Energija, zračenje i život

1.Nesreće i strahovi

Članovi Društva inženjera i tehničara DITS iz Samobora posjetili su 14. rujna 2018. NEK - Nuklearnu elektranu Krško u Sloveniji. Predstavnici elektrane su nas srdačno dočekali i uz strogu kontrolu kretanja objasnili nam glavne principe i postupke rada elektrane. Svi mi  pamtimo velike nesreće vezane uz nuklearne elektrane poput one 1979. u američkoj Three Mile Island, černobilsku u Ukrajini 1986. godine i u japanskoj Fukushimi 2011.  pa postoji stalna bojazan od sličnih incidenata tako da je bilo vrlo korisno ćuti savjete direktno od stručnjaka iz Nuklearne elektrane Krško. 

Nuklearna energija oslobođena cijepanjem  jezgara atoma u nuklearnom reaktoru (1) pretvara se u toplinu. Ta toplina zagrijava vodu u primarnom  krugu, koja se predaje pomoću parogeneratora sekundarnom krugu (2)Para pokreće turbinu, turbina  generator koji pretvara na kraju sve to u električnu energiju(3)

 
Unutar UN-a postoji komitet  UNSCEAR čija je zadaća praćenje ionizantnog zračenja i objavljivanje  izvještaja o njegovim utjecajima, kao što je bio i izvještaj o velikoj nesreći u Japanu. 

Dana 11. ožujka 2011. u 14.46 po lokalnom vremenu, japansko područje blizu Honshua pogodio je potres jačine 9 stupnjeva i stvorio se snažan tsunami koji je ostavio iza sebe smrti i uništenja. Potres i tsunami  koji je potopio više od 500 četvornih kilometara zemljišta odnio je više od 20.000 života, uništio kuće i naselja, infrastrukture i prirodne resurse. Bila je to najgora civilna nuklearna katastrofa poslije Černobila.  U nuklearki Fukushima Daiichi došlo je do teških oštećenja jezgre na tri od šest nuklearnih reaktora  tako da su u okoliš iscurile ogromne količine radioaktivnog materijala. Japanska je vlada preporučila evakuacija oko 78.000 ljudi u radijusu od 20 km te od oko 62.000 ljudi koji su živjeli 20 do 30 kilometara od elektrane.

Dakako, takvi izvještaji izazivaju strah prema nuklearnim elektranama, ali zračenje je prisutno i oko svake hidroelektrane, termoelektrane na ugljen, plinske, sunčeve, vjetroelektrane... Posebnost nuklearne elektrane je zračenje usko povezano s dobivanjem električne energije. Hotimice ne pišem o proizvodnji jer se energija ne proizvodi nego se različitim pretvorbama nudi ljudima za korištenje. Sve energije i materije su stvorene kada je stvoren i svemir. O pretvorbama energije pisao sam već  ranije. 

Sve u svemu ljudi imaju nepovjerenje prema nuklearnim elektranama zbog zračenja, koje izaziva lančana reakcija (fisija) u nuklearnom gorivu od uranijevog dioksida kojemu je dodan tripostotni radioaktivni uran 235. Uran je 1789. godine otkrio njemački profesor kemije i apotekar Martin Heinrich Klaproth. Mirnodopska primjena uranija za proizvodnju energije počinje već 1950. godine. 

2. Nuklearna energija je ipak prihvatljiva opcija.

Je li nuklearna energija donijela  više dobra ili zla? Budući da su trenutno klimatske promjene dugoročno gledano najveća prijetnja opstanku čovječanstva i života uopće, posljednjih godina ponovno se sve intenzivnije vode rasprave o tome koliko nam je dobra, a koliko zla donijela nuklearna energija te kakvu ulogu može imati u budućnosti…

Pobornici nuklearne energije ističu da su nuklearke izvori s vrlo malim emisijama stakleničkih plinova te da mogu ublažiti ubrzano globalno zatopljenje koje potiču fosilni izvori. Osim toga, one nisu izvori zagađenja zraka, najvećeg ubojice u okolišu. Javno mjenje je  čudno. Austrijanci su 1978 izgradili nuklearnu elektranu AKW Zwentendorf i prije nesreće u Černobilu  na referendumu je 50,47%  birača glasalo protiv stavljanja elektrane u pogon. Njemačka se odlučila na zatvaranje nuklearki, a Velika Britanija na gradnju novih!?Francuzi pretežni dio električne energije dobivaju iz  nuklearnih elektrana.

Hrvatska bi  trebala 2020. imati  potrošnju električne energije po stanovniku 5000 kWh što također postavlja pitanje odakle i kako proizvesti tu energiju.

Pogledajmo bilancu dobivanja topline  kod glavnih elektrana od kojih najviše trošimo električnu struju. Kemijskom reakcijom izgaranjem 1 g metana dobiva se  50 kJ  energije kao topline, dok nuklearnom reakcijom cijepanja 1 g atoma urana 235 dobiva se 8•10⁷ kJ topline! Obiteljska kuća troši toplinu  godišnje koja je uskladišena u nuklearnom gorivu veličine zrna graha!!
U svijetu rade 444 nuklearna reaktora,  a 62 se još  grade. Svjetska potrošnja električne energije 2014. godine bila je od termoelektrana na ugljen 67 % dok od nuklearnog goriva samo 11 %.  Postoji scenarij kako će se 2040. godine dobivati pomoću ugljena samo 16 % dok će nuklearno gorivo porasti na 18 %. Kod usporedbe energetskog potencijala ugljena i  fisije urana valja uzeti u obzir ovaj podatak - količina početne sirovine  u prirodi uranske rudače s 1000 ppm  urana je 10¹⁰  tona  što odgovara ekvivalentnoj količini ugljena od 1,76•10¹¹ tona.[i]

Ti podaci govore kako su nuklearke jedno od razumskih rješenja buduće energetske politike svake zemlje.

3.Kako smanjjiti strah od zračenja?

Možemo li smanjiti strah od zračenja? Najprije malo teorije. Bez zračenja ne bi bilo svemira, ona su dio našeg života. Zračenje  je  širi pojam koji opisuje pojave kada su izvori valovi električnih i magnetskih polja i čestice helijeve jezgre protona i elektrona. Kada se govori o zračenju onda se misli na zračenje radioaktivnih tvari, mobilnih telefona, televizijskih i računalnih zaslona. No, na 30 stranica vrlo informativne i  korisne brošure: Energija, zračenje, život moguće je spoznati sve mitove, strahove i  činjenice o toj problematici. 

Iz  brošure ćete naučiti kako postoji:

1.      Zračenje u prirodi

2.      Zračenje kućanskih električnih  uređaja

3.      Zračenje mobilne komunikacije

4.      Zračenje dalekovoda

5.      Zračenje  nuklearne elektrane

6.      Zračenje u medicini.

 Kako bi se zračenje bolje razumjelo mora  se znati nešto o jedinicama vezanim uz radioaktivnost. Henri Becquerel je radioaktivnost  slučajno otkrio 1896. proučavajući uranovu sol  zato se njemu u čast jedinica aktivnosti radioaktivnog izvora naziva bekerel znak Bq. Bekerel znači u atomu jedan raspad u sekundi Bq=s^-1.

U izvještaju za kolovoz 2018. o radu NEK-a stoji sljedeće: Najveća ukupna dozvoljena godišnja radioaktivnost u tekućim ispustima iznosi 45 TBq. Od toga je udio za tritij u kolovozu iznosio 0,00004 %, a ukupni godišnji udio do kraja kolovoza 22,7 %. Za ostale radionukleide čija je dozvoljena godišnja radioaktivnost 100 GBq, udio u proteklom mjesecu iznosio je 0,00014 %, a godišnje 0,014 %.

Ono što je važno za oštećenje zdravlja su  biološki efekti zračenja.

Mjerna jedinica za biološke efekte zračenja definirana je količinom energije potrošene  tj. apsorbirane u jedinici mase nekog tijela. Jedinica za apsorbiranu dozu jest grej (grey,Gy) Doza zračenja iznosi 1 grej (Gy) ako energija apsorbirana u 1 kg materijala ili tkiva iznosi 1 džul.(J)

Ali biološki efekti zračenja ne ovise samo o apsorbiranoj energiji u  jedinici mase nego i  o vrsti zračenja. Množenjem apsorbirane doze s FBE faktorom ili faktor modifikacije dobije se ekvivalentna doza zračenja. Jedinica za ekvivalentnu dozu  je sivert (Sievert - Sv).  FBE faktor za X zrake,  gama zrake i elektrone  je jedinica,  dok za neutrone je 1-3, za protone 10 dok je za alfa  čestice 20.  Ozračenje u okolišu nuklearne elektrane u normalnom pogonu ili  pri kvaru dolazi najviše od  beta i gama zračenja a to iznosi jedinicu. Ekvivalentna doza je bitna jer se mogu zbrajati učinci različitih vrsta zračenja. Ekvivalentna doza 3 Sv je smrtonosna.

Kako izgleda zračenje koje se primjenjuje za dijagnostiku i terapiju u medicini? Čitam podatke iz navedene brošure. Prosječna godišnja doza zračenja koju prima pojedinac u Hrvatskoj je oko 3,5 mSv. To se odnosi na 0,5 mSv iz umjetnih  izvora i 3 mSv iz prirodnih izvora.

Nabrojimo najčešće izvore zračenja izraženo kroz mSv: RTG zuba 0,005, sigurnosni skener u  zračnoj luci 0,0001, pušenje kutije cigareta na dan 0,36, RTG snimanje kostiju 0,001, CT snimanje glave 2, CT snimanje zdjelice 10.

Aktivnosti  pojedinih prirodnih radioaktivnih izotopa koji se nalaze u različitim tvarima su: opeka 800 Bq dok odrasla osoba ima 7000 Bq bekerela.
Naime opasne tvari i zračenja postoje oko  čovjek i dobro se informirati o rizicima i utjecajima  koji su stalno prisutni usvakodnevnom  životu.

---

[i] Vladimir Knapp, Novi izvori energije, Školska knjiga 1884. Zagreb str. 42