1. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
1
ΠΥΡΗΝΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ
ΒΑΣΙΣΜΕΝΗ ΣΤΗΝ ΥΛΗ
ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΤΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ
ΕΚΔΟΣΗ 1
ΣΥΓΓΡΑΦΗ : Χ. ΦΑΝΙΔΗΣ - https://cdfan.sites.sch.gr/
2. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
2
Όταν το 1919 ο Rutherford έκανε πειράματα
βομβαρδισμού αζώτου με πυρήνες ηλίου πετυχαίνοντας την
πρώτη πυρηνική διάσπαση κανείς από τους επιστήμονες της
εποχής δεν φανταζόταν τις συνέπειες αυτού του πειράματος.
ΠΥΡΗΝΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ
4 14 17 1
7
2 8 1
He N O H
Σε μία πυρηνική αντίδραση ο αριθμός πρωτονίων στο
αριστερό μέλος είναι ίσος με τον αριθμό πρωτονίων στο
δεξιό μέλος λόγω της αρχής της διατήρησης του φορτίου.
Επίσης ο συνολικός μαζικός αριθμός στο αριστερό
μέλος είναι ίσος με τον συνολικό μαζικό αριθμό στο δεξιό
μέλος λόγω της αρχής της διατήρησης της μάζας.
3. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
3
Το 1934 οι Fermi, Amaldi, d'Agostino, Rasetti, και
Segré στην Ιταλία άρχισαν να βομβαρδίζουν όλα τα γνωστά
στοιχεία με νετρόνια. Χρησιμοποιούσαν πολύ ασθενείς
πηγές νετρονίων και ιδιοκατασκευασμένους μετρητές
Geiger.
Η ΣΧΑΣΗ ΤΟΥ ΟΥΡΑΝΙΟΥ.
Κατά τύχη κατά την διάρκεια των
πειραμάτων οι ερευνητές ανακάλυψαν
ότι αργά νετρόνια που είχαν περάσει
από ξύλινα τραπέζια έκαναν τα
βομβαρδιζόμενα στοιχεία περισσότερο
ραδιενεργά από τα νετρόνια που είχαν
περάσει από μαρμάρινα τραπέζια.
Enrico Fermi.
4. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
4
Ο Segré πίστευε ότι η ομάδα της Ρώμης δεν
παρατήρησε το φαινόμενο της σχάσης του ουρανίου, ενώ
βομβάρδισε το ουράνιο, γιατί είχαν τυλίξει τα δείγματά τους
με αλουμινόχαρτο που απορροφούσε τα θραύσματα.
Η ΣΧΑΣΗ ΤΟΥ ΟΥΡΑΝΙΟΥ.
Την επόμενη πενταετία στην Γερμανία ο χημικός
Otto Hahn με την βοήθεια της φυσικού Lise Meitner και
του Fritz Strassman διεξήγαγαν παρόμοια πειράματα.
Οι Hahn και Strassman ήταν Γερμανοί ενώ η Meitner
ήταν Αυστριακή Εβραία που είχε ασπασθεί τον
Χριστιανισμό.
Strassmann, Meitner και
Hahn στο Mainz το 1956.
5. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
5
Η Meitner είχε σπουδάσει κατ’ οίκον γιατί τα σχολεία
για τις γυναίκες στην Αυστρουγγαρία σταματούσαν στα 14.
Ήταν μία από τις τέσσερεις πρώτες γυναίκες που τελείωσαν
το Πανεπιστήμιο της Βιέννης το 1905, και δούλεψε αρχικά
αμισθί με τον Hahn.
Η ΣΧΑΣΗ ΤΟΥ ΟΥΡΑΝΙΟΥ.
Μετά τον πρώτο Παγκόσμιο
πόλεμο ήταν η πρώτη γυναίκα
καθηγήτρια Πανεπιστημίου στην
Γερμανία.
Από το 1937 οι Meitner, Hahn
και Strassmann ανέφεραν την
δημιουργία νέων στοιχείων από τον
βομβαρδισμό του ουρανίου με Ζ>92.
Σε αυτούς οφείλεται η ανακάλυψη
του πρωτακτίνιου.
Meitner και Hahn.
6. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
6
Το 1938, λόγω των διώξεων του Ναζισμού, η Meitner
αναγκάστηκε να διαφύγει με την βοήθεια του Ολλανδού
επιστήμονα Dirk Coster στην Ολλανδία και από εκεί στην
Στοκχόλμη.
Η Στοκχόλμη είχε ημερήσια ταχυδρομική ανταπόκριση
με την Γερμανία και έτσι η Meitner συνέχισε να
συνεργάζεται με τον Hahn.
Η ΣΧΑΣΗ ΤΟΥ ΟΥΡΑΝΙΟΥ.
Τον Δεκέμβριο του 1938 ο Hahn
ζήτησε την άποψη της Meitner για το
πώς ήταν δυνατόν να προκύπτουν
θραύσματα παρόμοια με το βάριο από
τον βομβαρδισμό του ουρανίου. (Μέχρι
τότε υπέθεταν ότι οι θυγατρικοί
πυρήνες έχουν Ζ παρόμοιο με του
ουρανίου).
7. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
7
H Meitner και ο ανηψιός της Otto Frisch πρότειναν
στον Hahn ότι ο πυρήνας του ουρανίου σπάει σε δύο
τμήματα εισηγούμενοι για τον πυρήνα το μοντέλο της
σταγόνας.
Η ΣΧΑΣΗ ΤΟΥ ΟΥΡΑΝΙΟΥ.
Ο Hahn δημοσίευσε τα
αποτελέσματά του για την σχάση χωρίς
να αναφερθεί στην συμβολή της
Meitner.
Otto Frisch
Το επόμενο έτος
(1939) οι Meitner και
Frisch δημοσίευσαν το
μοντέλο της σταγόνας.
8. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
8
Κατ’ αυτό το μοντέλο όταν ο πυρήνας του ουρανίου
απορροφά ένα θερμικό (αργό) νετρόνιο γίνεται ασταθής και
διασπάται σε δύο μέρη.
ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΤΗΣ ΣΤΑΓΟΝΑΣ.
1 235 141 92 1
0 92 56 36 0
3
n U Ba Kr n
Μία συνήθης αντίδραση
σχάσης είναι η ακόλουθη:
1 235 140 93 1
55
0 92 37 0
3
n U Cs Rb n
ή επίσης
9. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
9
Κατά την πυρηνική αντίδραση
ΕΝΕΡΓΕΙΑΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ .
η ενέργεια που εκλύεται είναι
2
).
( c
Q m m m m
ή μέσω των ενεργειών σύνδεσης EB
)
( B B B B
Q E E E E
Αν το Q είναι θετικό από την αντίδραση κερδίζουμε
ενέργεια και ονομάζεται εξώθερμη. Αν το Q είναι αρνητικό
για να γίνει η αντίδραση χρειάζεται ενέργεια και ονομάζεται
ενδόθερμη.
10. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
10
Κατά την πυρηνική σχάση
ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΣΧΑΣΗΣ.
η ενέργεια που εκλύεται είναι
2
3 ).
( n U Ba Kr n c
Q m m m m m
Η σχάση ενός μορίου ουρανίου είναι εξώθερμη
αντίδραση. Η ενέργεια που απελευθερώνεται είναι περίπου
200 MeV. Κατά την καύση ενός μορίου βενζίνης παράγεται
ενέργεια περίπου τρία εκατομμύρια φορές μικρότερη!
1 235 141 92 1
0 92 56 36 0
3
n U Ba Kr n
11. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
11
ΠΡΟΙΟΝΤΑ ΤΗΣ ΣΧΑΣΗΣ ΤΟΥ 235U.
12. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
12
Ο Ιταλός Enrico Fermi με την ομάδα του είχε κάνει
πειράματα βομβαρδισμού στοιχείων με νετρόνια το 1934
στην Ρώμη. Το 1939 ήταν στο πανεπιστήμιο της Columbia,
στην Αμερική, όταν έμαθε ότι οι Hahn και Strassmann
πέτυχαν σχάση του πυρήνα του ουρανίου.
Ο Fermi μαζί με τον Ούγγρο συνεργάτη του Leo
Szilard αντιλήφθηκε ότι ήταν δυνατόν τα νετρόνια που
παράγονται από την αντίδραση να την τροφοδοτούν ώστε
να είναι αυτοσυντηρούμενη. Μια τέτοια αντίδραση
ονομάζεται αλυσιδωτή αντίδραση.
ΑΛΥΣΙΔΩΤΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ.
13. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
13
Ο Leo Szilard ήταν αυτός που είχε την ιδέα να γράψει
ο Einstein το γνωστό γράμμα στον πρόεδρο Roosevelt που
οδήγησε στο σχέδιο Manhattan.
ΑΛΥΣΙΔΩΤΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ.
Από θεωρητική εργασία των Bohr και Wheeler
γνώριζαν ότι το σπάνιο ισότοπο 235U διεσπάτο ευκολότερα
από το άφθονο 238U. Η διάσπαση γινόταν από αργά νετρόνια
(θερμικά). Όμως τα νετρόνια που παρήγοντο από την
αντίδραση σχάσης είχαν ενέργεια 1 MeV.
Einstein,
Szilard
Enrico,
Fermi
14. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
14
Η διαδικασία κατασκευής του πρώτου πυρηνικού
αντιδραστήρα ξεκίνησε κάτω από τις κερκίδες του σταδίου
του Πανεπιστημίου του Chicago.
ΑΛΥΣΙΔΩΤΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ.
15. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
15
ΑΛΥΣΙΔΩΤΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗ.
Με μία έξυπνη κατανομή γραφίτη (για να επιβραδύνει
τα γρήγορα νετρόνια που παρήγαγε η σχάση στο 1/10 της
ενέργειας τους) και ραδιενεργού υλικού, τον Δεκέμβριο του
1942 ο Fermi και οι συνεργάτες του πέτυχαν την πρώτη
αλυσιδωτή αντίδραση.
16. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
16
Ο αντιδραστήρας της ομάδας του Fermi ήταν ο πρώτος
πυρηνικός αντιδραστήρας. Σήμερα οι πυρηνικοί
αντιδραστήρες έχουν εξελιχθεί όμως υπάρχει σοβαρό
πρόβλημα με την διαχείριση των πυρηνικών αποβλήτων.
ΠΥΡΗΝΙΚΟΙ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΕΣ.
17. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
17
ΠΥΡΗΝΙΚΟΙ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΕΣ.
Εσωτερικό αντιδραστήρα σε
λειτουργία
Η «καρδιά» του αντιδραστήρα.
Επανατροφοδοσία
αντιδραστήρα.
19. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
19
ΑΤΟΜΙΚΗ ΒΟΜΒΑ.
Από το 1939 έως το 1945 πάνω από 2 δις $
ξοδεύτηκαν στο σχέδιο «Μανχάταν» που είχε σκοπό την
κατασκευή ατομικής βόμβας.
Στις 16/7/1945 η πρώτη ατομική βόμβα δοκιμάστηκε
και εξερράγη επιτυχώς στα βόρεια του Νέου Μεξικού.
20. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
20
ΑΤΟΜΙΚΗ ΒΟΜΒΑ.
Στις 6 Αυγούστου 1945
στις 8.15 π.μ. ρίχθηκε ατομική
βόμβα από τους Αμερικανούς
εναντίον της Ιαπωνικής πόλης
Χιροσίμα.
Οι Αμερικανοί με αυτόν
τον τρόπο προσπάθησαν να
αποφύγουν την απόβαση στην
Ιαπωνία, που θα τους κόστιζε
χιλιάδες νεκρούς, και να
πείσουν τους Ιάπωνες να
συνθηκολογήσουν.
21. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
21
ΑΤΟΜΙΚΗ ΒΟΜΒΑ.
800 μ. από το
επίκεντρο
Περίπου 70.000 άνθρωποι πέθαναν αμέσως από την
έκρηξη και η πόλη καταστράφηκε. Από αυτούς που
επέζησαν και είχαν εκτεθεί στην ακτινοβολία περίπου
200.000 πέθαναν από καρκίνο μέχρι το 1950.
22. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
22
ΑΤΟΜΙΚΗ ΒΟΜΒΑ.
Άποψη επιζώντων είναι
ότι η Αμερική θα μπορούσε να
αποφύγει την ρίψη των βομβών
και ότι με την ρίψη ήθελε να
επιδείξει την υπεροπλία της και
να πραγματοποιήσει ένα
πείραμα.
Φωτογραφία του Seizo Yamada
7 km από την έκρηξη.
Αντίθετοι στην χρήση των
ατομικών βομβών υπήρξαν και
πολλοί επιστήμονες μεταξύ των
οποίων και ο Leo Szilard.
23. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
23
ΑΤΟΜΙΚΗ ΒΟΜΒΑ.
Στις 11.00 το πρωί της 9ης
Αυγούστου 1945 μια δεύτερη
βόμβα ρίχθηκε εναντίον του
Ναγκασάκι. Η βόμβα
δημιούργησε θερμοκρασίες
3900 °C και ανέμους 1000
km/h.
Το πυρηνικό μανιτάρι στο
Ναγκασάκι.
24. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
24
ΑΤΟΜΙΚΗ ΒΟΜΒΑ.
Υπολογίζεται ότι
40.000 έως 75.000
άνθρωποι πέθαναν άμεσα.
Η πόλη καταστράφηκε σε
ακτίνα 1,6 km και φωτιές
μαίνονταν σε ακτίνα 3,2
km από την έκρηξη.
Το Ναγκασάκι πριν και μετά.
Καμένο αγόρι
25. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
25
ΑΤΟΜΙΚΗ ΒΟΜΒΑ.
Η βόμβα που χρησιμοποιήθηκε στην Χιροσίμα
(Little Boy) περιείχε δύο τμήματα 235U που ενώνονταν με
εκρηκτικό μηχανισμό και έφταναν την κρίσιμη μάζα.
Το ένα τμήμα 235U ενώνεται με το άλλο αφού κινηθεί
μέσα σε ένα σωλήνα που μοιάζει με κάννη όπλου.
26. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
26
ΑΤΟΜΙΚΗ ΒΟΜΒΑ.
Η βόμβα που χρησιμοποιήθηκε στο Ναγκασάκι (Fat
Man) περιείχε 239Pu.
Μια μάζα πυρηνικού υλικού μπορεί να γίνει κρίσιμη
αν αυξηθεί η πυκνότητά της. Η αύξηση της πυκνότητας
σε αυτήν την βόμβα επιτυγχανόταν με συμπίεση του
πυρηνικού υλικού μέσω μιας ελεγχόμενης έκρηξης.
27. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
27
Σε παλαιότερη παρουσίαση είδαμε ότι οι ελαφροί
πυρήνες γίνονται σταθερότεροι (αποκτούν μεγαλύτερη
ενέργεια σύνδεσης ανά νουκλεόνιο) αν συνενωθούν.
ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΣΥΝΤΗΞΗ.
Τις πυρηνικές αντιδράσεις συνένωσης πυρήνων που
δημιουργούν νέους πυρήνες τις ονομάζουμε αντιδράσεις
σύντηξης.
Ιδιαίτερο ενδιαφέρουν
παρουσιάζουν οι αντιδράσεις
συνένωσης 1Η για να παραχθεί
4He γιατί είναι οι αντιδράσεις
μέσω των οποίων παράγεται η
ενέργεια στον Ήλιο.
28. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
28
Μία σειρά αντιδράσεων σύντηξης είναι η παρακάτω :
ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΣΥΝΤΗΞΗ.
1 1 2 0 0
1 1 1 1 0 e
H H H e
1 2 3
1 1 2
H H He
1 3 4 0 0
1 2 2 1 0 e
H He He e
Αυτή η σειρά αντιδράσεων
ονομάζεται κύκλος πρωτονίου -
πρωτονίου και πιστεύεται ότι
συμβαίνει στο εσωτερικό του Ηλίου.
Τα ποζιτρόνια που παράγονται
αντιδρούν με ηλεκτρόνια,
εξαϋλώνονται και παράγουν
ακτινοβολία γ.
29. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
29
ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΣΥΝΤΗΞΗ.
Ο Ήλιος επομένως «καίει» το υδρογόνο του και η
«στάχτη» αυτής της αντίδρασης είναι το ήλιο.
Υπάρχουν και άλλες δυνατότητες για σύντηξη του
υδρογόνου όπως η παρακάτω σειρά αντιδράσεων.
1 1 2 0 0
1 1 1 1 0 e
H H H e
1 2 3
1 1 2
H H He
3 3 4 1
2 2 2 1
2
He He He H
30. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
30
ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΣΥΝΤΗΞΗ.
Ο Ήλιος «καίει» 600.106 τόνους υδρογόνου το
δευτερόλεπτο. Παρ’ όλα αυτά έχει τόση μάζα ώστε
περιμένουμε να ζήσει άλλα 5-9 δις έτη. Όταν τα καύσιμα του
ήλιου αρχίσουν να τελειώνουν ο ήλιος θα περάσει από
διαφορετικές φάσεις. Θα μετατραπεί από έναν κόκκινο
γίγαντα, που στην ακτίνα του θα περιλάβει την Γη, σε ένα
πλανητικό νεφέλωμα και τελικά σε έναν λευκό νάνο.
31. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
31
ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΣΥΝΤΗΞΗ.
Η πυρηνική σύντηξη έχει χρησιμοποιηθεί στην Γη για
πολεμικούς αλλά και για ειρηνικούς σκοπούς.
Η βόμβα υδρογόνου είναι μία βόμβα στην οποία μια
πυρηνική σχάση πυροδοτεί μια πυρηνική σύντηξη.
Η πρώτη βόμβα υδρογόνου, Ivy Mike,
ρίχτηκε στα νησιά Marshall τον 11/1952
Πυροδότηση βόμβας υδρογόνου
32. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
32
ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΣΥΝΤΗΞΗ.
Η πυρηνική σύντηξη στο εργαστήριο για παραγωγή
ενέργειας χρησιμοποιεί την σύντηξη δευτέριου και τρίτιου.
Για να συμβεί αυτό πρέπει η κινητική
ενέργεια των πυρήνων να είναι πολύ
μεγάλη. Αυτό επιτυγχάνεται αν η
θερμοκρασία φτάσει τους 108 Κ.
Σε αυτές τις θερμοκρασίες η ύλη
βρίσκεται στην κατάσταση πλάσματος δηλ.
τα ηλεκτρόνια και οι πυρήνες είναι
διαχωρισμένοι.
Το πρόβλημα στην σύντηξη είναι ότι για να
ενεργοποιηθεί η ισχυρή πυρηνική δύναμη και να
συγκολληθούν οι πυρήνες, πρέπει οι πυρήνες να
υπερνικήσουν την άπωση Coulomb.
33. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
33
ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΣΥΝΤΗΞΗ.
Η πιο επιτυχής συσκευή για την παραγωγή ενέργειας
μέσω σύντηξης είναι το TOKAMAK. Στην σωληνοειδή αυτή
κατασκευή το διάπυρο υλικό συγκρατείται στον αέρα με την
χρήση πολύ ισχυρών μαγνητών.
Το Joint European Torus.
Σχέδιο του ITER που
ανακοινώθηκε τον 6/2005
34. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
34
ΠΥΡΗΝΙΚΑΑΠΟΒΛΗΤΑ.
Τα ραδιενεργά απόβλητα που παράγονται από τους
πυρηνικούς αντιδραστήρες σχάσης ταξινομούνται σε
απόβλητα α) Υψηλού επιπέδου β) Μεσαίου επιπέδου γ)
Χαμηλού επιπέδου (στην Ιαπωνία το μεσαίο επίπεδο δεν
υπάρχει).
Απόβλητα υψηλού επιπέδου θεωρούνται αυτά τα οποία
παράγουν υψηλά ποσοστά ραδιενέργειας και θερμότητα.
Προέρχονται συνήθως από την επεξεργασία του
χρησιμοποιημένου πυρηνικού καυσίμου.
Απόβλητα μεσαίου επιπέδου είναι αυτά τα οποία δεν
παράγουν θερμότητα. Αυτά είναι υλικά από την
αποσυναρμολόγηση του αντιδραστήρα.
Απόβλητα χαμηλού επιπέδου είναι αυτά που
περιλαμβάνουν γάντια, ρούχα, φίλτρα, υλικά καθαρισμού.
35. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
35
ΠΥΡΗΝΙΚΑΑΠΟΒΛΗΤΑ.
Τα απόβλητα υψηλού επιπέδου είναι το 3% του όγκου
των αποβλήτων και όμως εκπέμπουν το 95% της
ραδιενέργειας. Οι ράβδοι του καυσίμου θραύονται και
επεξεργάζονται με χημικά διαλύματα από τα οποία
ανακτάται ουράνιο και πλουτώνιο που χρησιμοποιούνται
ξανά για καύσιμο.
Η αρχική ράβδος
καυσίμου περιέχει 3%
235U και 97% 238U.
Η χρησιμοποιημένη
ράβδος περιέχει 95%
238U, 1% 235U, 1% 239Pu
και 3% ραδιενεργά
απόβλητα υψηλού
επιπέδου όπως τεχνήτιο.
36. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
36
ΠΥΡΗΝΙΚΑΑΠΟΒΛΗΤΑ.
Τα χημικά διαλύματα μετά την ανάκτηση του ουρανίου
και του πλουτωνίου περιέχουν ραδιενέργεια υψηλού
επιπέδου. Το τεχνήτιο για παράδειγμα έχει χρόνο ημιζωής
210.000 χρόνια. Πρέπει να θαφτεί για 2 εκατομμύρια χρόνια
για να γίνει αδρανές.
Τα χημικά διαλύματα υπόκεινται σε υαλοποίηση
(ενσωματώνονται σε γυαλί Pyrex) και χύνονται σε
μεταλλικούς περιέκτες όπου ψύχονται.
Δείγμα γυαλιού για
ενσωμάτωση πυρηνικών
αποβλήτων.
Κέντρο
αποθήκευσης
πυρηνικών
αποβλήτων
χαμηλού επιπέδου
στην Ιαπωνία.
37. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
37
ΠΥΡΗΝΙΚΑΑΠΟΒΛΗΤΑ.
Τα υαλοποιημένα απόβλητα
αποθηκεύονται 40-50 χρόνια
σε δεξαμενές για να ψυχθούν.
Κατόπιν ενσωματώνονται σε
ειδικούς περιέκτες και
θάβονται σε μεγάλα βάθη.
38. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
38
ΠΥΡΗΝΙΚΑΑΠΟΒΛΗΤΑ.
Ένας αντιδραστήρας 1000 MW κάθε χρόνο παράγει
25 τόνους πυρηνικών αποβλήτων. Από αυτά περίπου 250
kg είναι πλουτώνιο και άλλα τόσα ουράνιο 235 που στην
Ευρώπη και την Ιαπωνία χρησιμοποιούνται ξανά ως
πυρηνικά καύσιμα ενώ στις ΗΠΑ δεν επεξεργάζονται.
Η επιβάρυνση για τον καταναλωτή για την διαχείριση
των αποβλήτων είναι περίπου 0,001 $/kWh.
Για τους 25 τόννους καυσίμου απαιτούνται περίπου 200
τόννοι συμπυκνωμένου οξειδίου του ουρανίου που για αυτό
απαιτούνται 50.000 τόννοι μεταλλεύματος ουρανίου.
Τα υπολείμματα από τους 50.000 τόννους
μεταλλεύματος έχουν ραδιενέργεια 10 φορές υψηλότερη από
τους γρανίτες που χρησιμοποιούνται σε κτίρια.
39. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
39
ΠΥΡΗΝΙΚΑΑΠΟΒΛΗΤΑ.
Ένας θερμοηλεκτρικός σταθμός 1000 MW κάθε χρόνο
χρειάζεται 3,2 εκατομμύρια τόνους άνθρακα που με την
σειρά του απελευθερώνει 7 εκατομμύρια τόννους CO2 στην
ατμόσφαιρα.
Οι αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης λόγω της
μεγάλης παραγωγής νετρονίων καθιστούν τα υλικά τους
ραδιενεργά.
Η ραδιενέργεια όμως αυτή παύει σε περίοδο περίπου
300 ετών.
40. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
40
ΠΥΡΗΝΙΚΑΑTYXHMATA.
Το πιο σοβαρό ατύχημα στις ΗΠΑ έγινε στην
Πενσυλβάνια στο Three Mile Island.
Στις 28/3/1979 στις 4:00
π.μ. μία αντλία έπαψε να
λειτουργεί στο δευτερεύον (μη
πυρηνικό) τμήμα του σταθμού.
Ως αποτέλεσμα η πίεση
στο πρωτεύον αυξήθηκε και
μία βαλβίδα εκτόνωσης του
πρωτεύοντος άνοιξε.
Η βαλβίδα δυστυχώς κόλλησε και ατμός συνέχισε να
διαρρέει στην ατμόσφαιρα.
41. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
41
ΠΥΡΗΝΙΚΑΑTYXHMATA.
Στο πρωτεύον τμήμα δημιουργήθηκαν περιοχές με
ατμό, χωρίς νερό, η θερμοκρασία ανέβηκε και 2-3 ώρες
μετά τμήμα του πυρηνικού καυσίμου έλειωσε.
Το νερό στο πρωτεύον σύστημα ψύξης μολύνθηκε με
ραδιενέργεια και τμήμα του διέρρευσε στο κτίριο του
αντιδραστήρα και στο περιβάλλον.
Νεκροί ή τραυματίες δεν υπήρξαν αλλά εργαζόμενοι
και κάτοικοι εκτέθηκαν σε μικρά ποσά ραδιενέργειας.
42. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
42
ΠΥΡΗΝΙΚΑΑTYXHMATA.
Λόγω ανθρώπινων λαθών και της σχεδίασης του
αντιδραστήρα η θερμοκρασία ανέβηκε στους 2000 °C το
πυρηνικό καύσιμο έλειωσε, ο γραφίτης που περιέβαλλε την
καρδιά του αντιδραστήρα πήρε φωτιά και το κτίριο του
αντιδραστήρα καταστράφηκε.
Το Chernobyl βρίσκεται
στην Ουκρανία 110 km βόρεια
του Κιέβου. Τα ξημερώματα στις
26/4/1986 σε έναν από τους
τέσσερις αντιδραστήρες του
πυρηνικού σταθμού του
Chernobyl γινόταν δοκιμή για τα
συστήματα ασφαλείας του.
43. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
43
ΠΥΡΗΝΙΚΑΑTYXHMATA.
ασχολήθηκαν με την επιτόπου διαχείριση του ατυχήματος
και παιδιά. Ο αριθμός των ανθρώπων που θα πεθάνουν
μακροχρόνια γύρω από τον σταθμό υπολογίζεται από 4.000
– 93.000. Γύρω στα 2.500.000 άνθρωποι στην ευρύτερη
περιοχή επηρεάζονται από τα ραδιενεργά κατάλοιπα που
καταιονίσθηκαν.
Από την πυρκαγιά σύννεφα
καπνού με ραδιενεργό υλικό
απελευθερώθηκαν στην
ατμόσφαιρα. Η ραδιενεργός
μόλυνση έφτασε μέχρι τις
Η.Π.Α. Εξήντα άνθρωποι
πέθαναν σε σύντομο διάστημα.
Ήταν κυρίως αυτοί που
44. Συγγραφή Χ. Δ. Φανίδης
https://cdfan.sites.sch.gr/
44
ΠΥΡΗΝΙΚΑΑTYXHMATA.
Η σαρκοφάγος είναι κατασκευασμένη για να αντέξει 30
χρόνια. Πρόκειται να κατασκευαστεί μία νέα με αντοχή
100 ετών. Όμως τα ραδιενεργά υλικά στον αντιδραστήρα
χρειάζονται 100.000 χρόνια για να παύσουν να είναι
ραδιενεργά.
Για να παύσει ο σταθμός να
εκπέμπει ραδιενεργά υλικά
κατασκευάστηκε σαρκοφάγος
από τσιμέντο και ατσάλι.
Άνθρωποι που ήξεραν τους
κινδύνους ανέλαβαν την εργασία
αυτή και κάποιοι από αυτούς
έχουν ήδη πεθάνει.