ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΗΤΕΣ ΠΗΓΕΣ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΗΤΕΣ ΠΗΓΕΣ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑΣ 

ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΗΤΕΣ ΠΗΓΕΣ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Η ΦΥΣΙΚΗ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ

 Ο άνθρωπος δέχεται φυσική ραδιενέργεια:

α) Από τον ουρανό (κοσμική ακτινοβολία)

β) Από τη Γη (ραδιενεργά κοιτάσματα)

γ) Από τον ίδιο του το σώμα (εσωτερική ραδιενέργεια).

ΚΟΣΜΙΚΗ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ

 Κοσμική ακτινοβολία είναι η μυστηριώδης ακτινοβολία που μας έρχεται από το αχανές διάστημα.Είναι προϊόν των συνεχών μεταβολών που συμβαίνουν στον αστρικό χώρο.Από το διάστημα φτάνει στη Γη ακτινοβολία,πυρηνικά σωματίδια–βλήματα αλλά δεν φτάνουν ραδιενεργοί πυρήνες.Αυτοί προέρχονται από τη σύγκρουση της κοσμικής ακτινοβολίας με στοιχεία που βρίσκονται στην ατμόσφαιρα.

 Κοσμική ακτινοβολία είναι η μυστηριώδης ακτινοβολία που μας έρχεται από το αχανές διάστημα

 Η κοσμική ακτινοβολία είναι ελάχιστα αισθητή στην επιφάνεια της Γης,γιατί η γήινη ατμόσφαιρα την εξασθενεί και συγκρατεί το μεγαλύτερο μέρος της. Φτάνει από παντού.Κανείς δεν μπορεί να ξεφύγει από την «αστρική βροχή».Όσο πιο ψηλά βρισκόμαστε στην ατμόσφαιρα τόσο δεχόμαστε περισσότερη κοσμική ακτινοβολία.Αυτό έχει ως συνέπεια οι επιβάτες και τα πληρώματα των αεροπορικών πτήσεων να επιβαρύνονται με μια πρόσθετη δόση.Τα μέρη που είναι πιο κοντά στους πόλους δέχονται 4 φορές περισσότερη ακτινοβολία από τα μέρη που είναι πιο κοντά στον Ισημερινό.Η διαφορά αυτή οφείλεται στο μαγνητικό πεδίο της γης.

ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΑΠΟ ΤΗ ΓΗ

 Στο υπέδαφος έχουν βρεθεί περισσότερα από 40 ραδιενεργά ισότοπα.Τα πιο πολλά προέρχονται από διαδοχικές διασπάσεις άλλων ραδιενεργών ισοτόπων και κατατάσσονται σε τρεις σειρές με επικεφαλής κάθε σειράς το αρχικό ισότοπο από το οποίο προέρχονται.
 Τα πρώτα (πατρικά) ισότοπα που δίνουν και το όνομά τους στις αντίστοιχες σειρές είναι το Ουράνιο–238 (σειρά ουρανίου),το Θόριο–232 (σειρά θορίου) και το Ουράνιο–235 (για ιστορικούς λόγους ονομάζεται σειρά ακτινίου).Τα τρία αυτά ισότοπα έχουν αντίστοιχα χρόνους υποδιπλασιασμού (χρόνος που απαιτείται για να χάσουν τη μισή από την αρχική τους μάζα) 4.5,14 και 0.7 δισεκατομμύρια χρόνια.Οι χρόνοι αυτοί πλησιάζουν την ηλικία της Γης.Πιθανόν αυτά τα ισότοπα να προέρχονται από άλλα των οποίων ο χρόνος υποδιπλασιασμού ήταν μικρότερος και δεν υπάρχουν σήμερα.
 Η εκπεμπόμενη ακτινοβολία μεταβάλλεται από τόπο σε τόπο,ανάλογα με την περιεκτικότητά τους σε φυσικά ραδιενεργά κοιτάσματα.

ΤΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ ΤΟΥ ΡΑΔΟΝΙΟΥ

 Σχετικά πρόσφατα οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι η σπουδαιότερη πηγή ραδιενέργειας που φτάνει στον άνθρωπο είναι το αέριο Ραδόνιο.Παράγεται κατά τη ραδιενεργό διάσπαση του ραδίου, που είναι συστατικό της γης σε πολύ μικρή αναλογία (ιχνοστοιχείο).Το ραδόνιο και τα θυγατρικά του ραδιοϊσότοπα συνεισφέρουν περίπου κατά 50% στη συνολική δόση από φυσικές πηγές που δέχεται ο άνθρωπος.Όταν εισπνέεται σε μεγάλες ποσότητες μπορεί να προκαλέσει καρκίνο του πνεύμονα.Το περιέχουν τα οικοδομικά υλικά στους πόρους τους και τελικά ελκύεται από την επιφάνεια στον ελεύθερο αέρα.Στους κλειστούς χώρους (κατοικίες,γραφεία,σχολεία κ.ά.) συσσωρεύεται από τους τοίχους),την οροφή και το δάπεδο κυρίως (ιδιαίτερα,όταν αυτό έρχεται σε άμεση επαφή με τη Γη ή είναι από μπετόν αρκετά πορώδες).
 Ο ατμοσφαιρικός αέρας περιέχει ραδόνιο που εκλύεται από το έδαφος,όμως σε πολύ μικρή συγκέντρωση. Έτσι το άνοιγμα των παραθύρων (εξαερισμός) ελάχιστα επιβαρύνει σε ραδόνιο τον αέρα των εσωτερικών χώρων.Το ραδόνιο επίσης εισβάλλει στις κατοικίες με το νερό της βρύσης, με τους αγωγούς φυσικού αερίου (γκάζι),τους αρμούς και τις ρωγμές από σεισμούς ή άλλες αιτίες,τις αποχετεύσεις και τις χαλαρές συνδέσεις των σωληνώσεων.

 Η συσσώρευση του ραδονίου γίνεται ακόμα μεγαλύτερη όταν οι κατοικίες έχουν υψηλού βαθμού μόνωση,για λόγους εξοικονόμησης ενέργειας τη χειμερινή περίοδο ή air-conditioning κατά τη θερινή περίοδο.Έτσι δεν γίνεται ο απαιτούμενος εξαερισμός των κατοικιών που θα έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της συγκέντρωσης του ραδονίου.

 Σήμερα το ραδόνιο θεωρείται ο κυριότερος ρυπαντής του αέρα εσωτερικών χώρων.Έχουν γίνει πάρα πολλές μελέτες στις κατοικίες για τις επιπτώσεις του στην υγεία του ανθρώπου σε διάφορες χώρες (ιδιαίτερα στις ΗΠΑ,στη Σουηδία,στη Νορβηγία,στη Μ. Βρετανία και στην Ινδία).Το Εργαστήριο Πυρηνικής Φυσικής του Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης κάνει συστηματικές μετρήσεις του ραδονίου στις κατοικίες από το 1983.Παράλληλα έγινε μελέτη του ραδονίου και σε άλλους κλειστούς χώρους,όπως τα σπήλαια (Πετραλώνων Χαλκιδικής) ή διάφορα κτίσματα από γρανιτικούς λίθους που περιείχαν ουράνιο ή ράδιο σε υψηλότερες συγκεντρώσεις από τις κανονικές.Οι μετρήσεις αυτές έδειξαν πως η συγκέντρωση του ραδονίου στους κλειστούς χώρους στη Θεσσαλονίκη είναι σχετικά χαμηλή (από 0,4 ως 6,7 πικοκιουρί ανά λίτρο αέρα).Στις ΗΠΑ κυμαίνεται από 0,36 ως 4.354,47 πικοκιουρί ανά λίτρο αέρα.Στη Σουηδία από 10,8 έως 54 πικοκιουρί ανά λίτρο αέρα.

 Τι σχέση έχει το ραδόνιο με την υγεία; Εκείνο που έχει περισσότερη σημασία για την υγεία μας και αφορά ειδικότερα τους πνεύμονες και όλο το αναπνευστικό σύστημα, δεν είναι το ίδιο το ραδόνιο αλλά τα θυγατρικά του ισότοπα:Πολώνιο–218 και 214,Μόλυβδος –214 και Βισμούθιο –214.Έτσι με κάποιους τύπους οι επιστήμονες μπορούν να υπολογίσουν περίπου τον αναμενόμενο αριθμό περιπτώσεων καρκίνου του πνεύμονα ανά έτος.Για την Ελλάδα κυμαίνεται από 160 έως 6.200 περιπτώσεις το χρόνο.Οι ειδικοί (επιδημιολόγοι) επιμένουν βέβαια πως το μεγαλύτερο ίσως ποσοστό,οφείλεται στο κάπνισμα κι όχι στο ραδόνιο.

 Η μείωση του ραδονίου στις κατοικίες και ο περιορισμός των συνεπειών του αντιμετωπίζεται ως εξής:

α) Να γίνεται καλός εξαερισμός των κατοικιών,που σημαίνει πολλές αλλαγές αέρα την ημέρα.

β) Κατάλληλος συνδυασμός της θερμομόνωσης και του κλιματισμού των κατοικιών με τον επαρκή εξαερισμό.

γ) Επιλογή των οικοδομικών υλικών ύστερα από εξέταση της ραδιενέργειάς τους. 
 Έχει ήδη γίνει επιστημονική ανακοίνωση σε διεθνή περιοδικά και συνέδρια από επιστήμονες του Εργαστηρίου Πυρηνικής Φυσικής του Παν/μίου Θεσ/νίκης και από άλλους επιστήμονες για τη ραδιενέργεια των οικοδομικών υλικών στην Ελλάδα.Πρέπει να γίνεται συνεχώς έλεγχος των οικοδομικών υλικών παλαιότερης και νεότερης τεχνολογίας,ώστε να είναι σύμφωνα με τις διεθνείς προδιαγραφές όπως αυτές καθορίζονται την Διεθνή Επιτροπή Ραδιοπροστασίας (ICRP).Στις ΗΠΑ οι αγοραστές κατοικιών ζητούν να προμηθευτούν πιστοποιητικό ελέγχου του ραδονίου πριν από την υπογραφή του συμβολαίου για αγορά κατοικίας.

 Στην Ελλάδα δεν υπάρχει πρόβλημα ραδονίου όσο σε άλλες χώρες.Για πολλούς μήνες έχουμε παράθυρα και πόρτες ανοιχτές και είναι ελάχιστες οι περιπτώσεις υψηλού βαθμού θερμομόνωσης ή air conditioning.Έτσι με την ισχύουσα θεωρία περί καρκίνου μειώνεται ο αριθμός των περιπτώσεων,όμως δεν μηδενίζεται.

ΑΛΛΕΣ ΦΥΣΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

 Υπάρχουν στη Γη κι άλλες πηγές ραδιενέργειας μικρότερης σημασίας.Η πιο σημαντική προέρχεται από το κάρβουνο,το οποίο όταν καίγεται ελευθερώνει τα ραδιενεργά ισότοπα που περικλείει.Αυτά είτε φεύγουν με τον καπνό,είτε παραμένουν στη στάχτη.

 Επίσης τα φωσφαντικά ορυκτά, που χρησιμοποιούνται για λιπάσματα,περιέχουν σε πολύ μικρές ποσότητες ραδιενεργά ισότοπα και φτάνουν στον άνθρωπο με την τροφή.

 Η γεωθερμική ενέργεια,που ελευθερώνεται με τη μορφή ατμού ή ζεστού νερού,είναι ένα μέσο με το οποίο φτάνει η ραδιενέργεια από το εσωτερικό της γης στην επιφάνεια της.Η χρήση της για παραγωγή ηλεκτρική ενέργειας προξενεί τριπλάσια ραδιενεργό ρύπανση ανά μονάδα παραγωγής έναντι της αντίστοιχης ρύπανσης από ηλεκτρικά εργοστάσια κάρβουνου.Η διάδοση της γεωθερμικής ενέργειας είναι περιορισμένη (0,1% της παγκόσμιας παραγωγής ενέργειας και η συμμετοχή της στη φυσική ραδιενέργεια είναι μικρή).

 Άλλο μέσο είναι οι πηγές των μεταλλικών μερών,που περιέχουν σε διάλυση απορροές ραδιενεργών στοιχείων και πολύ σπάνια ελάχιστα ποσά των ίδιων ραδιενεργών στοιχείων ή των αλάτων τους.Οι ραδιενεργές πηγές έχουν θεραπευτική επίδραση σε πολλές παθήσεις όπως τα αρθριτικά,οι χρόνιοι ρευματισμοί,η πνευμονική φυματίωση κ.ά.Στην Ελλάδα οι ισχυρότερες ραδιενεργές πηγές είναι αυτές που βρίσκονται στα Καμένα Βούρλα.

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑ

 Ραδιενεργά ισότοπα εισέρχονται στον ανθρώπινο σώμα με την εισπνοή και τις τροφές.Ανάλογα με το είδος τους κατακρατούνται από ορισμένα μέρη (όργανα) του σώματος για κάποιο διάστημα.Από τη θέση αυτή ακτινοβολούν τη γύρω περιοχή.Αν το περιβάλλον δεν έχει ρυπανθεί με τεχνητά ραδιενεργά ισότοπα,τα κυριότερα ραδιενεργά ισότοπα που εισέρχονται κι έχουν ανιχνευθεί στο σώμα είναι:ο άνθρακας –14,το ραδόνιο –222 και 220 και το Κάλιο –40.Τα ισόποτα αυτά έχουν ένα σταθερό ρυθμό εισόδου και εξόδου στο σώμα,λόγω του βιολογικού κύκλου, με αποτέλεσμα να βρίσκονται σε κατάσταση ισορροπίας.Ένα καινούργιο ισότοπο που εντοπίστηκε στο ανθρώπινο σώμα μετά το ατύχημα του Τσερνομπίλ είναι το Καίσιο –137.Η τιμή ισορροπίας του που μετριέται στο σώμα μας φτάνει τις μερικές χιλιάδες Bq.

 Μέχρι σήμερα δεν έχει ανακοινωθεί κάποια ασθένεια που να αποδόθηκε σε φυσική ραδιενέργεια ακόμη και σε περιοχές που μετρήθηκαν 20 και 30 φορές μεγαλύτερες από 10 μέσο όρο.Είναι πιθανό οι μικρές δόσεις από φυσική ραδιενέργεια να προκαλούν γενετικές βλάβες σε πολύ μικρά ποσοστά σε σχέση με άλλες εξωγενείς αιτίες. Επίσης  τα υψηλά επίπεδα ραδονίου σε σπίτια είναι ένας κίνδυνος και πρέπει οι έρευνες σ’ αυτή την κατεύθυνση να συνεχιστούν.

ΠΗΓΕΣ ΤΕΝΤΗΤΗΣ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

 Το άτομο είναι το μικρότερο σωματίδιο ενός στοιχείου,το οποίο έχει όλες τις χημικές ιδιότητές τους.Το κάθε άτομο αποτελείται από μικρότερα σωματίδια που λέγονται πρωτόνια,νετρόνια και ηλεκτρόνια.Τα πρωτόνια είναι θετικά φορτισμένα, τα νετρόνια δεν έχουν καθόλου φορτίο και τα ηλεκτρόνια είναι αρνητικά φορτισμένα.Τα πρωτόνια και τα νετρόνια βρίσκονται στο κέντρο του ατόμου και αποτελούν τον πυρήνα του.Τα ηλεκτρόνια κινούνται γύρω από τον πυρήνα.Το κάθε άτομο ενός στοιχείου έχει τον ίδιο αριθμό πρωτονίων στον πυρήνα του.Μπορεί όμως ο αριθμός νετρονίων στα διάφορα άτομα του ίδιου στοιχείου να ποικίλλει.Αυτές οι διαφορετικές μορφές του ίδιου στοιχείου λέγονται ισότοπα.Για να αναγνωρίζονται έχουν διαφορετικούς αριθμούς.

 Η συνεχής προσπάθεια του ανθρώπου για την κατανόηση της φύσης και των νόμων της τον οδήγησε στη μελέτη της δομής του πυρήνα και των δυνάμεων που συγκρατούν τα συστατικά του (πρωτόνια και νετρόνια).Αντιλήφθηκε την τεράστια ενέργεια που περικλείεται στον πυρήνα και επινόησε τεχνητούς τρόπους απελευθέρωσης της με τη βοήθεια των μηχανισμών της πυρηνικής σχάσης και σύντηξης.

ΣΧΑΣΗ ΜΕ ΤΗ ΒΟΗΘΕΙΑ ΝΕΤΡΟΝΙΟΥ

 Η σχάση, δηλαδή η διάσπαση ορισμένων πυρήνων,διευκολύνεται κατά πολύ αν τους χτυπήσει ένα νετρόνιο,ακόμη και πολύ χαμηλής ενέργειας (γύρω στα 0,025 ηλεκτρονιοβόλτ).Αυτό το χαμηλής ενέργειας νετρόνιο ενσωματώνεται στον πυρήνα και τον «ταρακουνάει»,πράγμα που οδηγεί στην άμεση σχάση του σε χρόνο που είναι κλάσμα δισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου.Έτσι ο απαιτούμενος για τη σχέση χρόνος μειώνεται από εκατομμύρια χρόνια σε κλάσμα δισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου.Η κάθε σχάση ελευθερώνει 200 εκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ.

ΑΛΥΣΩΤΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ

 Σχεδόν αμέσως μετά την ανακάλυψη της σχάσης αναγνωρίσθηκε ότι εφόσον ένα νετρόνιο μπορεί να ξεκινήσει σχάση σε ένα κατάλληλο πυρήνα με επακόλουθο την εκπομπή επιπρόσθετων νετρονίων,είναι δυνατή μια αυτοτροφοδοτούμενη ακολουθία σχάσεων.

Αλυσωτή αντίδραση

 Η συνθήκη ώστε να συμβεί μια τέτοια αλυσωτή αντίδραση σε ένα σχάσιμο υλικό,είναι απλή:τουλάχιστον ένα νετρόνιο που παράγεται σε ένα γεγονός σχάσης πρέπει κατά μέσο όρο να ξεκινήσει μια άλλη σχάση.

Η συνθήκη ώστε να συμβεί μια τέτοια αλυσωτή αντίδραση σε ένα σχάσιμο υλικό,είναι απλή:τουλάχιστον ένα νετρόνιο που παράγεται σε ένα γεγονός σχάσης πρέπει κατά μέσο όρο να ξεκινήσει μια άλλη σχάση

 Εάν πολύ λίγα νετρόνια ξεκινούν σχάση,η αντίδραση θα επιβραδυνθεί και θα σταματήσει,εάν ακριβώς ένα νετρόνιο ανά σχάση παράγει μια άλλη σχάση τότε θα έχουμε σταθερή παραγωγή ενέργειας(είναι η περίπτωση ενός πυρηνικού αντιδραστήρα).

Εάν η συχνότητα του αριθμού σχάσεων αυξάνει,η ενέργεια που ελευθερώνεται αυξάνει τόσο γρήγορα που προκαλείται έκρηξη(είναι η περίπτωση της ατομικής βόμβας)

 Εάν η συχνότητα του αριθμού σχάσεων αυξάνει,η ενέργεια που ελευθερώνεται αυξάνει τόσο γρήγορα που προκαλείται έκρηξη(είναι η περίπτωση της ατομικής βόμβας).Οι καταστάσεις αυτές ονομάζονται αντίστοιχα υποκρίσιμη,κρίσιμη και υπερκρίσιμη κατάσταση.

Αντίθετα,σε έναν αντιδραστήρα παραγωγής ηλεκτρικής ισχύος επιβραδύνονται με κατάλληλο μηχανισμό τα παραγόμενα νετρόνια,ώστε  να διατηρούν μια αυτοσυντηρούμενη αλυσιδωτή αντίδραση,η οποία όμως  θα προχωρεί  αργά και ελεγχόμενα,χωρίς  να οδηγεί σε έκρηξη

  Αντίθετα,σε έναν αντιδραστήρα παραγωγής ηλεκτρικής ισχύος επιβραδύνονται με κατάλληλο μηχανισμό τα παραγόμενα νετρόνια,ώστε  να διατηρούν μια αυτοσυντηρούμενη αλυσιδωτή αντίδραση,η οποία όμως  θα προχωρεί  αργά και ελεγχόμενα,χωρίς  να οδηγεί σε έκρηξη.

ΠΥΡΗΝΙΚΟΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑΣ

ΠΥΡΗΝΙΚΟΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

  Όλες οι πυρηνικές αντιδράσεις συμβαίνουν στο δοχείο πιέσεως,που βρίσκεται μέσα σε άλλο ισχυρό κλειστό δοχείο περιορισμού,το οποίο λέγεται πυρηνικός αντιδραστήρας.Πολύ μικρή ποσότητα καυσίμου ουρανίου παράγει τεράστια ποσότητα ενέργειας.Η ενέργεια παράγεται από την αλυσιδωτή αντίδραση και μεταφέρεται από την καρδιά του αντιδραστήρα προς τα έξω υπό μορφή θερμότητας.Στην Ελλάδα λειτουργεί από το 1962 ο αντιδραστήρας του «Δημόκριτου».Η κύρια χρήση του σήμερα είναι η παραγωγή ραδιοϊσοτόπων για τις ανάγκες  των νοσοκομείων.

Στην Ελλάδα λειτουργεί από το 1962 ο αντιδραστήρας του «Δημόκριτου»

 Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες είναι για το πυρηνικό εργοστάσιο ηλεκτρικής ισχύος,ότι είναι ο καυστήρας στα σπίτια μας.Η καρδιά του αντιδραστήρα αποτελείται από ένα ατσάλινο δοχείο πιέσεως που έχει μέσα του χιλιάδες ράβδους καυσίμου.Γύρω από το δοχείο υπάρχει μια άλλη ατσάλινη στεγανή κατασκευή που λέγεται «ατσάλινο προστατευτικό περίβλημα».Γύρω από το δοχείο και το ατσάλινο προστατευτικό περίβλημα υπάρχει το κτήριο θωρακίσεως.Το κτήριο αυτό έχει τοιχώματα από ενισχυμένο σκυρόδεμα,πάχους ενός μέτρου και πάνω.

ΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΠΥΡΗΝΙΚΟΥ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑ

 Πυρηνικός αντιδραστήρας ονομάζεται η διάταξη εκείνη εντός της οποίας παράγεται ενέργεια με ελεγχόμενη αντίδραση σχάσης.
 Ο πυρηνικός αντιδραστήρας θα μπορούσε να χαρακτηρισθεί σαν μια μεγάλη δεξαμενή όπου το πυρηνικό καύσιμο υφίσταται πυρηνική σχάση απελευθερώνοντας έτσι θερμότητα.Τα άτομα του εν λόγω καυσίμου,υπό ορισμένες συνθήκες,διασπώνται αυθόρμητα εκπέμποντας νετρόνια,τα οποία στη συνέχεια προκαλούν τη διάσπαση άλλων ατόμων,με τελικό αποτέλεσμα μια γεωμετρικά αυξανόμενη αλυσιδωτή αντίδραση.

Πυρηνικός αντιδραστήρας ονομάζεται η διάταξη εκείνη εντός της οποίας παράγεται ενέργεια με ελεγχόμενη αντίδραση σχάσης

 Στην "καρδιά του αντιδραστήρα" φέρονται επιβραδυντικό υλικό και ρυθμιστικές ράβδοιχου" ή "ράβδοι ρύθμισης") που συγκρατούν την αλυσιδωτή αντίδραση σε σταθερό ρυθμό έτσι ώστε να επιτυγχάνεται η ομαλή ροή της θερμότητας.Ένα "ψυκτικό μέσο" (που μπορεί να είναι αέριο ή υγρό όπως το νερό) κυκλοφορεί μέσα στον αντιδραστήρα και θερμαίνεται.Στη συνέχεια αυτό οδηγείται σε ένα "εναλλάκτη θερμότητας" όπου προκαλεί βρασμό σε νερό που υπάρχει εκεί.Ο παραγόμενος ατμός στη συνέχεια θέτει σε κίνηση στροβίλους που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα αλλά και κινητική ενέργεια (π.χ. πυρηνοκίνητα πλοία).

 Ο πυρηνικός αντιδραστήρας εκπέμπει έντονη ακτινοβολία που αξιοποιείται στη παραγωγή ραδιοϊσοτόπων.Η διαρροή της ακτινοβολίας αυτής εμποδίζεται από τα προστατευτικά στρώματα της "θωράκισης" (κελύφους) του αντιδραστήρα.Όλοι όσοι εργάζονται σε τέτοιους χώρους υποχρεούνται να είναι εφοδιασμένοι με ειδικούς φορητούς ανιχνευτές ραδιενέργειας.

ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ ΠΥΡΗΝΙΚΟΥ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑ

 Συνοπτικά,σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα σχάσης η ενέργεια που απελευθερώνεται από τη σχάση του πυρηνικού καυσίμου χρησιμοποιείται για την παραγωγή ατμού,με τον οποίο τίθεται σε λειτουργία ένας στρόβιλος που με τη σειρά του περιστρέφει μια ηλεκτρογεννήτρια.

  Στην πλειοψηφία τους,οι σύγχρονοι πυρηνικοί αντιδραστήρες χρησιμοποιούν ως καύσιμο εμπλουτισμένο ουράνιο ήμεικτο οξείδιο,ενώ κάποιοι χρησιμοποιούν φυσικό ουράνιο (U).Το εμπλουτισμένο ουράνιο,περιέχει το ισότοπο U²³⁵ σε μεγαλύτερο ποσοστό από ότι το φυσικό ουράνιο, ενώ το μεικτό οξείδιο εκτός από ουράνιο περιέχει και τα ισότοπα Pu²³⁹ και Pu²⁴⁰ του πλουτωνίου.Υπάρχουν και αντιδραστήρες σχάσης που χρησιμοποιούν ως καύσιμα είτε το πλουτώνιο είτε το ισότοπο U²³³ του ουρανίου.

Το καύσιμο βρίσκεται σε ειδικούς φορείς (containers),σε μορφή ράβδων καυσίμου (fuel pins)

 Το καύσιμο βρίσκεται σε ειδικούς φορείς (containers),σε μορφή ράβδων καυσίμου (fuel pins).Αυτές οι ράβδοι τοποθετούνται με καθορισμένη διάταξη μέσα στον επιβραδυντή (moderator),ο οποίος είναι γραφίτης ή βαρύ ύδωρ και σκοπός του είναι να επιβραδύνει τα νετρόνια που παράγονται από τις σχάσεις.Οι ρυθμιστικές ράβδοι,που χρησιμεύουν στη διατήρηση ενός σταθερού ρυθμού σχάσης,εισέρχονται στον πυρήνα του επιβραδυντή και η θέση τους μεταβάλλεται έτσι ώστε να επιτευχθεί ο επιθυμητός ρυθμός σχάσης όταν οι ράβδοι είναι βαθύτερα μέσα στον πυρήνα,επιβραδύνουν περισσότερα νετρόνια κι έτσι μειώνεται ο ρυθμός σχάσεων.Το αντίθετο συμβαίνει όταν οι ράβδοι αποσύρονται.

Ένα ψυκτικό υλικό κυκλοφορεί υπό πίεση μέσα στα λεγόμενα "κανάλια" του επιβραδυντή

 Ένα ψυκτικό υλικό κυκλοφορεί υπό πίεση μέσα στα λεγόμενα "κανάλια" του επιβραδυντή.Σκοπός της κυκλοφορίας του ψυκτικού είναι η απαγωγή της θερμικής ενέργειας και η μεταφορά της σε εναλλάκτη θερμότητας.Ο επιβραδυντής βρίσκεται στο εσωτερικό χαλύβδινου προστατευτικού περιβλήματος,κατασκευασμένου έτσι ώστε να αντέχει στις υψηλές πιέσεις και θερμοκρασίες στο εσωτερικό του αντιδραστήρα.Γύρω από το χαλύβδινο περίβλημα υπάρχει θωράκιση από σκυρόδεμα που εμποδίζει τη ραδιενέργεια να φτάσει στους χειριστές του αντιδραστήρα και το περιβάλλον,τόσο σε συνθήκες κανονικής λειτουργίας όσο και σε περίπτωση ατυχήματος.

ΒΑΣΙΚΕΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ ΤΟΥ ΠΥΡΗΝΙΚΟΥ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑ

 Η διαδικασία που λαμβάνει χώρα στο εσωτερικό ενός πυρηνικού αντιδραστήρα κατά τη διάρκεια παραγωγής σταθερού ποσού ισχύος μπορεί να συνοψιστεί στα παρακάτω στάδια:

α) Η σχάση κάθε πυρήνα U²³⁵ παράγει θραύσματα σχάσης μεταξύ των οποίων και νετρόνια.
 Τα θραύσματα της σχάσης μεταφέρουν το μεγαλύτερο ποσοστό της κινητικής ενέργειας που απελευθερώνεται από τον πυρήνα του ουρανίου.Αυτή την κινητική ενέργεια την αποδίδουν σε άλλα άτομα με τα οποία συγκρούονται και έτσι οι ράβδοι των καυσίμων θερμαίνονται.

β) Τα νετρόνια της σχάσης εξέρχονται των ράβδων καυσίμου με κινητική ενέργεια της τάξης των MeV.Εισέρχονται στον χώρο του επιβραδυντή και συγκρούονται με τα άτομα του,μεταφέροντας έτσι την κινητική τους ενέργεια σε αυτά.Έτσι τα άτομα του επιβραδυντή αποκτούν ενέργεια και τα νετρόνια επιβραδύνονται έως ότου η μέση κινητική ενέργειά τους είναι περίπου ίση με αυτήν των ατόμων του επιβραδυντή καθώς αυτά ταλαντώνονται στο κρυσταλλικό του πλέγμα.Αυτά τα νετρόνια λέγονται θερμικά νετρόνια επειδή δεν χάνουν (κατά μέσο όρο) άλλη ενέργεια,μοιράζοντάς την στα άτομα του επιβραδυντή.

γ) Τα νετρόνια που έχουν επιβραδυνθεί πλέον εισέρχονται ξανά στις ράβδους του καυσίμου και προκαλούν νέες σχάσεις πυρήνων U²³⁵ και έτσι επαναλαμβάνεται η διαδικασία.

ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΟΥ ΠΥΡΗΝΙΚΟΥ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑ

 Παρά το γεγονός ότι οι επιστήμονες μόλις τις τελευταίες δεκαετίες κατάφεραν να κατασκευάσουν τεχνητούς πυρηνικούς αντιδραστήρες όπου γίνεται ελεγχόμενη σχάση,εντούτοις φυσικοί πυρηνικοί αντιδραστήρες προϋπήρξαν περίπου ενάμισι δισεκατομμύριο χρόνια πριν.Ανακαλύφθηκαν το 1972 από τον Γάλλο φυσικό Φρανσίς Περέν στα ορυχεία ουρανίου του Όκλο,στην Γκαμπόν της Δυτικής Αφρικής.Σε περίπου δεκαπέντε τοποθεσίες,η αναλογία μεταξύ U²³⁵ και U²³⁸,αλλά και άλλων ραδιενεργών ισοτόπων σε σχέση με τις κανονικές τους συγκεντρώσεις στο φλοιό της γης,οδήγησε στο συμπέρασμα ότι κάποτε στα συγκεκριμένα σημεία έλαβαν χώρα πυρηνικές αντιδράσεις σχάσης πολύ παρόμοιες με αυτές που συμβαίνουν στο εσωτερικό ενός σύγχρονου αντιδραστήρα.Οι αντιδραστήρες αυτοί "λειτούργησαν" για περίπου 150 εκατομμύρια χρόνια,"παράγοντας" περίπου 100 kW ενέργειας σε αυτό το διάστημα.

  Ο πρώτος πυρηνικός αντιδραστήρας κατασκευάστηκε στα πλαίσια του σχεδίου Μανχάτταν,το 1942,υπό την καθοδήγηση του Ενρίκο Φέρμι στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο.Το καύσιμο που χρησιμοποιήθηκε ήταν φυσικό ουράνιο,το οποίο περιέχει σε ποσοστό μικρότερο του 1% το ισότοπο του ουρανίου U-235 και κατά 99% αποτελείται από U-238 το οποίο δεν υφίσταται εύκολη σχάση.

 Ο Φέρμι είχε παρατηρήσει ότι η σχάση αυξανόταν όταν κάποιο μέσο επιβράδυνε τα νετρόνια και έτσι στον πρώτο πυρηνικό αντιδραστήρα που κατασκεύασε χρησιμοποιήθηκαν επιβραδυντές αποτελούμενοι από γραφίτη.Το ουράνιο που αποτελούσε το καύσιμο λαμβανόταν από οξείδιο του ουρανίου που τοποθετούνταν σε μεγάλες ποσότητες πάνω στους στύλους του γραφίτη.Ρυθμιστικές ράβδοι καδμίου που εισέρχονταν στον αντιδραστήρα χρησίμευαν στο να προλαμβάνεται η αλυσιδωτή αντίδραση όταν αυτή δεν ήταν επιθυμητή.Ο Φέρμι,πριν τη λειτουργία του αντιδραστήρα,έδωσε εντολή να αφαιρεθούν όλες οι ρυθμιστικές ράβδοι εκτός από μία η οποία ήταν ικανή να σταματήσει τη δημιουργία αλυσιδωτής αντίδρασης.Μετά αφαιρέθηκε και αυτή σταδιακά και σε κάθε στάδιο ελεγχόταν ο ρυθμός της σχάσης για να διαπιστωθεί αν ήταν ίδιος με αυτόν που είχε υπολογιστεί θεωρητικά.Όταν αφαιρέθηκε και το τελευταίο τμήμα της ρυθμιστικής ράβδου,η έκλυση της ενέργειας ανοδικά έφτασε σε ένα σταθερό επίπεδο και αυτό αποτέλεσε τον πρώτο (τεχνητό) έλεγχο πυρηνικής σχάσης.

ΕΙΔΗ ΠΥΡΗΝΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ

 Οι Πυρηνικοί αντιδραστήρες παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος ονομάζονται Πυρηνικοί αντιδραστήρες ισχύος ή Πυρηνικοί σταθμοί ισχύος και διακρίνονται σε τέσσερις βασικούς τύπους στους οποίους όλοι χρησιμοποιούν νερό ως ψυκτικό μέσο και κατηγοριοποιούνται ανάλογα με το είδος του νερού που χρησιμοποιούν ως επιβραδυντή.Αυτοί οι τύποι είναι:

Α) Αντιδραστήρες ελαφρού ύδατος (LWR-Light-Water Reactors).Αυτοί διακρίνονται στους δύο επιμέρους τύπους:

α) Αντιδραστήρας πεπιεσμένου ύδατος (PWR-Pressurized-Water Reactors) και

β) Ζέοντος ύδατος (BWR-Boilling-Water Reactors).

Β) Αντιδραστήρες βαρέoς ύδατος (HWR - Heavy-Water Reactors) που με τη σειρά τους διακρίνονται σε:

α) Πιεσμένου ύδατος (HPWR-και Heavy Pressurized-Water Reactors)

β) Αντιδραστήρας ζέοντος βαρέoς ύδατος (HBWR-Heavy Boilling-Water Reactors).

Ένας άλλος τύπος πυρηνικών αντιδραστήρων που έχουν κατασκευαστεί είναι οι αναπαραγωγικοί αντιδραστήρες(breeder reactors)

 Οι τύποι Α1 και Α2 αποτελούν το 72% των εγκατεστημένων Πυρηνικών Σταθμών ισχύος.Επίσης τύπου Α1 (που είναι μικρότερου όγκου) είναι εκείνοι που φέρονται στα πυρηνοκίνητα πλοία.Υπάρχουν επίσης οι αερόψυκτοι πυρηνικοί αντιδραστήρες που χρησιμοποιούν ως επιβραδυντή γραφίτη και ως ψυκτικό μέσο διοξείδιο του άνθρακα.Δε χρησιμοποιούνται εκτεταμένα πλέον και γίνονται προσπάθειες ώστε να εγκαταλειφθεί η χρήση τους για λόγους ασφάλειας και ελαχιστοποίησης του κινδύνου επιβάρυνσης του περιβάλλοντος.

 Ένας άλλος τύπος πυρηνικών αντιδραστήρων που έχουν κατασκευαστεί είναι οι αναπαραγωγικοί αντιδραστήρες(breeder reactors).Αυτοί δε χρησιμοποιούνται για παραγωγή ενέργειας,αλλά ο σκοπός της λειτουργίας τους είναι η παραγωγή σχασίμων ισοτόπων για χρήση από τους πυρηνικούς αντιδραστήρες ισχύος.Σε αυτούς χρησιμοποιείται το Th²³²,για παραγωγή U²³³,και το U²³⁸,για παραγωγή Pu²³⁹ και αναπόφευκτα Pu²⁴⁰.

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΟΥΡΑΝΙΟΥ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΤΟΥ ΚΑΥΣΙΜΟΥ

 Το ουράνιο 235 είναι μόνο το 0,7% του φυσικού ουρανίου.Το άλλο 99,3% είναι U-238.Επομένως το ορυκτό ουράνιο πρέπει να εμπλουτιστεί με κατάλληλη επεξεργασία.

 Πριν πραγματοποιηθεί η επεξεργασία, το ορυκτό πρέπει να τριφτεί και να μετατραπεί σε κόκκους μεγέθους ψιλής άμμου.Στη συνέχεια γίνεται διήθηση με μίγμα νερού και χημικών ουσιών που διαχωρίζει το ουράνιο από άλλα υλικά του ορυκτού (πετρώματος).Αυτή η χημική επεξεργασία οδηγεί σε ένα μίγμα που λέγεται «κίτρινο κέικ».Έχει τη μορφή ενός γυαλιστερού κίτρινου παχύρρευστου μίγματος ή τη μορφή σκόνης.Πριν χρησιμοποιηθεί ως πυρηνικό καύσιμο,το κίτρινο κέικ μετατρέπεται σε κρυστάλλους εξαφθοριούχου ουρανίου.

 Αυτοί οι κρύσταλλοι παίρνουν τη μορφή μικρών ράβδων ή σφαιριδίων.Αυτό γίνεται με άλεσμα,συμπίεση και πυράκτωση σε φούρνο,όπως στη αγγειοπλαστική.Το κάθε σφαιρίδιο έχει μέγεθος νυχιού.Τα σφαιρίδια συσκευάζονται σε ειδικούς μεταλλικούς σωλήνες (στοιχεία καυσίμου).Οι γεμάτοι σωλήνες κλείνονται ερμητικά και τοποθετούνται κατά δέσμες σε μεταλλικά πλαίσια.Τα πλαίσια διατηρούν ακριβές αποστάσεις μεταξύ των ράβδων.Η δέσμη των ράβδων λέγεται πακέτο κ.
 Άλλα μέρη της καρδιάς είναι ο επιβραδυντής και οι ράβδοι ελέγχου.

ΤΥΠΟΙ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ

  Χρησιμοποιούνται ή έχουν μελετηθεί οι εξής τύποι αντιδραστήρων:
α) Αντιδραστήρες  ελαφρού νερού (light water reactors,LWR). Εβδομήντα πέντε τοις εκατό (75%) των χρησιμοποιουμένων σήμερα αντιδραστήρων είναι αυτού του τύπου.Σε αυτήν την κατηγορία ανήκουν δυο υποκατηγορίες:
1) Αντιδραστήρες βράζοντας νερού (Boiling–Water Reactors, BWR).
2) Αντιδραστήρες πεπιεσμένου νερού (Pressurized–Water Reactors,PWR).
β) Αντιδραστήρες βαρέως νερού (CANDU συντομογραφία του  «Canadian Deuterium»).
γ) Αντιδραστήρες υψηλής θερμοκρασίας με ψυκτικό αέριο (High– Temperature Gas Reactors, HTGR).
δ) Γρήγοροι αντιδραστήρες αναπαραγωγής (Fast Breeder Reactors,FBR).Χωρίζονται σε δυο υποκατηγορίες:
1) Γρήγοροι αντιδραστήρες αναπαραγωγής με υγρό μέταλλο (Liquid Metal Fast Breeder Reactors,LMFBR).
2) Ψυχωμένοι με αέριο γρήγοροι αντιδραστήρες αναπαραγωγής (Gas– Cooled Fast Breeder Reactors,GCFBR).
ε) Ολοκληρωμένος γρήγορος αντιδραστήρας (integral Fast Reactors, IFR).Είναι νέα επινόηση που δοκιμάζεται σε μία πειραματική κατασκευή κοντά στο Idaho Falls,στην πολιτεία Idaho των ΗΠΑ.

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ

 Στους πυρηνικούς αντιδραστήρες είναι αδύνατο να συμβεί πυρηνική έκρηξη γιατί το ίδιο το καύσιμο πρέπει να είναι σε στερεά μορφή και σε ορισμένη θερμοκρασία για να συμβεί αλυσιδωτή αντίδραση.

  Αν το καύσιμο λιώσει ή εξαερωθεί σταματά κάθε διαδικασία.Το πρόβλημα με τους πυρηνικούς αντιδραστήρες ισχύος βρίσκεται στα μεγάλα ποσά ραδιενεργών υλικών που δημιουργούνται ως αποτέλεσμα των σχάσεων του πυρηνικού καυσίμου.Τα ραδιενεργά αυτά υλικά πρέπει να διαφυλαχθούν και να αποτραπεί με κάθε μέσο η έκλυση του στο περιβάλλον.Το έργο αυτό προσπαθεί να εκπληρώσει ο σχεδιασμός ασφαλείας των Π.Α.Ι.Οι περισσότεροι είναι σχεδιασμένοι σύμφωνα  με την αρχή ασφαλείας των τεσσάρων φραγμάτων.Η ραδιενέργεια κατά τη λειτουργία του αντιδραστήρα πρέπει να διασπάσει τέσσερα φράγματα για να διαφύγει στο περιβάλλον:

α) Πυρηνικό καύσιμο.
 Το πρώτο φράγμα είναι το ίδιο το πυρηνικό καύσιμο.Τα ραδιενεργά προϊόντα της σχάσης παράγονται μέσα στο κρυσταλλικό πλέγμα του πυρηνικού καυσίμου.Όταν το καύσιμο παραμένει στην αλυσιδωτή του μορφή,μόνο ένα μέρος των αερίων και των πτητικών προϊόντων της  σχάσης διαφεύγουν από το πλέγμα,εκτός αν αυτό λιώσει ή εξαερωθεί από υπερβολική θερμοκρασία.

β) Ράβδοι καυσίμου.
 Το πυρηνικό καύσιμο βρίσκεται με τη μορφή μικρών κυλίνδρων κλεισμένο σε σωλήνες ζιρκονιούχου χάλυβα.Οι σωλήνες μαζί με το καύσιμο που περιέχουν,ονομάζονται ράβδοι καυσίμου και συγκρατούν με το περίβλημά τους τα προϊόντα της σχάσης που διαφεύγουν από το κρυσταλλικό πλέγμα του καυσίμου, εκτός αν το περίβλημα λιώσει από υψηλή θερμοκρασία.

γ) Περίβλημα του πρωτεύοντος συστήματος ψύξης.
 Το κύριο μέρος του περιβλήματος αυτού είναι το δοχείο πίεσης.Είναι ένα χαλύβδινο δοχείο πάχους 20-25 εκατοστών και περικλείει την καρδιά του αντιδραστήρα και έχει σκοπό να συγκρατήσει τα ραδιενεργά στοιχεία στην περίπτωση που θα διασπαστούν τα δυο πρώτα φράγματα.Κίνδυνοι είναι η υψηλή θερμοκρασία,η υπερβολική υψηλή πίεση του νερού μέσα στο πρωτεύον κύκλωμα ή η μηχανική βλάβη κάποιου εξαρτήματος (κυρίως μια ανοιχτή βαλβίδα).

δ) Περίβλημα.
 Είναι μια κατασκευή από ένα σφαιρικό ή κυλινδρικό χαλύβδινο κέλυφος που περιβάλλεται με αντίστοιχο κέλυφος από σκυρόδεμα.

 Αν υπερθερμανθεί το καύσιμο από αυξημένο ρυθμό σχάσεων ή από ελάττωση της ψυκτικής ικανότητας του ψυκτικού μέσου διακόπτεται η λειτουργία του αντιδραστήρα,όπως είπαμε πριν.Δυστυχώς όμως δεν σταματά έτσι η παραγωγή θερμότητας,γιατί οι ραδιενεργοί πυρήνες μεταπίπτουν σε ένα ή περισσότερα στάδια σε άλλους,μέχρι να καταλήξουν σε κάποια σταθερή μορφή.Έτσι εξακολουθεί να παράγεται θερμότητα για μεγάλο χρονικό διάστημα μετά τη διακοπή λειτουργίας.Φυσικά αυτή η θερμότητα πρέπει να μεταφερθεί με διάφορα ψυκτικά μέσα στο περιβάλλον,γιατί θα υπερθερμανθεί το καύσιμο και θα απειληθούν τα φράγματα μεταξύ ραδιενέργειας και περιβάλλοντος.Η ύπαρξη της θερμότητας ραδιενεργού μετάπτωσης αποτελεί και το σημαντικότερο μειονέκτημα των πυρηνικών αντιδραστήρων.

ΑΝΑΝΕΩΣΗ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

 Μετά από ένα χρονικό διάστημα λειτουργίας του αντιδραστήρα ένα ποσοστό του σχάσιμου υλικού έχει διασπαστεί και απαιτείται η ανανέωσή του,γιατί το σχάσιμο υλικό δεν επαρκεί.Η διαδικασία αυτή γίνεται μια φορά το χρόνο.Σε ορισμένους αντιδραστήρες συνεχώς και σε συνθήκες κανονικής λειτουργίας.

ΕΡΓΟΣΤΑΣΙΑ ΕΠΑΝΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ

 Σκοπός τους είναι η επανάκτηση του Ουρανίου –235 και του Πλουτωνίου–239 που βρίσκονται στα σχάσιμα στοιχεία που δεν ανταποκρίνονται πια στις αλυσιδωτές αντιδράσεις και έχουν απομακρυνθεί από τον αντιδραστήρα.Αυτά τα στοιχεία αρχικά αποθηκεύονται για έξι μήνες και μεταφέρονται με θωρακισμένα δοχεία στα εργοστάσια.Είναι επικίνδυνη αυτή η διαδικασία.Στη συνέχεια εκφορτώνονται σε δεξαμενές νερού,μετά κόβονται οι ράβδοι με  ειδικά ψαλίδια σε κομμάτια και τοποθετούνται σε δοχεία που περιέχουν ισχυρά οξέα,όπου και διαλύονται.Το ραδιενεργό υγρό που προκύπτει μεταφέρεται και διαχωρίζεται στα τελικά προϊόντα Ουρανίου,Πλουτωνίου και προϊόντα σχάσης.Μετά απ’ αυτή τη διαδικασία όμως συγκεντρώνονται ραδιενεργές πτητικές ουσίες που αποθηκεύονται δύσκολα.

ΑΠΟΘΗΚΕΥΣΗ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ

 Το μεγάλο πρόβλημα των ραδιενεργών αποβλήτων είναι η συνεχώς αυξανόμενη παραγωγή τους και η παρουσία τους για εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια.

  Οι μέθοδοι αποθήκευσης που έχουν προταθεί είναι:

α) Αποθήκευση σε τρύπες που θα ανοιχτούν στον πυθμένα των ωκεανών.

β) Αποστολή στο διάστημα με πυραύλους.

γ) Αποθήκευση σε κοιλώματα αλατωρυχείων ή άλλων ανθεκτικών γεωλογικών σχηματισμών.

 Από τις τρεις μεθόδους αυτή που κερδίζει συνεχώς έδαφος είναι η τρίτη.Σουηδικές εταιρείες προτείνουν την αποθήκευση των αποβλήτων για 40 χρόνια σε υπόγειες δεξαμενές νερού.Μετά ακολουθεί συμπύκνωση σε χάλκινα δοχεία και τοποθέτηση σε κοιλότητες βράχων 500 μέτρα κάτω από το έδαφος.Άλλες λύσεις αποβλέπουν στη συμπύκνωση των αποβλήτων,στη σύντηξη με γυαλί και στην αποθήκευσή τους σε αλατωρυχεία.

 Όλες οι λύσεις που έχουν προταθεί έχουν επικριθεί από οικολόγους και ειδικούς επιστήμονες όσον αφορά τις δυνατότητες διαρροής.Οι διάφορες φάσεις που συνδέονται με τη λειτουργία ενός πυρηνικού εργοστασίου αποτελούν το «κύκλο του πυρηνικού καυσίμου».

ΚΥΚΛΟΣ ΤΟΥ ΠΥΡΗΝΙΚΟΥ ΚΑΥΣΙΜΟΥ

α) Εξόρυξη ουρανιούχου κοιτάσματος

β) Εμπλουτισμός σε Ουράνιο–235

γ) Κατασκευή σχάσιμων στοιχείων

δ) Λειτουργία αντιδραστήρα

ε) Ανανέωση στοιχείων

στ) Επανεπεξεργασία

ζ) Αποθήκευση ραδιενεργών καταλοίπων

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΥΡΗΝΟΚΙΝΗΣΕΩΝ

 Πυρηνοκίνηση είναι η χρήση πυρηνικού αντιδραστήρα,για να κινηθούν μεταφορικά οχήματα.Χρειάζονται πολύ μικρές ποσότητες πυρηνικού καυσίμου και δεν απαιτείται η αντικατάστασή του συχνά.Ένας μικρός πυρηνικός αντιδραστήρας έχει μερικά πλεονεκτήματα για τη μεταφορά ανθρώπων και υλικών.

 Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε πλοία,αεροπλάνα και πυραύλους,όταν το κόστος δεν είναι τόσο σημαντικό,όσο η ανάγκη να διανυθούν μεγάλες αποστάσεις και για μεγάλες χρονικές περιόδους χωρίς τροφοδοσία σε καύσιμα.Η πυρηνική ενέργεια δεν είναι πρακτική για μικρά οχήματα εδάφους,λόγω της απαιτούμενης προστατευτική θωράκισης,που είναι ογκώδης.

  Το ναυτικό των ΗΠΑ έχει πολλά πλοία που είναι πυρηνοκίνητα.Η πυρηνονίκηση χρησιμοποιήθηκε πρώτα σε υποβρύχια.Έχουν κατασκευαστεί δοκιμαστικά πρότυπα δυο πυρηνικών κινητήρων αεροπλάνων.Στη δεκαετία του ’60 οι ΗΠΑ ανέπτυξαν έναν πυρηνικό αντιδραστήρα κατάλληλο για προώθηση πυραύλων.Στη δεκαετία του ’90 γίνονταν συζητήσεις μεταξύ επιστημόνων και περιβαλλοντολόγων για το αν θα έπρεπε να επιτρέπονται πυρηνοκίνητα διαστημικά οχήματα.

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΤΕΝΤΗΤΗΣ ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΗΝ ΙΑΤΡΙΚΗ

 Οι θετικές εφαρμογές της ραδιενέργειας σε τομείς της επιστήμης και τεχνολογίας είναι σημαντικές.Χρησιμοποιείται στην ιατρική για ραδιοθεραπεία καρκινοπαθών,στη βιομηχανία (όπως περιγράψαμε πριν για ηλεκτροπαραγωγή),στη φαρμακευτική για την αποστείρωση τροφίμων και αντιβιοτικών και στην επιστημονική έρευνα για τη ραδιοχρονολόγηση ιστορικών και γεωπολιτικών γεγονότων.

  Ενώ στη φύση υπάρχουν μερικές δεκάδες ασταθή ισότοπα (ραδιοϊσότοπα),ο άνθρωπος μετά την ανακάλυψη και  τη μελέτη της δομής του πυρήνα,κατόρθωσε να κατασκευάσει μηχανές για την «κατά παραγγελίαν» παραγωγή ραδιοϊσοτόπων,ώστε σήμερα να υπάρχουν πάνω από 2000 τεχνητά ραδιοϊσότοπα που μπορούν να παραχθούν με κατάλληλο βομβαρδισμό των 100 στοιχείων της φύσης.Ο βομβαρδισμός γίνεται με νετρόνια μέσα στους ατομικούς αντιδραστήρες.

 Αρχικά χρησιμοποιήθηκαν ακτίνες Χ υψηλής ενέργειας για θεραπευτικούς σκοπούς.Σταδιακά αντικαταστάθηκαν από ακτινοβολίες ραδιοϊσοτόπων.Έτσι αναπτύχθηκε ένας νέος κλάδος της ιατρικής,η πυρηνική Ιατρική.

 Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία υψηλής ενέργειας.Η παραγωγή τους δεν έχει σχέση με την τεχνητή ραδιενέργεια.Η δόση ραδιενέργειας που παίρνουμε όμως από μια ακτινογραφία θώρακος είναι κατά μέσο όρο 0,2 mSv.Η τιμή αυτή αυξάνει σημαντικά για ακτινογραφίες άλλων τμημάτων του σώματος.Η διαγνωστική με ακτίνες Χ έχει κάνει σημαντικές προόδους με την τεχνική της αξονικής τομογραφίας.Η δόση ακτινοβολίας που παίρνει ο ασθενής μ’ αυτή είναι σημαντικά υψηλότερη από μια απλή ακτινογραφία θώρακος. Υπάρχει και η τεχνική της αξονικής τομογραφίας με τη μέθοδο του πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού.Το βασικό πλεονέκτημά της είναι η απουσία ραδιενεργού ακτινοβολίας.Ακτινοβολίες ακτίνων Χ χρησιμοποιήθηκαν για διαγνωστικούς (ακτινοβολία συγχρότρου) και θεραπευτικούς σκοπούς (καρκίνου).Για τη δεύτερη περίπτωση χρησιμοποιήθηκαν μηχανές παραγωγής ακτίνων Χ,που σήμερα έχουν αντικατασταθεί από το Βήτατρο,μια επιταχυντική μηχανή ηλεκτρονίων.

 Η διαγνωστική έκανε μεγάλη πρόοδο με τη χρήση των ραδιοϊσοτόπων.Εισάγονται τα κατάλληλα ραδιοϊσότοπα στο πάσχον μέρος του ασθενούς και γίνεται ο έλεγχος μέσω της ακτινοβολίας που εκπέμπουν.Πάνω από 20 ραδιοϊσότοπα χρησιμοποιούνται σήμερα για διαγνωστικούς σκοπούς στην Πυρηνική Ιατρική.Χρησιμοποιούνται κυρίως εκείνα που εκπέμπουν ακτίνες γ.Επειδή οι ακτίνες αυτές είναι πολύ διαπεραστικές,το ραδιοϊσότοπο που εκπέμπει ακτίνες γ,όταν είναι μέσα στο σώμα,μπορεί ν΄ανιχνευθεί και έξω απ’ αυτό με κατάλληλο ανιχνευτή της ακτινοβολίας.Αυτές οι μέθοδοι όμως ΄έχουν οδηγήσει σε αύξηση της δόσης που παίρνει ο ασθενής.Οι δόσεις κυμαίνονται από 10-100 mSv.

 Οι πυρηνικές ακτινοβολίες έχουν βρει εφαρμογές και στην θεραπευτική.Η πιο γνωστή είναι  η ακτινοθεραπεία όγκων με ακτινοβολία γ από Κοβάλτιο –60 (βόμβα κοβαλτίου).Αυτή είναι η συνέχεια της ανάπτυξης της ακτινοθεραπείας μετά τις ακτίνες Χ και το Βήτατρο.Η ακτινοβολία του Κοβαλτίου –60 είναι πολύ πιο διεισδυτική από αυτήν των ακτίνων Χ.