Oppenheimer, bomba in jedrski reaktor
Film Oppenheimer je vreden ogleda! Vendar pa lahko v javnosti ponovno sproži zmedo med jedrskimi reaktorji in bombo. Ta zmeda je v 70. letih prejšnjega stoletja energetski sektor vrnila desetletja v preteklost. Poglejmo, kako so inženirji spremenili najbolj smrtonosno orožje na Zemlji v enega najvarnejših virov energije.
Aktivna sestavina bombe in goriva v jedrskem reaktorju je "cepljiva snov", npr. uran U-235 ali plutonij Pu-239. Obstaja pa razlika - bomba ima veliko več cepljivih snovi na enoto mase kot jedrsko gorivo. Razlika nastane pri obogatitvi.
Reaktor | obogatitev < 5 % |
Bomba | obogatitev > 90 % |
Razlika v obogatitvi je primerljiva z razliko med pitjem malenkost začinjene margarite in močne čili omake naravnost iz stekleničke.
Visoka obogatitev bombe pomaga, da se čim več cepljivih snovi razcepi v čim krajšem času. Pri tem se sprosti veliko energije. A visoka obogatitev ni dovolj. Za izdelavo bombe je treba tudi zelo hitro stisniti jedro. Na začetku so to dosegli tako, da so "izstrelili" eno polovico visoko obogatene sredice v drugo.
Reaktorji so popolnoma drugačni. Nizka obogatitev pomaga preprečevati pobeg cepitve, zasnova pa omogoča postopno sproščanje energije skozi čas. Človeštvo je to zelo dobro razvilo. Jedrska energija je statistično gledano enako varna kot sončna in vetrna.
Kaj pa eksplozije reaktorjev?
Slišali ste že za eksplozije reaktorjev, na primer v Černobilu ali Fukušimi. Poglejmo, kakšna je razlika med navedenima eksplozijama in eksplozijo atomske bombe.
Na kratko lahko rečemo, da je šlo predvsem za kemično reakcijo, ne jedrsko. Sprostilo se je tisočkrat do milijonkrat manj energije kot pri atomski bombi. V 18.000 letih delovanja civilnih reaktorjev sta bili le 2 kemični eksploziji. (op. ur.: Avtor upošteva kumulativni seštevek let delovanja vseh jedrskih reaktorjev.) V primeru nesreče na Otoku treh milj je šlo za taljenje sredice, do izpusta radioaktivnosti pa ni prišlo.
Sodobni reaktorji so izjemno varni, toda kaj bi se zgodilo, če bi nek slab človek poskušal povzročiti eksplozijo reaktorja?
To bi bilo zelo težko, saj obstajajo tehnične omejitve glede hitrosti premikanja kontrolnih palic in številni drugi varnostni sistemi.
V redu ... Kaj pa, če bi naenkrat čudežno odstranili vse varnostne sisteme?
Tako v reaktorju kot v bombi bi cepljivi material začel razpadati in sproščati energijo. Obstaja pa pomembna razlika. V bombi se veliko cepitev zgodi skoraj v trenutku, pri čemer se sprosti ogromno energije. V reaktorju bi se lahko razcepila samo drobna količina goriva, preden bi reaktor razgnale druge sile.
V Černobilu je segreta voda v sredici povzročila parno eksplozijo, ki je reaktor raznesla na koščke. Večina cepljivega materiala se sploh ni razcepila. Sama zasnova je to preprečila. Treba je tudi omeniti, da v Černobilu ni bilo zadrževalne kupole, kot jo imajo drugi reaktorji.
Moč eksplozije v Černobilu je bila ~= 10 ton eksploziva TNT. Pri tem se je razcepilo manj kot 0,00001 % goriva. V Hirošimi je bila moč eksplozije ~= 15 000 ton TNT, presenetljivo pa se je razcepilo le ~2 % goriva. Kasnejše atomske bombe naj bi to število povečale na 20 - 40 %, čeprav so podrobnosti zaupne.
V Fukušimi je bila eksplozija posledica vžiga nakopičenega vodika. K eksploziji ni neposredno prispevala cepitev. Kljub temu, da je bila to druga najhujša nesreča s civilno jedrsko energijo vseh časov, smrtnih žrtev ni bilo.
- Reaktor fizično ne more eksplodirati kot jedrska bomba.
- Dve največji nesreči pri proizvodnji jedrske energije sta bili kemični in ne jedrski eksploziji.
- Jedrska energija je statistično gledano enako varna kot sončna ali vetrna.
Kako naprej?
Nekateri protijedrski aktivisti so zgoraj navedeno sicer razumeli, vendar so kljub temu menili, da je treba vse, kar je jedrskega, ukiniti. Čutili so globoko nezaupanje v sposobnost človeštva, da izkoristi prednosti jedrske energije in se hkrati izogne uporabi bombe. To je slabo stališče zaradi dveh ključnih razlogov:
- Človeštvo ne more kar pozabiti, kako se izdela atomsko bombo. Zaprtje jedrskih elektrarn nima vpliva na željo ali sposobnost države, da bi izdelala orožje.
- Človeštvo potrebuje jedrsko energijo, da bi doseglo svoje podnebne cilje in cilje razogljičenja. Tisti, ki menijo, da lahko to dosežemo samo z obnovljivimi viri energije, si niso dovolj natančno ogledali izzivov, povezanih s soncem, vetrom, skladiščenjem in prenosom.
Če bi javnost že od začetka razumela razliko med jedrsko energijo in orožjem, bi bili jedrski reaktorji verjetno veliko bolj razširjeni. In danes bi bili glede čiste energije v povsem drugačni situaciji.
V prihodnjih desetletjih bomo priča velikemu ponovnemu povečanju uporabe jedrske energije za obče dobro, vključno z razogljičenjem, energetsko neodvisnostjo in razcvetom človeštva.
Tudi vnuk J. Roberta Oppenheimerja je prepričan, da bi si to želel tudi njegov dedek:
»Kot vnuk J. Roberta Oppenheimerja sem prepričan, da bi moj dedek podprl širitev jedrske energije kot okolju prijazne rešitve za reševanje svetovnih energetskih problemov in, morda nasprotno od intuicije, kot katalizatorja miru in enotnosti.«