W dniu 19.11.2025 roku wysłuchaliśmy wykładu prof. zw. Marioli Saternus:
„Zielona transformacja – blaski i cienie promieniotwórczości”.
Pani Profesor pracuje w Katedrze Metalurgii i Recyklingu na Wydziale Inżynierii Materiałowej Politechniki Śląskiej.
Promieniowanie rentgenowskie odkrył Wilhelm Röentgen w 1895 roku. 22.12.1895 r. wykonał pierwsze zdjęcie rentgenowskie, które przedstawiało dłoń jego żony wraz z obrączką.
Komentarz żony „Widziałam swoją własną śmierć”. Początkowo, zdjęcia trwały długo (kilkadziesiąt minut), a dawki promieniowania ponad 1000 razy wyższe od obecnych.
Henri Becquerel (1852- 1908) badał fosforencję i fluorescencję. W 1896 r. umieścił sole uranu na kliszy fotograficznej, długo naświetlał i zawinął ją w gruby czarny papier nieprzepuszczający światła. Wywołana klisza okazała się zaczerniona. Becquerel odkrył, że minerał ten emituje niewidzialne promienie.
Dopiero w 1898 Maria Curie – Skłodowska podjęła dalsze prace nad promieniami uranu.
Odkrycie zjawiska promieniotwórczości przyniosło Becquerelowi połowę Nagrody Nobla
z fizyki w 1903 roku. Drugą połowę otrzymali wspólnie Piotr i Maria Curie-Skłodowska
(1867-1934). Maria Curie-Skłodowska wprowadziła nazwę promieniotwórczość, odkryła polon i rad. Po raz drugi została nagrodzona Nagrodą Nobla w 1911 roku – z chemii.
W czasie I wojny światowej zebrała aparaty rentgenowskie z paryskich pracowni
i zorganizowała specjalne samochody ciężarowe (uzyskała prawo jazdy) z aparaturą tzw. („małe Curie”). Dzięki Jej pracy można było wykonywać zdjęcia rentgenowskie w warunkach polowych (uratowała wielu żołnierzy od śmierci).
Zmarła w 1934 roku na białaczkę (chorobę popromienną).
Promieniotwórczość ma szerokie zastosowanie:
– przemysłowe pomiary (mierniki grubości, gęstości, poziomu),
– badania materiałowe (kontrola spawów, wykrywanie wad)
– sterylizacja (sprzęt medyczny, opakowania)
– modyfikacja materiałów,
– konserwacja żywności
– dostarczanie energii w elektrowniach jądrowych.
Bomba atomowa
Konstrukcję bomby (projekt Manhattan) opracowano w Los Alamos i w 1945 zakończono produkcję pierwszej bomby atomowej.
16 lipca 1945 przeprowadzono jej eksplozję na poligonie wojskowym w stanie Nowy Meksyk.
6 sierpnia 1945 bombowiec Enola Gay zrzucił bombę Little Boy na Hiroszimę.
9 sierpnia zrzucono bombę Fat Man (z plutonem) na Nagasaki.
Na świecie przeprowadzono ponad 2000 testów jądrowych, głównie przez USA i Związek Radziecki (Wielka Brytania, Chiny, Francja, Indie, Pakistan, Korea Północna).
Dawka naturalna to promieniowanie pochodzące ze źródeł naturalnych i wynosi ok. 3,2 mSv/rok. Może się ona znacznie różnić w zależności od miejsca zamieszkania (dużo wyższa niż średnia jest np. w Brazylii, Iranie).
Główne źródła naturalnego promieniowania to:
– radon, w naturalnych warunkach wydziela się ze skał i gleby a następnie gromadzi w budynkach ( stąd też należy wietrzyć mieszkania),
– promieniowanie kosmiczne,
– promieniotwórczość w skorupie ziemskiej,
– izotopy w organizmie człowieka,
– promieniotwórczość w żywności.
Dawki:
750mSv – początek choroby popromiennej
2-3 Sv – śmiertelność 25%
3-5 Sv – śmiertelność 50%
5-7 Sv – śmiertelność 100% w ciągu kilkunastu do kilkudziesięciu dni.
Energetyka jądrowa.
Ernest Rutheford (1871-1937) udowodnił, że atom składa się z małego jądra i krążących wokół niego elektronów. W 1919 roku przeprowadził pierwszą sztuczną reakcję jądrową, przekształcając atomy azotu w atomy tlenu.
Pierwszy sztuczny reaktor jądrowy uruchomiono w Chicago Pile -1(obiekt eksperymentalny) w 1942 roku.
Pierwszą elektrownię jądrową o mocy 5 MW uruchomiono w 1954 r. w Obnińsku (ZSRR).
W Wielkiej Brytanii pierwszy reaktor energetyczny powstał w 1956 roku.
W styczniu 2024 na świecie działało 440 elektrowni jądrowych w 32 krajach. Około 60 reaktorów jest w budowie z planowanym uruchomieniem w latach 2024-2030.
W Europie pracuje ok. 100 reaktorów w 12 państwach Unii Europejskiej.
W Polsce pierwsza elektrownia atomowa o mocy 3750 MW, powstanie w gminie Choczewo, w lokalizacji Lubiatowo-Kopalin. Budowa ma ruszyć w 2026 roku, ale czy tak będzie??
W lipcu 2025 Ministerstwo Energii wystosowało zaproszenie do dialogu konkurencyjnego ws. budowy II elektrowni w Polsce do amerykańskiego Westinghouse, francuskiego Edf, koreańskiego KHNP i kanadyjskiego Atkins\Realis.
KGHM i Orlen rozwijają projekty małych reaktorów modułowych (SMR) ale nie ma mowy o terminach realizacji.
Rozróżniamy 4 generacje reaktorów jądrowych:
I – prototypowe i eksperymentalne (1942-1954),
II – komercyjne, budowane w latach 1970-1990, stanowią większość współczesnych elektrowni,
III – udoskonalone wersje reaktorów II generacji o zwiększonym bezpieczeństwie (pasywny układ chłodzenia), duża żywotność (60-120) lat, mniejsza ilość odpadów. Takie reaktory to np. EPR i AP 1000 (mają być użyte w Polsce),
IV – to projekty przyszłościowych elektrowni jądrowych, które mają być bardziej ekonomiczne i najbezpieczniejsze. Pierwszy komercyjny reaktor IV generacji został uruchomiony w Chinach w 2023 roku.
Międzynarodowa skala zdarzeń jądrowych INES (0-7).
Three Mile Island, 1979 Pensylwania (6). jedna osoba zmarła, nikt nie został
napromieniowany.
Operacja czyszczenia Harrisburga zajęła 14 lat.
Czernobyl, 1986 , 100 km od Kijowa (7), zmarło 30 osób, 200 miało chorobę popromienną
Fukushima Nr 1(7), Japonia, 2011 rok. Trzęsienie ziemi wywołało tsunami. Przez uszkodzenie rdzeni reaktorów (brak chłodzenia) nastąpiło ulotnienie się lotnych produktów rozszczepienia (cez, krypton, jod) powodując atomowe skażenie radioaktywne.
Bezpośrednio nie zginął nikt, ale trzęsienie ziemi i tsunami pochłonęło łącznie prawie 16 000 ofiar śmiertelnych.
Koszty budowy różnych elektrowni są najniższe dla elektrowni słonecznych, gazowych
i wiatrowych naziemnych. Najwyższe są dla elektrowni wiatrowych morskich i nowoczesnych jądrowych. Średnie dla węglowych, wodnych i geotermalnych.
Nakłady finansowe ponoszone na wyprodukowanie jednostki energii (Euro/kWh) są najniższe dla gazu ziemnego i węgla brunatnego, najwyższe dla biogazu i wiatru (na morzu).
Składowanie odpadów w różnego typu elektrowniach.
– elektrownie jądrowe (koszty bardzo wysokie).
Odpady wysokoaktywne są przechowywane w specjalnych kontenerach. Po procesie przetwarzania są zabetonowane na najniższym poziomie podziemnych składowisk odpadów.
Odpady nisko – i średnio aktywne są przechowywane w beczkach, które umieszcza się
w komorach na składowiskach odpadów na różnych poziomach.
Elektrownie jądrowe nie emitują dwutlenku węgla, związków azotu i siarki oraz pyłów.
– elektrownie węglowe
Generują odpady stałe w postaci popiołu i żużlu, które są składowane na specjalnych składowiskach, lub przetwarzane (dodatkowe koszty). Jedna pastylka uranu (7 gram) daje tyle energii co tona węgla.
– elektrownie gazowe
Generują mniejsze ilości odpadów stałych od elektrowni węglowych.
– elektrownie wodne również generują odpady stałe, ale mają najniższe koszty eksploatacji.
Elektrownie węglowe mają największą wypadkowość i najbardziej zanieczyszczają powietrze. Najlepsze wyniki w tych dwóch sprawach osiągają elektrownie atomowe i słoneczne.
Pani Profesor poleciła zainteresowanym przeczytanie książki pt. „Czarny koń. Energetyka jądrowa, a zmiany klimatyczne”, która analizuje wpływ energetyki jądrowej na przeciwdziałanie kryzysowi klimatycznemu.
Nie istnieje na świecie technologia, która ma same zalety i wygrywa z konkurentami.
Zielona energia też nie jest wyjątkiem.
Notatkę przygotował: Henryk Duda
źródło zdjęcia: https://pixabay.com/photos/poland-soviet-cold-war-geiger-1354234/