Forum Atomowe, Nr 2 (2013)

Czym różni się elektrownia jądrowa od konwencjonalnej? 05

Jakub Ośko, Łukasz [email protected]

[email protected]

Nasze kości zawierają ra-dioaktywny polon i rad.

W naszych mięśniach znaj-duje się promieniotwórczy węgiel i potas, a w naszych płucach są radioaktywne gazy szlachetne. Te i inne naturalne substancje na-promieniowują nasz orga-nizm od środka. W taki spo-sób zostaliśmy stworzeni przez naturę. Źródłem pro-mieniowania jonizującego oddziałującego na nasz or-ganizm są również radioak-tywne izotopy zawarte w tym, co jemy i pijemy.

Każdego dnia znajduje-my się także w polu promie-niowania jonizującego do-cierającego do nas z gleby i kosmosu. Emitowane jest ono przez izotopy powstałe podczas prób atomowych, jego źródłem są także elek-trownie węglowe i jądrowe oraz materiały budowlane, z których zbudowane są na-sze domy. Jesteśmy okazjo-nalnie poddawani działaniu promieniowania X, podczas wykonywania zdjęć rentge-nowskich czy mammografii.

Czasami badania czy terapia medyczna wymaga radioak-tywnej substancji, która jest wprowadzana do naszego organizmu.

Wiele osób spotyka się z substancjami promie-niotwórczymi podczas swo-jej pracy, np. w przemyśle papierniczym, metalowym czy spożywczym, w nauce, szpitalach, laboratoriach. W przemyśle jądrowym, w ko-palniach czy lotnictwie lu-dzie są narażeni na co dzień na działanie promieniowa-nia jonizującego.

Powyższe przykłady ja-sno pokazują, że nie zawsze promieniowanie jonizujące jest niebezpieczne. Z drugiej strony prawdą jest, że może być ono przyczyną chorób lub śmierci. Wszyscy powin-niśmy wiedzieć, kiedy nale-ży być ostrożnym wykorzy-stując radioaktywne sub-stancje, a kiedy nie należy się niczego obawiać. Co jest prawdą, a co jest mitem? Czy wszystkie informacje prze-kazywane w mediach są na pewno prawdziwe?

Ciąg dalszy strona 02

ŹRÓDŁO: FOTOLIA.PL

Cztery kwadryliardy atomów w Twoim ciele, także promieniotwórczych!

(EDF© ERANIAN PHILIPPE)

ll Jeden z ważniejszych wniosków teorii względności - równoważność masy i ener-gii - ma szczególne znaczenie w fizyce jądrowej Strona 05

Albert Einstein i równanie E=mc2Oddziaływanie

elektrowni jądrowych na środowisko: rodzaje emisji i monitorowanie środowiska

Strona 06 WIKIMEDIA COMMONS

Numer 2 kwartalnik • XI 2013 - I 2014

ISSN: 2083-1609www.forumatomowe.org

2 Numer 2XI.2013 - I.2014

www.forumatomowe.org

Na początek zajmijmy się samym atomem. Wszyst-

ko wokół nas oraz my sami je-steśmy zbudowani z atomów. Oczywiście w naszych organi-zmach znajdują się moleku-ły, hormony czy płytki krwi. Ale one wszystkie stanowią właśnie grupy wielu atomów. Jeśli zaczniesz liczyć, oka-że się, że nasz organizm skła-da się 4000 000 000 000 000 000 000 000 000 atomów. Ta liczba ma 28 cyfr, jest to inaczej cztery tysiące kwadry-lionów (inaczej cztery kwadry-liardy)! Ty, Twoje życie, uczucia są tylko upakowanymi atoma-mi tlenu, węgla, wodoru, azo-tu, fosforu, potasu i innych pier-wiastków.

Atom jest bardzo mały, dla-tego Twoje ciało składa się z ty-sięcy razy większej liczby ato-mów niż jest kropel wody we wszystkich oceanach świa-ta. Niemniej jednak atom ma swoją wewnętrzną strukturę. W praktyce cała jego masa sku-piona jest w jądrze, które zlo-kalizowane jest w środku ato-mu. Przestrzeń dookoła jądra jest praktycznie próżnią. Je-dynie maleńkie obiekty zwa-ne elektronami, krążą dooko-ła jądra atomowego (rys. 1). To one determinują własności chemiczne danego pierwiast-ka. Ale nie mają nic wspólnego z promieniotwórczością, która jest zależna od struktury jądra.

Cały świat żywych istot zbu-dowany jest z węgla. Każda ko-mórka czy to ludzka, zwierzę-ca czy roślinna składa się z ato-mów węgla. Jemy węgiel pod-czas każdego posiłku, wdycha-my go do płuc. Przyjrzyjmy się zatem z uwagą atomowi wę-gla.

Skąd taki atom węgla wie, że ma być właśnie atomem wę-gla a nie innego pierwiastka? Dlaczego nie jest tlenem, fosfo-rem czy złotem? Odpowiedź znajduje się we wnętrzu jądra atomu, zbudowanego z nu-kleonów. Znamy dwa ich typy: protony i neutrony. Jeżeli licz-ba protonów wzrasta otrzymu-jemy coraz cięższe jądro. Jeżeli ich liczba wynosi 90 otrzymu-jemy pierwiastek tor, jeśli 91 – protaktyn, jeżeli jest ich 92 – uran. Jeżeli na przykład jądro uranu ulegnie rozszczepieniu na dwa fragmenty, otrzymamy dwa różne atomy o mniejszej masie, np. cez (55 protonów) i rubid (37 protonów).

Z kolei liczba neutronów określa, czy dana substancja jest radioaktywna czy nie. Dla tego samego pierwiastka (czy-li stała liczba protonów) ilość

neutronów w jądrze może być różna. Atomy tego same-go pierwiastka o różnej liczbie neutronów w jądrze nazywa-my izotopami. Np. większość atomów węgla zawiera sześć lub siedem neutronów. Nie-które jądra atomowe są stabil-ne, tzn. nie są promieniotwór-cze. Ale te, które mają nieod-powiednią liczbę neutronów są „niespokojne”. Posiadają bowiem nadwyżkę energii. W takim stanie są jądra atomów węgla, jeśli posiadają mniej niż sześć lub więcej niż siedem neutronów. Wcześniej czy póź-niej takie jądra wyemitują nad-wyżkę energii i prawdopodob-nie uwolnią jedną lub więcej cząstek w tym samym czasie.

Jądro atomu węgla z sześ-cioma protonami i sześcioma neutronami nazywamy wę-glem-12 lub C-12. Liczba 12 mówi nam, jaka jest całkowi-ta liczba nukleonów w jądrze. Z kolei atom z siedmioma neu-tronami określamy jako C-13. Oba jądra C-12 i C-13 są stabil-ne, pozostałe izotopy węgla są radioaktywne.

Jądro atomu węgla, które posiada pięć neutronów, czy-li inaczej C-11, może utrzymy-wać swój stan przez około 20 minut, C-10 przez około 19 se-kund, a C-9 126 milisekund. Zdecydowanie dłużej prze-trwają w swoim stanie izotopy z jednym nadmiarowym neu-tronem. Węgiel C-14, którego jądro ma osiem neutronów, może pozostać niezmieniony przez tysiące lat. Z kolei jądro, które posiada trzy dodatkowe neutrony nerwowo rozpada się w przeciągu sekundy.

Wszystko to, czego nauczy-liśmy się o węglu nie dotyczy tylko dla tego pierwiastka. Ta-kie same prawa fizyki odnoszą się do żelaza, złota, azotu, tle-nu, uranu, radu i wszystkich po-zostałych pierwiastków. Jeżeli liczba neutronów w jądrze jest odpowiednia, izotop jest sta-bilny, jeżeli nie, jest radioak-tywny.

Każdy izotop charakteryzu-je okres połowicznego rozpa-du. Jest to czas, po którym ilość danego izotopu zmniejsza się o połowę (rys. 2). Po kolejnym, takim samym okresie czasie, pozostanie już tylko 25 % po-czątkowej liczby izotopów itd. Te czasy są bardzo różne dla różnych izotopów – od nano-sekund do miliardów lat. Dla węgla C-11 ten okres wynosi ok. 20 minut, dla C-14, 5730 lat.

Izotopy rozpadając się, tzn. przekształcając się w inny izo-top, emitują promieniowa-nie jonizujące korpuskularne, czyli strumień cząstek (rys. 4). Promieniowanie elektromag-netyczne – gamma (czyli stru-mień bezmasowych fotonów) towarzyszy zwykle tym roz-padom. Najczęściej mamy do czynienia z promieniowaniem alfa – czyli jądrem helu, beta minus – czyli elektronem (war-to zwrócić uwagę, że nie są to elektrony, które krążą wokół jądra), beta plus, czyli pozyton (inaczej elektron o ładunku do-datnim), a także promieniowa-nie neutronowe, z którym ma-my do czynienia głównie w re-aktorze jądrowym.

Groźnym i niebezpiecznym dla człowieka jest promienio-wanie alfa. Mimo że najłatwiej jest je zatrzymać, ponieważ wystarczy tylko kartka papie-ru, to, gdy połkniemy substan-cję, która emituje cząstki alfa, promieniowanie to niszczy na-sze komórki, gdyż jest to real-na, duża cząstka. Najgroźniej-sze jest jednak promieniowa-nie neutronowe, chociaż nie mamy z nim do czynienia na co dzień. Neutrony powodują ak-tywację izotopów i gdybyśmy stanęli w polu promieniowa-nia neutronowego, nasze ato-my staną się promieniotwór-cze i my sami zaczniemy emi-tować promieniowanie jonizu-jące, przez co staniemy się nie-bezpieczni dla otoczenia [1].

Należy przy tym pamiętać, że czymś innym jest napromie-niowanie, a czymś innym ska-

żenie. Są to dwa często mylo-ne pojęcia, szczególnie w me-diach. Coś, co zostało napro-mieniowane (nie dotyczy to przypadku naświetlenia neu-tronami) nie jest promienio-twórcze! W takim przypadku dochodzi tylko np. do znisz-czenia wiązań chemicznych ośrodka. Ten efekt wykorzystu-je się np. do sterylizacji żywno-ści, kosmetyków, czy przyrzą-dów medycznych w szpitalach. Jeżeli jednak wchłoniemy izo-top promieniotwórczy do na-szego organizmu lub na pew-nym obszarze zostaną rozpy-lone radioaktywne nuklidy, to my lub ten teren będziemy ska-żeni! Te izotopy będą emitowa-ły promieniowanie i stwarzały potencjalne niebezpieczeń-stwo. Dlatego ważne jest roz-różnienie tych pojęć.

Powtórzmy – napromienio-wany to nie jest to samo, co skażony!

W naszym otoczeniu znajdu-je się wiele źródeł promienio-wania jonizującego. Są to za-równo źródła sztuczne, które zostały wytworzone przez czło-wieka (sztuczne izotopy pro-mieniotwórcze, aparaty rent-genowskie, akceleratory, reak-tory jądrowe, itd.), jak i źródła naturalne, będące elementem otaczającego nas środowiska. Do źródeł naturalnych należą promieniowanie kosmiczne, promieniowanie gamma sko-rupy ziemskiej, naturalne izo-topy promieniotwórcze, które są składnikami większości ota-czających nas przedmiotów i organizmów żywych.

Tak, to nie pomyłka!

W każdym żywym organi-zmie, również Twoim, Drogi Czytelniku, znajdują się natu-ralne substancje promienio-twórcze. Trafiają tam z nasze-go otoczenia razem ze spoży-wanym pokarmem lub wdy-chanym powietrzem. W tabeli 1 wymienione zostały niektóre spośród naturalnych izotopów promieniotwórczych wcho-dzących w skład ciała czło-wieka, wraz z ich aktywnoś-cią oraz rodzajem emitowane-go promieniowania. Całkowi-

W SKRÓCIE Promieniowanie istnieje od początku Wszechświata. Jest normalną częścią naszego życia. W każdej chwili przenika przez nasze ciało. Promieniowanie było i będzie z nami zawsze. To nie jest wynalazek, którego człowiek dokonał ponad 100 lat temu, a odkrycie fenomenalnego zjawiska, które wpłynęło na nasze życie.

ta aktywność naturalnych izo-topów promieniotwórczych w organizmie każdego z nas wy-nosi ok. 8000 Bq. Oznacza to, że w ciągu jednej sekundy nastę-puje 8000 rozpadów promie-niotwórczych.

Podane aktywności zostały określone dla standardowego modelu stosowanego w ochro-nie radiologicznej, tzw. czło-wieka umownego. Człowiek umowny ma od 20 do 30 lat, mierzy 170 cm i waży 70 kg. Ak-tywność izotopów promienio-twórczych u danej osoby zale-ży od takich czynników jak ma-sa ciała, miejsce zamieszkania, dieta oraz stan zdrowia.

Pod względem całkowitej aktywności najliczniejszym izotopem promieniotwór-czym w ciele człowieka jest po-tas K-40. Trafia on do naszych organizmów wraz ze spoży-wanym pokarmem, przede wszystkim warzywami i owo-cami cytrusowymi. Odpowia-da za regulowanie gospodarki wodnej, ciśnienia krwi i pracy nerek. Umożliwia prawidłową pracę mięśni i układu nerwo-wego, uczestniczy w procesie spalania białek i węglowoda-nów. Jego niedobór może być przyczyną nadciśnienia, osła-bienia mięśni, zmęczenia, czy braku koncentracji.

Atom

Elektron

Jądro atomowezłożone z protonówi neutronów

RYS. 1 STRUKTURA MATERII (ŹRÓDŁO: FOTOLIA.PL)

Akt

ywno

ść

CzasOkres

połowicznego rozpadu

3Numer 2XI.2013 - I.2014www.forumatomowe.org

Cztery kwadryliardy atomów w Twoim ciele...www.forumatomowe.org/czasopismo

O tym, że w organizmie człowieka znajduje się potas, wie każdy. O tym, że część te-go potasu stanowi promienio-twórczy izotop K-40, wie znacz-nie mniej osób. Jest to niewiel-ka część, bo ilość potasu K-40 w organizmie człowieka to za-ledwie ułamek procentu cał-kowitej ilości potasu znajdu-jącej się w organizmie. Aktyw-ność potasu K-40 w ciele do-rosłej osoby wynosi od 4000

do 6000 Bq. Głównym czynni-kiem, który ją determinuje jest masa mięśniowa, ponieważ potas gromadzi się właśnie w mięśniach.

Kolejnym izotopem promie-niotwórczym pod względem aktywności w organizmie czło-wieka jest węgiel C-14, będą-cy produktem oddziaływania promieniowania kosmiczne-go z atmosferą ziemską. Pro-mieniotwórczy węgiel groma-dzi się równomiernie w całym ciele człowieka. Podobnie wy-gląda sytuacja z promienio-twórczym izotopem wodo-ru, trytem H-3. Oba gromadzą się wszędzie tam, gdzie w na-szym organizmie znajduje się stabilny węgiel lub wodór, czyli w każdej tkance, czy narządzie.

Polon Po-210 jest pro-duktem rozpadu radonu Rn-222, który trafia do organi-zmu człowieka z wdychanym powietrzem lub dymem tyto-niowym.

W ciele człowieka znajdują się także inne naturalne izoto-py promieniotwórcze, niewy-mienione w tabeli 1. Jest nim np. uran U-238, który trafia do organizmu przede wszystkim drogą pokarmową.

Czy naturalne substancje promieniotwórcze w cie-le człowieka są groźne dla zdrowia?

Promieniowanie naturalne towarzyszy człowiekowi od momentu pojawienia się na-szego gatunku na świecie. W toku ewolucji nasz organizm nie wykształcił żadnego zmysłu zdolnego do wykrycia obecno-ści promieniowania. Wygląda więc na to, że niewielki poziom promieniowania naturalnego w środowisku, w którym żyje-my nie jest dla nas szkodliwy.

Średnia dawka efektywna (czyli określająca narażenie ca-łego ciała) pochodząca od pro-mieniowania naturalnego, ja-ką otrzymuje człowiek w ciągu roku wynosi 2,4 mSv. Dawka ta zależy od miejsca zamieszka-nia i kształtuje się na poziomie od 1,5 mSv (Australia, Japonia, Wielka Brytania) do 260 mSv (prowincja Ramsar, Iran). W Polsce roczna dawka efektyw-na pochodząca od promienio-wania naturalnego wynosi ok. 2,5 mSv [2].

Dawka pochodząca od nara-żenia od naturalnych izotopów promieniotwórczych znajdują-cych się w ciele człowieka wy-nosi 0,3 mSv rocznie, czyli ok. 12% całkowitej dawki efektyw-nej otrzymywane od źródeł na-turalnych.

Dla porównania, roczny li-mit dawki efektywnej dla oso-by niepracującej w warunkach narażenia na promieniowanie wynosi 1 mSv (liczony powy-żej dawki od narażenia natu-ralnego i nieuwzględniający narażenia podczas procedur medycznych). Dla osób zawo-dowo narażonych taki limit wy-nosi 20 mSv.

A jakie dawki otrzymują oso-by zawodowo narażone?

Najczęściej niewielkie, poni-żej 1 mSv rocznie. Średnie na-rażenie pracownika przemy-słu jądrowego w USA wynosi 2,4 mSv. Piloci samolotów pa-sażerskich na trasie Nowy Jork – Tokio otrzymują w ciągu roku dawkę wysokości 9 mSv, a kos-monauta na orbicie 400 mSv [3,4]. Te dwie grupy zawodo-wo są narażone na oddziaływa-nie „podwyższonego w wyniku działalności człowieka promie-niowania naturalnego”. Oprócz osób pracujących wysoko nad ziemią, do grupy tej zalicza się także osoby pracujące głęboko pod ziemią (np. górnicy).

Jak widać z powyższych przykładów narażenie na pro-mieniowanie pochodzące z ra-dionuklidów w naszym orga-nizmie stanowi niewielki uła-mek narażenia od innych źró-deł promieniowania, które znajdują się wokół nas.

Sztuczne izotopy promienio-twórcze w ciele człowieka

Do tej pory mówiliśmy o na-turalnych izotopach promie-niotwórczych zawartych w ciele człowieka. Ale do nasze-go organizmu mogą dostać się również inne, które w nor-malnej sytuacji nie powinny się tam znaleźć. Mogą one zostać wprowadzone w sposób celo-wy i kontrolowany lub nieza-mierzony.

Do tej pierwszej sytuacji zali-cza się wszelkie procedury me-dyczne (np. scyntygrafia, tera-pia tarczycy jodem promie-niotwórczym) i eksperymen-ty wykonywane na ochotni-kach polegające na wprowa-dzeniu substancji promienio-twórczych do ciała człowieka. Ponieważ w obu wymienio-nych sytuacjach izotop zosta-je podany w sposób zamierzo-ny i kontrolowany, takich sytu-acji nie określa się mianem ska-żenia wewnętrznego.

O skażeniu wewnętrznym mówimy, gdy substancja pro-mieniotwórcza trafia do orga-nizmu w sposób niezamierzo-ny. Nie jest to więc substancja będąca jego naturalnym skład-nikiem, ani nie została wpro-

Bibliografia

[1] Opracowano na podstawie B. Wahlstroem Radiation… in everyday language, Loviisa 1997

[2] Działalność Prezesa Państwowej Agencji Atomistyki oraz ocena stanu bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej w Polsce w 2012 roku, Państwowa Agencja Atomistyki, Warszawa 2013

[3] Materiały World Nuclear Association, www.world-nuclear.org

[4] G. Jezierski, Energia jądrowa wczoraj i dziś, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2005

[5] T. Pliszczyński, J. Ośko, K. Ciszewska, Z. Haratym, M. Umaniec, R. Sosnowiec, Ocena narażenia wewnętrznego za pomocą licznika promieniowania ciała człowieka, Pol J Med Phys Eng 2011;17(4):163-171 2011

wadzona do niego w ramach zaplanowanych procedur (np. medycznych).

Jak sprawdzić, jakie i ile izo-topów promieniotwórczych znajduje się w naszym orga-nizmie?

Do oceny aktywności izo-topów promieniotwórczych w ciele człowieka można wy-korzystać metody stosowane w ochronie radiologicznej do kontroli narażenia na skażenia promieniotwórcze, czyli obec-ności w organizmie substancji promieniotwórczych innych niż naturalne. Techniki pomia-rowe pozwalają na wykrycie i ocenę aktywności wszystkich radionuklidów w ciele człowie-ka, zarówno naturalnych, jak i pozostałych. Należy tylko pa-miętać o tym, aby dobrać od-powiednią metodę pomiaru do rodzaju promieniowania emitowanego przez izotop.

Promieniowanie alfa i beta może przebyć tylko niewielką odległość w tkance ludzkiej nim zostanie całkowicie osła-bione, nie można więc okre-ślić aktywności tych radionu-klidów za pomocą urządzenia pomiarowego umieszczonego w pobliżu ciała człowieka. W ta-kiej sytuacji stosuje się metody „in vitro” polegające na pomia-rze aktywności radionuklidów w próbkach wydalin.

Promieniowanie jako fe-nomen jest tak stare jak cały nasz wszechświat. Jest nor-malną częścią naszego ży-cia. W każdej chwili przenika przez nasze ciało. Ktoś kiedyś powiedział, że wszyscy boją się promieniowania oprócz ekspertów. I to jest zrozu-miałe, każda nieznana rzecz czy sytuacja wzbudza strach. Promieniowanie jest niewi-doczne, nie można go usły-szeć, powąchać, dotknąć, czy

RYS. 3 RODZAJE PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO: ALFA - JĄDRO ATOMU HELU, BETA - ELEKTRON, GAMMA - PROMIE-NIOWANIE ELEKTROMAGNETYCZNE (ŹRÓDŁO: FOTOLIA.PL)

RYS. 4 KABINA LICZNIKA PROMIENIOWANIA CAŁEGO CIAŁA W NARODOWYM CENTRUM BADAŃ JĄDROWYCH (ZDJĘCIE AUTORA)

poczuć. Ludzkie zmysły nie są w stanie wykryć promie-niowania. Ale jest ono ła-twe do zmierzenia, głów-nie przez specjalistów, któ-rzy mają dostęp do odpo-wiednich urządzeń. Pamię-taj o tym, promieniowanie było i będzie z nami zawsze. To nie jest wynalazek, które-go człowiek dokonał ponad 100 lat temu, a odkrycie fe-nomenalnego zjawiska, któ-re wpłynęło na nasze życie.

Jakub Ośko i Łukasz Koszuk są pracownikami Narodwego Centrum Badań Jądrowych.

IzotopAktywność całkowita

[Bq]

Rodzaj emitowanego

promieniowania

H-3 70 β

C-14 3100 β

K-40 4400 β i γ

Rb-87 600 β

Po-210 ~40 α i γ

Ra-226 ~2 α i γ

TABELA 1. NIEKTÓRE SPOŚRÓD NATURALNYCH IZOTOPÓW PROMIENIOTWÓRCZYCH ZNAJDUJĄCYCH SIĘ W CIELE CZŁOWIEKA. PODANO AKTYWNOŚCI RADIONUKLIDÓW W CAŁYM CIELE CZŁOWIEKA UMOWNEGO O WADZE 70 KG.

4 Numer 2XI.2013 - I.2014


Anna [email protected]

Na początku wyjaśnijmy co oznacza termin „elektrow-

nia konwencjonalna”. Jest to si-łownia, której źródłem energii cieplnej jest spalanie różne-go rodzaju paliw – węgla, ro-py naftowej, gazu ziemnego, biomasy oraz niektórych od-padów. Z kolei w elektrow-niach jądrowych spożytkowa-na energia pochodzi z rozsz-czepienia jąder uranu, w kon-trolowanych warunkach, w re-aktorze. Elektrownie jądrowe to zazwyczaj duże jednostki, o mocy powyżej 1000 MWe.

Porównując sprawność elektrowni jądrowej i węglo-wej o takiej samej mocy, moż-na zauważyć, że dla tej pierw-szej wynosi 30-36 % i jest tyl-ko o kilka punktów niższa niż dla tych drugich. Różnica wy-nika z innych parametrów pa-ry wodnej uzyskiwanej w elek-trowniach. W zależności od ty-pu reaktora para może powsta-wać bezpośrednio w nim lub w wytwornicach pary. W reakto-rach PWR (wodnych ciśnienio-wych) w obiegu pierwotnym, uzyskuje się wodę o tempera-turze około 320 °C, która pozo-staje w całości w stanie ciekłym dzięki ciśnieniu rzędu 15 MPa. Następnie ogrzewa ona w wy-mienniku ciepła wodę, z której powstaje para wodna o tem-peraturze 270-290 °C i ciśnie-

niu 6-7 MPa. Z kolei w reaktorach BWR utrzy-mywane jest ciśnienie 7 MPa, dlatego woda zaczyna wrzeć i powsta-je mokra para wodna o temperaturze 280 °C. W elektrowniach konwen-cjonalnych przegrzana para wodna powsta-je w kotłach parowych, w których skład wcho-dzi wymiennik ciepła i palenisko. Charakte-ryzuje się temperaturą 520 °C i ciśnieniem 12 MPa. Wytworzona para, niezależnie, czy miało to miejsce w elek-trowni jądrowej, czy elektrowni konwencjo-nalnej trafia do tych sa-mych urządzeń – tur-biny, skraplacza, pom-py. Również w obydwu elektrowniach znajduje się ge-nerator i transformator. Wszyst-kie te urządzenia określane są mianem „wyspy konwencjo-nalnej”. „Wyspa jądrowa” obej-muje natomiast reaktor i urzą-dzenia pomocnicze reaktora włączając w to również obu-dowę.

Sprawność elektrowni ją-drowej i węglowej można pod-nieść o nawet kilkanaście pro-cent wykorzystując uzyskane ciepło do ogrzewania budyn-ków. Obecnie pracuje tylko 15 elektrociepłowni jądrowych na świecie – najpopularniejszymi

są Benzau w Szwajcarii oraz Te-melin w Czechach. Elektrocie-płownie i ciepłownie węglo-we są o wiele częściej spoty-kane. W Polsce prawie co dru-gi zakład to tego typu jednost-ka, a największą z nich jest EC Siekierki w Warszawie o mocy 2081 MW. Duże elektrownie, niezależnie od tego, czy są ją-drowe, czy węglowe funkcjo-nują w tzw. podstawie syste-mowej – pracują przez prawie cały czas z tą samą mocą, za-spokajając najpilniejsze zapo-trzebowanie na energię elek-tryczną. Elektrownie węglowe cechuje dyspozycyjność w cią-

gu roku na poziomie ok. 85%. Niestety większość siłowni pra-cujących w Polsce charaktery-zuje się dyspozycyjnością na poziomie 60-70% z uwagi na swój wiek. Z kolei elektrownie jądrowe wyróżniają się dys-pozycyjnością ponad 90% - w Szwecji wynosi ona 93%, a w Kanadzie 96%. Ciekawost-ką jest, że w roku 2012 brazy-lijski reaktor typu PWR, Angra 1 o mocy 626 MWe uzyskał dyspozycyjność 97,25%. Dla porównania dyspozycyjność najnowocześniejszych farm wiatrowych morskich wyno-si ok. 35%.

Podsumowując zasadni-czą różnicą między elektrow-nią jądrową, a konwencjonal-ną, jest źródło ciepła. W pierw-szej jest nim kontrolowana re-akcja rozszczepienia w reakto-rze, a w drugim kontrolowana reakcja spalania w kotle.

Jeżeli reaktor jądrowy jest takim ważnym urządzeniem, to jak on działa? Na to pyta-nie będzie można znaleźć od-powiedź w kolejnym numerze czasopisma.

Czym różni się elektrownia jądrowa od konwencjonalnej?W SKRÓCIE Czy zastanawialiście się kiedyś, jak to się dzieje, że możemy we własnym domu używać energii elektrycznej? Skąd się ona bierze? Jakie urządzenia są potrzebne do jej wytworzenia? Czy wszystkie elektrownie są takie same? Czym różni się elektrownia jądrowa od elektrowni węglowej?

Ilust

racj

a: fo

tolia

.pl

TOR

ll W ostatnich latach prze-żywamy renesans energe-tyki jądrowej, powstają no-we bloki elektrowni z reakto-rami atomowymi, a co za tym idzie, zwiększa się zapotrze-bowanie na materiały rozsz-czepialne. Dlatego od począt-ku rozwoju energetyki jądro-wej przedmiotem zaintereso-wania fizyków i energetyków jest tor, ponieważ po przemia-nie w uran-233 staje się surow-cem do produkcji paliwa dla si-łowni jądrowych. Pierwiastek ten przegrał jednak konkuren-cję z uranem w czasie II wojny światowej. Trwał wówczas wy-ścig zbrojeń i szukano materia-łu na bombę atomową. Wybra-no uran.

Tor jest aktynowcem z III gru-py układu okresowego. Został odkryty w 1828 roku przez szwedzkiego chemika i mine-raloga Jonsa J. Berzeliusa i na-zwany został imieniem skan-dynawskiego boga wojny. Na świecie tor występuje w ilości trzy razy większej niż uran. Je-go średnia zawartość w sko-rupie ziemskiej wynosi 7,2 na 106 (tj. 7,2 ppm). Wchodzi on w skład wielu minerałów, z któ-rych najpowszechniejszymi są monacyt zawierający 3-9% ThO2. Większość toru powsta-je jako produkt uboczny przy pozyskiwaniu tytanu, cyrkonu i cyny i traktowana jest jako od-pad radioaktywny.

Znanych jest kilkanaście izo-topów toru. Najważniejszy z nich to naturalny Th-232, czte-ry inne, także występujących w przyrodzie, to: Th-227, Th-228, Th-230, Th-234. Wszystkie wy-mienione izotopy, za wyjąt-kiem Th-232 oraz powstają-cego z jego rozpadu Th-228, pochodzą z rozpadu U-238 i U-235. Dlatego tor jest zawsze obecny w rudach uranowych. W oczyszczonym torze pocho-dzącym ze złóż, oprócz Th-232 w znaczących ilościach wystę-pują jedynie Th-228 i Th-230.

Największe zasoby toru po-siadają takie kraje jak: Austra-lia (300 000 ton), Indie (290 000 ton), Norwegia (170 000 ton), USA (160 000 ton), Kanada (100 000 ton), Republika Południo-wej Afryki (35 000 ton), Brazy-lia (16 000 ton).

Maciej [email protected]

Elektrownia jądrowa, z uwa-gi na obiekt o istotnym zna-

czeniu z punktu widzenia bez-pieczeństwa państwa – zarów-no publicznego, jak i energe-tycznego, jest ściśle chronio-na przez 24 godziny na dobę. Od momentu budowy pierw-szej komercyjnej elektrow-ni jądrowej – a było to w ro-

ku 1956 w Calder Hall (Wiel-ka Brytania), nie odnotowano żadnego incydentu spowo-dowanego przez akt terrory-zmu na terenie elektrowni ją-drowej . Oczywiście od czasu do czasu zdarzają się drobne incydenty, wtargnięcia na te-ren elektrowni, jednak przedo-stanie się do budynku reakto-ra i wywołanie celowego sto-pienia rdzenia jest praktycz-nie niemożliwe. Na terenie EJ

jest szereg barier ochronnych, specjalnych stref ze strażnika-mi, bram, wejść na indywidu-alnie zakodowany identyfika-tor. Z tego powodu ewentual-ny atak wiązałby się z bardzo dużym prawdopodobień-stwem niepowodzenia. Na-wet wykonywanie zdjęć elek-trowni jądrowej z odległości kilkuset metrów zwraca uwa-gę strażników i powoduje ich reakcję. Teoretycznie skutecz-niejszy byłby już atak terrory-styczny za pomocą samolo-tu. Prawdopodobnie łatwiej-szy, niż trudne i skomplikowa-

ne obchodzenie barier bezpie-czeństwa na terenie elektrowni jądrowej. Czy jednak na pew-no skuteczniejszy? Symulację takiego „ataku” przeprowadzo-no w 1988 roku. Samolot woj-skowy F-4 Phantom uderzył z prędkością 215 m/s w betono-wą ścianę o grubości 3,66 m sy-mulującą kopułę bezpieczeń-stwa reaktora. Efekt? Samo-lot został zmiażdżony, a mak-symalne uszkodzenia betono-wej kopuły sięgały zaledwie… 6 cm głębokości.

Elektrownia jądrowa jest łatwym celem dla terrorystów

mity energetyki jądrowej (1)

jak to działa w elektrowni jądrowej?


Łukasz [email protected]

Cofnijmy się nieco do roku 1905. Wtedy właśnie Al-

bert Einstein napisał kilka prac naukowych, które na zawsze zmieniły nasz obraz Wszech-świata, poglądy na naturę ma-terii. Ściślej mówiąc, nie było to pojedyncze odkrycie, lecz fun-damentalna teoria, która we-szła do nauki pod nazwą teo-rii względności.

Jeden z głównych wniosków tej teorii stanowiło stwierdze-nie, że „żadne ciało nie może poruszać się w próżni z pręd-kością przewyższającą pręd-kość światła”. Podstawą do opracowania tej teorii były do-świadczenia przeprowadzone w 1900 roku, które bezspornie udowodniły, że masa elek-tronu znaj-dującego się w stanie spo-czynku różni się od masy poruszające-go się elektro-nu, przy czym zwiększa się w miarę wzrostu prędkości ruchu.

Twierdzenie to było sprzecz-ne z przyjętym od dawna pod-stawowym prawem mecha-niki Newtona, w myśl któ-rego masa ciała nie zależy od prędkości, a więc dowol-na dodatkowa siła, przyłożo-na do poruszającego się cia-ła, powinna zmieniać w spo-sób określony jego prędkość. Na przykład nabój wylatujący z lufy armatniej z prędkością 1000 m/s względem Ziemi osiągnie prędkość 1300 m/s, je-żeli armata zostanie ustawiona w samolocie lecącym z prędko-ścią 300 m/s względem Ziemi i będzie strzelała naprzód. Na-tomiast podczas strzału w kie-runku odwrotnym do kierun-ku ruchu samolotu prędkość naboju będzie równać się tyl-ko 700 m/s, to znaczy, że pręd-kość naboju zależy od prędko-ści ruchu samolotu i od kierun-ku jego lotu.

Według praw mechaniki kla-sycznej, stała co do wielkości si-ła, działając na masę jakiego-kolwiek ciała, będzie nieprze-rwanie zwiększać prędkość poruszania się tego ciała, aż wreszcie osiągnie ono pręd-kość światła. Natomiast teoria względności stwierdza, że jest to niemożliwe; trzeba bowiem rozróżnić masę spoczynkową m0 i masę m – odpowiadającą masie ciała będącego w ruchu.

W przypadku małych pręd-kości c masa m praktycznie równa się masie spoczynkowej m0, ale kiedy prędkość zbliża

się do prędkości światła, ma-sa m zaczyna szybko wzrastać. Działanie siły doprowadza za-tem do takiego wzrostu masy ciała, że prędkość jego zawsze pozostanie mniejsza od pręd-kości światła.

Opierając się na tych wnio-skach, Einstein wyprowadził swoje słynne równanie okre-ślające stosunek masy i fizycz-nej miary jej ruchu – energii.

Masa i energia są ze sobą nie-rozłącznie związane. Jeśli ma-sa jakiejkolwiek substancji jest całkowicie zamieniona w ener-gię tak, że żadna część tej masy nie pozostała w dawnej posta-ci, to ilość otrzymanej energii opisana jest równaniem:

E=mc2

gdzie E – to energia, m – ma-sa spoczynkowa ciała, zaś

c – p r ę d -kość światła. I odwrotnie. Oznacza to, że na jednost-kę masy przy-pada ogrom-na ilość ener-gii.

A l e j e ś l i każdy gram

substancji zawiera aż tak wiel-ką ilość energii, to dlaczego ta okoliczność tak długo pozo-stawała niezauważona? Od-powiedź jest wystarczająco prosta: do tej pory, póki ener-gia nie „wychodzi” na zewnątrz, pozostaje ona niezauważalna. Sprawa ma się tak jak z bajecz-nie bogatym człowiekiem, któ-ry nigdy nie traci ani centa; nikt nie może powiedzieć, jak bar-dzo jest bogaty.

Możemy zatem stwierdzić, że zwiększenie energii ciała o wielkość E powinno iść w parze ze zwiększeniem masy o wiel-kość E/c2. Łatwo można nadać jakiemuś ciału energię, nagrze-wając je, na przykład o dziesięć stopni. Więc dlaczego nigdy nie udało się zauważyć zwięk-szenia masy lub zwiększenia ciężaru związanego z tą zmia-ną? Rzecz w tym, że w przyro-ście masy ogromny mnożnik c2 wchodzi w mianownik ułamka. Przyrost masy jest zbyt mały, aby można było zmierzyć bez-pośrednio nawet najbardziej czułymi wagami.

Aby przyrost masy był mie-rzalny, zmiana energii przypa-dającej na jednostkę masy mu-siałaby być nieprawdopodob-nie duża. Zjawiska, w których wyswobadza się takiego rzędu ilości energii w przeliczeniu na jednostkę masy, to rozpady promieniotwórcze czy rozsz-czepienie jąder atomowych. Schematycznie proces prze-biega w następujący sposób: jądro atomu o masie M rozsz-czepia się na dwa jądra o ma-

Albert Einstein i równanie E=mc2

W SKRÓCIE Jeden z ważniejszych wniosków teorii względności - równoważność masy i energii - ma szczególne znaczenie w fizyce jądrowej. Okazało się, że masa i energia to tylko dwie różne postacie materii.

Uwalniając energię atomową, nasze pokolenie dokonało najbardziej epokowego odkrycia od czasu wynalezienia ognia.

Albert Einstein

ALBERT EINSTEIN (ŹRÓDŁO: WIKIMEDIA COMMONS)

PRAWA FIZYKI SĄ WSZĘDZIE TAKIE SAME

EUROPA AFRYKA

sach M’ i M”, które rozbiegają się z dużą energią kinetyczną. Jeśli zatrzymamy te jądra ato-mowe, to znaczy odbierzemy im energię ruchu, to będą one w sumie posiadały znacznie mniejszą energię niż wyjścio-we jądro atomowe. Zgodnie z zasadą Einsteina sumaryczna masa M’+M” produktów roz-padu/rozszczepienia powin-na być kilka razy mniejsza niż początkowa masa M rozpada-jącego się atomu, co przeczy starej zasadzie zachowania masy. Względna różnica tych mas stanowi na przykład dzie-siątą część procentu. Zjawisko to nazywamy defektem masy.

Defekt masy to różnica po-między masą Z protonów i N neutronów a masą danego ją-dra atomowego o liczbie ma-sowej A=N+Z. Brakująca masa odpowiada energii wiązania uwalnianej w trakcie łączenia się nukleonów w jądro. To wła-śnie tę energię wykorzystuje-my w energetyce jądrowej.

Aby przezwyciężyć siły wią-żące jądra atomów, należy naj-pierw zużyć pewną ilość ener-gii. Tylko wówczas rozszczepia-jące się lub rozpadające się ją-dro atomu, utraciwszy jakieś cząstki (nukleony), wypromie-niuje związaną z tymi cząstka-mi energię.

Chcąc zatem otrzymać ener-gię, należy rozszczepiać jądra takich pierwiastków (a kon-kretniej ich izotopów), któ-re wyzwalają przy tym więcej energii, niż zużyto na ich roz-szczepienie. Dlatego jako pa-liwo w elektrowniach jądro-wych wykorzystuje się czte-ry (spośród ok. 3000 znanych) izotopy – dwa uranu: U-233 i U-235 oraz dwa plutonu: Pu-239 i Pu-241.

Do zaspokojenia energetycz-nych potrzeb ludności całego globu potrzebne było w roku 2000 ok. 3·1020 J. Jaka masa jest równoważna tej energii?

Odpowiedź:

c2 to 9·1016 (m/s)2 poszukiwana „masa równoważna” to (3·1020)/(9·1016) ≈ 0,3·104 kg - czyli ok. 3 tony czegokolwiek – tyle wa-ży kilka dużych samochodów albo jeden rosły hipopotam. Polska w roku 2000 zużywała 3,8·1018 J, co odpowiada masie ok. 40 kg – kilka worków ziem-niaków!

Opracowano na podstawie: E. Gład-kow Energia atomu, Wiedza Po-wszechna, Warszawa 1961 oraz Lite-ratura źródłowa do kursu Podstawy Fizyki na Politechnice Warszawskiej, TOM 1 Szczególna Teoria Względno-ści, Warszawa 1981.

6 Numer 2XI.2013 - I.2014


Dlaczego elektrownia jądrowa emituje gazy radioaktywne?

Emisje radioaktywnych ga-zów pochodzą z obiegu pier-wotnego i innych obiegów czę-ści jądrowej elektrowni. Z czę-ści konwencjonalnej pochodzą zaś odpady nieradioaktywne. Są one gromadzone, uzdat-niane i analizowane, a następ-nie uwalniane do środowiska na podstawie bardzo rygory-stycznych przepisów prawa francuskiego. Obieg chłodze-nia poddaje się obróbce che-micznej mającej na celu po-wstrzymanie rozwoju pasoży-tów, małży i mikroorganizmów.

Jakiego rodzaju emisje radioaktywne generuje elektrownia jądrowa?

Z reaktora jądrowego mogą wydostawać się ciecze lub ga-zy promieniotwórcze.

Ciekłe emisje radioaktywne obejmują dwie podstawowe kategorie: pochodzące z pro-cesu czyszczenia i próbek po-bieranych z obiegu pierwot-nego. Zawierają rozpuszczone gazy (ksenon, krypton, jodki), produkty rozpadu (głównie cez i jod) oraz produkty aktywacji (kobalt, mangan, srebro, anty-mon). Zawierają także tryt H-3 i izotop węgla C-14. W znacz-nej części nadają się one do po-nownego wykorzystania i po obróbce są wprowadzane do poszczególnych obiegów. Dru-gą kategorią są emisje pocho-dzące z recyklingu lub czysz-czenia sprzętu używanego do prac remontowych.

Gazowe emisje radioaktyw-ne pochodzą z obiegu pierwot-nego oraz z wentylacji budyn-ków części jądrowej, z odgazo-

wywaczy zbiorników oraz z ob-niżania ciśnienia w betonowej obudowie reaktora. Część pro-mieniotwórczych produkótw rozszczepienia to izotopy pier-wiastków, które w normalnych warunkach są gazami, jak ar-gon (Ar), krypton (Kr) czy kse-non (Xe), które mogą zostać uwolnione do środowiska. Aby temu zapobiec, stosujemy sys-temy wentylacyjne, poddawa-ne stałemu filtrowaniu.

Zbierane i rozdzielane zależ-nie od poziomu radioaktywno-ści i składu chemicznego odpa-dy gazowe są następnie filtro-wane, poddawane deminera-lizacji i odparowaniu metodą dostosowaną do swych wła-ściwości. Większość podlega obróbce lub jest składowa-na w specjalnych zbiornikach, gdzie w miarę upływu czasu w sposób naturalny obniża się ich radioaktywność i następu-je proces neutralizacji. Następ-nie są uwalniane w postaci cie-kłej lub gazowej, po kontroli , która przebiega zgodnie z ry-gorystycznymi zasadami na-rzuconymi przepisami prawa francuskiego.

W jaki sposób EDF kontro-luje emisje radioaktywne?

EDF prowadzi stałe pomiary oraz okresowe kontrole wybra-nych parametrów fizycznych i chemicznych. Przed uwolnie-niem, czyli w czasie składowa-nia pobiera się próbki i wyko-nuje analizy, co gwarantuje przestrzeganie pozwoleń. Pod-czas uwolnienia realizowana jest kontrola przy pomocy apa-ratury pomiarowej wyposażo-nej w system progów alarmo-wych, zamontowanej na ko-minach (dla gazowych emisji radioaktywnych) oraz na ruro-ciągach (dla ciekłych emisji ra-

Oddziaływanie elektrowni jądrowych na środowisko: rodzaje emisji i monitorowanie środowiskaW SKRÓCIE Pracująca elektrownia jądrowa emituje ciecze i gazy radioaktywne, które są następnie uzdatniane i poddawane recyklingowi. Część tych substancji, na podstawie pozwolenia, jest świadomie uwalniana do środowiska. Emisje te są rygorystycznie kontrolowane przez EDF, niezależne laboratoria i Francuski Urząd Dozoru Jądrowego [UDJ]. Wyniki pomiarów są podawane do publicznej informacji.

ENRICO FERMI

ll Enrico Fermi to wybitny fizyk pochodzący z Włoch. W wieku zaledwie 25 lat został profesorem fizyki teoretycz-nej na uniwersytecie w Rzy-mie. Fermi pierwszy otrzy-mał sztuczne izotopy promie-

niotwórcze, bombardując neu-tronami różne pierwiastki, od-krył przy tym reakcje jądrowe wywołane przez neutrony po-wolne oraz przewidział istnie-nie neutrina. Za prace te uzy-skał w 1938 roku Nagrodę No-bla.

Przed II wojną światową emi-grował do Stanów Zjednoczo-nych, gdzie kierował tajnymi pracami związanymi z kon-strukcją bomby atomowej w ramach Manhattan Project. Odkrył wtedy zjawisko spo-walniania neutronów i podał teorię tego zjawiska. Wyka-zał, że podczas rozszczepie-nia jądra uranu, wywołanego jednym tylko neutronem, po-wstają dwa lub trzy neutrony, co umożliwia wywołanie reak-cji łańcuchowej. W 1942 roku uruchomił w Chicago pierw-szy na świecie reaktor jądro-wy, zwany stosem atomowym, w którym reakcja łańcuchowa przebiegała w sposób kontro-lowany. Fermi jest jednym z głównych twórców podstaw energetyki jądrowej.

STOS ATOMOWY

Pierwszy eksperymentalny reaktor jądrowy o kryptoni-mie CP-1 został uruchomiony 2 grudnia 1942 roku o godzinie 15:25 przez Fermiego. Jako pa-liwa jądrowego użyto 40 t ura-nu naturalnego w postaci tlen-ku uranu, a jako moderatora - 385 t grafitu. Mimo takich mas materiałów reaktorowych i dużych wymiarów (7,4 x 7,4 x 5,8 m) moc stosu atomowego wyniosła zaledwie 0,5 W. Dlate-go do jego chłodzenia wystar-czyło jedynie powietrze oto-czenia. Źródło: R. Szepke 1000 słów o atomie i technice jądrowej

POBIERANIE PRÓBEK POWIETRZA (EDF© ERANIAN PHILIPPE)

POBIERANIE PRÓBEK TRAWY (EDF© ERANIAN PHILIPPE)

POBIERANIE PRÓBEK WODY (EDF© ERANIAN PHILIPPE)

WIKIMEDIA COMMONS


Częstotliwość kontroli

Ciągłe Codzienne Dwa razy w miesiącu Co miesiąc

Pomiary Pobranie próbki powierza; promieniowanie gamma w otoczeniu

Radioaktywność pyłów

Woda morska lub rzeczna

Radioaktywność wody deszczowej, radioaktywność wód gruntowych, badanie trawy i mleka

Oddziaływanie elektrowni jądrowych na...www.forumatomowe.org/czasopismo

Lokalne Komisje Informacyjne

ll Lokalne Komisje Informa-cyjne powstały w latach 80. przy wszystkich francuskich elektrowniach jądrowych. Ich zadaniem jest monito-rowanie, uzgadnianie i infor-mowanie na temat bezpie-czeństwa jądrowego, ochro-ny przed promieniowaniem radioaktywnym oraz oddzia-ływań obiektu jądrowego na człowieka i środowisko.

W ich skład wchodzą lokalni i regionalni radni, przedsta-wiciele organizacji przedsię-biorców, ochrony środowi-ska, związków zawodowych oraz lekarze i eksperci.

Na czele Lokalnej Komisji In-formacyjnej stoi przewodni-czący Rady Generalnej [od-powiednik polskiego mar-szałka województwa] lub powołany przez niego rad-ny z danego departamentu.

ENERGETYKA JĄDROWA WE FRANCJI

ll Francja to drugi na świe-cie kraj pod względem ilo-ści reaktorów. Na terenie te-go kraju znajduje się 58 pracu-jących elektrowni PWR: 34 re-aktory o mocy zainstalowanej 900 MWe, 20 reaktorów o mo-cy 1300 MWe oraz 4 reaktory o mocy 1500 MWe. Aktualnie w budowie jest reaktor trze-ciej generacji EPR (European Pressurized Reactor).

Energetyka jądrowa stano-wi główne źródło wytwarza-nia energii elektrycznej. Dru-gim co do wielkości źródłem wytwarzania energii elektrycz-nej są hydroelektrownie, któ-rych kraj ten posiada 439. Dzię-ki temu 95 % energii produko-wanej przez EDF nie powodu-je emisji CO2.

Francja nie posiada boga-tych zasobów węgla, ropy naf-towej czy gazu ziemnego.

dioaktywnych).

Czy odpowiedzialność za kontrolę emisji spoczywa wyłącznie na EDF?

Emisje są rygorystycznie kontrolowane na trzech pozio-mach. Pierwszą kontrolę reali-zuje operator, który sprawdza ilość wyemitowanych gazów i cieczy z pozwoleniami. Ope-rator elektrowni zobowiązany jest do prowadzenia rejestrów, w których odnotowuje się wy-niki poszczególnych pomiarów substancji uwalnianych do śro-dowiska, a także warunki, w ja-kich to następuje. Rejestry są przekazywane UDJ, gdzie są weryfikowane raz w miesiącu. Oprócz kontroli we własnym zakresie, operator systema-tycznie przesyła do zewnętrz-

nego laboratorium koncesjo-nowanego przez UDJ próbki substancji emitowanych do środowiska, w celu porówna-nia wyników analiz. W ramach kontroli obiektów jądrowych UDJ prowadzi także kontro-le niezapowiedziane, których celem jest upewnienie się, że operator przestrzega przepi-sów prawa regulujących po-zwolenia na emisje.

EDF kontroluje także otoczenie elektrowni …

Niezależnie od kontroli przed i w trakcie uwolnienia, laboratorium elektrowni sys-tematycznie kontroluje oto-czenie obiektu. Realizuje co-dzienne, cotygodniowe i co-miesięczne pomiary powie-trza, wody i flory w promieniu

5 km. Co roku w każdej elek-trowni pobiera się kilkadziesiąt tysięcy próbek (od 15 000 do 20 000 pomiarów).

Taki program monitorowa-nia wymaga uprzedniej zgo-dy UDJ. W zależności od do-puszczalnych emisji w progra-mie ustala się rodzaj, częstotli-wość, miejsce pobierania pró-bek oraz analizy do wykona-nia. Realizacja programu jest przedmiotem zapowiadanych lub niezapowiadanych kontroli ze strony UDJ, który wykonuje niezależne ekspertyzy.

Monitorowanie umożliwia pomiar oddziaływania elek-trowni jądrowej na środowi-sko oraz wykrycie ewentual-nych zmian w stosunku do sta-nu wyjściowego, stwierdzone-

go przed uruchomieniem elek-trowni. Liczne pomiary i bada-nia przeprowadzone do chwili obecnej wykazują, że oddzia-ływanie obiektów jądrowych pracujących w warunkach nor-malnych jest bez znaczenia dla człowieka i środowiska.

Czy wyniki pomiarów są podawane do publicznej wiadomości?

Wszystkie wyniki pomia-rów są podawane do publicz-nej wiadomości, przekazy-wane UDJ i Lokalnym Komi-sjom Informacyjnym. Wyniki dla poszczególnych elektrow-ni są na stronie internetowej EDF (www.edf.fr). Oprócz te-go, każda elektrownia wydaje miesięczny biuletyn poświęco-ny środowisku, który prezentu-je miesięczne wyniki poszcze-gólnych emisji (z podaniem ich rodzaju i wielkości) oraz wyni-ki monitorowania środowiska. Elektrownie publikują również „Roczny raport środowiskowy” podający całość wyników wraz z komentarzem na temat emi-sji i ich oddziaływań na środo-

ANALIZA WODY W LABORATORIUM (EDF© ERANIAN PHILIPPE)

wisko.

Wyniki są stale dostępne na stronie internetowej UDJ i In-stytutu Ochrony radiologicz-nej i Dozoru Jądrowego [IR-SN]. Rezultaty kontroli i po-miarów są do dyspozycji Lo-kalnych Komisji Informacyj-nych, które mogą ponadto wnioskować o przeprowa-dzenie dodatkowych badań.

„ROCZNY RAPORT ŚRODOWISKOWY” ELEKTROWNI WE FLAMANVILLE

PARIS

Marseille

Lyon

Nice

Nantes

Strasburg

Montpellier

Bordeaux

Lille

Rennes

Reims

Le Havre

Saint-Étienne

Toulon

Grenoble

Toulouse

Angers

Dijon

Brest

Nîmes

Le Mans

Aix-en-Provence

Clermont-Ferrand

Tours

Limoges

Amiens

Metz

Besançon

Perpignan

OrléansMulhouse

Caen

Rouen

Nancy

Loire

Rhôn

e

Seine

GaronneLot

Tarn

Garonne

Vienne

Cher

Loire

Loire

Allier

Dordogne

Rhôn

e

Saôn

e

Seine

Marne

Meuse

Moselle

Saône

Doubs

Charente

Rhin

Fessenheim

Bugey

Tricastin

Dampierre

Gravelines

Saint-Laurent

Blayais

Chinon

Paluel

Cruas

Flamanville

Belleville

Cattenom

Creys-Malville

Nogent

Golfech

Penly Chooz

Civaux

Saint-Alban

Marcoule

Brennilis

Ilustracja: fotolia.pl

czynne elektrownie jądrowewyłączone elektrownie jądrowe

ELEKTROWNIE JĄDROWE WE FRANCJI

8 Numer 2XI.2013 - I.2014


W listopadzie 2011 r. Pol-ska Grupa Energetycz-

na ogłosiła, że rozważa budo-wę elektrowni jądrowej w jed-nej z trzech lokalizacji: „Gąski” (gmina Mielno, województwo zachodniopomorskie), „Cho-czewo” (gmina Choczewo, wo-jewództwo pomorskie) oraz „Żarnowiec” (gminy Gniewino i Krokowa, województwo po-morskie). Lokalizacje te zosta-ły uznane za najlepsze po prze-analizowaniu danych z ponad 90 miejscowości. Taka analiza to jednak za mało, aby stwier-dzić, że miejsce jest odpowied-nie do budowy elektrowni ją-drowej. Konieczne jest prze-prowadzenie dokładnych, spe-cjalistycznych badań.

PGE EJ 1, spółka z grupy PGE odpowiedzialna za przygoto-wania do inwestycji jądrowej, zdecydowała, że w pierwszej kolejności badania takie bę-dą realizowane w dwóch loka-lizacjach na Pomorzu („Cho-czewo” i „Żarnowiec”). Gdyby w trakcie badań okazało się, że któreś z tych miejsc nie nada-je się pod budowę elektrow-

ni, badania zostaną podjęte w kolejnej miejscowości. Badania terenowe rozpoczęły się w tych dwóch lokalizacjach we wrze-śniu b.r.

Na lądzie i na morzu

Badania składają się z dwóch części – badań środowisko-wych oraz lokalizacyjnych. Ce-lem pierwszych jest ustalenie, w jaki sposób inwestycja wpły-nie na środowisko naturalne i jak można ten wpływ zmini-malizować. W ramach badań środowiskowych zostanie wy-konana szczegółowa inwen-taryzacja przyrodnicza środo-wiska lądowego i wodnego, w tym morskiego. Badacze będą m.in. oznaczać siedliska po-szczególnych gatunków, ob-serwować zwierzęta i ich śla-dy, prowadzić nasłuchy oraz rozmawiać z leśnikami, ryba-kami oraz mieszkańcami, aby uzyskać od nich informacje na temat występujących w okoli-cy roślin i zwierząt.

Inwentaryzacja jest prowa-dzona, na całym terenie zwią-

zanym z planowaną elektrow-nią, a wiec obejmuje również miejsca, na których powsta-ną linie energetyczne oraz in-frastruktura potrzebna w trak-cie budowy (np. drogi dojaz-dowe). Z tego powodu obszar badań środowiskowych obej-muje łącznie ponad 15 tys. ha. Oprócz inwentaryzacji bada-cze będą również ustalać obec-ny stan środowiska naturalne-go, w tym poziom zanieczysz-czenia powietrza, gruntu oraz wód.

Drugi rodzaj badań to bada-nia lokalizacyjne. Pozwolą one ustalić, czy lokalizacja jest od-powiednia z punktu widzenia bezpieczeństwa działania elek-trowni jądrowej. Badanie te obejmują m.in. analizę geolo-giczną, pomiary wód podziem-nych i powierzchniowych, mo-nitoring sejsmiczny i obserwa-cje meteorologiczne.

Wkrótce w obu lokalizacjach zostaną zamontowane wieże meteorologiczne o wysokości ok. 110 m. Konieczne będzie również wykonanie odwier-

tów, z których zostaną wydo-byte próbki gruntu. Najgłęb-sze odwierty będą miały 200 m głębokości. Badania hydro-logiczne wiążą się z kolei z bu-dową studni o różnej głębo-kości. Ponadto w promieniu 50 km od lokalizacji zostanie zamontowany system czujni-ków sejsmicznych.

Jak szum liści

Mimo że część z tych prac będzie wymagać użycia cięż-kiego sprzętu badania nie bę-dą one uciążliwe dla mieszkań-ców. Nie spowodują także wi-docznego zwiększenia ruchu pojazdów na drogach, zresztą ich nawierzchnia zostanie zba-dana po zakończeniu prac i w razie uszkodzeń – wyremon-towana. Badania nie powinny też powodować nadmierne-go hałasu. Na przykład wier-cenia będą emitować dźwięk porównywalny z szumem liści na wietrze.

Za przeprowadzenie badań odpowiada międzynarodo-wa firma WorleyParsons, któ-

rej centrala znajduje się w Au-stralii. Firma ma ponad 100 lat doświadczenia we wsparciu dużych projektów inżynieryj-nych, w tym 50 lat – w zakresie energetyki jądrowej. Wykonu-jąc zlecenia WorleyParsons ko-rzysta z miejscowych podwy-konawców i specjalistów, któ-rzy prowadzą prace badaw-cze i analizy danych. W Polsce spółka podpisała umowy m.in. z Narodową Fundacją Ochro-ny Środowiska oraz Instytutem Morskim w Gdańsku.

Badania środowiskowe po-trwają co najmniej 12 miesię-cy, a lokalizacyjne minimum 24 miesiące. Same w sobie ba-dania nie przesądzą o miejscu budowy elektrowni jądrowej. Jednak zebrane w ich trakcie dane posłużą do przygoto-wania raportów, które są pod-stawą do ubiegania się o zgo-dę na budowę. Raporty podle-gają ocenie organów państwa, a w przypadku raportu środo-wiskowego będzie on dodat-kowo poddany konsultacjom społecznym.

Żarnowiec czy Choczewo? Zdecydują badaniaW SKRÓCIE W gminach Choczewo, Gniewino i Krokowa rozpoczęły się badania, które pomogą wybrać miejsce, w którym stanie pierwsza polska elektrownia jądrowa.

ILUSTRACJA: PGE EJ 1 SP. Z O.O.


Łukasz [email protected]

Wydarzenia w elektrowni jądrowej w Fukushimie

spowodowane trzęsieniem ziemi czy kolejne rocznice ka-tastrofy w Czarnobylu, zwra-cają zawsze uwagę wszyst-kich mediów. Tuż po awarii w japońskiej elektrowni, dzień po dniu w prasie, telewizji, ra-diu czy Internecie dziennikarze informowali opinię publiczną o bieżącej sytuacji. Niestety nie wszystkie informacje, publi-kowane w mediach są rzetel-ne. Bardzo często pojawiają się w nich błędy wynikające z nie-zrozumienia omawianych za-gadnień. Poniżej przedstawio-ne są trzy najpowszechniejsze błędy, popełnianie nie tylko przez dziennikarzy, ale także większość niespecjalistów.

1. Napromieniowany ≠ skażony

Bardzo często mylone są dwa pojęcia: „napromienio-wany” oraz „skażony”, których błędnie używa się jako syno-nimów – oba terminy dotyczą dwóch różnych sytuacji. Oto przykład niezrozumienia obu określeń:

„Napromieniowane ryby mogą tra-fić na nasze stoły”, Wirtualna Polska, 12.04.2011(...) Z elektrowni Fukushima zaprzesta-no wypuszczania skażonej wody, któ-ra służyła do schładzania reaktorów, jednak konsekwencje napromienio-wania będą odczuwalne dla wszyst-kich organizmów żyjących w mo-rzu, ale przede wszystkim – dla ludzi. – Napromieniowana woda wsiąkała również w glebę i rozprowadzała się po warstwach wodonośnych. To gro-zi skażeniem wody pitnej – podkreśla wiceprezes Fundacji Nasza Ziemia Sła-womir Brzózek. (...) „Fukushima: wszędzie napro-mieniowane zwłoki”, tvp.info, 31.03.2011(...) Jak poinformowała agencja Kyo-do powołując się na miejscową poli-cję, ciała zostały „wystawione na silne promieniowanie po śmierci”. Są jednak obawy, że styczność z nimi mogłaby być niebezpieczna dla zdrowia funk-

cjonariuszy policji, lekarzy i członków rodzin. Ciał nie można przekazać ro-dzinom, gdyż kremacja mogłaby roz-przestrzenić substancje radioaktyw-ne. Napromieniowane ciała nie mogą również zostać pochowane, gdyż to z kolei może skazić ziemię. (...)

Jeżeli ktoś został „napromie-niowany”, to znaczy, że został poddany działaniu promie-niowania jonizującego, zosta-ła zdeponowana w nim okre-ślona dawka promieniowa-nia (energii). Tak samo mówi-my o innych przedmiotach, np. o żywności. Ale uwaga! Ciało, które zostało poddane działa-niu promieniowania jonizują-cego korpuskularnego: alfa lub beta, bądź elektromagnetycz-nego: X lub gamma, nie sta-je się źródłem promieniowa-nia, jak sądzi wiele osób! Mo-że tak się zdarzyć tylko w przy-padku napromieniowania neu-tronami – one mogą aktywo-wać izotopy, które stają się ra-dioaktywne i wówczas emitu-ją promieniowanie jonizujące. Ale taka sytuacja nie jest moż-liwa, ponieważ z silnymi źró-dłami neutronów mamy do czynienia głównie w rdzeniu reaktora. „Skażeniem promie-niotwórczym” nazywamy nato-miast obecność rozproszonej substancji promieniotwórczej w jakimkolwiek miejscu, poza źródłem promieniowania. Za-tem dany obiekt jest „skażony”, jeżeli na nim lub w nim znala-zła się substancja zawierająca izotopy promieniotwórcze – wówczas on sam staje się ra-dioaktywny. Dlatego ciała ofiar trzęsienia ziemi, których doty-czy drugi cytat, nie mogą być promieniotwórcze z powodu napromieniowania, jak sądzą autorzy notatki prasowej! Zo-stały one wystawione na po-le promieniowania jonizują-cego, ale nie neutronowego. Mogły zostać jedynie skażone poprzez opad radioaktywnego cezu lub jodu, ale gdyby tak by-ło, zmycie wodą tych ciał (czyli odkażenie lub inaczej dekonta-minacja), spowoduje usunięcie tych substancji i w konsekwen-cji nie będą stanowić żadnego zagrożenia.

2. Promieniowanie jonizujące, nie radioaktywne!

W języku potocznym, ale także w relacjach dziennikar-skich używane jest błędne wyrażenie „promieniowanie radioaktywne”. Przykład: „Japonia: pożary w Fukushimie, rośnie promieniowanie”, Polska Agencja Prasowa, 16.03.2011(...) Mimo wzrostu radioaktywne-go promieniowania, rząd nie za-mierza rozszerzać tzw. strefy ewa-kuacyjnej wokół elektrowni. W tej chwili obejmuje ona obszar w pro-mieniu 30 km od Fukushimy. (...)

„Śmigłowce awaryjne chłodzą re-aktor”, tvn24.pl, 17.03.2011(...) W środę rano dokonano pomia-ru radiacji w odległości około 60 km od uszkodzonej przez trzęsienie zie-mi elektrowni Fukushima. Okazało się, że promieniowanie radioaktyw-ne przekracza tam aż o 500 razy nor-malne wartości. Nie wiadomo, czy ma to związek z nowymi pożarami w elek-trowni. (...)

Sformułowanie to jest nie-logiczne – obiekt jest radioak-tywny, czyli emituje promie-niowanie jonizujące, jeśli za-wiera izotopy promieniotwór-cze. A przecież promieniowa-nie samo z siebie promienio-wania nie wysyła – zatem nie jest radioaktywne! Poprawne wyrażenie to „promieniowanie jonizujące”.

3. Reakcja jądrowa a topnienie rd zenia

Niezrozumieniem tematu wykazał się także dziennikarz, który przygotował następują-cą notatkę prasową:

„Reakcja jądrowa w japońskiej elektrowni?”, Polska Agencja Pra-sowa, 12.03.2011W elektrowni atomowej Fukushima I na skutek awarii systemu chłodzenia mogła rozpocząć się w sobotę częścio-wa reakcja topienia rdzenia reaktora numer 1 – poinformowała japońska agencja bezpieczeństwa nuklearnego. Wokół reaktora wykryto radioaktyw-ny cez – podaje Kyodo. Wcześniej Asso-ciated Press, powołując się na japoń-ską Komisję Bezpieczeństwa Nuklear-nego podała, że taka reakcja "jest moż-liwa", a agencja TASS podała, że "nie-kontrolowana" reakcja jest już w toku. Według EFE, władze japońskie nie wy-kluczają, że reakcja topienia rdzenia reaktora może być w toku.

Tak naprawdę trudno zrozu-mieć z tego przekazu, czy au-tor miał na myśli niekontrolo-waną, jądrową reakcję łańcu-chową, czy chciał poinformo-wać o możliwym topieniu się rdzenia reaktora. Są to prze-cież dwa różne zjawiska. Nie jest możliwe, aby w elektrow-ni atomowej mogła zajść nie-kontrolowana reakcja łańcu-chowa, która spowodowałaby eksplozję jak w bombie ato-mowej. Fizyczne i techniczne wymagania działania reakto-ra różnią się znacząco od tych, które doprowadzą do eksplo-zji bomby atomowej. Eksplo-zja taka wymaga dostępności materiału rozszczepialnego o wysokiej zawartości procento-wej właściwego izotopu (blisko 100 % U-235 lub Pu-239) i du-żej gęstości. W przeciwieństwie do tego w reaktorze jądrowym materiał rozszczepialny jest po-dwójnie „rozrzedzany” (wzbo-gacenie tylko około 5% U-235), a do tego paliwo jest rozdzie-lone pomiędzy poszczególne pręty paliwowe, żaden z prę-tów nie zawiera masy paliwa porównywalnej do tzw. „masy krytycznej”.

Najczęściej popełniane błędy w relacjach prasowych

Skąd się wziął symbol promieniotwórczości?

ll Przez setki lat trupia czasz-ka była używana jako ostrzeże-nie przed truciznami. Tak było do czasu, kiedy zaczęliśmy eks-perymentować z substancjami radioaktywnymi.

Symbol, który najczęściej ko-jarzymy z promieniowaniem jonizującym lub materiałami radioaktywnymi został wymy-ślony w 1946 roku przez grupę pracowników Radiation Labo-ratory na Uniwersytecie Kali-fornijskim w Berkeley. W tym czasie, negatywne skutki od-działywania promieniowania jonizującego na organizmy żywe były dopiero poznawa-ne i nie uzasadniały przygo-towania jakiegokolwiek zna-ku ostrzegawczego. Faktem jest, że pierwotnie symbol "koniczynki" był w zamierze-niu przeznaczony do lokalne-go użycia w Berkeley, głów-nie w postaci wiszącej etykiet-ki i naklejki. Nelsowi Gardeno-wi, wówczas przewodniczą-cemu "Health Chemistry Gro-up" w Berkeley, przypisuje się wypromowanie symbolu pro-mieniotwórczości, dzięki cze-mu znak został uznany przez rząd federalny. W jednym z li-stów opisał on pochodzenie symbolu: członkowie jego ze-społu pomogli "nabazgrolić" znak, który najlepiej symboli-zowałby stopień zagrożenia, typ działalności itd., ale który byłby jednocześnie prosty.

Wyjściowa wersja znaku przewidywała użycie fioleto-wego symbolu na niebieskim tle. Wybór niebieskiego uza-sadniano tym, że w laborato-riach kolor ten jest stosowa-ny niezwykle rzadko więc zo-stanie zminimalizowane nie-bezpieczeństwo przypadko-wej koincydencji. Wybór fiole-tu był wynikiem dość kuriozal-nego toku rozumowania - far-ba tego koloru była wyjątko-wo droga, co skutecznie miało zapobiegać przed niebezpie-czeństwem powszechnego jej użycia. Wybór kolorów zo-stał ostatecznie rozstrzygnię-ty po przeprowadzeniu z odle-głości 9 metrów testów na ła-twość rozpoznawania znaków w różnych warunkach oświe-tlenia, jednoznacznie wykazały one zalety fioletu na żółtym tle. Dopiero pod koniec lat 50-tych amerykański urząd standary-zacji (ANSI) przyjął dzisiejszy kształt.

„Masa krytyczna” izotopu rozszczepialnego to taka ma-sa, w której, przy określonej konfiguracji geometrycznej (kształt kuli, sześcianu, walca), może nastąpić wybuch nukle-arny.

Reakcja łańcuchowa w bom-bie atomowej odbywa się w sposób lawinowy i zachodzi natychmiastowo, w czasie oko-ło 1 miliardowej części sekun-dy. W przeciwieństwie do tego w reaktorach jądrowych prze-bieg czasowy reakcji łańcucho-wej, czyli lawiny kolejnych roz-szczepień, jest kontrolowany przez kilka czynników:• odpowiednie wzbogace-nie paliwa,• odpowiednie rozmieszcze-nie prętów paliwowych,• dobór odpowiedniego moderatora – np. woda zwy-kła, woda ciężka,• właściwy skład izotopowy prętów sterujących, prętów kontrolnych i prętów bezpie-czeństwa,• odpowiednie rozmieszcze-nie prętów sterujących, kon-trolnych bezpieczeństwa.

Po wyłączeniu reaktora, nor-malnym czy też awaryjnym, produkty rozszczepienia ca-ły czas są aktywne – rozpada-ją się, a każdej przemianie to-warzyszy emisja promieniowa-nia beta, gamma lub jednocze-śnie beta i gamma. Powoduje to nagrzewanie otaczających materiałów w reaktorze, czy-li generację tzw. ciepła powy-łączeniowego, ponieważ wy-twarza się ono jeszcze długo po wyłączeniu reaktora. Inten-sywność grzania powyłącze-niowego zaraz po wyłączeniu reaktora wynosi ok. 7 %, a po upływie 1 dnia spada do 0,5 % mocy przed wyłączeniem. Pro-blem zaczyna się w momencie utraty chłodziwa lub niemożli-wości odbioru ciepła, np. w wy-niku zatrzymania pomp, spo-wodowanego brakiem prądu elektrycznego. Wówczas ge-nerowane ciepło może spo-wodować po dłuższym czasie topnienie elementów paliwo-wych w rdzeniu reaktora. Jed-nak, dopóki zbiornik reaktora pozostaje nienaruszony, nie ma bezpośredniego zagroże-nia dla otoczenia.

Zacytowaną notatkę prze-drukowano w większości ser-wisów internetowych – tylko jeden z głównych portali po-prawił ewidentny błąd w tek-ście.

Mam nadzieję, że ten krótki artykuł pomoże uniknąć błę-dów często popełnianych w relacjach dziennikarskich i in-nych tekstach informacyjnych. Lista ta jeszcze nie została wy-czerpana, dlatego temat bę-dzie na pewno kontynuowany.

ILU

STRA

CJA:

FO

TOLI

A.PL

10 Numer 2XI.2013 - I.2014


W SKRÓCIE Narodowe Centrum Badań Jądrowych powstało 1 września 2011 r. w efekcie włączenia Instytutu Energii Atomowej POLATOM do Instytutu Problemów Jądrowych im. Andrzeja Sołtana.

W ŚWIERKU POWSTAJE NAJWIĘKSZY SUPERKOMPUTER W POLSCE OŚRODEK RADIOIZOTOPÓW POLATOM, KOMORY GORĄCE DO PRODUKCJI Y-90 I LU-177 MIĘDZYNARODOWA SZKOŁA ENERGETYKI JĄDROWEJ

Narodowe Centrum Ba-dań Jądrowych to nie tyl-

ko energetyka jądrowa. Na-ukowcy zajmują się także ba-daniami podstawowymi z dzie-dziny fizyki subatomowej (fizy-ka cząstek elementarnych i ją-drowa, fizyka plazmy gorącej itp.) oraz stosowaniem metod fizyki jądrowej i rozwijaniem technologii jądrowych. Cen-trum produkuje także m.in. ra-diofarmaceutyki oraz urządze-nia dla rozmaitych gałęzi nauki i gospodarki, w tym medycyny. Centrum tworzy infrastruktu-rę informatyczna i laboratoryj-ną niezbędną dla wsparcia eks-perckiego programu budowy energetyki jądrowej w Polsce.

NCBJ jest jednym z najwięk-szych instytutów naukowych w Polsce, dysponującym m.in. jedynym w Polsce jądrowym reaktorem badawczym Maria. Zatrudniamy ponad 1000 fi-zyków, inżynierów i pracowni-ków pomocniczych. Kadra na-ukowa Instytutu to ok. 70 pro-fesorów i doktorów habilito-wanych i ponad 120 doktorów.

W pracy naukowej NCBJ zaj-muje się eksperymentalnym i teoretycznym poszukiwaniem najbardziej fundamentalnych praw przyrody - uczestnicząc w wielkich konsorcjach ba-dawczych uczeni spoglądają w głąb najmniejszych skład-ników materii oraz daleko w niebo, wykorzystując robo-ty obserwacyjne własnej kon-strukcji. Prowadzone są bada-nia reaktorowe i prace nad pa-liwem jądrowym, a także nad bezpieczeństwem instalacji jądrowych. Badana jest gorą-ca plazma dla energetyki ter-mojądrowej przyszłości i roz-

wijane są metody modyfika-cji materiałów. Pracownicy prowadzą badania na rzecz ochrony środowiska i na rzecz bezpieczeństwa. Przygotowu-ją się także do roli organizacji wsparcia technicznego (TSO) dla polskiego programu jądro-wego. Rozwijana jest niezbęd-na do tego celu infrastruktu-ra, w szczególności tworzone jest Centrum Informatyczne Świerk. Kadra naukowa przej-muje doświadczenia krajów zaawansowanych w energe-tyce jądrowej i we współdzia-łaniu z nimi kształci własną ka-drę.

NCBJ zajmuje się też dzia-łalnością produkcyjną. Budo-wane są podsystemy najwięk-szych akceleratorów na świe-cie, naukowcy sami produku-ją akceleratory dla medycy-ny, przemysłu i nauki. Opra-cowywane są nowe radiofar-maceutyki, NCBJ jest ich pro-ducentem - jednym z wiodą-cych w świecie. Produkowana jest także specjalistyczną apa-raturę i wyposażenie medycz-ne. Pracownicy wykonują po-dzespoły na potrzeby misji ko-smicznych. Tworzą także Park Naukowo-Technologiczny, w którym ich opracowania będą komercjalizowane z udziałem partnerów gospodarczych.

Narodowe Centrum Badań Jądrowych współpracuje z czo-łowymi instytutami na niemal wszystkich kontynentach (w tym z CERN-em - największym laboratorium naukowym na Ziemi), a jego profesorowie zasiadają we władzach mię-dzynarodowych organizacji badawczych. Współuczestni-czą w globalnych przedsię-

wzięciach i programach na-ukowych (w tym w progra-mie energetyki przyszłości ITER oraz w programie badań nad sposobami walki z zagro-żeniem terrorystycznym EURI-TRACK).

NCBJ świadczy bogatą gamę usług badawczych i konstruk-cyjnych dla kontrahentów kra-jowych i zagranicznych. Prowa-dzone są badania detektorów promieniowania jonizującego i materiałów do ich produkcji dla największych producen-tów i laboratoriów naukowych. Budowana jest unikalna elek-tronikę do detektorów, m.in. wykonaliśmy układy i syste-my dla największego urządze-nia badawczego stworzonego przez człowieka – akceleratora LHC w Genewie.

Instytut prowadzi studia doktoranckie w zakresie fizyki cząstek elementarnych, fizyki promieniowania kosmiczne-go, kosmologii i astrofizyki, fi-zyki jądrowej, fizyki i technolo-gii plazmy, fizyki ciała stałego i badań materiałowych. Wie-le uwagi poświęca się też po-pularyzacji wiedzy. NCBJ ma bogatą ofertę edukacyjną dla uczniów, nauczycieli i studen-tów oraz ofertę szkoleniową dla gospodarki, służb publicz-nych i samorządowych.

Główna siedziba Centrum znajduje się w Otwocku w dzielnicy Świerk. Zakłady na-ukowe NCBJ zlokalizowane są także w Warszawie i w Łodzi.

Źródło: Narodowe Centrum Badań Jądrowych

BASEN TECHNOLOGICZNY Z WYPALONYM PALIWEM REAKTROA MARIA

HALA JEDYNEGO W POLSCE BADAWCZEGO REAKTORA JĄDROWEGO MARIA O MOCY 30 MW. JEGO BUDOWĘ ROZPOCZĘTO W CZERWCU 1970 R., A URUCHOMIONY ZOSTAŁ W GRUDNIU 1974 W ÓWCZESNYM INSTYTUCIE BADAŃ JĄDROWYCH (IBJ).

©Narodowe Centrum Badań Jądrowych

©Na

rodow

e Cen

trum

Bada

ń Jąd

rowyc

h

©Na

rodow

e Cen

trum

Bada

ń Jąd

rowyc

h

©Na

rodow

e Cen

trum

Bada

ń Jąd

rowyc

h

©Na

rodow

e Cen

trum

Bada

ń Jąd

rowyc

h

Narodowe Centrum Badań Jądrowych


ILE POTRZEBA PALIWA,ABY ZASILIĆ ŻARÓWKĘ PRZEZ ROK ?

ILE POTRZEBUJEMY PALIWA DO ELEKTROWNI WĘGLOWEJ, JĄDROWEJ ORAZ GAZOWEJ W PORÓWNANIU Z CZASEM PRACY SIŁOWNI WIATROWEJ, WODNEJ ORAZ PANELI SŁONECZNYCH, ABY ZASILIĆ 100-WATOWĄ ŻARÓWKĘ PRZEZ CAŁY ROK, 24 GODZINY NA DOBĘ?Kilowatogodzina (kWh) - jednostka energii równa 1000 watogodzin.100-watowa żarówka zużywa 0,1 kilowatogodziny energii w ciągu jednej godziny.Ile energii elektrycznej zużywa 100-watowa żarówka w ciągu roku? 0,1 kW x 8760 godzin w ciągu roku = 876 kWh

WĘGIEL• Spalenie 1 tony węgla dostarcza 2460 kWh energii• 876 kWh : 2460 kWh/tonę = 0,376 ton• 0,376 ton = 376 kg

376 kg

URAN• Z 1 kg izotopu U-235 można otrzymać 22 644 697 kWh energii• 876 kWh : 22 644 697 kWh/kg = 3,9 x 10-5 kg• Podzielmy tę liczbę przez 0,35 (średnia sprawność elektrowni jądrowej - konwersji energii termicznej w elektryczną) = 1,11 x 10-4 kg• Podzielmy otrzymaną wartość przez 0,007 (w uraniue naturalnym izotop U-235 stanowi 0,7% wszystkich izotopów) = 0,016 kg = 16 g

0,016 kg

GAZ• Z 1 kilograma gazu naturalnego otrzymujemy 13,5 kWh energii• 876 kWh : 13,5 kWh/kg = 64,89 kg gazu

64,89 kg

TURBINY WIATROWE• Moc turbiny - 1,5 megawata x 365 dni x 24 godziny x 25 % (zakładana wydajność turbiny w ciągu roku)= 3,285 MWh = 3 285 000 kWh• 876 kWh : 3 285 000 kWh/rok = 2,67 x 10-4 roku2,67 x 10-4 roku = 2 godziny 20 minut 9 sekund

2 godziny 20 minut 9 sekund

PANELE SŁONECZNE• Zakładając sprawność panelu słonecznego pomiędzy 20-25% (średnia sprawność konwersji energii słonecznej w elektryczną), 1 m2 panelu produkuje 1 kWh energii w ciągu dnia• 100 m2 paneli produkuje 100 kWh energii w ciągu dnia. • Zatem, aby zasilić żarówkę przez rok, muszą one praco-wać 8 dni 18 godzin 14 minut i 24 sekundy

8 dni 18 godzin 14 minut 9 sekund

HYDROELEKTROWNIA• Moc turbiny wodnej = (wysokość zapory) x (strumień wody) x sprawność : 11,8 (współczynnik konwersji jednostek - stopa x sekunda na kilowaty)• Zakładamy: wysokość zapory (10 ft = 3,048 m) x strumień wody (500 ft3/s = 14,2 m3/s) = 339 kW• 876 kWh : 339 kW = 2 godziny i 35 minut

2 godziny 35 minutŹródło: GOOD Infographics, www.good.is

12 Numer 2XI.2013 - I.2014


SEMIANRIUM NA UNIWERSYTECIE JAGIELLOŃSKIM, 2012 (© FUNDACJA FORUM ATOMOWE)

Tegoroczna trzecia edycja „Atomowego Autobusu”

będzie trwała dwa tygodnie – od 16 do 30 listopada. Trasa Mobilnego Laboratorium prze-biega przez pomorskie szkoły, od Szczecina aż po Gdańsk! Jednym z przystanku będzie także Kaszubsko-Pomorska Szkoła Wyższa w Wejherowie, z którą Fundacja aktywnie współpracuje od kilku miesię-cy. Podbój Pomorza Atomowy Autobus rozpocznie wizytą w Szczecinie, a następne przy-stanki na trasie to Kołobrzeg, Koszalin, Darłowo, Słupsk, Łe-ba, Choczewo, Krokowa, Wej-herowo i Puck. Atomowy Auto-bus zatrzyma się także w War-szawie. Projekt wspierają PGE EJ 1 Sp. z o.o., EDF Polska S.A.,

Areva, Ernst & Young, General Electric Hitachi oraz Worley-Parsons.

„Atomowy Autobus” to naj-większy projekt Fundacji FO-RUM ATOMOWE. Głównym je-go celem jest przekazywanie obiektywnej wiedzy z dziedzi-ny energetyki jądrowej, pro-mieniotwórczości oraz dzie-dzin pokrewnych, i uświa-damianie społeczeństwu, że energia ta jest bezpieczna, wydajna i przede wszystkim opłacalna, dlatego Polska jej potrzebuje.

Podczas trzeciej edycji zapla-nowane zostały liczne atrakcje. Poza autobusem, który co ro-ku jest obiektem największego

zainteresowania, na wystawie specjalnie przygotowanej wy-stawie będzie można odwie-dzić stoiska tematyczne doty-czące promieniowania natu-ralnego, energetyki jądrowej, ochrony radiologicznej, ener-gii oraz chemii. Wolontariusze pokażą ciekawe doświadcze-nia oraz wyjaśnią nawet te naj-trudniejsze kwestie, związane z energetyką. Stoisko „Atomo-wego Autobusu” składa się z czterech części tematycznych. Pierwsza część wystawy to „Promieniotwórczość i ochro-na radiologiczna”. Tu prezen-towane będą podstawowe za-gadnienia fizyki jądrowej: isto-ta promieniotwórczości, wła-sności promieniowania joni-zującego (elektromagnetycz-

nego i korpuskularnego) oraz zasady ochrony radiologicz-nej. W drugiej części pt. „Ener-gia” zaprezentowane będą do-świadczenia fizyczne związane z generowaniem energii elek-trycznej z różnych źródeł: ener-gii wiatrowej, słonecznej, che-micznej, czy wodnej, a także konwersji jednej formy ener-gii w drugą. Omawiamy tu wy-dajność poszczególnych źró-deł energii, a także możliwo-ści zastosowania odnawial-nych źródeł energii w Polsce. Z kolei trzecia część stoiska bez-pośrednio dotyczy zagadnień „Energetyki jądrowej”. Pracow-nicy Fundacji przybliżą wszyst-kim zwiedzającym zasady dzia-łania rektorów jądrowych, roz-poczynając od pojedyncze-

go rozszczepienia jądra uranu do generowania prądu przez turbiny. Przygotowany został specjalny, interaktywny mo-del elektrowni jądrowej, a tak-że makieta kasety paliwowej reaktora PWR. Ważnym ele-mentem wystawy będą semi-naria tematyczne, prowadzo-ne w każdej szkole. Nie zabrak-nie także rozrywki i rywalizacji – każdy będzie mógł sprawdzić swoją wiedzę o energetyce w konkursie i wygrać nagrodę!

Realizując założenia tego-rocznego projektu uwzględ-nione będą doświadczenia z dwóch poprzednich edycji „Atomowego Autobusu – Mo-bilnego Laboratorium”, które zrealizowane zostały w 2010 i

2012 roku. Obie kampanie za-kończyły się sukcesem. Łącz-nie w ciągu 24 dni „Atomo-wy Autobus” przejechał około 5800 km, odwiedził 23 miasta i miejscowości – uczelnie wyż-sze, szkoły średnie, instytucje publiczne. Wolontariusze Fun-dacji spędzili 108 godzin pro-wadząc pokazy na stoiskach i odpowiadając na pytania od-wiedzających, a także wygłosili 66 seminariów popularnonau-kowych. W ciągu dwóch edy-cji stoisko „Atomowego Auto-busu” odwiedziło co najmniej 8000 osób.

Więcej informacji na stronie: www.atomowyautobus.pl.

W SKRÓCIE Już w połowie listopada „Atomowy Autobus – Mobilne laboratorium” wyruszy po raz trzeci. W tym roku Autobus objedzie północne województwa Polski: pomorskie i zachodniopomorskie.

ATOMOWY AUTOBUS, EDYCJA 2010 (© FUNDACJA FORUM ATOMOWE)

Atomowy Autobus wyrusza w podróż po Polsce po raz trzeci!

• Wydawca: Fundacja FORUM ATOMOWE • ul. Długa 23/25 lok. 21 • 00-238 Warszawa • www.forumatomowe.org • [email protected]• Redaktor Naczelna: Małgorzata Osińska • Redaktor odpowiedzialny za treść: Łukasz Koszuk • Redaktorzy wydania: Łukasz Koszuk, Jakub Ośko, Anna Przybyszewska, Maciej Zarzycki • Opracowanie graficzne i skład tekstu: Łukasz Koszuk• ZACHĘCAMY DO ZAMIESZCZANIA REKLAM I PUBLIKOWANIA ARTYKUŁÓW SPONSOROWAYCH• Redakcja zastrzega sobie prawo do redagowania i skracania tekstów • Copyright © Fundacja FORUM ATOMOWE 2013 • Wszystkie prawa zastrzeżone

facebook.com/forumatomowe

SPOTKANIA Z ENERGIĄ ATOMOWĄSpotkania kierowane są do wszystkich od lat 7 i mogą zostać zrealizowane w postaci: seminarium popularno-naukowego, warsztatów czy pokazów w formie naszej Mobilnej Wystawy ATOMLAB. Termin spotkania usta-lany jest indywidualnie z organizatorami. W roku szkolnym 2013/2014 w Wejherowie i Krakowie realizujemy specjalny program zajęć pt. „poskromiony Atom”! Zajęcia odbywają się w Kaszubsko-Pomorskiej Szkole Wyższej i w Ośrodku Kultury Kraków-Nowa Huta. Spotkania są bezpłatne.

Więcej na stronie: http://www.forumatomowe.org/spotkania-z-energia-atomowa/

Forum Atomowe, Nr 2 (2013)

Documents