1. Jadrová energia

Človek spotrebováva energiu už od nepamäti. Objavenie nového zdroja či spôsobu transformácie energie pre ľudstvo takmer vždy znamenalo revolúciu, príchod nového veku. Keď sa človek naučil využívať oheň, mohol účinnejšie loviť korisť, chrániť sa pred nečasom a dravcami, neskôr vypaľovať keramiku, taviť kovy. Objav parného stroja znamenal začiatok priemyselnej revolúcie. Para poháňala stroje v baniach, továrňach, vlaky i parníky. Nástupom elektrickej energie začala vedecko-technická revolúcia, ktorej vďačíme za náš súčastný životný štandard. Každý z týchto objavov umožnil človeku pracovať kratšie a menej namáhavo, žiť pohodlnejšie. No každý z nich si vybral aj svoju daň na zdraví ľudí a životnom prostredí. Medzi najkontroverznejšie zdroje energie nepochybne patrí jadrová energia, najvýznamnejší objav 20. storočia.

1.1. Energia „zakliata“ v hmote

Roku 1905 odhalil nemecký fyzik Albert Einstein spojitosť medzi energiou a hmotou. Prišiel s myšlienkou, že hmota a energia sú len dve formy jednej existencie a že sa môžu premieňať jedna na druhú. Spojovacím ohnivkom medzi hmotou a energiou je okrídlený vzorec E = mc2. Znamená, že v 1 kg hmoty je ukrytá energia 25 miliárd kilowatthodín.

Vedci vypočítali, že človek spotreboval od objavu ohňa približne 5 miliónov miliárd (5 000 000 000 000 000) kWh energie. Znamená to, že na uspokojenie všetkých energetických potrieb človeka za posledných štvrť milióna rokov, teda od začiatku používania ohňa, by stačilo využiť energiu skrytú v 200 kg hmoty. Vedcom sa však dodnes nepodarilo objaviť spôsob, ako získať túto „zakliatu“ energiu. Pri spaľovaní dreva, uhlia a iných fosílnych palív získavame nanajvýš stomilióntinu percenta, ale ani v jadrových elektrárňach nedokážeme uvoľniť viac ako zlomok percenta skrytej energie.

* teoretická hodnota – predpokladáme, že elektráreň využívajúca fúziu by mala približne rovnakú účinnosť ako tepelná elektráreň

1.2.Možné zdroje jadrovej energie

Poznáme 3 možné spôsoby získavania energie z atómového jadra. Sú to:

1.2.1. Jadrové batérie

Jadrové batérie využívajú teplo produkované rádionuklidmi pri spontánnych jadrových premenách. Môžu mať pri malej veľkosti pomerne veľký výkon a životnosť, napríklad jadrová batéria veľkosti pomaranča dokáže poskytovať výkon niekoľko wattov. Využívajú Seebeckov termoelektrický jav. Používajú sa v družiciach, automatických meteorologických staniciach a pod.

Aj zemské vnútro získava teplo pri spontánnych jadrových premenách, a tak tvoria aj podstatu geotermálnej energie.

1.2.2. Reťazové štiepne reakcie

Využívajú stacionárnu riadenú reťazovú štiepnu reakciu, pri ktorej sa jadrá ťažkých prvkov (235U, 238Pu) štiepia prúdom neutrónov a vznikajú ľahšie rádioaktívne jadrá a ďalšie neutróny. Tieto reakcie využívajú všetky jadrové elektrárne na svete a oni aj produkujú najväčšiu časť rádioaktívneho odpadu.

Lavínová štiepna reakcia bola použitá jadrových zbraniach, ktoré boli zhodené na Hirošimu (uránová bomba) a Nagasaki (plutóniová bomba) v roku 1945. Tieto bomby majú na svedomí smrť približne 300 000 ľudí bezprostredne po výbuchoch a ďalších desiatok tisíc na ich následky. Výbuchy a skúšky jadrových zbraní vyprodukovali tiež veľké množstvo jadrového odpadu.

1.2.3. Jadrová fúzia

Jadrová fúzia je považovaná za energiu budúcnosti, pretože nezaťažuje prírodu rádioaktivitou, uvoľnená energia je približne 5 000 krát väčšia na kilogram paliva ako pri štiepnych reakciách a palivo je veľmi dobre dostupné – môže ním byť obyčajná voda. Každá energia (okrem geotermálnej) používaná ľuďmi pred uskutočnením reťazovej štiepnej reakcie má svoj pôvod v jadrovej fúzii, keďže prebieha v Slnku, ktoré je väčšinovým energetickým zdrojom Zeme.

Podstatou jadrovej fúzie je spojenie dvoch ľahších jadier, napríklad deutéria, pričom vzniká jedno ťažšie jadro a uvoľňuje sa veľké množstvo energie. Na zapálenie tejto reakcie však treba dosiahnuť teplotu vyše 20 miliónov stupňov, preto je jej riadené uskutočnenie mimoriadne náročné.

Z 1g deutéria možno získať energiu odpovedajúcu teplu, ktoré sa uvoľní spálením 7000 kg uhlia. Deutérium je možné získavať z morskej vody. Spálením všetkých zásob uhlia by sa uvoľnilo teplo, ktoré by sa dalo získať iba z 1,2 tony deutéria. Toto množstvo je obsiahnuté v 34 m3 morskej vody. Keďže svetový oceán obsahuje 1 370 000 000 km3 vody, môžeme z tohto množstva vody získať 40 000 000 krát viac tepla ako zo všetkých zásob uhlia na svete.

Ľuďom sa zatiaľ podarilo dosiahnuť len neriadenú termonukleárnu fúziu, a to v termonukleárnej (vodíkovej) bombe. Prvá vodíková bomba bola odpálená Spojenými štátmi v novembri 1952. Teplota, potrebná na zapálenie fúznej reakcie sa získava pomocou štiepnej atómovej bomby.

Niektorí vedci tvrdia, že sa im podarilo uskutočniť studenú fúziu, čiže fúziu pri bežnej teplote, ale nikto z nich nevedel svoj pokus zopakovať.