Čo vlastne rádioaktvita je, ako je to s bezpečnosťou jadrových zariadení a aké sú výhody či nevýhody energie z jadra? Opýtali sme sa na to Petra Tomčíka, docenta katedry chémie pedagogickej fakulty Katolíckej univerzity v Ružomberku.
Rádioaktivita existuje prirodzená alebo umelá. „Umelá rádioaktivita vzniká rozpadom jadra atómu - nuklidu, vyvolaného umelým odovzdaním energie najčastejšie ožiarením prúdom častíc v jadrových zariadeniach jadru tak, že sa stane nestabilným a rozpadne sa zvyčajne na dve menšie jadrá so súčasným vyslaním žiarenia alfa, beta alebo gama. Naopak, jadrovými reakciami možno pripraviť aj super ťažké prvky, ktoré sa v prírode vôbec nenachádzajú, všetky sú rádioaktívne a rýchlo sa rozpadajú,“ vysvetlil P. Tomčík.
Prirodzená rádioaktivita je aj v pôde či atmosfére
Prirodzená rádioaktivita je spontánny rozpad nuklidov, ktoré sa nachádzajú
v prírode. Prirodzená rádioaktivita sa nachádza v pôde, atmosfére, vode, ale aj vo všadeprítomnom kozmic-
kom žiarení. Ako príklad by sme mohli uviesť environmentálne významný radón.
Je to rádioaktívny plyn, ktorý neustále vystupuje z hlbín Zeme na jej povrch. Keďže je osemkrát ťažší ako vzduch, hromadí sa v pivničných priestoroch budov, kde ho ľudia môžu dýchať. Je to alfa žiarič a mohol by mať súvislosť s rakovinou pľúc. Preto by sa mal častejšie robiť radónový prieskum.
Prirodzená rádioaktivita je súčasťou životného prostredia a tvorí prirodzené rádioaktívne pozadie. Viac-menej dobrovoľne sa vystavujeme umelému ionizujúcemu žiareniu z obrazoviek televízorov, lekárskych prístrojov, rádioaktivite uvoľňovanej z priemyselného používania rádioaktívnych materiálov. Je potrebné chrániť sa pred každým nadbytočným rádioaktívnym žiarením, čo platí pre všetky jeho zdroje počnúc lekárskymi, až po jadrové reaktory v jadrových elektrárňach.
„Ochrana obyvateľstva a životného prostredia pred rádioaktívnym a ionizujúcim žiarením je zakotvená v príslušných zákonoch, v ktorých sú spravidla stanovené prísne limity osobných dávok,“ dodal P. Tomčík.
Žiarenie spôsobuje genetické zmeny
Častice unikajú z jadra veľkou rýchlosťou, a keď narazia na nejakú molekulu v ľudskom tele, napríklad bielkovinu, môžu ju rozbiť na atypické fragmenty, ktoré nie sú pre organizmus obvyklé a telo sa s tým nevie vysporiadať.
Spôsobuje to akútnu otravu, čiže chorobu z ožiarenia, ktorá sa môže skončiť aj smrťou. Dlhodobé pôsobenie rádioaktívneho alebo ionizujúceho žiarenia napáda deoxyribonukleovú kyselinu (DNA) a spôsobuje rozličné genetické zmeny a mutácie a tiež môže viesť k vzniku voľných radikálov.
To sú látky s nespáreným elektrónom, a preto sú veľmi reaktívne v ľudskom tele a sú spúšťačmi patologických procesov. Ich reaktivita sa otupuje poskytnutím elektrónu látkami, ktoré sú verejnosti známe a volajú sa antioxidanty. Avšak mechanizmus likvidácie voľných radikálov je omnoho zložitejší. Všetky spomenuté procesy môžu na základe dlhodobého vstrebávania vysokých dávok rádioaktívneho žiarenia viesť k rakovine.
„Problémom je dlhodobé pôsobenie nízkej dávky žiarenia, pretože ešte nevieme určiť, aký má účinok, keďže sa to len ťažko overuje. Pravdepodobne efekt tohto pôsobenia je závislý individuálne, podľa genetickej výbavy jednotlivca,“ domnieva sa P. Tomčík.
Dôležitý je polčas rozpadu jadra
Rádioaktívne látky majú jednu veľmi dôležitú vlastnosť. Ich rádioaktivita sa zmen-šuje s časom. Čas potrebný
k tomu, aby sa premenila polovica jadier prítomných na počiatku, sa nazýva polčas rozpadu alebo doba polpremeny.
To znamená, že za štyri polčasy rozpadu účinok žiarenia pominie, keďže ostane už len päť percent z pôvodného množstva rádioaktívnej látky. Niektoré prvky ho majú pomerne krátky, iné veľmi dlhý, napríklad, žiaľ, plutónium, ktoré je významnou súčasťou jadrového odpadu. Jeho polčas rozpadu je takmer dvatsaťpäťtisíc rokov.
Rádioaktivita z Japonska bola iná
Rádioaktívny jód má polčas rozpadu takmer deväť dní, takže približne po štyrid-siatich dňoch je rádioaktivita veľmi nízka. Môže spôsobovať zmeny na štítnej žľaze, keďže sa tam hromadí. Ľudia sa proti tejto rádioaktivite môžu ochrániť jódovou tabletkou, ktorá obsahuje nerádioaktívny jód. „Tým, že telo dostane zvýšenú koncentráciu jódu, štítna žľaza sa nasýti jódom. Telo sa potom rádioaktívneho jódu rýchlejšie zbaví,” ďalej doplnil P. Tomčík.
Rádioaktivita, ktorú namerali u nás po havárii elektrárne v Japonsku, bola iná. „V tomto prípade uniklo veľa rádioaktívneho superťažkého vodíka, takzvaného trícia. Je to veľmi ľahký plyn a výbuch ho mohol vymrštiť vysoko do atmosféry, takže sa mohol jednoducho šíriť okolo celej Zeme a ľahko sa dostal aj k nám,“ spresnil P. Tomčík. Jeho jadro má polčas rozpadu asi 12 rokov, mohol by teda prispievať k zvýšenej rádioaktivite.
„Mohlo sa stať, že sa krátkodobo zaznamenali zvýšené hodnoty, ale podľa môjho názoru, by sa to mohlo časom vrátiť do normálu a to vplyvom zániku nuklidov s krátkym polčasom rozpadu a vysokým rozptylom nuklidov s dlhou dobou polpremeny na obrovskej vzdialenosti, ktorá nás od Fukušimy delí,“ dodal P. Tomčík. Totiž aj atmosféra má istú konštantnú hodnotu rádioaktivity, ktorú vedia odborníci citlivými prístrojmi kedykoľvek zmerať.
Nároky na bezpečnosť sú vysoké
Rastom populácie na zemi a zvyšovaním životnej úrovne sa priamoúmerne zvyšuje aj dopyt po energii. Jadrová energetika je v súčasnosti najefektívnejší spôsob výroby energie, keďže v atómových jadrách nukleárneho paliva je nakumulovaná obrovská energia.
Keby sme ho porovnali, napríklad, s uhlím, môžeme povedať, že jeden kilogram uránu dokáže nahradiť tri milióny ton čierneho uhlia. Iným príkladom môže byť aj najväčší ruský ľadoborec na atómový pohon Arktika,
ktorý v Severnom ľadovom oceáne láme šesť metrov hrubé ľadové kryhy. Za rok spotrebuje asi pädesiat gramov uránu, čo predstavuje malú kocku.
„Získavanie energie z jadra je vysoko ekologické, samozrejme, s výnimkou havárií, kedy príroda dostane ekologickú ranu, z ktorej sa ťažko a veľmi pomaly spamätáva a spracovaním vyhoretého paliva,“ povedal P. Tomčík. Nároky na bezpečnosť jadrových zariadení sú vysoké, ale obidve katastrofy, ktoré sa počas celej histórie využívania jadrovej energie stali, dokazujú, že riziko havárie existuje.
Produkujú nebezpečný odpad
Významným negatívom jadrovej energetiky je takzvané vyhorené palivo alebo jadrový odpad. Problematické je hlavne jeho skladovanie. Vyhorené sa mu hovorí nie preto, že pri získavaní energie horí. Energia sa získava štiepnou jadrovou reťazovou reakciou. Výsledkom tejto reakcie sú neutróny, ktoré majú obrovskú rýchlosť, a teda aj energiu.
Túto energiu odovzdávajú vode, ktorá sa premieňa na paru a roztáča turbíny. Výkon závisí od množstva neutrónov, čo sa reguluje kadmiovými tyčami, lebo kadmium má schopnosť pohlcovať neutróny. „Po istom čase množstvo neutrónov klesá a získavanie tepelnej energie prestane byť efektívne. Potom hovoríme, že palivo je vyhorené a musí sa nahradiť novým,“ doplnil P. Tomčík.
Napriek tomu, že palivo je už neefektívne, neustále vyžaruje vysokú rádioaktivitu. Potom je na rade problém, ako sa ho zbavovať. Jadro produkuje žiarenie bez ohľadu na skupenstvo a zlúčeninu, v akej je chemicky viazané. Jednou z najčastejších možností je, že odpad sa prevedie do kvapalného stavu a primieša sa do betónu. Tak sa vlastne premení na pevné skupenstvo. „Je to jeden z najefektívnejších spôsobov likvidácie. V kvapalnom či plynnom skupenstve by bol nebezpečnejší a mohol by ľahšie preniknúť do prostredia,“ dodal P. Tomčík.
Plány na likvidáciu odpadu už boli rôzne. Uvažovalo sa dokonca o tom, že by sa rádioaktívne odpady mohli v rakete vystreľovať na Slnko, ale ustúpilo sa od toho kvôli finančnej náročnosti. Tam by to všetko zhorelo a úplne sa rozložilo. Problém by mohol nastať, ak by sme si na Slnku spálili nezanedbateľnú časť Zeme.
„Mohla by sa znížiť zemská príťažlivosť, čo by malo za následok rednutie, prípadne úplný rozpad atmosférického obalu. Samozrejme, ide o veľmi dlhé obdobie a o veľké množstvo odpadu. Zatiaľ najefektívnejším spôsobom likvidácie je zacementovanie a uloženie do betónových sarkofágov pod zemský povrch. Odpad sa ukladá, napríklad, aj do opustených štôlní,“ spresnil P. Tomčík.
Čo sa stalo v japonskej Fukušime
Japonsko je seizmicky veľmi nepokojné a krajina je veľmi hornatá. Preto rozptylové podmienky vo vnútrozemí nie sú vhodné. Pre projektantov bolo ťažké nájsť vhodné miesto pre stavbu jadrových elektrární.
Tá vo Fukušime stojí na pobreží, je tam dostatok vody potrebnej na výrobu energie a chladenie. Miesto je relatívne odolné voči otrasom. Elektráreň bola projektovaná na veľmi silné otrasy, ale nepočítalo sa zrejme s účinkom vĺn cunami. Prívalová vlna cunami po zemetrasení zaliala elektráreň a vyradila z činnosti chladiace čerpadlá.
V dôsledku toho začala stúpať teplota a došlo k výbuchu, ktorý rozmetal rádioaktívny materiál po širokom okolí. Tak sa stalo aj v Černobyle v roku 1986, ale za iných okolností. To znamená, že v oboch prípadoch nešlo o atómový výbuch ako v prípade atómovej bomby, ale o klasický, fyzikálny výbuch,“ vysvetlil P. Tomčík.
I napriek všetkým negatívam sa v blízkej budúcnosti zrejme nezaobídeme bez jadrových elektrární, i keď politici hovoria inak. „Dopyt po energii je veľký a alternatívne zdroje ako voda, vietor a slnko ho pri súčasnom stupni technologizácie a vzhľadom na ich potenciál nedokážu zatiaľ pokryť,“dokončil rozprávanie o energii docent Tomčík.
Doc. Ing. Peter Tomčík, PhD. (41)
Gymnázia M.M.Hodžu. Pracoval na Fakulte chemickej a potravinárskej technológie STU v Bratislave a na známej Oxfordskej univerzite vo Veľkej Británii. V súčasnosti pôsobí ako garant študijného programu Chémia na KU v Ružomberku. Je spoluatorom niekoľkých desiatok zahraničných publikácií o elektrochemickej detekcii látok významných v životnom prostredí, biológii a farmácii.
