Jaderná energie

Z atomů,které jsou základními stavebními kameny všeho,co existuje ve vesmíru,se může uvolnit obrovské množství jaderné energie.Tato energie je zdrojem sálajícího slunečního tepla a světla,nesmírné produkce elektřiny, je v jaderných elektrárnách i u smrtonosných výbuchů jaderných zbraní. Jaderná elektrárna je založena na skutečnosti,že hmota a energie jsou různé formy téže věci a tyto formy se mohou měnit z jedné na druhou.V jaderné reakci se nepatrné množství hmoty mění na ohromné množství energie. Probíhají dvěma způsoby:jedním je štěpení ,při němž se jádro těžkého atomu rozpadne na menší části,a druhým je syntéza,při němž se spojí dvě lehká jádra.Ve výbuchu jaderných zbraní se oba procesy dějí ve zlomcích sekundy.Opakem je jaderná elektrárna,kde se vyrábí elektrický proud na základě štěpených reakcí,jejichž rychlost je řízena. Štěpené reakce probíhají pouze tehdy,když množství paliva dosáhne určité hranice,které říkáme KRITICÁ HMOTNOST. V jaderném reaktoru je uranové palivo uloženo v tyčích,umístěných těsně vedle sebe,aby se vytvořilo kritické množství paliva a reakce mohla začít.

Jaderné elektrárny

Je to tepelná elektrárna, která má místo parního kotle jaderný reaktor, v němž probíhá štěpení atomů některých těžkých prvků (uran, plutonium) za součastného uvolňování množství tepla. Jaderné elektrárny jsou jednookruhové a dvouokruhové. U jednookruhové jaderné elektrárny se pára vyrobená v jaderném reaktoru přivádí přímo do turbíny. U dvouokruhové se teplo z reaktoru odvádí teplonosnou látkou primárním okruhem do výměníku tepla (parního generátoru), kde vzniká pára, která se sekundárním okruhem přivádí k turbíně pohánějící alternátor.
První využití jaderné reakce k výrobě el. energie se experimentálně uskutečnilo 20. 12. 1951 v Národní reaktorové laboratoři v USA. První pokusná jaderná elektrárna byla spuštěna v Obnisku u Moskvy 27. 6. 1954. V Československu byla první jaderná elektrárna spuštěna 24. 10. 1972 v Jaslovských Bohunicích u Trnavy. Největší jadernou elektrárnou na světě s deseti reaktory je Fukushima v Japonsku. Nejvíce el. energie vyrobené v jaderných elektrárnách produkuje Francie. V ČR byl zahájen provoz jaderné elektrárny Dukovany v srpnu 1985 a Temelína v roce 2002. Dukovany mají 4 reaktory o 440MW a Temelín 2 reaktory o 1000MW.

Jaderná syntéza:
Alternativou se tedy stává děj probíhající v jádrech hvězd. Spojování jader vodíku a jejich přeměna na helium, kde by byl zcela čistý provoz, palivem by byla voda o odpadní látkou helium. Vědci se snaží zkonstruovat reaktor, který by pracoval na tomto principu. Je však mimořádně náročné dosáhnout toho, aby reakce probíhala. Atomy vodíku se totiž musí stlačit silným magnetickým polem a musí se dosáhnout teplot vyšších než v jádru slunce. Zatím bylo uskutečněno několik ojedinělých syntéz, které probíhaly v experimentálních reaktorech. Netrvaly však dále než 1s,zato však vyrobily nesrovnatelně větší množství energie než konvenční jaderné elektrárny. S touto výrobou energie se počítá až na rok 2025, kdy by měla být technologie dostatečně vyspělá na to, aby udržela průběh syntézy neustále.

Část odpadu z jaderných elektráren je radioaktivní-je zdrojem smrtonosného záření pozůstávajícího z nepatrných částeček nebo z neviditelných VLN,které mohou poškodit buňky živých organismů.některý radioaktivní odpad je schopen vydržet tisíce let,proto se ukrývá pod zem v uzavřených kontejnerech.Mnoho lidí znepokojuje nebezpečí,které číhá v radioaktivním odpadu, a tak požadují zastavení provozu jaderných zařízení.

Černobylská havárie

Dva mohutné výbuchy krátce po sobě v noci 26. dubna 1986 zničily čtvrtý blok jaderné elektrárny Černobyl poblíž Kyjeva v bývalém SSSR a radioaktivní zplodiny vzniklého požáru roznesené větrem ohrozily nejen její okolí, ale i řadu sousedních států. Chladící systémy sovětského typu kanálového grafitového reaktoru jsou samy o sobě mimořádně komplikované. Fyzikálně značně nestabilní aktivní zóna reaktoru, obklopená navíc hořlavým grafitem, postrádá ochrannou obálku (kontejnment), a ani systém řízení reaktoru neodpovídal bezpečnostním požadavkům. V osudné noci měli operátoři provést neodborně připravený pokus o využití elektrického výkonu ke krátkodobému nouzovému chlazení reaktoru. Regulační tyče byly zdviženy v takovém počtu a tak vysoko, že když se ukázalo, že začíná výkon bouřlivě stoupat, nestačily dostatečně rychle klesnout zpět do aktivní zóny.
O pouhé 4 sekundy později tepelný výkon vzrostl nejméně na stonásobek a došlo k parní explozi, která odhodila tisícitunové víko reaktoru stranou. Do rozžhavené masy rozervaného bloku vnikl vzduch a došlo k druhé explozi, která rozmetala část aktivní zóny. Vyletující žhavé trosky zapálily asfaltový potah střechy. Když se střecha propadla, bylo tudy s mračnem kouře do vzduchu vyvrženo 5 tun radioaktivních látek. Silné úniky radioaktivity se podařilo omezit až po desetidenním hrdinném zápasu špatně vybavených záchranářů a vojáků, na jejichž životy a zdraví se v prvních dnech vůbec nebral ohled. Proměnlivé větry zanesly radioaktivní mračno v několika tazích nad Skandinávii, střední Evropu a Balkán.

Katastrofa si bezprostředně vyžádala 31 mrtvých z řad zaměstnanců elektrárny a požárníků, a 237 lidí onemocnělo akutní nemocí z ozáření. Tisíce záchranářů a pomocníků dostaly vysoké dávky radioaktivity. Oblast o průměru 30 km v okolí elektrárny je stále ještě veřejnosti nepřístupná, škody byly později odhadnuty na víc než 10 miliard dolarů. V průběhu dramatické záchranné operace byly trosky reaktoru zasypány tisíci tunami hlíny, dolomitu a olova a s pomocí dálkově řízené těžké mechanizace byla zničená reaktorovna uzavřena komplikovaným betonovým sarkofágem o hmotnosti 3/4 milionu tun. Ten je pod stálou kontrolou, ale musí být nyní rekonstruován, protože hrozí jeho “proděravění“.

Atomová bomba

Mnoho nových objevů, či už fyzikálních , anebo chemických bylo zneužito na výrobu a přípravu zbraní, bomb a výbušnin. Poznaní jaderné energie nebylo výjimkou.

Vědci si uvědomovali, že přírodní uran by se v bombě nedal využít, protože obsahuje jen 0,7 % izotopu 235 - ale v jeho případě nastává proces štěpení, teda je možné ho rozštěpit. Většinu neutronů uvolněných při štěpné reakci by bez jakéhokoliv užitku zachytili atomy nerozštěpitelného uranového izotopu 238, takže řetězová reakce by se zastavila skoro, jako by se vůbec nerozběhla. Bomba by se však mohla stát skutečnou, kdyby se dva izotopy oddělily.
Rakouský fyzik Otto Frisch vypočítal tzv. kritickou hmotnost uranu 235- nejmenší množství, při kterém samovolně probíhá jaderná řetězová reakce. Ukázal, že toto množství představuje jen několik kilogramů, což je množství vhodné i na použité v letecké bombě.

Výbuch jaderné bomby se dá charakterizovat, jako neřízená řetězová reakce s lavinovitým štěpením. Jaderná bomba s náloží 1 kg nuklidu uranu 235 odpovídá náloži 20 000 tun TNT. Teplota při výbuchu dosahuje hodnoty okolo 107 stupňů Celsia.

V padesátých letech byla vyvinuta ještě více ničivější bomba - vodíková bomba. Namísto rozštěpení jednoho atomu dochází k fúzi ( syntéze ) dvou lehkých izotopů vodíku a vzniká těžší. V obou případech, či už syntéze, anebo štěpné reakci, dochází k odevzdání velkého množství energie
Jediná atomová bomba dokáže zničit celé město. Záření, které se uvolní při výbuchu, bude zabíjet lidi a zvířata ještě celé roky. Na světě je teď tolik jaderných zbraní, že by ho dokázali zničit. Při výbuchu jaderné bomby vznikne obrovská ohnivá koule. Exploze vyvolá v městě zemětřesení. Tlaková vlna a oheň zničí budovy. Z radioaktivního popela a prachu se vysoko na obloze vytvoří mrak.

Hirošima

Po shození atomové bomby na Hirošimu v roce 1945 se tam strhla vichřice s rychlostí 1 200 kilometrů za hodinu.
V Hirošimě bylo 200 000 mrtvých a 100 000 raněných. V Nagasaki bylo okolo 74 000 mrtvých a víc než 40 000 raněných.
Radioaktivní záření způsobilo v okruhu jednoho kilometru od místa výbuchu jistou smrt, ti, co nezemřeli hned, utrpěli těžké popáleniny. Další skupiny obyvatelů čekalo bolestivé umírání, rakovina, změna dědičných vlastností a další následky ozáření.