Černobyl

Jaderná fyzika je fantastická věda.

Nedávno proběhl televizí seriál Černobyl.

Výbuch čtvrtého jaderného reaktoru Černobylské jaderné elektrárny Vladimíra Iljiče Lenina, je největší katastrofa, ať už přírodní, nebo umělá, která se v naší lidské historii udála. Toto lidské selhání ohrozilo životy milionů lidí v celé Evropě. Statisíce lidí předčasně zemřelo na následky úniku radioaktivních látek z otevřeného jádra reaktoru. Rakovina, genetické poruchy a neplodnost, jejichž příčinou je gama záření je nepochybná. S nasazením největšího úsilí a životů se podařilo zabránit daleko větší katastrofě, která by možná znamenala vyhynutí lidstva v celé Evropě.

V roce 1986 mi bylo necelých 15 let. Žil jsem ve společnosti, která nás neustále strašila jadernou válkou. Chodili jsme na branná cvičení, kde jsme nacvičovali, jak se chránit před výbuchem nukleární bomby. Ano, sáčky na rukou a nohou, stažené gumičkou.

Pamatuji si zprávy v televizi o nehodě v Černobylu. Dnes už nevím po jaké době jsme se to dozvěděli, ale nedělám si iluze, že by to bylo dříve, než na to přišel Západ. Co vím jistě, že zprávy byly značně bagatelizovány. Nějaká radioaktivita unikla, ale nic hrozného. Sovětský svaz má vše pod kontrolou. Všichni jsme v bezpečí. Bojte se imperialistických štváčů.

Než jsem viděl zmíněný seriál dost jsem se zajímal o princip fungování jaderných zbraní. Jaderné bomby, vodíkové bomby, neutronové bomby, obohacování uranu, tuny TNT... atd.

Nejsilnější jadernou bombu v historii odpálili Sověti nad Novou Zemí 30. října 1961. Jmenovala se Car bomba. Tato puma měla energii 50 až 58 milionů tun TNT. Pozor, byla to termonukleární bomba Pro srovnání, bomba svržená na Hirošimu měla ekvivalent TNT „jen“ asi 15 tisíc. Wikipedie a YouTube.

Od černobylské katastrofy uběhlo 33 let. Nad vybuchlým reaktorem je nový sarkofág, který by zakryl i sochu Svobody. Stálo to miliardy eur a vydrží jen 100 let.

Co se tedy stalo, že jsou zapotřebí takové gigantické investice do budoucnosti? Co je radioaktivita, ionizující záření alfa, beta, gama?

Na YouTube jsem našel pořady, které se jmenují „Pod lampou“. Jsou to slovenské pořady a nezabývají se jen tímto problémem. Je tam dokonale vysvětleno, jak funguje reaktor RBMK a co se vlastně v Černobylu stalo. Doporučuji!

Tepelná elektrárna funguje tak, že máme nějaký zdroj tepla, který zahřívá vodu, ta se mění v páru. Tlak, který vzniká přeměnou vody v páru roztáčí turbínu a ta vyrábí elektrický proud. V atomové elektrárně je tímto zdrojem tepla energie, která vzniká rozpadem obohaceného uranu. Nahrazuje uhlí, nebo plyn atd. Atomová elektrárna je tedy vlastně jen tepelná elektrárna. Nic víc v tom nehledejme.

V jaderné elektrárně v Černobylu nedošlo k jadernému výbuchu!

Štěpné reakce v jádru vyrábí teplo. Toto teplo musí být odváděno. O to se stará voda, přiváděná čerpadly. Pokud toto teplo není odváděno co máme? Papiňák! Voda se mění v páru a tlak stoupá a stoupá, až to obal nevydrží a rozletí se. V reaktoru se povaluje spousta prvků na které se rozpadl uran. Mezi nimi je i zirkon. Ten reaguje s kyslíkem v páře, na oxid zirkoničitý a nám zůstává vodík. Ten je velmi třaskavý. Druhý výbuch.

 

 

Jaderný reaktor je velmi důmyslný stroj. K tomu, aby v něm běžela řízená štěpná reakce, v podstatě nepotřebuje zásah člověka. Reguluje se sám. Člověk ho tak stvořil.

Přirovnejme ho jednoduše ke spalovacímu motoru. Ve válci hoří palivo a energie se přeměňuje. Buď na pohon pístu, tedy přímý vratný pohyb, nebo na odpadní teplo. Tento motor pracuje optimálně při teplotě 85 – 90 stupňů Celsia. Přebytečné teplo je třeba odvádět, protože jinak se motor přehřeje a zadře.

Přirovnejme to zadření pístů ke zničení reaktoru. K odvádění tepla slouží chladicí systém. Teplota začne stoupat, chladící voda se ohřeje nad doporučený limit. Ale my máme v chladícím systému termostat. Ten je nastaven na provozní teplotu. To je to rozhraní 85 – 90°C. Pokud tento limit teplota vody překročí, termostat zareaguje a pustí do systému chladnou vodu, která škodlivé teplo odvede do chladiče. Když teplota zase klesne pod pracovní limit, termostat opět zareaguje a zavře přístup chladné vody z chladiče. Automatika pracuje. To je záporná zpětná vazba. Pokud tento systém narušíme (vyteče voda, praskne chladič, pokazí se termostat, nedolije se voda, nefunguje termostat, adt...), získáme kladnou zpětnou vazbu. Chladná voda nepřiteče, výkon se neomezí a motor se zničí.

Bohužel operátorům v Černobylu se podařilo dostat reaktor ze záporné zpětné vazby do kladné zpětné vazby. Jak se jim to podařilo? Oni měli provádět test, zda reaktor udrží v rovnováze i při výpadku elektrického proudu, kdy přestanou fungovat čerpadla, která ochlazují reaktor, než naskočí záložní generátory. Tento test se měl provést už při spuštění reaktoru. Oni vypnuli automatiku, která držela ochrannou ruku nad stabilitou štěpné reakce.

Co to znamená pro náš motor? Náš chladič je zničený. Třeba vlivem počasí, nebo nedostatkem vody, poruchou ventilátoru... Ve chvíli kdy se otevřel termostat, do systému místo chladné vody vniká horká pára. Motor se zadře. Přilití oleje do ohně?

V Černobylu došlo ke zmíněným dvěma výbuchům. Je otevřeno jádro reaktoru, kde je asi 40 tun jaderného paliva, ve kterém probíhá štěpná reakce. Uran se rozpadá na prvky s nižším protonovým číslem v Mendělejevově tabulce prvků. Každý tento rozpad je doprovázen výtryskem energií. Světelné, tepelné, ale hlavně radioaktivní záření. Alfa, beta, gama. Pokud by nebylo radiace, vlastně by se až tak moc nestalo a pravděpodobně by ani nikdo neumřel. Jako výbuch dynamitu, semtexu, TNT, nebo skladu vojenského materiálu.

Nejsilnějším výbuchem způsobeným člověkem před výbuchem atomové bomby, byl Halifaxský výbuch, který se stal v kanadském přístavu Halifax 6. prosince 1917. Tady se srazily dvě lodě, z nichž jedna měla na palubě 2400 tun výbušnin.

Ani to však není nic proti tomu, co si dovoluje matka příroda. Třeba výbuch sopky, po kterém zůstalo řecké souostroví Santorini, který se udál někdy v 17 století př.n.l, měl odhadovaný ekvivalent TNT 2400 megatun. Tedy 48x silnější, než Car bomba.

Alfa záření je proud částic - atomů helia – jde o nejslabší druh ionizujícího záření, který může být odstíněn i listem papíru.

Beta záření je pronikavější. Je to proud elektronů, nebo pozitronů. K jejich odstínění stačí milimetrový plech.

Gama záření, nebo paprsky X nemá žádné částice. Je to elektromagnetické vlnění s ultra krátkou amplitudou a je zdaleka nejnebezpečnější. Poškozuje buněčné stěny a jádro buňky, tedy ničí DNA. Odstiňuje jej olovo.

Jádro reaktoru je obnaženo a chrlí neviditelný jed do ovzduší. V jádru je obrovská teplota, hoří uhlík z regulačních tyčí a neviditelný plamen šlehá do výšky 300 metrů. Nad ním vzniká jakýsi komín, který vynáší radioaktivní popel do výšky 10 kilometrů. Tady nad ním přebírá vládu vítr a radioaktivní mrak se proletí téměř nad celou Evropou. Tam, kde prší je to horší, neboť déšť s sebou strhává nebezpečný popel.

Sovětům se podaří požár uhasit a zasypat reaktor pískem a bórem. To uhasí požár a zastaví šíření radiace. Jenže to nevypne štěpnou reakci, která v palivu dále probíhá. Teplota stoupá, a palivo se začne tavit. Spolu s pískem se z něj stane láva, která se začíná propalovat reaktorem. Hrozí zamoření spodních vod, řeky Dněpr, Černého moře. Navíc pod reaktorem jsou nádrže plné vody. Jestli se do nich propálí horká láva, dojde k dalšímu výbuchu a ten bude tak silný, že rozmetá i zbylé tři reaktory, které jedou na plný výkon. Život v Evropě je kriticky ohrožený.

S vědomím, že nasazují život se několik pánů ponoří do vody pod reaktorem a vypustí ji z nádrží. Další pánové se podhrabou pod reaktor a nainstalují tam klimatizaci, která odvádí teplo od reaktoru.

Smekám před těmito muži, kteří zachránili život v Evropě. Věděli, že nasazují život a nikdo jim za to nic nedá. Dali svému životu takový smysl, že si to nemůže o sobě říci nikdo z nás. Nejdůležitější lidé Evropy a neznáme ani jejich jména, zato si pamatujeme kdejakého pitomého politika, který pro lidstvo nikdy neudělá ani zdaleka tolik, jako tito chlapi.

Vždycky jsem považoval a považuji jadernou energii za nejlepší, nejekologičtější, nejlevnější způsob výroby elektřiny..., pokud jsou u toho ti praví lidé.

Přece jen je tu však jeden problém. Vyhořelé palivo. Je daleko nebezpečnější, než ostré palivo. Nelze jej zlikvidovat, zahrabat, spálit, nebo jen tak vyhodit. Musí se skladovat. Po celou dobu, dokud se nevyzáří, se o ně musí někdo starat. A může to být tisíce let. Dokážeme využít jen malou část.

Každá jaderná elektrárna má svůj mezisklad vyhořelého paliva. Podle mne je to ideální vojenský cíl. Do skladu přiletí raketa a rozhodí vyhořelé palivo po okolí. Je to lepší než jaderná bomba. V té je jen nějakých 40 kg uranu, nebo plutonia. Tohoto odpadu jsou stovky tun.

Další možností je tzv. špinavá bomba. Vezmeme jaderný odpad, dáme do rakety a pošleme na vybrané místo určení. Pochopitelně, radioaktivita vykoná své. Nevýhodou těchto útoků je zase radioaktivita. Pokud bych byl útočník a chtěl s někým vést válku, dělal bych to pravděpodobně proto, abych se zmocnil jeho žen, území, zdrojů, peněz a jiného bohatství. Když bych to dělal tímto způsobem, neměl bych nic, jen jedovatou krajinu. Ale myslím, že k vydírání to stačí.

Výroba jaderného paliva je poměrně technologicky náročná. Není to tak, že vytěžíme uranovou rudu, uděláme z ní uran, dáme ho do reaktoru a už nám to běží. Uran, který se nachází v přírodě, je izotop s nukleonovým číslem 238. To znamená, že má v jádru 92 protonů a 142 neutronů. Ten je poměrně stabilní. Když po atomu U238 hodíme neutronem, tak ho pohltí, otřese se, ale nerozpadne se. To my nepotřebujeme. Rozpadne se jiný izotop. U 235. Ten je v malém množství 0,7% obsažen v tom přírodním uranu. Proto musíme tuto surovinu obohatit minimálně na 3 % podílu U235. Teprve potom je použitelný v reaktoru. Nelze to udělat chemicky, protože oba izotopy mají totožné chemické vlastnosti. Musí se to dělat fyzicky. Vezmeme surovinu, uděláme z ní plyn, hexafluorid uranu. Tento plyn dáme do odstředivky (centrifugy) a tu roztočíme na vysoké otáčky. U235 je nepatrně těžší a začne se nám usazovat po obvodě, kde ho sbíráme. Na konci máme surovinu, která je obohacena na 0,8 % U 235. Takže znovu zplynovat a znovu s tím do centrifugy a na konci máme surovinu obohacenou na 0,9 %. A tak dál. Je to jen příklad.

Centrifugy se tak slučují do kaskád a obohacují uran. Pro výrobu atomové bomby je potřeba asi 40 kg uranu obohaceného na minimálně 80%. Přesně to nikdo neprozradí. To je násobně víc, než potřebujeme pro mírové účely použití v jaderné elektrárně.

Otázka kontroly obohacování uranu pro mírové účely je tedy nasnadě. Ten, kdo umí obohacovat uran pro použití v jaderné elektrárně, umí to i pro atomovou bombu. Jde jen o to, kde to zastaví.

V Česku máme dvě atomové elektrárny. Ani jedna není typu RBMK. Pro české elektrárny dodává palivo ruská společnost TVEL. Jde o oxid uraničitý s obohacením na 4,7 %.

Po katastrofě v Černobylu, byly všechny jaderné elektrárny v Sovětském Svazu zdokonaleny a podobná manipulace s reaktorem, jako v Černobylu, dnes už není možná.

Výroba elektřiny z jádra je, bezpochyby, nejlepší možný způsob výroby elektřiny. Pokud se o něj starají zodpovědní a kvalifikovaní lidé, nemáme se čeho bát. V opačném případě podepisujeme vlastní krví smlouvu s ďáblem a on za svou službu jistě bude něco chtít.

 

 

Zdroje: Wikipedie, YouTube.

Autor: Sid

 

---