FISIUNEA NUCLEARA

La ora actuală, producem energie nucleară (zisă şi atomică) prin fisiune nucleară, proces în care nucleul unui atom se fragmentează în nuclee mai mici, sub efectul unui bombardament cu neutroni. În practică se folosesc, drept "combustibil nuclear", metale grele precum uraniu-235 sau plutoniu-239. Când nucleele atomilor acestor elemente absorb neutroni, se poate declanşa procesul de fisiune - "spargerea" nucleului greu. Această fragmentare produce nuclee ale unor elemente mai uşoare, precum şi neutroni şi fotoni (sub forma radiaţiilor gamma) şi generează o uriaşă cantitate de energie.

Neutronii produşi lovesc, la rândul lor, alte nuclee atomice, determinând fisiunea acestora... şi tot aşa; este aşa-numita reacţie în lanţ, care se produce în reactoarele nucleare. (În reactoare, această reacţie în lanţ este una controlată - prin diferite metode care blochează, la un moment dat, acţiunea neutronilor -, spre deosebire de ceea ce se produce în bombele atomice, unde are loc o reacţie în lanţ total necontrolată.)

In reactiile de fisiune nucleara, atomii elementelor mai grele (cum ar fi uraniul sau plutoniul) sunt divizati pentru a forma elemente mai usoare. Ca si reactiile de fuziune, reactiile de fisiune nucleara urmeaza o serie de etape. In mod normal, elementele mai usoare decat fierul nu sunt supuse reactiilor de fisiune nucleara, deoarece acestea necesita energie, mai degraba decat sa o elibereze. Atunci cand atomii mai grei decat atomii de fier sunt supusi reactiilor de fisiune nucleara, este eliberata energie, deoarece masa totala a produselor rezultate este mai mica decat masa initiala. Masa suplimentara este transformata in energie.

În general, energia rezultată în urma fisiunii, sub formă de energie termică (căldură), este utilizată pentru a produce energie electrică: cu ajutorul energiei termice, apa este încălzită şi transformată în abur, iar acesta pune în mişcare turbinele cuplate la un generator, producând curent electric. La ora actuală, în lume există 439 de centrale nucleare, iar la nivel mondial, energia nucleară reprezintă 6% din energia produsă; aceasta este o cifră medie, dar procentele diferă de la ţară la ţară. În Franţa, de exemplu, 77% din producţia de energie provine din centralele nucleare, în vreme ce în ţări ca Mexic, India şi Pakistan, sub 4% din producţia de energie este de origine nucleară. În România, cifra este de 18,98%, conform datelor furnizate de Agenţia Internaţională pentru Energie Atomică.

Marele interes al producerii de energie prin metoda fisiunii nucleare stă în eficienţa acesteia: cantităţile enorme de energie rezultate din fisiunea unor cantităţi relativ mici de combustibil nuclear determină un randament ridicat al conversiei. Dar, cum nimic nu vine doar cu avantaje, producerea de energie nucleară prin fisiune are riscurile ei, legate de implicarea în proces a materialelor radioactive: acestea emit radiaţii care au efecte grave asupra organismelor vii. Iar aceste radiaţii pot interveni în viaţa noastră în mai multe moduri. În primul rând, ele pot proveni chiar de la centrală, atunci aceasta este avariată ca urmare a unor întâmplări nefericite, aşa cum o arată cele câteva accidente grave petrecute în decursul istoriei de 6 decenii a utilizării acestei metode. După dezastrul de la Cernobîl (1986), problemele au fost puse pe seama calităţii proaste a sistemelor de siguranţă ale centralei sovietice de pe teritoriul Ucrainei; la nivel global, industria atomică a continuat să se dezvolte rapid, construindu-se sute de centrale, cu grija de a pune accent pe proiectarea şi construirea unor sisteme de protecţie cât mai sigure. În schimb, catastrofa recentă de la Fukushima Daiichi (2011) a speriat serios câteva ţări şi va duce, după estimările Agenţiei Internaţionale pentru Energie, la o încetinire considerabilă a dezvoltării industriei atomice, reducând la jumătate capacităţile de generare a energiei nucleare ce se preconiza a fi construite până în 2035. Dacă China, care la ora actuală obţine din surse nucleare mai puţin de 2% din totalul energiei produse, are de gând să investească masiv în industria atomică, având în construcţie nu mai puţin de 25 de centrale de acest tip (şi multe altele în faza de proiect), în schimb, alte ţări au decis să pună pe primul plan siguranţa, renunţând la energia nucleară. În urma unui referendum naţional, Italia a decis să interzică producţia de energie nucleară pe teritoriul său, iar Germania a planificat închiderea tuturor centralelor sale atomice până în 2022. Un al doilea tip de risc de iradiere este legat de existenţa deşeurilor nucleare: centralele atomice produc deşeuri cu un înalt potenţial radioactiv, a căror depozitare pune probleme dificile. Ele trebuie păstrate în condiţii speciale, înconjurate de învelişuri groase de beton şi plumb care să blocheze radiaţiile, până când, prin procesul de dezintegrare radioactivă, elementele radioactive se transformă, cu timpul, în alte elemente chimice, inofensive. Dar "cu timpul" poate însemna "în mii de ani".

Un reactor nuclear este alcatuit din - spatiul in care sunt asezate blocurile de uraniu (23592U) si de moderatori (de obicei, grafit) A; - reflectorul de neutroni care au parasit spatiul in care se desfasoara reactia B; - strat de protectie care protejeaza spatiul inconjurator de actiunea radiatiilor emise in timpul desfasurarii reactiei nucleare C; - bare de cadmiu (Cd) sau bor (B) D si E care sunt introduse in volumul A si incetinesc reactia de fisiune nucleara. Introducerea barelor se face in mod automat, imediat ce puterea reactiei nucleare depaseste o anumita limita. Apa este folosita pentru racirea blocurilor de uraniu, iar aburul rezultat din fierberea apei pune in miscare turbina unui generator electric care produce energie electrica. Aceasta ar fi un aspect al obtinerii energiei in reactoarele nucleare, dar cel mai trist aspect il constituie problema deseurilor nucleare radioactive si stocarea lor. Totuşi, nevoile de energie ale lumii cresc mereu, sub presiunea expansiunii populaţiei şi a creşterii nivelului ei de trai. Combustibilii fosili sunt poluanţi şi reprezintă o resursă finită; construirea de baraje şi lacuri de acumulare, pentru alimentarea centralelor hidroelectrice, poate avea consecinţe grave, pe termen lung, asupra mediului şi a oamenilor din regiunile respective, iar centralele solare, cele eoliene (care, delaltfel, au şi ele dezavantajele lor) şi cele marine nu vor putea face faţă, încă decenii de acum încolo, cererii enorme a unei omeniri în creştere. Ce ne rămâne? Aici intră în scenă fuziunea nucleară. Adică ar intra, dacă am reuşi să o realizăm aici, la noi, pe Pământ.