chimie.

• Enrico Fermi (1901-1954) a construit inanul 1942 primulreactor nuclear simai tarziu a lucratla proiectul bombeiatomice.

ISTORIC NUCLEAR

• Decembrie 1938: Fermi, fisiunea nucleara• Enrico Fermi cistiga Premiul Nobel in fizica pentru descoperirile sale in

domeniul puterii nucleare. Fermi devine primul fizician care a divizatatomul. Cercetarile sale ulterioare vor constitui punctul de plecarepentru generatia puterii nucleare. In acelasi an, doi fizicieni germani,Lise Meitner si Otto Frisch, au reusit sa divida primul atom de uraniu. Eiau numit procesul ”fisiune nucleara”.

• August 1939: Scrisoarea lui Einstein• Fizicianul Albert Einstein ii trimite o scrisoare presedintelui american

Franklin D. Roosevelt, prin care il avertizeaza asupra faptului ca doicercetatori germani lucreaza la construirea unei bombe atomice.Roosevelt organizeaza un comitet special pentru a analiza implicatiilemilitare ale cercetarii atomice.

• Decembrie 1941: Pearl Harbor• Statele Unite ale Americii intra in Al Doilea Razboi Mondial,

ca urmare a atacului japonez de la Pearl Harbor.• Septembrie 1942: Proiectul Manhattan• Este initiat Proiectul Manhattan, avind ca scop crearea unei

arme atomice inaintea germanilor.• Iulie 1945: Trinity Test• Statele Unite detoneaza prima arma atomica linga

Alamogordo, New Mexico.• August 1945: Hiroshima/Nagasaki• Statele Unite lanseaza bombele atomice asupra oraselor

japoneze Hiroshima si Nagasaki. Aproximativ 110.000 deoameni sint ucisi in urma exploziei. Zeci de mii de persoaneau murit in lunile si anii urmatori ca o consecinta a infestariicu radiatii. Japonezii s-au predat la citeva zile dupa ataculcu bombe, punind astfel capat Celui De-al Doilea RazboiMondial.

• August 1949: Bomba sovietica

• Uniunea Sovietica detoneaza prima arma atomica, punindastfel capat monopolului nuclear al Americii.

• Octombrie 1957: Sputnik

• Uniunea Sovietica lanseaza prima nava in spatiu, Sputnik. Inacelasi an, in luna octombrie, la reactorul nuclear Windscale,din Marea Britanie, izbucneste un incendiu. Sint emanateradiatii toxice.

• Octombrie 1961: Mega-Bomba sovietica

• Uniunea Sovietica detoneaza o arma nucleara de 58megatone, echivalentul a mai mult de 50 milioane de tone deTNT sau echivalentul a mai mult decit tot explozibilul folositin timpul Celui De-al Doilea Razboi Mondial. A fost cea maiputernica arma nucleara cunoscuta pina atunci.

• August 1963: Tratatul pentru interzicereatestelor nucleare

• Statele Unite, Marea Britanie si Uniunea Sovieticasemneaza Tratatul pentru Limitarea Testelor cuarmament, care interzicea testele nucleare inatmosfera, in mediul subacvatic sau in spatiu. Maimult de 100 de tari au aderat la acest tratatincepind din anul 1963.

• Ianuarie 1966: Broken Arrow

ENERGIA NUCLEARAENERGIA NUCLEARA

• Energia nucleara inseamna producerede electricitate folosind calduraeliberata prin schimbari ce au loc innucleele atomilor, proces numitreactie controlata.

• Centrul unui atom se numestenucleu. Nucleele elementelorradioactive se pot scinda, eliberandenergie, inclusiv caldura. In acesttimp se elimina 2-3 particuleminuscule, numite neutroni, carepot lovi alte nuclee, provocandscindarea lor si disociera altorneuroni.

CENTRALE NUCLEARE

• Industrial, energia electrica se obtinein principal, in:

• hidrocentrale• termocentrale• centrale nucleare

• Intr-o hidrocentrala, energiapotentiala gravitationala a apei dinlacul de acumulare estetransformata in energie cinetica, ingaleriile de fuga. Apa pune inmiscare rotorul turbinei, care estecuplata la generatorul electric

Lac de acumu-lare

Galerii de fuga TurbinaGeneratorelectric

• Intr-o termocentrala, ardereacombustibilului in cuptor furnizeazaenergie termica; aceasta estepreluata de sistemul de racire si esteutilizata in vaporizor pentruproducerea de vapori, careantreneaza turbina cuplata lageneratoruul electric

CuptorSistem de

racireVaporizor Turbina

Generatorelectric

• Conversia energiei nucleare in energie electrica se realizeaza in centrale nucleare

Reactor nuclear

Sistem deracire

Vaporizor TurbinaGeneratorelectric

REACTORUL NUCLEAR

• Reactorul nuclear este o instalatie în care este initiata oreactie nucleara în lant, controlata si sustinuta la o ratastationara (in opozitie cu o bomba nucleara, in care reactiain lant apare intr-o fractiune de secunda si este completnecontrolata).

• Reactoarele nucleare sunt folosite pentru numeroasescopuri. Cea mai semnificativa utilizarea curenta estepentru generarea de putere electrica. Reactoarele decercetare sunt folosite pentru producerea de izotopi sipentru experimente cu neutroni liberi. Din punct de vedereistoric, prima folosire a reactoarelor nucleare a fostproducerea plutoniului pentru bomba atomica. O altautilizare militara este propulsia submarinelor si avapoarelor (desi aceasta presupune un reactor mult mai micdecat cel folosit intr-o centrală nuclearo-electrica).

• In mod curent, toate reactoarele nuclearecomerciale sunt bazate pe fisiunea nucleara sisunt considerate problematice datorita siguranteilor si riscurilor asupra sanatatii. Din contra, altiiconsidera centrala nucleara ca fiind o metodasigura si nepoluanta de generare a electricitatii.

• Instalaţia de fuziune este o tehnologie bazata pefuziunea nucleara în locul fisiunii nucleare.

• Exista si alte instalatii in care au loc reactiinucleare intr-o maniera controlata, incluzândgeneratoarele termoelectrice radioizotope şibateriile atomice, care genereaza caldura siputere exploatand dezintegrarile radioactivepasive, cum ar fi, de exemplu, instalatiileFarnswoth-Hirsch de producere a radiaţiilorneutronice.

Schema simplificata a unui reactor nuclear

1. bara pentru oprire de urgenta

2. bare de control

3. combustibil

4. protectie biologica

5. iesirea vaporilor

6. intrarea apei

7. protectie termica

ARMAMENT NUCLEAR• Datorita prigoanei fasciste din anii `30 si imediat dupa inceperea celui

de-al doilea razboi mondial, un mare numar de savanti din Europa auemigrat in SUA.Incepand din 1941,Hitler ameninta mereu cu “armafinala”.Constienti de faptul, odata cu descoperirea in Germania, in1937, a reactiei de fisiune in lant, exista posibilitatea construirii decatre Germania fascista a bombei atomice, unii dintre savanti au atrasatentia presedintelui SUA asupra acestui pericol.S-a lansat astfel unproiect de realizare a unei bombe atomice, proiect la care au participatnumerosi fizicieni.Dupa 3 ani de cerectari,in aprilie 1945, in desertulAlamogordo, in apropiere de localitatea LosAlamos (statul New Mexico,SUA) a avut loc primul experiment constand in detronarea unei bombebazate pe fisiunea uraniului.

• La 6 august 1945, Statele Unite a lansat prima bomba atomica asupraorasului Hiroshima (Japonia).In urma acestei explozii au murit peste100.000 de oameni din cei aproximativ 350.000 de locuitori si au ramasfara adapost inca aproximativ 170.000 de locuitori (orasul a fostdistrus in proportie de 60%).

• La 9 august 1945, Statele Unite au lansat a doua bombaatomica asupra orasului Nagasaki(Japonia).Au muritaproximativ 40.000 de oameni si a fost distrusa aproape otreime din oras.

• Efectele acestei explozii au fost devastatoare.Ele au fostdepasite, probabil, numai de efectele bombardamentelorcu bombe conventionale in toata Anglia si in oraseleDresda, Hamburg si Tokio (luate la un loc!) in timpul celuide-al doilea razboi mondial.Cele doua bombe lansateimpotriva oraselor japoneze au fost singurele utilizateintr-un conflict armat.

• Primele bombe nucleare construite au utilizat reactia defusiune. Principiul de constructie al acestora esteurmatorul: 2 bucati de material fisionabil (depasind doarimpreuna masa critica) sunt aduse rapid in contact.Energiauriasa transferata mediului inconjurator prin violentareactie in lant, care curpinde intregul material fisionabilintr-o fractiune de secunda, are efecte devastatoare.Lalocul exploziei bombei se produce o uriasa “ciuperca” ceridica de pe sol o cantitate enorma de material.

• Efectele unei explozii nucleare sunt:• mecanice: datorita temperaturilor uriase, presiune

aerului creste foarte mult.Aceasta perturbatie apresiunii aerului se propaga sub forma unei unde desoc, care determina distrugerile mecanice;

• termice: in centrul exploziei, temperatura atingevalori enorme (milioane de grade)

• de iradiere: radiatiile nucleare care insotescreactiile fisiune( formate, in general, din fluxuri deneutroni si radiatii gama) determina efecte bilogiceatat pe termen scurt, cat si pe termen mediu si lung;

• luminoase: intensitatea luminoasa este ata de mareincat poate provoca leziuni grave ale retinei

UN COMBUSTIBIL IDEAL• Spre deosebire de carbune, petrol sau gaze

naturale, cantitati foarte mici de uraniu potproduce foarte multa energie electrica, fara a poluaaerul.Energia nucleara este ideala pentrupropulsarea navelor spatiale si a submarinelor: onava spatiala cu combustibil nuclear poate functionaani de zile, iar un submarin cu energie nuclearapoate face inconjurul lumii fara a se alimenta cucombustibil si fara a polua.

Solutie pentru viitor• In 1950, puterea nucleara a fost

vazuta ca solutia nenecesitatilorenergetice.Prima centralanucleara,Calder Hall, din MareaBritanie, a inceput sa furnizezeenergie electrica in 1956. Anumitetari, printre care si Franta, sebazeaza pe energia nucleara.Datorita riscurilor posibile, secontruiesc putine centralenucleare.

HAZARDE NUCLEARE• Deseurile nucleare sunt greu de indepartat, ramanad mii de

ani radioactive.Este costisitor sa pui in functiune vechireactoare nucleare. Totodata exista posibilitatea unoraccidente, cum a foast cel din 1986, la centrala nucleara de laCernobal, din U.R.S.S.

• Efectul acestui accident a fost contaminarea cu substanteradioactive a unor suptrafete de mii de km patrati.

• Fuziunea nucleara, care elibereaza energie prin unireanucleelor, nu prin scindare, poate oferi in viitor modalitatea deproducere in conditii de siguranta a energiei.

Accidente nucleare• In 1937,in timpul prigoanei fasciste a acelor ani,in care Hitler

ameninta cu „bomba finala”,a fost descoperita in Germania„reactia de fisiune in lant”,a dat posibilitatea construirii bombeiatomice,care a fost experimentata in localitatea Los Alamos(New Mexico, SUA), pentru prima data,constand in detonareaunei bombe bazate pe fisiunea uraniului.

• Primul dezastru nuclear a avut loc odata cu detonarea primeibombe atomice asupra orasului Hiroshima,care s-a soldat cupeste 100000 morti.

• In prezent s-au emis multe ipoteze privind posibilitateaexploziei unui reactor nuclear precum o bomba,lucru care nueste posibil. Dar sunt insa posibile accidente datoritasupraincalzirii reactoarelor in care componentele lor se pottopi.Reactoarele moderne sunt inchise in conditii extrem deizolate precum ar fi containerele.

• In 1979 la centrala din Three Mile Island (Pennsylvania, SUA)datorita defectarii sistemului de racire al centralei, s-asupraincalizit reactorul, dar paguba a fost reparata in catavaminute (pagubele materiale fiind „mici”, de peste un miliard $).

• Cel mai mare accident nuclear a avut loc la Cernobil (Ucraina) in1986, cand reactorul 4 a suferit o supraincalzire, provocand maripagube, cum ar fi pierderi de vieti omenesti,precum si boli saumutatii genetice, zona fiind, in prezent, sub radioactivitate, totulfiind datorita temperaturilor mari si a nerespectarii regulilor si adisciplinelor tehnologice fapt care a dus chiar la aparitiaaccidentelor genetice,cum ar fi mutantii(animale, etc.)

• In prezent,datorita sistemelor avansate pentru prevenirea a astfelde accidente,posibilitatile producerii unui accident asemenatorCernobil-ului sunt aproape nule.

• O mare problema in energetica nucleara o reprezinta depozitarearezidurilor nucleare, care sunt produse de reactoare. Acestea potinfecta grav mediul inconjurator.

• Reziduurile sunt depuse in containere speciale,puse sub pamant invechi mine parasite. In 1957, in Rusia, intr-un loc de depozitare dinmuntii Ural, rezidurile s-au aprins si au explodat, fapt care a dus lamoartea a zeci de oameni.

CENTRALELE CANDU• Centrala de la Cernavoda,

construita in colaborare cusocietatea “Canadian DeuteriumUranium”, utilizeaza redactoareCANDU. Acestea au fostproiectate ca o replica la altetipuri de reactoare nucleare carenu folosesc uraniu imbogatit. Eleau castigat incredere datoritafaptului ca nu utilizeaza presiunicare ar putea sparge recipientelesi nu necesita costisitoareoperatie de imbogatire a uraniului.