A világ atomfegyver-arzenáljával könnyedén élettelen sivataggá tehetnénk bolygónkat, ám ugyanez a fizikai folyamat korunk egyik legtisztább és legolcsóbb energiaforrásaként is felhasználható.
Persze balesetek előfordulhatnak, és az elhasznált, veszélyes sugárzást kibocsátó fűtőelemek hosszú távú, biztonságos tárolása is sok kérdést vet fel, de most nem erről van szó.
Önfenntartó láncreakció
Hanem arról, hogy ugyanaz a láncreakció miként lehet egyfelől hasznos, másrészt hihetetlen mód pusztító is? A rövid válasz: attól függ, hogy fékezzük vagy begyorsítjuk-e.
Az atomfegyverekben és -erőművekben felszabaduló energiát ugyanaz a fizikai jelenség adja: a maghasadás folyamata, amely a nukleáris anyagokban önfenntartó láncreakciót hozhat létre
– mondja a 24.hu-nak Dr. Vincze Árpád, az Országos Atomenergia Hivatal főosztályvezetője.
Nagyon leegyszerűsítve arról van szó, hogy egy atommag neutronok okozta hasadása során (primer maghasadás) ismét neutronok szabadulnak fel, amelyek újabb atomok hasadását váltják ki (szekunder maghasadás). Ezekből ismételten neutronok kerülnek a rendszerbe és így tovább egészen addig, míg a kellő utánpótlás és körülmények adottak.
Kritikus és szuperkritikus állapot
Erőművekben mindez szabályozottan, időben kontrolláltan történik, szakszóval ez úgy hangzik: a rendszert kritikus állapotban tartják. Magyarán egy atomhasadás átlagban egy újabb hasadást idéz elő (a sokszorozási tényező, k=1) Ha a folyamat során ez az érték egy alá csökken, beáll az úgynevezett szubkritikus állapot, ahol
A atomerőműveket úgy tervezik, hogy a sokszorozási tényező elméleti maximuma nem nagyobb, mint 1,2. Úgy tartják kritikus állapotban, hogy a folyamat induláskor neutron elnyelő anyagok segítségével „befékezik”, és a fék folyamatos felengedése biztosítja a reaktor egyenletes energia termelését.
Ha a féket nem engedik tovább fel, vagy újra jobban fékezik a folyamatot, a reaktor szubkritikus állapotba kerül és leáll.
Ha olyan rendszert tervezünk, hogy a neutron sokszorozási tényező kettő fölé emelkedik, a láncreakció időben begyorsul és kontrollálhatatlanná válik. Ez történik az atombombák esetében, ez a szuperkritikusnak nevezett állapot. Kettő alatti sokszorozási tényező alatt atomrobbanás gyakorlatilag nem történhet.
Atomerőmű felett ezért soha nem láthatunk gombafelhőt, a nukleáris robbanás kizárt. A közismert csernobili és fukusimai esetben sem ez történt
– emeli ki a szakember.
Ezzel szemben a nukleáris fegyvereknél az a cél, hogy a reakció minél hevesebb legyen, nagyon rövid idő alatt a lehető legtöbb szekunder hasadás menjen végbe. A nukleáris robbanás akkor következik be, ha egy primer maghasadás kettő vagy több szekunder hasadást generál.
A másodperc milliomod része alatt
És itt lesz fontos az alapanyag. Csak nagyon kevés reaktor képes hasznosítani az uránt abban a formában, ahogy a természetben előfordul, ezért dúsítani kell: az erőművek számára elegendő azonban csak 3-5 százalékra, míg atomrobbantáshoz már 90 százalékra kell dúsítani az uránban lévő 235-ös tömegszámú izotópját, hogy a kívánt sokszorozás elérhető legyen.
Ebből is látszik, a gyakorlatban micsoda nagy különbség van a szekunder hasadások erőművi 1-es, illetve a robbanáshoz szükséges 2-es feletti átlaga között.
Az urándúsítás bonyolult művelet, külön „szakma”, a világ államainak túlnyomó többsége pedig épp az atomfegyverek korlátozása érdekében önként le is mondott róla az atomsorompó-szerződés aláírásával.
Számunkra viszont a lényeg: Ehhez szükséges a 90 százalékra dúsított, úgynevezett „fegyver tisztaságú” urán, vagy az uránból gyártható tiszta plutónium.
Szó volt róla, hogy egyetlen 235-ös urán atommag hasadása átlagosan két-három (pontosan 2,4) neutront szabadít fel, amelyek egy jól működő atombomba belsejében legalább két további atomot hasítanak el.
Valahogy úgy képzeljük el, hogy felrobban egy golyó, amiből két másik ugyanolyan szabadul ki, azok is felrobbannak, és így tovább nagyon sokáig: a reakcióban egy adott pillanatban részt vevő golyók számát mindig legalább kettővel szorozzuk.
Nukleáris robbantás akkor sikeres, ha a másodperc milliomod része alatt a láncreakció eljut 80-85 lépésig. Emberi ésszel valójában felfoghatatlanul rövid idő alatt elképesztő mennyiségű energia szabadul fel
– hangsúlyozza Vincze Árpád.
Több millió fokos, hihetetlen energiájú buborék
Eleinte az atomfegyvereket a föld felszínéhez közel tesztelték, de a tudósok rájöttek, ezzel globális szennyezést okoznak. Modern műszerekkel hazánk talajában is még kimutathatók az ’50-es, ’60-as évek légköri robbantásainak nyomai.
Ezért 1963-ban ezeket betiltották, a kísérleteket víz alatt folytatták 1967-ig: ekkor bizonyosodott be, hogy ez a módszer is nagyon káros a környezetre, majd ugyanerre a következtetésre jutottak a magaslégköri (40 km-es magasság feletti) robbantások kapcsán is.
Az egyikben a tesztelni kívánt töltetnek megfelelő mélységű, néhány száz méter mély függőleges lyukat fúrnak a földbe, érzékelőket, műszereket helyeznek el a beletett atomtöltet közelében, majd hermetikusan lezárják és beindítják a reakciót.
A földtani környezet nagyon fontos, nem térünk ki részletezésére, de a lényeg, hogy ha a lyukat jól lefoljtják, akkor sem a sugárzás, sem sugárzó anyag nem juthat ki, nem szennyezi a környezetet.
A robbanás helyén a másodperc tört része alatt több millió fokos hőmérséklet és nagy nyomás keletkezik, a magas hőmérséklettől az anyag elpárolog és az iszonyatos nyomástól Addig tágul, amíg nyomása nagyobb, mint a körülötte lévő kőzeté, majd lassan kihűl. A műszerek az első egy-két másodpercben megsemmisülnek, de addigra elegendő adatot küldenek a tudósoknak, hogy megállapíthassák sikeres volt-e a teszt.
Észak-Korea amerikai módszert másolt
A másik lehetőség – az utóbbi években már ezt alkalmazza Észak-Korea is – ugyancsak a megfelelő geológiai környezetben és mélységben egy vízszintes járatrendszer kialakítása egy hegy alá. Maga a teszt az egyik lezárt folyosóban zajlik úgy, ahogy fent leírtuk. Előnye, hogy a helyszín többször használható, a különböző járatokban elhelyezett műszerek „túlélik” a robbanást, illetve a hegy plusz biztonságot nyújt.
Az emberiség története során több mint 2000 kísérleti atomrobbantást végeztek a Föld több pontján, jelenleg bizonyíthatóan hét ország rendelkezik atomfegyverrel:
- Amerikai Egyesült Államok,
- Oroszország,
- Nagy-Britannia,
- Franciaország,
- Kína,
- India,
- Pakisztán.
Izraelről csak a feltételezés állja meg a helyét. Ehhez a körhöz akar véglegesen csatlakozni Észak-Korea, és hab a tortán, hogy az ország kísérleti tesztkomplexuma egy az egyben megegyezik az amerikaiak egyik nevadai hasonló létesítményével.
De innentől az egész már politika.
Kiemelt kép: Getty Images/Galerie Bilderwelt
