A hétköznapi beszéd fordulataiban gyakran szerepel az energia szó: a fiatalok energikusak, valaki nagy energiával lát neki a munkának, tele van energiával. A szóhasználat jelzi, hogy az emberek ösztönösen tudják, mi az energia, amelyben sajnos nem mindig bővelkedünk. A fizikus pontosan fogalmaz: „az energia anyagi rendszerek munkavégző képességének mértéke”.
Az energiának számos ismert fajtája van: a mozgáshoz a mozgási energia társul, egy erőtérben (pl. Földünk gravitációs terében) a testnek helyzetéből adódó helyzeti energiája is van. A hővel szintén társítható energia, s közismert még a kémiai, az elektromos és mágneses, továbbá a nukleáris energia. A különféle energiafajták átalakulhatnak egymásba, ám eközben összmennyiségük semmiképpen nem növekedhet. Az energia megmaradásának elvét fizikai rendszerekre és biológiai jelenségekre először Julius Robert von Mayer mondta ki 1842-ben. A tudomány fejlődése során bebizonyosodott, hogy az elv jóval általánosabb érvényű, és valamennyi energiafajtára fennáll. Végül Einstein speciális relativitáselmélete fogalmazta meg a tömeg és az energia egyenértékűségének elvét, mely szerint a testek kölcsönhatásakor az energiaátadást mindig vele arányos tömegátadás kíséri, azaz a testek nyugalmi tömegéhez is tartozik energia, amelyet a sokat idézett Einstein-féle képlet határoz meg.
Miben különbözik a nukleáris energia a többi energiafajtától? Először is pontosítsuk, hogy bár a nukleáris energiát atomenergiaként szokás magyarra fordítani, valójában az atom magjában rejlő energiára gondolunk. A természetben jelenlegi ismereteink szerint négy alapvető kölcsönhatás létezik: a gravitációs, az elektromágneses, a gyenge, valamint az erős vagy nukleáris kölcsönhatás – e felsorolás egyben erősségük sorrendjét is jelzi. A hétköznapokból jól ismert mechanikai energia alapvetően a gravitációval társítható. Az atomok és molekulák szerkezetét, amely a kémiai energia forrása, a töltések között ható Coulomb-erő szabja meg, a kémiai energia tehát az elektromágneses kölcsönhatásból fakad. A nukleáris energia forrása az atommag részecskéi közti erős kölcsönhatás, s leginkább a mértéke különbözteti meg a többi energiafajtától: felszabadítása minden eddiginél látványosabb és pusztítóbb hatásokat képes elérni. 1 kg uránium-235 hasadásakor hő alakjában 18,7 millió kilowattóra energia szabadul fel – ez a hagyományos energiaforrásokkal összehasonlítva valóban szédítő.
Az atommagok fizikája a múlt század első negyedében született meg, amikor 1911-ben Rutherford kísérletekkel igazolta az atommag létezését. Az atommagok pozitív töltésű protonokból és semleges neutronokból (közös néven: nukleonokból) állnak. A nukleonok között erősen vonzó magerők hatnak (az erős kölcsönhatás), továbbá fellép köztük a gyenge kölcsönhatás is, amely a protonok és neutronok közti átalakulásokért, a radioaktivitás egyes fajtáiért felelős. A pozitív töltésű protonok között természetesen a taszító Coulomb-kölcsönhatás is érvényesül. Az atommagok alapvető jellemzői e három kölcsönhatás ismeretében nagy pontossággal leírhatók.
Az atommagban levő protonok számának (az atommag töltés- vagy rendszámának), valamint a neutronok számának összege az atommag tömegszáma. (Az azonos rend-, de különböző tömegszámú atommagok a kémiailag azonos izotópok.) Az atommagok kísérletileg meghatározható tömege kisebb, mint a bennük lévő protonok és neutronok együttes tömege. A különbség az ún. „tömegdefektus”, amelyet Einstein híres egyenlete alapján c2-tel szorozva megkapjuk az atommag kötési energiáját. Az atommagok szerkezetének pontos elméleti leírása rendkívül nehéz, főbb tulajdonságaikról jó áttekintést ad az egy nukleonra jutó kötési energia függése az atommag tömegszámától. Ez nem növekszik határtalanul, hanem „telítésbe megy”: a legstabilabbak a 60 körüli tömegszámú atommagok (pl. a vas): mind az alacsonyabb, mind a magasabb tömegszámoknál a kötési energia csökken. Ebből azonnal kiolvasható, hogy a nehéz magok hasadása, illetve a könnyű magok fúziója egyaránt (nukleáris) energiát szabadíthat fel.
A maghasadás során az atommag két nehéz fragmentumra hasad, amelyek radioaktívak (béta-bomlással további magokká alakulnak), közben neutronok is keletkeznek, és jelentős energia szabadul fel. Az ezen alapuló nukleáris láncreakció gondolatát először Szilárd Leó vetette fel. A fogalom a kémiában már régóta ismeretes volt: a folyamat szükséges feltétele, hogy a reakciót létrehozó egyik alkotóelem a reakció során újra termelődjön, s így az újabb reakciót válthasson ki. Ha e reakciók elég gyorsan követik egymást, gyakorlatilag egy időben zajlanak le, s megfelelő anyagmennyiség esetén jelentős energia szabadul fel.
Az uránium-235 hasadása neutronütközéssel váltható ki: ennek során átlagosan 2,5 neutron is keletkezik, amelyek újabb hasadást idézhetnek elő, vagyis az önfenntartó láncreakció megvalósításának megvannak a fizikai feltételei. A világ első nukleáris reaktora a második világháború idején az atombomba előállítására indított amerikai atomprogram keretében 1942. december 2-án indult be Chicagóban.
A szabályozott láncreakció legfontosabb tulajdonsága, hogy – ellentétben az atombombával – nem gyorsan megy végbe, hanem az általunk megszabott ütemben és energiatermelési feltételek mellett. A szükséges hasadóanyag az elrendezésben rudak alakjában helyezkedik el. A moderátor a hasadásnál keletkező gyors neutronok lassítását szolgálja, mivel a lassú neutronok nagyobb valószínűséggel hoznak létre hasadást. Az üzemanyagban felszabaduló hőt a hűtőközeg vezeti el, hogy villamos energiává alakulhasson.
Az atomerőművek egyes típusai az üzemanyag tulajdonságaiban, a moderátoranyagban és a hűtés módjában különböznek egymástól. A világon legelterjedtebb ún. nyomottvizes reaktor moderátora és hűtőközege egyaránt könnyűvíz, amely nagy nyomás alatt még több száz fokon sem forr fel. Az üzemanyag általában alacsonyan (3-4 százalék) dúsított urán-dioxid. Ezek a világon jelenleg üzemelő atomreaktorok összteljesítményének mintegy 63,8 százalékát adják. Ilyen típusú a Pakson működő VVER–440 reaktor mind a négy blokkja.
Egy másik típus a forralóvizes reaktor, amelyben mind a moderátor, mind a hűtőközeg szintén könynyűvíz. A konstrukció megengedi azonban, hogy a reaktortartályban a víz egy része elforrjon, a termelt gőz a turbinára kerül. Ezek a világon ma működő atomreaktorok összteljesítményének 22,5 százalékát adják. Az erőművi reaktorok egy része nehézvizet használ moderátornak és hűtőközegnek egyaránt. Hátránya, hogy a nehézvíz drága, viszont a legjobb moderátoranyag, mert csak kevéssé nyeli el a neutronokat. Ezért itt az üzemanyag csak alig dúsított vagy akár természetes urán is lehet. Az említettek mellett még számos reaktortípus létezik, közülük feltétlenül meg kell említeni azt, amellyel 1986 áprilisában a csernobili baleset történt. Az RBMK egyedi reaktor: moderátora grafit, hűtőközege elgőzölgő nagynyomású könnyűvíz. Ilyenek ma már csak a volt Szovjetunió néhány utódállamában működnek.
Az atomerőművek biztonságossága elsőrendű követelmény. Egy működő reaktorban az üzemanyagrudak jelentik a legnagyobb sugárveszélyt, ezért többszörös védelmi rendszert építettek ki, hogy a radioaktív hasadási termékek ne juthassanak ki a szabadba. A hasadóanyag korróziónak ellenálló csövekben helyezkedik el. A nyomottvizes reaktoroknál a primér hűtőkört (a hűtővíz maga is elnyeli a biológiailag hatásos radioaktív izotópokat) vastag acélfal veszi körül. Az acélból és betonból készült épület a harmadik biztonsági gát.
A reaktorok állapotát működés közben bonyolult műszerek sokasága figyeli, és abnormális körülmények között azonnal beavatkozik. A tartalék biztonsági rendszer bórt adagol a hűtőközegbe, amely elnyeli a neutronokat, és leállítja a láncreakciót. A könnyűvizes reaktorok nagy nyomás alatt működnek. Nagyobb csőtörés esetén a víz elforrna, és a hűtés megszűnne. A reaktormag hűtésének leállása esetén vészhűtőrendszer lép működésbe, amely automatikusan bekapcsol a primér kör nyomásának csökkenése esetén.
Az atomerőmű működése közben elkerülhetetlen kisebb mennyiségű radioaktív vegyület kibocsátása. Ezek a környezetben élő emberek számára minimális kockázatot jelentenek, mivel a természetes háttérsugárzásnak csak 1-2 százalékát teszik ki. A reaktorokkal kapcsolatban a fő baleseti ok, ha a fűtőelem megsérül, vagy a biztonsági berendezések felmondják a szolgálatot, és radioaktív anyag kerül ki a rendszerből. Ha a hűtőrendszer meghibásodik, a reaktor magja be is olvadhat.
A bonyolult biztonsági rendszer megbízható működtetése csak alkalmas számítógépes rendszer segítségével lehetséges. A számítógépes reaktorirányítás kutatásában hazánkban élen járt a KFKI. A világon működő több mint 400 atomerőmű között a paksi blokkok az üzembiztonság szempontjából a Nemzetközi Atomenergia-ügynökségtől kitűnő bizonyítványt kaptak.
Az országok fejlettségének egyik jellemzője a felhasznált energia mennyisége: minél fejlettebb egy társadalom, annál energiaigényesebb az ipara, annál több műszaki berendezést használ. Kevés szerencséstől eltekintve a kicsi és gyorsan fejlődő országoknak jelenleg nincs más alternatívájuk, mint a nukleáris energia. Az atomenergia felhasználásában a „harmadik világ” országai nem jeleskednek, Európa viszont messze megelőzi a világranglista 20. helyén szereplő Egyesült Államokat, ahol a teljes energiatermelés 20 százalékát adja az atomenergia. A hetedik helyen álló Magyarország energiaellátásában a paksi erőmű jelentős, 42 százalékot képvisel, így ma aligha nélkülözhetnénk a nukleáris energiát.
Az atomreaktorok közel fél évszázados működése alatt három nagy reaktorbaleset történt. 1957-ben az északnyugat-angliai Windscale erőműben, 1979-ben a Harrisburg melletti Three Mile Island atomerőműnél, valamint 1986-ban az ukrajnai csernobili erőműnél. Az első két esetben csak anyagi kár keletkezett, míg Csernobilben súlyos környezeti katasztrófa történt. Külön említésre méltó, hogy Csernobilben egy kísérlet miatt kikapcsolták az automatikus védőrendszert, nem véve tudomást arról, hogy a kezelőszemélyzet instabil működést jelzett a reaktorblokknál. E hihetetlen, bűnös felelőtlenségnek büntetőjogi következményei is lettek. Megállapítható, hogy mindhárom esetben súlyos emberi mulasztás vagy gondatlanság okozta a balesetet: kellő gondossággal és felkészültséggel mindegyik elkerülhető lett volna.
Olcsó dolog lenne azzal példálózni, hogy a lőfegyverek sokkal több ember életét oltották ki, mint az atomenergia-ipar balesetei, mégsem követelték jelentős civil mozgalmak a lőfegyverek gyártásának betiltását. Az is tény, hogy az autó a legveszélyesebb üzem, mégsem merül fel az autóközlekedés betiltása! A statisztikák szerint 2-3 tízezred a valószínűsége annak, hogy valaki autóbalesetben hal meg, míg az, hogy egy reaktorbaleset következményeként, ennek alig ezredrésze.
A felvonultatott ismeretek és érvek birtokában mindenki felmérheti a nukleáris energia felhasználásának előnyeit és kockázatát: a misztikus félelmet így felválthatja a racionális mérlegelés. Ennek jegyében az előadás címében feltett kérdésre csak azt válaszolhatom, hogy nem az atomenergiától kell félni, hanem az emberi felelőtlenségtől, tudatlanságtól és ostobaságtól!
(A fenti szöveg a január 27-én elhangzott előadás rövidített, szerkesztett változata.)
Az előadás megtekinthető február 1-jén (szombaton) a Duna Televízióban 13.10-től, február 2-án (vasárnap) 12.55-től az MTV-n, valamint 23.10-től az M 2-n.
A Mindentudás Egyetemének következő előadása február 3-án 19.30-kor kezdődik a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem informatikai épületének B28-as előadójában (Budapest XI., Magyar tudósok körútja 2/B).
Az előadások teljes szövegét a hozzászólásokkal és a vitával együtt a www.mindentudas.hu weblapon találják meg az érdeklődők.
Erdogan
Erdogan megerősítette álláspontját Ciprus kapcsán
