40
DEsEURI RADIOACTIVE Deseurile radioactive contin elemente chimice radioactive care nu mai au utilizare practica. Deseul radioactiv este uneori produsul unui proces nuclear, cum ar fi fisiunea nucleara. Cele mai multe deseuri radioactive sunt "de nivel scazut", ceea ce înseamna ca ele au nivele scazute ale radioactivitatii, raportate fie la masa fie la volum. Acest tip de deseu consta adesea din elemente cum ar fi echipamentul (hainele) de protec& 232f51c #355;ie, care sunt doar slab contaminate, dar periculoase în caz de contaminare radioactiva a corpului uman prin ingerare, inhalare, absorbtie sau injectie. Surse de deseuri radioactive · Materiale radioactive existente natural Procesarea substantelor continând radioactivitate naturala conduce la producerea de deseuri radioactive cunoscute si sub denumirea NORM (Naturally Occurring Radioactive Material). Cele mai multe dintre aceste deseuri sunt emitatoare de particule alfa, prin reactiile de fisiune în lant ale uraniului si toriului. · Carbune Carbunele contine o cantitate mica de nuclizi radioactivi, cum ar fi uraniu si toriu, dar la o concentratie mult mai mica decât cea a respectivelor radio-elemente aflate în crusta terestra. Aceste deseuri radioactive devin mai concentrate în cenusa deoarece ele "nu ard bine" (nu oxideaza). Totusi radioactivitatea cenusii ramâne foarte mica. Ea este de aceeasi valoare ca a sisturilor negre si mai mica decât a rocilor fosfatice, dar prezinta interes deoarece cenusa ajunsa în atmosfera poate fi inhalata. · Petrol si gaze naturale Reziduurile industriale de petrol si gaze naturale contin uneori radiu si compusi ai acestuia. Familia sulfatilor din petrol poate fi foarte bogata în radiu, si, în general, apa, petrolul si gazele naturale pot contine radon. Radonul se dezintegreaza pentru a forma radioizotopi solizi care intra în compozitia depunerilor din interiorul conductelor. Într-un combinat de procesare a petrolului (combinat petrochimic) zona unde este procesat propanul este cea mai contaminata deoarece radonul are acelasi punct de fierbere ca si propanul. · Procesarea mineralelor În general, aproape toate deseurile rezultate din prelucrarea mineralelor pot contine radioactivitate naturala.

Deseuri Radioactive

Embed Size (px)

DESCRIPTION

referat la fizica,deseuri radioactive

Citation preview

DEsEURI RADIOACTIVEDeseurile radioactive contin elemente chimice radioactive care nu mai au utilizare practica. Deseul radioactiv este uneori produsul unui proces nuclear, cum ar fi fisiunea nucleara. Cele mai multe deseuri radioactive sunt "de nivel scazut", ceea ce nseamna ca ele au nivele scazute ale radioactivitatii, raportate fie la masa fie la volum. Acest tip de deseu consta adesea din elemente cum ar fi echipamentul (hainele) de protec& 232f51c #355;ie, care sunt doar slab contaminate, dar periculoase n caz de contaminare radioactiva a corpului uman prin ingerare, inhalare, absorbtie sau injectie.Surse de deseuri radioactiveMateriale radioactive existente naturalProcesarea substantelor continnd radioactivitate naturala conduce la producerea de deseuri radioactive cunoscute si sub denumirea NORM (Naturally Occurring Radioactive Material). Cele mai multe dintre aceste deseuri sunt emitatoare de particule alfa, prin reactiile de fisiune n lant ale uraniului si toriului.CarbuneCarbunele contine o cantitate mica de nuclizi radioactivi, cum ar fi uraniu si toriu, dar la o concentratie mult mai mica dect cea a respectivelor radio-elemente aflate n crusta terestra. Aceste deseuri radioactive devin mai concentrate n cenusa deoarece ele "nu ard bine" (nu oxideaza). Totusi radioactivitatea cenusii ramne foarte mica. Ea este de aceeasi valoare ca a sisturilor negre si mai mica dect a rocilor fosfatice, dar prezinta interes deoarece cenusa ajunsa n atmosfera poate fi inhalata.Petrol si gaze naturaleReziduurile industriale de petrol si gaze naturale contin uneori radiu si compusi ai acestuia. Familia sulfatilor din petrol poate fi foarte bogata n radiu, si, n general, apa, petrolul si gazele naturale pot contine radon. Radonul se dezintegreaza pentru a forma radioizotopi solizi care intra n compozitia depunerilor din interiorul conductelor. ntr-un combinat de procesare a petrolului (combinat petrochimic) zona unde este procesat propanul este cea mai contaminata deoarece radonul are acelasi punct de fierbere ca si propanul.Procesarea mineralelorn general, aproape toate deseurile rezultate din prelucrarea mineralelor pot contine radioactivitate naturala.Surse medicaleDeseurile radioactive medicale tind sa contina emitatori de raze beta si gamma. n diagnosticarea medicala prin metode radioactive se folosesc emitatori gamma cu viata scurta cum ar fi99mTc. Alti radioizotopi folositi n medicina sunt:90Y (t1/2= 2,7 zile) folosit n tratarea limfei;131I (t1/2= 8,0 zile) folosit pentru teste functionale ale tiroidei si tratarea cancerului; tiroidei;89Sr (t1/2= 52 zile) folosit pentru tratarea cancerului osos si injectii intravenoase;192Ir (t1/2= 74 zile) folosit pentru braho-terapie;60Co (t1/2= 5,3 ani) folosit pentru braho-terapie si radioterapie externa;137Cs (t1/2= 30 ani) folosit de asemenea pentru braho-terapie si radioterapie externa.Surse industrialeSursele industriale de deseuri radioactive pot contine emitatori alfa, beta, neutroni si gamma. Emitatorii gamma sunt folositi n radiografii n timp de sursele emitatoare de neutroni sunt folosite ntr-o serie de aplicatii cum ar fi exploatarea sondelor petroliere.Ciclul combustibilului nuclearDeseurile provenite din prima faza a ciclului combustibilului nuclear sunt, n mod uzual, emitatori alfa ntlniti n procesul de extractie a minereului de uraniu. Cel mai adesea este vorba despre radiu si produsii rezultati n urma dezintegrarii radiului.Concentratul de bioxid de uraniu (UO2) scos din mina nu este foarte radioactiv: doar de o suta de ori mai radioactiv dect granitul folosit n constructia cladirilor. nsa UO2este rafinat n "turta galbena" (U3O8), apoi convertit n hexaflorura de uraniu gazoasa (UF6). Sub forma de gaz, uraniul sufera o mbogatire n continutul de izotop235U de la 0,7% pna la 3,5% (combustibil LEU = Low Enriched Uranium). Urmeaza apoi reconvertirea n bioxidul de uraniu (solid ceramic) pentru a fi introdus n fasciculele combustibile.Principalul subprodus al mbogatirii este uraniul saracit, n principal izotopul238U, cu o concentratie de235U de aproximativ 0,3%. El este stocat att sub forma de UF6ct si U3O8. Uneori este folosit n aplicatii unde densitatea lui foarte mare este pretioasa, cum ar fi chila iahturilor si proiectilele anti-tanc. Este de asemenea utilizat (mpreuna cu plutoniu reciclat) pentru obtinerea combustibilului MOX si pentru diluarea uraniului nalt mbogatit din armele nucleare dezafectate, acesta fiind redirectionat drept combustibil n reactoare nucleare. Aceasta diluare este si o masura de prevedere n sensul ca orice natiune care ar folosi combustibil ars pentru fabricarea de arme nucleare va trebui sa repete procesul (foarte scump si complex) de mbogatire.La sfrsitul ciclului de combustibil nuclear, fasciculele combustibile "arse" contin produsi de fisiune care emit radiatii gamma, actinide care emit particule alfa cum ar fi234U,237Np,238Pu si241Am, sau emitatori de neutroni cum ar fi Cf. Acesti izotopi s-au format n reactor.Este important sa se faca distinctie ntre procesarea uraniului pentru fabricatia de combustibil si reprocesarea combustibilului uzat. Combustibilul uzat contine produsi de fisiune nalt-radioactivi. Unii dintre ei sunt absorbanti de neutroni. Cantitatea acestora poate creste pna la nivelul cnd absorbtia de neutroni devine att de importanta nct reactia de fisiune n lant se opreste, chiar si atunci cnd barele de control ar fi scoase complet. n acest moment combustibilul din reactor (continnd si o cantitate substantiala de235U si plutoniu) trebuie nlocuit cu combustibil proaspat. Combustibilul ars poate fi stocat sau poate fi reprocesat pentru ndepartarea produsilor de fisiune. Reprocesarea presupune mnuirea de materiale nalt-radioactive (att produsii de fisiune ndepartati din combustibilul ars ct si substantele chimice folosite n acest proces sunt nalt-radioactive).Proliferarea (raspndirea) deseurilor radioactiveO preocupare importanta legata de tranzactionarea uraniului si plutoniului se refera la posibilitatea utilizarii acestor materiale pentru fabricarea de arme nucleare. n general, reactoarele nucleare active si depozitele de arme nucleare sunt foarte atent pazite si controlate. Totusi deseurile nalt-radioactive provenite de la reactoarele nucleare contin plutoniu. Este adevarat, acest plutoniu (de calitate redusa) contine un amestec de239Pu (foarte adecvat fabricarii de arme nucleare) si240Pu (un contaminant nedorit si nalt-radioactiv), iar cei doi izotopi sunt dificil de separat. Mai mult, deseurile sunt pline de produsi de fisiune nalt-radioactivi (unii cu timpi de njumatatire relativ scurti). Preocuparea este ca daca aceste deseuri sunt depozitate (n structuri geologice), atunci dupa un numar de ani produsii de fisiune se dezintegreaza, scade radioactivitatea deseurilor si accesul la plutoniu devine mai usor. Cu att mai mult cu ct izotopul indizerabil240Pu se dezintegreaza mai repede dect239Pu si calitatea materialului necesar armelor nucleare creste n timp (desi cantitatea sa scade n timp). Prin urmare aceste depozite de deseuri vor deveni cu timpul adevarate "mine de plutoniu".Criticii "minei de plutoniu" sustin ca timpul de njumatatire al240Pu este de 6.560 ani iar pentru239Pu avem t1/2= 21.110 ani si, prin urmare, aceasta relativa mbogatire "naturala" ar necesita 9.000 ani pentru a obtine plutoniu de calitatea (concentratia) ceruta de armele nucleare. Cu alte cuvinte, aceste "mine de plutoniu" ar fi o problema a viitorului ndepartat, omenirea avnd la dispozitie timp suficient (9.000 ani) pentru a gasi solutii tehnologice nainte ca ea sa devina acuta.O solutie este reciclarea plutoniului si utilizarea lui drept combustibil n reactorii rapizi. n acest caz nsesi centralele n care se reproceseaza plutoniul devin surse (si preocupari) ale proliferarii nucleare. Pe de alta parte, trebuie reamintit totusi faptul ca n reactorii rapizi piro-metalurgici se genereaza ca deseuri radioactive doar compusi ai actinidelor, ce nu pot fi folositi la fabricarea armelor nucleare.Reprocesarea armelor nucleareDeseurile provenite din reprocesarea armelor nucleare (n opozitie cu productia acestora, care cere procesarea primara a combustibilului scos din reactor) este putin probabil sa contina activitate beta sau gamma mai mare dect tritiu sau americiu. Este mai probabil sa contina actinide emitatoare alfa, cum ar fi239Pu (folosit la fabricarea armelor nucleare), sau238Pu sau poloniu.n trecut, declansatorul de neutroni din bombe era beriliu si un emitator alfa nalt-activ cum ar fi poloniul, o alternativa la poloniu fiind si izotopul238Pu. Din motive de securitate nationala, detalii privind proiectele actualelor bombe, moderne, nu se gasesc, evident, n literatura de specialitate.Este probabil ca materialul fisil din bombele vechi reutilate sa contina produsi de dezintegrare ai izotopului de plutoniu utilizat, adica este probabil sa includa emitatori alfa precum236Np (provenit de la impuritatile cu240Pu) plus235U provenit din dezintegrarea izotopului239Pu. Totusi, datorita duratei mari de viata a acestor izotopi de plutoniu (evenimentele de dezintegrare sunt foarte rare), cantitatea acestor deseuri din miezul bombelor ar trebui sa fie foarte mica si, oricum, mai putin periculoasa dect nsusi izotopul239Pu.Dezintegrarea beta a241Pu formeaza241Am, iar acumularea de americiu este probabil sa devina o noua problema deoarece dezintegrarile plutoniului si americiului sunt att gamma emitatoare (crescnd expunerea externa a lucratorilor) ct si alfa emitatoare, putnd cauza generare de caldura. Oricum, plutoniul poate fi separat de americiu prin diferite procese (extractii piro-chimice, extractii cu solventi aposi sau organici etc.)Putina fizica a deseurilor nucleare ...Radioactivitatea tuturor deseurilor nucleare scade n timp. Toti radioizotopii continuti n deseuri au un timp propriu de njumatatire, tendinta de evolutie fiind, cel putin teoretic, catre elemente neradioactive. Multe elemente radioactive din combustibilul "ars" (de exemplu239Pu) ramn periculoase pentru om si celelalte vietuitoare timp de sute de mii de ani. Alti radioizotopi ramn periculosi chiar milioane de ani. Prin urmare, aceste deseuri trebuie ecranate si izolate de mediu pe durate de milenii. Alte elemente, cum ar fi131I, au timpi de njumatatire scurti (8 zile n cazul131I) si vor nceta sa fie o problema mai repede dect cei cu viata lunga, dar activitatea lor initiala este mult mai mare.Cu ct mai repede se dezintegreaza un radioizotop, cu atta este el mai radioactiv. Energia si tipul radiatiilor ionizante emise de o substanta radioactiva pura sunt importante n decizia privind ct este ea de periculoasa. Proprietatile chimice ale elementului radioactiv vor determina ct de mobila este substanta si ct de probabil este sa se mprastie n mediul nconjurator si sa contamineze corpul uman. Aceasta situatie se complica n continuare prin faptul ca multi radioizotopi nu se dezintegreaza imediat catre un produs stabil ci mai degraba catre un alt produs de dezintegrare radioactiv, putnd avea de a face, deci, cu o dezintegrare n lant.... si foarte putina biochimieAmenintarea la adresa sanatatii, cauzata de expunerea la activitatea data a unui radioizotop depinde de modul sau de dezintegrare si de biochimia acestuia. De exemplu, izotopul de scurta durata131I este un emitator beta si gamma, dar deoarece el se concentreaza n glanda tiroida, poate sa produca necazuri mai mari dect TcO4care, fiind solubil n apa, este eliminat rapid prin urina. ntr-o maniera similara, actinidele emitatoare alfa si radiul sunt considerate foarte daunatoare deoarece tind sa aiba timpi biologici de njumatatire lungi si radiatiile lor se caracterizeaza prin valori ridicate ale energiilor de transfer. Datorita acestor diferente, regulile de determinare a leziunilor biologice difera n mare masura de la un radioizotop la altul si, uneori, depind si de nsasi natura compusului chimic care contine radioizotopul respectiv.ntre filozofie si fictiuneObiectivul principal n managementul deseurilor radioactive (si nu numai) este de a proteja populatia si mediul nconjurator. Aceasta nseamna izolarea sau diluarea deseurilor astfel nct concentratia oricarui tip de radionuclizi sa nu produca amenintari la adresa biosferei. Pentru a obtine aceste deziderate, tehnologia preferata este ngroparea deseurilor la mare adncime; s-au sugerat de asemenea utilizarea unor tehnici de transmutatie, stocare cu recuperare ulterioara, sau chiar "aruncarea" n spatiul extraterestru.Fraza care le nsumeaza pe toate este ca deseurile trebuie "sa fie izolate de om si mediul sau nconjurator pna cnd acestea s-au dezintegrat att de mult nct nu mai prezinta nici un pericol".n literatura si cinematografia de fictiune, deseurile radioactive sunt adesea citate ca modalitatea de a dobndi puteri si abilitati supraomenesti; exemple n acest sens sunt filmele "Probleme moderne" din 1981 si "Spider-man" din 2002.n realitate, expunerea la nivele nalte de radioactivitate a deseurilor poate sa cauzeze serioase pericole sanatatii, chiar moartea. Este interesant de notat ca tratarea unui animal adult cu radiatii, sau alte medicamente cauzatoare de mutatii, cum ar fi citotoxicele si anti-canceringenele, nu pot cauza transformarea acestuia ntr-un mutant. Este mai probabil ca adultului sa i se induca o boala cancerigena.Pentru corpul omenesc s-a calculat ca o doza de 1 Sv are probabilitatea de 5% de a cauza cancer si 1% de a cauza mutatii n gameti, sau ca gametii sa fabrice celule modificate care sa se transmita astfel generatiei urmatoare. Daca un organism n dezvoltare, cum ar fi un copil nca nenascut, ar fi iradiat, atunci este posibil sa se induca defecte "din nastere", dar este prea putin probabil ca aceste defecte sa se gaseasca n gameti sau ntr-o celula fabricata de un gamet.Tipuri de deseuri radioactiveDesi nu sunt semnificativ radioactive, ramasitele de uraniu din fabricile de macinare si prelucrare mecanica sunt deseuri. Sunt subproduse ale procesului de prelucrare a minereului de uraniu si pot contine si metale grele, periculoase din punct de vedere chimic, cum ar fi plumbul si arsenicul.Deseul de nivel (radioactiv) scazut (Low Level Waste - LLW)Deseul LLW este generat de spitale si industrie, dar si de ciclul de combustibil nuclear. Cuprinde hrtie, crpe, scule, mbracaminte, filtre etc. care contin cantitati mici de radioactivitate cu viata scurta. n mod comun, deseul LLW este desemnat astfel ca o masura de precautie daca provine dintr-o regiune a unei "arii active" care, n mod frecvent, include birouri cu posibilitati reduse de a deveni contaminate cu materiale radioactive. Astfel de deseu LLW nu este, n mod normal, mai radioactiv dect unul provenind din "arii neactive", adica din alte birouri normale. Deseul LLW nu necesita ecrane de protectie atunci cnd este manevrat si transportat si poate fi ngropat mai aproape de suprafata. Pentru reducerea volumului sau, este adesea compactat sau incinerat nainte de depozitare. Deseul LLW este mpartit n patru clase: A, B, C si GTCC care nseamna "Greater Than Class C" (mai mare dect clasa C).Deseul de nivel (radioactiv) intermediar (Intermediate Level Waste - ILW)Deseul ILW contine cantitati mari de radioactivitate si n unele cazuri cere ecranare. Deseul ILW include rasini, reziduuri chimice si metale de armare / placare a combustibilului, cum ar fi materialele contaminate de la dezafectarea unui reactor. Deseul ILW trebuie solidificat n beton sau bitum pentru depozitare. Ca o regula generala, deseurile slab radioactive cu viata scurta pot fi ngropate mai la suprafata pamntului, pe cnd cele cu viata lunga sunt ngropate la adncime. Deseul ILW nu este definit n Statele Unite, termenul fiind utilizate doar n Europa si pe celelalte continente.Se obisnuieste n industria nucleara ca deseul ILW sa fie tratat cu schimbatori de ioni sau cu alte substante pentru a concentra radioactivitatea n interiorul unui volum ct mai mic. Dupa aplicarea unui astfel de tratament se obtine o masa compacta cu mult mai putin radioactiva, ce poate fi depozitata n conditii optime de siguranta. De exemplu, pentru a ndeparta metalele radioactive din mixturi apoase se poate folosi hidroxid feric (precipitat floconos). Dupa absorbtia radioizotopilor n hidroxidul feric, precipitatul rezultat se pune n bidoane metalice si se amesteca cu ciment, obtinndu-se un deseu solid. n vederea cresterii stabilitatii mecanice pe termen lung, n loc de ciment normal (ciment portland + pietris + nisip) se foloseste un amestec format din: ciment portland + cenusa sau zgura de furnal.Deseul de nivel (radioactiv) nalt (High Level Waste - HLW)Deseul HLW este produs de reactoarele nucleare. El contine produsi de fisiune si elemente transuranice generate n miezul reactorului. Este puternic radioactiv si adesea termic fierbinte. Deseul HLW contine peste 95% din radioactivitatea totala produsa n procesul de generare nucleara de electricitate.Deseul transuranic (Transuranic Waste - TRUW)Deseul TRUW, asa cum este el definit n Statele Unite, este, fara a tine cont de originile sale, deseul care este contaminat cu radionuclizi transuranici emitatori alfa, cu timpi de njumatatire mai mari de 20 de ani si aflati n concentratii mai mari de 100 nCi/g, ecluznd deseul HLW.Elementele care au numarul atomic mai mare dect uraniu se numesc transuranice. Datorita timpilor lor de njumatatire mari, deseul TRUW este depozitat cu mai mare precautie dect deseul de nivel mediu sau intermediar. n Statele Unite, deseul TRUW provine mai ales din productia de arme nucleare si consta din mbracaminte, scule, crpe, reziduuri si alte obiecte contaminate cu cantitati mici de elemente radioactive (n principal plutoniu). Deseul TRUW este mpartit, n Statele Unite, n: "cu mnuire prin contact" (contact-handled - CH) si "cu mnuire de la distanta" (remote-handled - RH) functie de doza de radiatii masurata la suprafata containerului de deseu. Deseul TRUW-CH are un debit al dozei nu mai mare de 200 mrem/h, n timp ce deseul TRUW-RH are un debit al dozei mai mare sau egal cu 200 mrem/h.Managementul deseului HLWStocareaDeseul HLW este stocat temporar n bazine de calmare (combustibilul ars) si transferat apoi n facilitati de stocare uscata (n butoaie). Acest lucru permite radioizotopilor cu viata scurta sa se dezintegreze naintea manipularilor ulterioare.VitrifiereaStocarea de lunga durata a deseului radioactiv impune stabilizarea acestuia ntr-o forma care nici sa nu reactioneze si nici sa nu se degradeze n timp. Unor astfel de cerinte li se poate raspunde numai prin vitrifiere. n mod curent, deseul HLW este amestecat cu hidratat de carbon (zahar) si apoi calcinat. Calcinarea presupune trecerea deseului printr-un tub rotitor ncalzit. Scopul calcinarii este de a evapora apa din deseu si de a de-nitra produsii de fisiune pentru a ajuta producerea sticlei."Calcinatul" obtinut este trimis n mod continuu catre un furnal ncalzit prin curenti de inductie ce contine cioburi de sticla. Amestecul rezultat este o substanta noua, n care deseul va fi nchis ermetic dupa racire. Acest produs, aflndu-se nca sub forma de topitura, este ncarcat n containere cilindrice de otel inoxidabil. n timpul racirii topitura se solidifica (se vitrifiaza), transformndu-se n sticla. Aceasta sticla este foarte rezistenta la apa (ar fi nevoie de 1 milion de ani pentru ca 10% din aceasta sticla se dizolve n apa).Dupa umplerea unui cilindru, acesta se sigileaza (plombeaza) prin sudura. Cilindrul este apoi spalat, inspectat sub aspectul contaminarii externe si amplasat n depozite subterane la mare adncime. n acest fel deseul HLW va ramne imobilizat pentru mii de ani.Sticla din cilindrii este n mod uzual o substanta neagra, lucioasa. Zaharul este adaugat pentru a controla chimia ruteniului si pentru a opri formarea oxidului volatil RuO4care contine ruteniu radioactiv. n Vest, sticla este un boro-silicat similar sticlei Pyrex, n timp ce n fostul bloc sovietic se foloseste o sticla fosfatica. Cantitatea produsilor de fisiune din sticla trebuie sa fie limitata deoarece unii (paladiu, unele metale din grupa plumbului si teluriu) tind sa formeze faze metalice care se separa de sticla.Roca sintetica (Synroc)Roca sintetica (Syntetic rock - Synroc) reprezinta o cale mai sofisticata de a imobiliza astfel de deseuri si acest proces poate deveni comercial pentru deseul civil (a nceput sa fie folosit de armata Statelor Unite). Roca sintetica contine minerale de tipul piroclorului si critomelanei. Forma originala a rocii sintetice (synroc C) a fost proiectata pentru deseuri HLW lichide. Principalele minerale din aceasta roca sintetica sunt holandit (BaAl2Ti6O16), zirconolit (CaZrTi2O7) si perovskit (CaTiO3). Zirconolitul si perovskitul sunt "gazdele" actinidelor. Strontiu si bariu vor fi fixati n perovskit, iar cesiul va fi fixat n holandit.Depozitarea n straturi geologiceProcesul de selectare a celor mai bune depozite finale, n roci de adncime, pentru deseul radioactiv este n curs de realizare n numeroase tari, darea lor n exploatare urmnd sa se realizeze cel mai devreme dupa 2010.Optiunile pentru depozitarea deseului radioactiv pe fundul marii includ: fie ngroparea n straturi stabile abisale, fie ngroparea n zonele de subductiune care vor transporta deseul n interiorul mantalei Pamntului, fie ngroparea pe o insula (naturala sau construita exact n acest scop) departata de asezarile umane. Chiar daca toate aceste optiuni sunt meritorii si ar putea constitui o solutie internationala a iritantei probleme a depozitarii deseului radioactiv, ele nu sunt luate n serios datorita barierelor legale, n America de Nord si Europa ideea depozitarii pe fundul marii devenind tabu.O solutie mult mai fezabila, care are meritul de a elimina complet problema deseului HLW, este depozitarea n minele originare de unde a fost extras minereul de uraniu.TransmutatiaAu fost propuneri de realizare a unor reactoare are sa consume deseul nuclear si sa-l transmute n alt tip de deseu, mai putin periculos. n particular, reactorul rapid integral (IFR) are un ciclu de combustibil nuclear care nu produce deseu transuranic. O alta propunere, considerata mai sigura dar aflata de abia n curs de cercetare, se refera la reactoarele subcritice dedicate transmutarii elementelor transuranice.Se dezvolta, de asemenea, studii teoretice privind folosirea reactoarelor de fuziune, asa numitele "arzatoare de actinide". Astfel, plasma unui astfel de reactor (tokamak) ar putea fi dopata cu mici cantitati de atomi de transuranice minore ce ar urma sa fie transmutate n elemente mai usoare prin bombardare cu neutroni de foarte nalta energie, acestia din urma fiind produsi prin fuziunea deuteriului cu tritiu.Reutilizarea deseuluiAlta optiune este de a gasi aplicatii ale izotopilor din deseul nuclear n vederea reutilizarii lor. Deja,137C,90Sr,99Tc si alti ctiva izotopi sunt extrasi pentru unele aplicatii industriale (iradierea alimentelor).Depozitarea n spatiu extraterestruDepozitarea n spatiul extraterestru este o posibilitate atractiva deoarece ndeparteaza permanent deseul radioactiv din mediul nconjurator. Totusi, este n mod semnificativ dezavantajoasa, cel putin datorita unei defectiuni catastrofice a vehiculului lansat n spatiu. Mai mult, numarul mare de nave lansate face propunerea impracticabila. Dar cea mai complicata problema este ntelegerea internationala asupra reglementarilor ce ar trebui impuse unui asemenea program.Accidente implicnd deseul radioactivDeoarece deseul radioactiv nu este att de amenintator nct sa provoace distrugeri ca un reactor nuclear, el este adesea tratat ca un deseu normal, uitndu-se ca reprezinta totusi un pericol. Unele incidente au avut loc tocmai pentru faptul ca materialul radioactiv a fost depozitat impropriu, sau pur si simplu abandonat, sau chiar furat din depozitul de deseuri.Maturarea materialelor radioactive abandonate a fost cauza unor numeroase alte cazuri de expunere la radiatii, cele mai multe n rndul natiunilor n curs de dezvoltare. Acestea din urma au mai putine reglementari privind substantele periculoase (si mai putina educatie generala despre radioactivitate si pericolele sale) si nu au o piata a materialelor maturate, respectiv a deseurilor metalice. Maturatorii si cei care cumpara astfel de materiale sunt inconstienti ca materialul este radioactiv si este selectat doar pentru valoarea sa estetica sau aplicativa.Altii sunt constienti de radioactivitatea materialelor, dar ignora riscul sau cred ca valorile de iradiere sunt n afara de pericol. Iresponsabilitatea unor utilizatori de materiale radioactive (din spitale, universitati sau unitati militare) si absenta unor reglementari privind deseurile radioactive, sau neaplicarea unor asemenea reglementari, au fost factori decisivi pentru accidente de iradiere (exemplu: accidentul Goinia).Accidentele din timpul transportului combustibilului ars de la Centralele Nuclearo-Electrice nu sunt probabil sa aiba consecinte serioase datorita rezistentei recipientelor de transpor

,

:26 (7)1870

:,

:251938(67)

:,

: ,

:

:

:,,,,,,

:

Lib.ru

.

,1910-

, (26(7)1870,, , 25 1938,,) .

[] 26 1870 (1834-1871), . , (18381910) ( ), , , , , . (), 1880. . (18881890). () . . , . , , (1889). 1890, , 46- , . , , . 18931894 . : (1897), (1899), . 1894 , . , , , .

1890- , , ( ), 1901 . , . 1901 , , , . : (1902); (1903); (1904). 1905 , . . : (1905), - (1906), , (1907). 1907 , . : (1907 11), , , (1911). .

, , - 1915 , . , , . , , . 1918 . , . 1919 - . , , , .[1] , . , - : . , , , , . : , , , . , , , . , . , , . , . , , . . , , . , , , , , , , , , . .[2]

,1937, 25 1938 ., , .[] - 06. 07.1893 .. , 66; 11. 12.1901 , 20; 12.1901 02.1902 .. , 67, . 5; 02.1902 .. , 34; 02. 04.1902 .. , 35; 04.1902 02.1907 .. , 7, . 2; 12.1910 02.1911 .. , 133; 12.1937 .. ( , 10, . 3); 12.1937 06.1938 , 61, . 213 [] . , ,8 1981 - ( ..). (19081981)[3]. . 1990 , . 1994 21 . 2009 ( , , ). (1959 )[4] (1960 ). 1989 - ..[5]. , 4 . ( ), 18941896 , 1958 . . - , .., - [6], . .[][] 1892 1896 1897 1898 1900 () 1905 1907 1908 19091915 1911 1913 1917 1928 . 1929 19281932 1933 [] 1889 1892 1893 1894 , , , , , , , -, , , 1895 , , , , , , , , , , , , , , , 1896 , , , , , , , , , , , , , 1897 , , , , , , , , , , , Allez! 1898 1899 , , 1900 , , , 1901 , , , , , 1902 , 1903 , , , 1904 , , , , , , , 1905 , , , - 1906 , , , , , -, 1907 , , , , , , 1908 , , 1910 -, , 1911 , , 1912 , 1913 , 1914 1917 , 1918 1920 , 1923 , 1925 - 1926 1927 1928 1929 1933 1934 [] 1897 1899 18951897 - 1900 : -- . . . 1901 1905 ; 1908 19071911 1909 . -. ( .. .. 18 1909. ( ) . 20, . . 15.125. 1.)[] . . . . -: . . , 1912 . . . . . -: . . , 1912 . . . .. : - , 1951 . . . . 6 . : , 1958 . . . . . : , 1982 . . . . . : , 2006 .ISBN 5-699-17615-2[] (1914) (1915), , . , (1915) (1936), (1955), , (La Sorciere,1956), : , . (1957), (1960), (1964), (1969), (1970), (1982), (1984), (1985), , (1990), (1990), (1997), (2005), ()(2007), []

SoareleSoarele este cel mai mare corp din sistemul solar continand 98% din masa acestuia. El este o sfera de masa gazoasa incandescenta de la care noi primim caldura si lumina. Are diametrul de 1.391.000 km ceea ce inseamna ca este de 109 ori mai mare decat Pamantul. 98% din materia solara este formata din hidrogen (73%) si heliu (25%).STRUCTURA SOARELUI:NUCLEUL este regiunea centrala care ocupa 20% din volumul Soarelui, contine jumatate din masa lui si are o raza de aproximativ 120.000 km. Aici temperatura este de 14 milioane de grade Celsius iar presiunea de 340 miliarde de ori mai mare decat presiunea de pe Pamant (masurata la nivelul marii). Aceste conditii permit ca 4 protoni ( nuclee de hidrogen) sa se uneasca pentru a forma un nucleu de heliu, proces numit fuziune nucleara. In fiecare secunda sunt convertite in heliu 592 milioane tone de hidrogen, proces in care 4,1 milioane tone sunt convertite in energie - conform celebrei relatii E=mc 2ZONA DE RADIATIE este o regiune cu o latime de aproximativ 380.000 km in care energia eliberata de nucleu sub forma de fotoni isi cauta drumul catre suprafata. Desi fotonii se deplaseaza cu viteza luminii, strabaterea acestei regiuni poate dura milioane de ani deoarece ei sunt permanent absorbiti si re-emisi de materia solara.ZONA DE CONVECTIE are o latime de aproximativ 280.000 km. Energia emisa de nucleu ajunge aici sub forma de caldura, care este transportata mai departe prin curenti : gazul cald se ridica la suprafata unde se raceste, dupa care intra in interior pentru a se incalzi - proces numit convectie.FOTOSFERA este un strat cu grosimea de aproximativ 250 km si reprezinta suprafata vizibila a Soarelui. Ea emite cea mai mare parte din lumina solara si are o temperatura de aproximativ 5700 grade Celsius. Privita printr-un telescop puternic, fotosfera apare ca o suprafata agitata pe care sunt raspandite granulele. Acestea sunt formatiuni de materie gazoasa cu o temperatura cu circa 300 de grade mai ridicata decat cea a fotosferei si pot fi asemanate cu niste boabe de orez cu dimensiunile cuprinse intre 250 si 1500 km in diametru, fiind comparabile cu marimea unei tari ca Franta. Ele evolueaza rapid (apar si dispar) in mai putin de un sfert de ora. Granulele sunt determinate de gazele fierbinti care ajung in fotosfera din zona de convectie.CROMOSFERA este o regiune care poate ajunge pana la 5.000 km deasupra fotosferei si care are o temperatura medie de aproximativ 4.500 grade (creste odata cu cresterea inaltimii avand in partea superioara 20.000 de grade Celsius). Fiind mai rece decat fotosfera ea poate fi observata numai in timpul eclipselor totale de Soare, cand discul solar este acoperit de discul aparent al Lunii. Aceasta regiune a fost denumita cromosfera deoarece in timpul eclipselor se prezinta sub forma unui cerc de lumina rosiatica. Ea este acoperita de mici jeturi de gaz foarte cald numite spicule care pot fi observate la marginea discului solar. Spiculele se formeaza deasupra granulelor care se sparg. Spiculele pot ajunge pana la inaltimea de 10.000 km, particulele constituente avand viteza de 15-20 km/s. Cromosfera este numita si "spayul fotosferic", deoarece pare a fi facuta in intregime din spicule de o mare varietate de dimensiuni.COROANA SOLARA este stratul exterior al atmosferei solare si se intinde de la limita superioara a cromosferei pana la inaltimi de ordinul milioanelor de kilometri, scaldand planetele cele mai apropiate de Soare : Mercur, Venus, Pamant si Marte. Fiind de un milion de ori mai putin stralucitoare decat fotosfera ea poate fi observata numai in timpul eclipselor totale de Soare sau cu un aparat special care acopera discul solar, numit coronograf si se prezinta sub forma unui halou argintat mai mult sau mai putin neregulat. Coroana este formata din suvite de gaz rarefiat care evadeaza in spatiu dand nastere unor particule incarcate electric cunoscute sub numele de vant solar. Viteza materiei ionizate in vecinatatea Soarelui este mica (de ordinul zecilor de kilometri pe secunda) dar creste pe masura ce acestea se indeparteaza ajungand ca in vecinatatea Pamantului sa fie de aproximativ 350 km/s. In mod normal concentratia vantului solar este de 5-10 particule pe centimetru cub .In cadrul expunerii de mai sus straturile exterioare ale Soarelui (fotosfera, cromosfera si coroana) au fost privite ca niste paturi linistite in care nu se intampla nimic. Din observatii stim ca in interiorul lor au loc procese active care se desfasoara sub diverse aspecte. Totalitatea acestor procese constituie asa-numita activitate solara. In ceea ce priveste activitatea solara ne vom opri asupra:petelor solare ale fotosfereiprotuberantelor din cromosferaeruptiilor solarePETELE SOLAREDintre toate fenomenele solare, petele par a fi cel mai remarcabil mod de activitate solara. Acestea sunt usor de pus in evidenta si au fost observate din timpuri stravechi . O pata solara este o for-matiune de culoare intunecata care apare printre granulele fotosferice . La inceput ea apare ca un por care se dezvolta si poate sa dureze cateva saptamani.Culoarea inchisa a petei se datoreaza faptului ca exista un efect de contrast intre stralucirea normala a fotosferei si stralucirea petelor care au o temperatura mai scazuta (aproximativ 4230 grade Celsius). Dimensiunile, aspectul si pozitia petelor solare sunt variabile in timp. O pata obisnuita are diametrul de circa 7.000-15.000 km, dar uneori pot ajunge la pana la 50.000 km, iar in cazuri exceptionale pot avea diametre mult mai mari (cea mai mare pata a fost observata in 1947, ea avand diametrul de 230.000 km ). Pentru a le putea vedea cu ochiul liber ( cu masurile de protectie corespunzatoare) diametrul lor trebuie sa fie de cel putin 40.000 km - probabil ca despre astfel de pete se vorbeste in cronicile medievale. Pentru comparatie sa mentionam ca diametrul Pamantului este de 12.740 km!Din observarea petelor solare s-a constatat ca Soarele se roteste in jurul unei axe care trece prin centrul sau. Sensul acestei rotatii, vazuta de pe Pamant, este de la stanga la dreapta observatorului, adica de la est spre vest. Totodata s-a determinat ca viteza de rotatie scade de la ecuator spre poli, astfel incat perioada de rotatie este de 27 de zile la ecuator , respectiv de 34 de zile la poli.Din studii statistice s-a constatat ca activitatea petelor solare, adica numarul lor si suprafata ocupata de ele variaza ciclic, cu o perioada de 11 ani - 1979 a fost un an cu activitate maxima, in 7 ani scade la minim, dupa care in 4 ani s-a atins iar un maxim in anul 1990). Aceasta periodicitate se numeste ciclul activitatii solare si este foarte importanta deoarece odata cu variatia petelor solare au loc si alte variatii in modul de manifestare a activitatii solare. Anul 1998 este un an in care activitatea solara se intensifica , indreptandu-ne catre un maxim care se va atinge in anul 2001.Masuratorile spectroscopice au aratat ca in petele solare exista un camp magnetic de circa 9.000 de ori mai intens decat cel al Pamantului. Petele solare se comporta ca polii unui imens magnet, ele aparand de multe ori pechi avand polaritati opuse.PROTUBERANTELEProtuberantele sunt nori de gaz incandescent care se pot observa sub aspectul unor tasnituri ale materiei din cromosfera spre coroana. Protuberantele au forma unor suvoaie de apa aruncate de fantanile arteziene sau pot aparea ca niste limbi de foc care se inalta deasupra cromosferei. Acestea sunt mai putin stralucitoare decat fotosfera si deci pot fi observate numai in timpul eclipselor totale de Soare sau cu aparate speciale.Unele din protuberante sunt calme, durand chiar mai multe rotatii solare, altele se caracterizeaza prin dinamism si schimbari rapide. Aparitia acestora din urma este legata de petele solare.ERUPTIILE SOLAREIn timpul unei eruptii solare o cantitate enorma de energie care se afla in cromosfera si in coroana este eliberata dintr-o data. Materia este proiectata in coroana si deoarece particulele sunt accelerate la viteze foarte mari (150.000 km/h) ele sunt expulzate in spatiul interplanetar, generand rafale ale vantului solar. In vecinatatea Pamantului viteza particulelor care formeaza vantul solar este in medie de 350 km/s si creste in urma unei eruptii la 800 km/s. De asemenea, creste si concentratia lor, de la 5-10 particule/cm3 la 100 particule/cm3. Aceste perturbatii afecteaza campul magnetic terestru, deformandu-l. Particulele incarcate electric, care in mod normal sunt deviate de campul magnetic terestru, urmaresc liniile de camp in regiunea polilor si patrund in atmosfera incalzind-o, producand raze X si gaze ionizate.Ca efecte putem mentiona aurorele polare, perturbarea telecomunicatiilor, aparitia unor supratensiuni pe liniile de transport ale energiei electrice care pot deteriora retelele de distribuire a electricitatii; ca urmare a incalzirii produse atmosferei, aceasta se extinde, ceea ce constituie o piedica pentru sateliti, avand ca efect scoaterea lor de pe orbita.Observarea Soarelui a pus in evidenta faptul ca aparitia protuberantelor si a eruptiilor este strans legata de prezenta petelor solare, intreaga activitate solara avand deci un ciclu de 11 ani Variatiile activitatii solare afecteaza clima de pe Pamant. Astfel, perioada 1645-1715, in care nu a fost inregistrata nici o pata solara corespunde cu anii cei mai frigurosi ai "micii ere glaciare", o perioada in timpul careia temperaturile au fost anormal de scazute in Europa. Incepand cu secolul XX Soarele este mai activ ceea ce a produs o crestere usoara a temperaturii medii a Pamantului.CICLUL VIETII SOARELUISoarele a inceput sa se formeze cu mai bine de 5 miliarde de ani in urma dintr-un nor de gaz si de praf interstelar cu diametrul de 46 de ani lumina. Acesta radia putina energie si era intr-un echilibru instabil: putea fie sa se condenseze, fie sa se disipe.O perturbatie, generata de trecerea unei stele sau de unda de soc produsa de explozia unei stele apropiate, a initiat colapsul, norul incepand sa se fragmenteze. In urmatoarele mii de ani materia a inceput sa se condenseze in "globule". Globula din care s-a format Soarele avea un diametru de 100 de ori mai mare decat cel al sistemului solar actual si masa de 25 de ori mai mare decat masa Soarelui. Dupa 100.000 de ani el s-a micsorat in a milioana parte din dimensiunea originala, fiind inca de doua ori mai mare decat diametrul sistemului solar. Temperatura a devenit suficient de mare pentru a produce radiatie infrarosie ceea ce a incetinit colapsul. Din acest moment a devenit stabila intr-o stare care poarta denumirea de protostea.In numai cateva mii de ani protosteaua s-a micsorat pana cand a devenit mai mica decat orbita planetei Mercur. Temperatura nucleului a crescut la cateva milioane de grade, suficient pentru a produce fuziunea hidrogenului in heliu. Astfel a devenit o stea adevarata si se gaseste in aceasta stare de 5 miliarde de ani. In zilele noastre Soarele este o stea stabila de varsta si marime medie. Radiatia solara asigura Pamantului clima, vremea si energia necesara formelor de viata. Puterea emisa de Soare este de 383 miliarde de miliarde de MW, deci energia emisa intr-o secunda este de 13 milioane de ori mai mare decat energia electrica consumata de Statele Unite intr-un an. Hidrogenul este suficient pentru ca echilibrul sa fie stabil inca 5 miliarde de ani, timp in care in centrul stelei se formeaza un mare miez de heliu.Dupa 10 miliarde de ani de stabilitate in centrul Soarelui nu va mai exista suficient hidrogen; acesta se gaseste in schimb din abundenta in straturile exterioare unde reactia de fuziune a hidrogenului in heliu va continua. Aceasta deplasare a reactiei de fuziune spre exterior va avea ca efect cresterea dimensiunilor Soarelui si totodata modificarea culorii sale spre rosu. Soarele va inghiti planetele Mercur si Venus topindu-le, ajungand chiar aproape de orbita Pamantului. Vazut de pe Pamant, acest glob rosu va acoperi cea mai mare parte a cerului. Dar omul nu va avea posibilitatea sa priveasca acest magnific spectacol cosmic, deoarece razele Soarelui dilatat vor incalzi suprafata Terrei la 4000 grade Celsius si vor evapora tot ceea ce se afla pe planeta. Probabil ca pana atunci oamenii vor fi plecati spre alta parte a galaxieiIn final, dupa epuizarea heliului, fara combustibil si incapabil sa produca o presiune a radiatiei care sa mentina regiunile exterioare, Soarele va colapsa intr-un corp de marimea Pamantului. Temperatura din interior va fi insuficienta pentru fuziunea nucleelor de carbon (pentru aceasta ar fi necesara o temperatura de 600 milioane de grade Celsius), dar destul de ridicata pentru ca steaua sa apara ca alba-fierbinte. Va deveni o pitica alba, atat de densa incat o lingurita de materie va cantari o tona. Soarele va continua sa se raceasca sfarsind prin a fi incapabil sa maiemita lumina. Ramas fara energie va ajunge la temperatura spatiului.Energia Soareluin ultimul timp a crescut interesul pentru problema folosirii energiei solare, si chiar daca aceasta sursa adera la cele ce pot fi renovate, atentia care i se acorda, ne face sa privim posibilitatile sale aparte. Posibilitatile potentiale ale energeticii bazate pe folosirea radiatiei solare, snt destul de mari. Sa accentuam, ca folosirea doar a 0.0125 % din aceasta cantitate posibila ar fi destul pentru a asigura necesitatile energeticii mondiale moderne, iar folosirea 0.5 % ar asigura pe deplin necesitatilen perspectiva. Cu parere de rau, e putin probabil ca aceste resurse potentiale enorme sa fie utilizate n proportii mari. Una din cele mai serioase piedici este intesitate joasa a radiatiei solare. Chiar si la cele mai bune conditii atmosferice(latitudini sudice, cer senin), densitatea fluxului radiatiei solareestede 250 W/m.Deaceea, pentru ca colectorii de radiatie solara ,,sa strnga" pe an, energia necesarapentrusatisfacerea necesitatilor omenirii ei trbuiesc amplasati pe o suprafata de 130000 km! Necesitatea folosirii colectorilor de marimi mari, duce la cheltuieli materiale enorme. Cel mai simplu colector de radiatie solara prezinta o foaie de metal (de obicei de aluminiu) nnegrita, nauntrul caruia se gasesc tevi prin care circula lichid. Lichidul ncalzit de energia solara, strnsa de colector, este folosit nemijlocit. Conform calculelor, pentru fabricarea colectorilor de radiatie solara pentru 1 km, este necesar 10000 tone de aluminiu. S-a demonstrat ca n prezent rezervele mondiale de acest metal snt apreciate la 1.17*10^9 tone. Din cele scrise este clar, ca exista diferiti factori, care limiteaza puterea energeticii solare. Presupunem, ca n viitor pentru confectionarea colectorilor vom putea folosi si alte metale, nu numai aluminiul. Se va schimba situatia n acest caz? Reesind din faptul ca la o anumita faza de dezvoltare a energeticii (dupa 2100) toate necesitatile mondiale n energie vor fi satisfacute de energia solara. n cadrul acestui model se poate aprecia, ca n acest caz va trebui ,,strnsa" energie solara pe un teritoriu de la 10^6 pna la 3*10^6 km. n acelasi timp suprafata totala a pamnturilor arabile n lume constituie 13*10^6 km. Energetica solara este foarte costisitoare deoarece necesita cheltuieli materiale foarte mari. Utilizarea n proportii mari a energiei solare duce la necesitati gigante de materiale si ca urmare de forte de munca pentru extragerea materiei prime, obtinerea materialelor, fabricarea heliostatelor, colectoarelor si altor utilaje ct si transportarea lor. Calculele arata ca, 1 MW*an de energie electrica obtinuta cu ajutorul energeticii solare necesita de la 10000 pna la 40000 om*ore. n energetica traditionala acest indice este de 200-500 om*ore. Pna cnd, energia electrica, obtinuta din razele solare, este mai scumpa, dect cea primita prin metodele traditionale. Savantii spera, ca experimentele, care ei le efectuiaza la instalatii si centrale experimentale, vor rezolva nu numai problemele tehnice, dar si cele economice.

1. Fuziunea termonuclear

Fuziunea termonuclear controlat este astzi calea cea mai promitoare pentru energetica viitorului, realizarea ei urmnd s asigure, pe o perioad practic nelimitat, ntreg necesarul de energie al omenirii. Reacia este similar celei care alimenteaz Soarele, elibernd mari cantiti de energie n baza faimoasei ecuaii a lui Einstein: E=mc. O mic parte din mas este pierdut cnd atomii de hidrogen se combin, acest proces elibernd vaste cantiti de energie. Aa cum menionam n prima parte a acestui articol, practic cercettorii vor ca n cadrul a doua proiecte de mare anvergur, (proiectele JET i ITER) s reproduc pe Pmnt procesul din Soare, devenind viitori fctori de stele". Pentru a nelege mai bine mecanismele i detaliile acestor proiecte se cuvine s ne aplecm puin asupra posibilitii practice de realizare a fuziunii nucleare controlate. Elementul de baz pentru reacia de fuziune este atomul de hidrogen, care este format dintr-un nucleu ncrcat pozitiv, n jurul cruia se rotete un electron. Exist i un hidrogen de dou ori mai mai greu - izotop al hidrogenului, cu denumirea de deuteriu - care are aceleai proprieti cu hidrogenul descris mai nainte, dar al crui nucleu este alctuit dintr-un proton i un neutron, acesta din urm fiind o particul practic de aceeai greutate ca protonul, neutr din punct de vedere electric. Exist i un izotop i mai greu al hidrogenului, denumit tritiu, care este radioactiv i al crui nucleu are un proton i doi neutroni. Reacia de fuziune n care din cele doua nuclee de hidrogen greu se obine un nucleu de heliu s-ar putea reprezenta ca n figura 1.Fig. 1. Reacia de fuziune deuteriu deuterium

Dup cum se vede, din reacia artat mai sus, la ciocnirea a doua nuclee de deuteriu rezult un nucleu de heliu (particula alfa), cu o energie de 0.82 MeV, i un neutron liber, care are o energie de 2.45 MeV. Masa elementelor care intr n reacie este mai mare dect masa elementelor rezultate, defectul de mas regsindu-se n conformitate cu relaia lui Einstein n energia particulelor rezultate:E=M x c2,unde E este energia particulelor dup reacie,Mdefectul de mas, iarc2ptratul vitezei luminii. O asemenea reacie nu poate avea loc ns cu uurin, din mai multe motive. n primul rnd nucleele au dimensiuni foarte mici, de ordinul 10 la -13, adic de 100.000 de ori mai mici dect dimensiunile atomilor. Rezult de aici c probabilitatea de realizare a reaciilor termonucleare este de milioane de ori mai mic dect cea a reaciilor chimice. n al doilea rnd, pentru a realiza reacia de fuziune, cele doua nuclee de deuteriu trebuie s se apropie la distane foarte mici - de ordinul de mrime a dimensiunilor lor. Aceste nuclee sunt ncrcate cu sarcina electric pozitiv, deci se resping cu att mai mult cu ct distana dintre ele este mai mic. Calculele au artat c pentru a nvinge aceste fore i pentru a se contopi ntr-o nou particul, nucleele de deuteriu trebuie s aib energii de ordinul a 0.1 MeV. Pentru a avea asemenea energii, temperatura gazului constituit din nucleele grele trebuie s fie mai mare de 100 milioane grade, temperaturi la care materia nu poate exista dect n stare de plasm.Exist posibilitatea de a realiza reacia de fuziune la temperaturi ceva mai sczute, dac se utilizeaz drept combustibil, amestecul deuteriu - tritiu.D2+ T2 He + n + Energie

O astfel de reace (Fig. 2) necesit, pentru amorsare, o temperatur de peste 50 milione de grade.

Fig. 2 - Reacia de fuziune deuteriu tritium

2. Instalaii pentru realizarea fuziunii nucleare controlate

Cele mai promitoare ci pentru obinerea reaciei termonucleare par s fie numai dou, i anume fuziunea n instalaii de tip Tokamak i fuziunea cu radiaie laser, dar exist i alte cteva instalaii experimentale fcute n laborator, n directia reaciei termonucleare controlate.

Instalaia cu capcan magneticLimitarea plasmei fa de pereii tubului se poate face cu ajutorul instalaiei cu oglinzi magnetice. ntr-o asemenea configuraie a cmpului magnetic nu exist nici o limitare pentru pierderile de particule din plasm pe la capetele tubului. Aceste pierderi pot fi diminuate alegnd o forma special a cmpului magnetic la capetele tubului, realizndu-se aa-numita capcan magnetic. O asemenea configuraie se poate realiza alegnd cte o bobin suplimentar, aezat la fiecare capt al tubului ce conine plasm. n asemenea configuraie de capcan magnetic exist nc pierderi de particule ncrcate pe la capetele tubului, calculele artnd c aceste pierderi au loc pentru particulele care se apropie de extremiti pe o direcie apropiat de axa tubului.

Instalaia de fuziune tip Tokamak

Configuraia anterioar de capcan magnetic prezint inconvenientul de a permite pierderi de particule pe la capetele tubului. O idee pe ct de simpl pe att de ingenioas a eliminat acest inconvenient, unind capetele tubului cu plasma, care va arata ca un covrig (figura 3). Plasma din interiorul acestui tub inelar, denumit tor, va fi meninut departe de pereii incintei toroidale de ctre cmpul magnetic produs de curentul ce trece prin bobinajul cu care este nfurat.

Fig 3 - Forma incintei toroidale cu plasm (instalaie tip Tokamak)

Pentru a nelege modul n care se realizeaz plasma de temperatur nalt n instalaia Tokamak, vom face referire la figura 4. Plasma care se afla n torul de raza R formeaz secundarul unui grup de transformatoare dintre care n figur se arat numai unul. n plasm, care dup cum se tie poate fi considerat un conductor, apar cureni de inducie aa cum apar n secundarul oricrui transformator. Aceti cureni de mare intensitate duc la nclzire ohmic a plasmei. n acelai timp, curentul care trece prin preajm produce un cmp magnetic, liniile de cmp magnetic fiind cercuri concentrice n jurul nurului de plasm, cmp care poart denumirea de cmp magnetic poloidal. Deoarece acest cmp nu este suficient de mare pentru a asigura stabilitatea plasmei i cu att mai puin confinarea ei, torul care conine plasma trece printr-un numr de bobine care produc un cmp magnetic intens, toroidal, de-a lungul nurului de plasm.Cele prezentate aici simbolizeaz o imagine principal, mult simplificat a instalaiei Tokamak. Experienele efectuate au artat c, n asemenea instalaii, prin nclzirea plasmei pe cale ohmic nu se poate atinge o temperatura a plasmei de 3 keV (30 milioane de grade), fa de necesarul de 5 keV pentru a porni reacii termonucleare. Soluia propus i pentru care se fac cercetri intense n prezent este ca restul de energie s fie introdus prin injectarea in Tokamak a particulelor neutre de deuteriu i tritiu, dar care s aib energii ct mai mari.

Fig. 4 Elementele constructive eseniale ale unei instalaii tip Tokamak

3. Construcia reactorului de fuziune

Cercettorii au fcut deja evaluarea problemelor care se pun n domeniul ingineriei concepiei unui reactor cu fuziune deuterium-tritiu. Calculul parametrilor acestor reactori se face innd seama de urmtoarele considerente:- se consider c o mare parte din energia termonuclear eliberat se prezint sub form de energie cinetic a neutronilor rapizi. Aceasta poate fi exploatat numai prin cicluri termice convenionale;- energia particulelor nclzite se poate utiliza att pentru conversie direct n energie electric ct i pentru nclzirea combustibilului deuterium-tritiu rece pn la temperatura de reacie necesar autontreinerii unui reactor;- pentru a produce cmpurile magnetice necesare confinrii plasmei trebuie s se utilizeze bobine supraconductoare, bine protejate contra fluxurilor de neutroni rapizi;- studiile asupra dispersiei i a absorbiei neutronilor au dus la concluzia c trebuie s existe o ptur de protecie cu grosimea de cel putin un metru;- ordinul de mrime pentru cea mai mare dimensiune a configuraiei de confinare va fi determinat de mrimea ansamblului reactorului;- acoperirea pereilor, care conin litiu pentru a crea tritiu, vor fi parcurse de circuite de fluid schimbtor de cldura destinate extragerii de energie. Ca fluid se prefer sarea Li2BeF4, fluorura de litiu i de beriliu topit sau litiu lichid.

Figura 5 este o schi general care arat o seciune n camera unui posibil reactor de fuziune de tip Tokamak, n care se presupune c are loc reacia termonuclear.

Condiii de funcionare pentru un reactor de fuziune nuclear

Realizarea unei reacii termonucleare este echilibrat cu obinerea unei stele" n laboratoarele terestre, adic, obinerea plasmei termonucleare.

Fig.5 - Reprezentarea schematic a construciei reactorului de fuziune TFR

n esen, oricare reacie exoenergetic se poate autointreine fie printr-un proces de tip combustie (cazul reaciilor nucleare), fie printr-un proces de tip explozie (cazul bombei atomice). Fuziunea nu este - n mod fundamental - diferit: deosebirea principal rezult din viteza de propagare a fenomenelor. n cazul combustiei, analog cu cel al fuziunii nucleare, punctul de aprindere este atins atunci cnd cldura degajat de combustie este destul de mare pentru a menine reacia.Este tiut c pentru a realiza orice combustie continu, trebuiesc ndeplinite urmtoarele condiii :- combustibilul s fie adus la o temperatur superioar punctului su de aprindere;- cantitatea de combustibil s fie suficient pentru ca pierderile s fie inferioare energiei degajate i pentru ca reacia s se autontrein;- cldura produs pe aceast cale trebuie s fie controlat", adic, s serveasc de exemplu - la vaporizarea apei i la nclzirea vaporilor produi pentru a realiza o maina puternic.Condiiile necesare pentru a menine o reacie de fuziune i a realiza un reactor termonuclear" sunt analoage.- mai inti, se va nclzi combustibilul nuclear, sub form de plasm, pn la punctul de aprindere (cteva sute de milioane de grade);- se va menine la aceasta temperatura un timp destul de lung pentru ca reaciile de fuziune s degaje o cantitate suficient de energie, apoi se va extrage i se va utiliza aceasta energie. O condiie absolut necesar este de asemenea, ca reacia de fuziune s fie exoenergetic. Reacia de fuziune nuclear va fi cu att mai exploatabil, cu ct pentru un proiectil de energie cinetic dat, seciunea sa eficace va fi mai mare, constatndu-se ca reaciile (D-T), rspund cel mai bine la aceasta condiie. Se pune problema determinrii temperaturii la care trebuie adus plasma de deuteriu pur sau a unui amestec echiatomic de deuterium i tritiu, pentru ca agitaia termic s fie astfel nct energia cinetic relativ medie a deuteronilor s posede o valoare pentru care seciunea eficace a a reaciei (D-T) s fie suficient.

Despre modul cum au reuit dar mai ales cum intentioneaz cercettorii s transpun n realitate construcia viitorului reactor de fuziune n cadrul proiectului ITER, n numrul viitor.

Deseuri Radioactive

Deseurile radioactive sunt rezultatul activitatilor zilnice de intretinere, reparatii, al opririlor programate sau neprogramate ale centralei si sunt gestionate complet separat de deseurile conventionale.Deseurile radioactive generate in urma acestor activitati sunt: solide (plastic, celuloza, sticla, lemn, filtre de purificare, filtre de la sistemele de ventilatie etc.); lichide organice (ulei, solvent, lichid scintilator); amestecuri solide-lichide inflamabile.Colectarea si sortarea lor este efectuata de personal calificat, dupa reguli si criterii specificate prin proceduri. Activitatea de sortare se aplica tuturor tipurilor de deseuri radioactive.Pentru fiecare tip de deseuri radioactive (solide, lichide organice si amestecuri solide-lichide inflamabile se urmaresc diferite criterii: sursa de provenienta (cladirea serviciilor, cladirea reactorului) felul materialului (plastic, celuloza, metal, lemn, ulei, solventi etc.) continutul de radionuclizi (viata scurta, medie sau lunga) debitul de doza la contact (slab active, mediu active).Dupa sortare, deseurile radioactive sunt stocate in containere speciale de inox.Deseurile radioactive lichide organice sunt pastrate in cladirea serviciilor, urmand sa fie solidificate pentru eliminarea potentialelor pericole de inflamabilitate.Unele deseuri solide sunt compactate cu o presa hidraulica pentru reducerea volumului.Stocarea deseurilor radioactive solide sau solidificate este asigurata pentru toata perioada de exploatare a centralei in conditii de securitate si pastrare optime. Depozitarea finala a acestor deseuri se va realiza numai dupa conditionarea in matrice solide, sigure, care sa garanteze ca cel putin 300 de ani nu vor avea impact negativ asupra mediului inconjurator.

Radioprotectie

Radiatiile ionizante reprezinta un pericol caracteristic asociat exploatarii unei centrale nucleare. Preocuparea majora a conducerii pentru protectia (securitatea) si sanatatea angajatilor si a populatiei impune ca toate aspectele legate de pericolele potentiale ale exploatarii CNE Cernavoda sa fie coordonate si controlate corespunzator.Succesul in exploatarea unei centrale nucleare depinde de mai multi factori. Un factor important este stabilirea si mentinerea unui program de radioprotectie efectiv si eficient. Politica si principiile de radioprotectie stabilite de conducerea CNE Cernavoda au avut ca punct de plecare politica de securitatea muncii si radioprotectie a Societatii Nationale "Nuclearelectrica" ce a reprezentat primul pas in dezvoltarea unui astfel de program. Programul se bazeaza pe experienta in exploatare a diferitelor centrale nucleare, inclusiv cele de tip CANDU si include prevederile Normelor Fundamentale de Securitate Radiologica emise de CNCAN si recomandarile organismelor internationale, ca AIEA - Agentia Internationala pentru Energie Atomica, INPO - Institute for Nuclear Power Operations, ICRP - International Comission on Radiological Protection.Programul de Radioprotectie stabileste standardele interne in cadrul carora trebuie sa se actioneze in vederea asigurarii unui inalt nivel de siguranta pentru activitatile ce se desfasoara in prezenta radiatiilor. Standardele stabilite pentru fiecare domeniu acoperit de program au fost detaliate in documente de referinta si in instructiuni pe centrala.Documentele de referinta si instructiunile specifice au fost elaborate si sunt actualizate de catre Directia Radioprotectie, in concordanta cu reglementarile nationale aplicabile si cu cele mai bune practici actuale mondiale in radioprotectie.Conformitatea cu standardele stabilite este asigurata prin dezvoltarea si folosirea procedurilor de radioprotectie.Insusirea acestor proceduri, coroborata cu o instruire temeinica specifica activitatii fiecarui angajat al centralei vor asigura faptul ca toate activitatile din centrala se desfasoara in conditii de siguranta din punct de vedere radiologic.

Radioprotectie

Radiatiile ionizante reprezinta un pericol caracteristic asociat exploatarii unei centrale nucleare. Preocuparea majora a conducerii pentru protectia (securitatea) si sanatatea angajatilor si a populatiei impune ca toate aspectele legate de pericolele potentiale ale exploatarii CNE Cernavoda sa fie coordonate si controlate corespunzator.Succesul in exploatarea unei centrale nucleare depinde de mai multi factori. Un factor important este stabilirea si mentinerea unui program de radioprotectie efectiv si eficient. Politica si principiile de radioprotectie stabilite de conducerea CNE Cernavoda au avut ca punct de plecare politica de securitatea muncii si radioprotectie a Societatii Nationale "Nuclearelectrica" ce a reprezentat primul pas in dezvoltarea unui astfel de program. Programul se bazeaza pe experienta in exploatare a diferitelor centrale nucleare, inclusiv cele de tip CANDU si include prevederile Normelor Fundamentale de Securitate Radiologica emise de CNCAN si recomandarile organismelor internationale, ca AIEA - Agentia Internationala pentru Energie Atomica, INPO - Institute for Nuclear Power Operations, ICRP - International Comission on Radiological Protection.Programul de Radioprotectie stabileste standardele interne in cadrul carora trebuie sa se actioneze in vederea asigurarii unui inalt nivel de siguranta pentru activitatile ce se desfasoara in prezenta radiatiilor. Standardele stabilite pentru fiecare domeniu acoperit de program au fost detaliate in documente de referinta si in instructiuni pe centrala.Documentele de referinta si instructiunile specifice au fost elaborate si sunt actualizate de catre Directia Radioprotectie, in concordanta cu reglementarile nationale aplicabile si cu cele mai bune practici actuale mondiale in radioprotectie.Conformitatea cu standardele stabilite este asigurata prin dezvoltarea si folosirea procedurilor de radioprotectie.Insusirea acestor proceduri, coroborata cu o instruire temeinica specifica activitatii fiecarui angajat al centralei vor asigura faptul ca toate activitatile din centrala se desfasoara in conditii de siguranta din punct de vedere radiologic.

Radioprotectie

Radioprotectie

Radiatiile ionizante reprezinta un pericol caracteristic asociat exploatarii unei centrale nucleare. Preocuparea majora a conducerii pentru protectia (securitatea) si sanatatea angajatilor si a populatiei impune ca toate aspectele legate de pericolele potentiale ale exploatarii CNE Cernavoda sa fie coordonate si controlate corespunzator.Succesul in exploatarea unei centrale nucleare depinde de mai multi factori. Un factor important este stabilirea si mentinerea unui program de radioprotectie efectiv si eficient. Politica si principiile de radioprotectie stabilite de conducerea CNE Cernavoda au avut ca punct de plecare politica de securitatea muncii si radioprotectie a Societatii Nationale "Nuclearelectrica" ce a reprezentat primul pas in dezvoltarea unui astfel de program. Programul se bazeaza pe experienta in exploatare a diferitelor centrale nucleare, inclusiv cele de tip CANDU si include prevederile Normelor Fundamentale de Securitate Radiologica emise de CNCAN si recomandarile organismelor internationale, ca AIEA - Agentia Internationala pentru Energie Atomica, INPO - Institute for Nuclear Power Operations, ICRP - International Comission on Radiological Protection.Programul de Radioprotectie stabileste standardele interne in cadrul carora trebuie sa se actioneze in vederea asigurarii unui inalt nivel de siguranta pentru activitatile ce se desfasoara in prezenta radiatiilor. Standardele stabilite pentru fiecare domeniu acoperit de program au fost detaliate in documente de referinta si in instructiuni pe centrala.Documentele de referinta si instructiunile specifice au fost elaborate si sunt actualizate de catre Directia Radioprotectie, in concordanta cu reglementarile nationale aplicabile si cu cele mai bune practici actuale mondiale in radioprotectie.Conformitatea cu standardele stabilite este asigurata prin dezvoltarea si folosirea procedurilor de radioprotectie.Insusirea acestor proceduri, coroborata cu o instruire temeinica specifica activitatii fiecarui angajat al centralei vor asigura faptul ca toate activitatile din centrala se desfasoara in conditii de siguranta din punct de vedere radiologic.