Tatiana Danu, Energia din reactiile nucleare.
Lucrare finala elaborat 樽n cadrul cursului e-learning Didactica Fizicii pe platforma de colaborare internaionala www.civicportal.org (29.X-25.XII.2012).
Moderator - Viorel Bocancea, conferentiar univeristar, Universitatea de Stat din Tiraspol (cu sediul la Chisinau).
Cretiu Florina-Formarea Universului de la origini pana in prezentHumeniuc Ramona
油
Prezentare multimedia realizata in cadrul Concursului Stiintific National de Astronomie- editia 2015 "Nicolaus Copernic"
Colegiul National "Horea, Closca si Crisan " Alba Iulia, Jud. Alba
Cretiu Florina-Formarea Universului de la origini pana in prezentHumeniuc Ramona
油
Prezentare multimedia realizata in cadrul Concursului Stiintific National de Astronomie- editia 2015 "Nicolaus Copernic"
Colegiul National "Horea, Closca si Crisan " Alba Iulia, Jud. Alba
eleva Anghelescu Raluca-XD
Prezentare multimedia realizata in cadrul Concursului Stiintific National de Astronomie- editia 2015 "Nicolaus Copernic"
Colegiul National "Horea, Closca si Crisan " Alba Iulia, Jud. Alba
Elevele Gheza Daniela, Pantea Andrada-cls. XE
Prezentare multimedia realizata in cadrul Concursului Stiintific National de Astronomie- editia 2015 "Nicolaus Copernic"
Colegiul National "Horea, Closca si Crisan " Alba Iulia, Jud. Alba
1. Referat Fizica
RADIATIILE
O descoperire in sine nu este
Mott o :
niciodata
buna sau reaBun sau rau este numai
modul in care folosesc oamenii aceasta
descoperire."
Energia Nucleara
Istoria consumului de energie
Unica sursa de energie care a alimentat civilizatia noastra pana in acest
secol a fost energia solara , inmagazinata sub forma de energie chimica , prin
procesul de fotosinteza , in surse regenerative (lemnul, apele , vintul) sau in
combustibili fosili (carbune , petrol , gaze) a caror constanta de formare este
de ordinul milioanelor de ani.
Am putea spune , farasa gresim prea mult , ca , sub aspect energetic am fost
sclavii Soarelui si nu este de mirare ca popoarele din antichitate au facut din
Soare unul dintre principalii zei ai religiilor primitive .
2. Una dintre problemele principale, de a carei solutionare depinde dezvoltarea
civilizatiei noastre , problema care a revenit pe I plan al preocuparilor din
ultimii ani , este asigurarea cu energia necesara dezvoltarii activitatilor de
baza care conditioneaza evolutia progresiva a nivelului de trai al populatiei
globului terestru. Cntitatea de energie consumata de omenire a crescut , din
epoca primitiva pana acum , de 2,5 milioane de ori .Este evident ca o astfel
de crestere , nu poate fi nu poate sa nu conduca la o problema a energiei
necesare pentru dezvoltarea viitoare a omeniri .
Inceputul erei atomice
Dupa cum am spus pana nu demult am fost sclavii soarelui ,dar primul
pas catre dezrobirea fost facut de fizicianul Becqerel pe 26 feb. 1898 cand
acesta a lasat cateva placi fotografice ferite de lumina , in apropierea unui
minereu de uraniu . developandu-le le descopera innegrite, ca si cand ar fi
fost expuse la lumina De aici, el a tras concluzia ca minereul de uraniu emite
radiatii necunoscute. De aceea fizicienii francezi Marie Curie si Pierre Curie
si-au dedicat multi ani cercetarii radiatiilor radioactive . Impreuna, acesti 3
cercetatori au primit premiul Nobel pentru fizica in 1903. Identificarea si
cercetarea acestor radiatii incepe sa-i pasioneze pe cercetatori .
Asa ca la inceputul secolului nostru Ruthefort si elevii lui , Chadwick, Cockfroft
si Walton au investigat proprietatile nucleelor cu ajutorul unor particule
accelerate artificial la energii cinetice mai mari decat cele ale radiatiilor, emise
de substante radioactive.
Radioactivitatea
3. Obtinerea energiei nucleare este conditionata de prezenta radiatiilor
radioactive. Radioactivitatea se prezinta ca un fenomen la care participa
nucleele atomilor instabili , care se dezintegreaza emitand particule sau
radiatii. Razele a (1) sunt nuclee de heliu, putin penetrante. Ele pot fi oprite
chiar si de o foaie de hartie . Razele b (2) sunt electroni . Ele pot fi blocate de
o foaie de aluminiu . Razele g (3) sunt energie pura . Ele pot fi blocate de
plumb . Putem directiona acest tip de radiatie si asupra altor atomi , asa cum
am bombarda o tinta cu proiectile . Particulele radioactive sunt proiectate cu
putere asupra nucleelor tinta . Ele umfla masa acestor nuclee sau le sparg
in fragmente . Provocand aceste radiatii fizitienii au posibilitatea de a studia
structura atomilor in instalatii numite acceleratoare. Atunci cand bombardam
cu raze alfa anumiti atomi care nu sunt radioactivi. Acest fenomen se
numeste radioactivitate artificiala.
Energia nucleara
Fuziunea sta la baza obtinerii energiei nucleare. Acest proces consta in
absorbirea unui neutron de catre un nucleu atomic de dimensiuni mari cum
este cel de uraniu, care va deveni astfel instabil. El se va sparge in mai multe
fragmente, cu degajare mare de energie termica, ceea ce accelareza puternic
fragmentele rezultate, care ating viteze foarte mari. Datorita vitezei lor mari,
aceste fragmente, in urma fisiunii pot patrunde, la randul lor in alti atomi, unde
provoaca alte fisiuni.
Intrebuintari ale energiei nucleare
Obtinerea energiei electrice in centralele termo-electrice
In 1990 existau 435 de centrale nucleare operationale acoperind 1% din
necesarul energetic mondial.
4. Intr-un reactor nuclear se obtine caldura prin dezintegrarea atomilor
radioactivi de uraniu-235. Aceasta este folosita pentru a produce abur care
pune in miscare rotorul turbinelor, generand electricitate.U-235 este un izotop
relativ rar al uraniului, reprezentand doar 7% din cantitatea totala de uraniu
disponibil.
Restul este izotopul U-238. Un izotop este o forma a unui element identica
chimic cu alti izotopi, dar cu masa atomica diferita. La fel ca si combustibilii
fosili, U-235 nu va dura o vesnicie. Exista un anumit tip de reactor, numit
reactor de crestere, care transforma U-238 intr-un alt element radioactiv,
plutoniu-239. Pu-239 poate fi utilizat pentru a genera caldura. Pana acum
doar sase tari au construit astfel de centrale experimentale. Dintre acestea,
reactorul nuclear Phenix are cel mai mare succes. Daca acest tip de
reactoarear deveni uzuale, rezervele mondiale de uraniu ar ajunge mii de ani.
Pro si contra energiei nucleare
Energia nucleara prezinta numeroase avantaje. Este economica: o tona
de U-235 produce mai multaa energie decat 12 milioane de barili de petrol.
Eate curata in timpul folosirii si nu polueaza atmosfera. Din pacate exista si
cateva dezavantaje. Centralele nucleare sunt foarte scumpe. Produc deseuri
radioactive care trebuie sa fie depozitate sute de ani inainte de a deveni
inofensive. Un accident nuclear, ca cel produs in1986 la centrala nucleara de
la Cernobal, in Ucraina, poate polua zone intinse si poate produce
imbolnavirea sau chiar moartea a sute de persoane.
5. Cercetarile se indreapa catre descoperirea de noi surse inepuizabile de
energie. Unele dintre ele sunt deja utilizate.
Energia eoliana (a vantului) afost folosita de sute de ani la propulsia corabiilor
si la actionarea morilor de vant. Turbinele eoliene moderne au fost construite
sa poata genera electricitate. Doar in california se gasesc 15000 de
asemenea turbine. Oamenii de stiinta din SUA au calculat ca intreaga
cantitate de energie ar putea fi generata de vant. Energia solara este data de
caldura soarelui. Captatoarele solare sub forma unor panouri pot acoperi
necesarul energetic al unei case. Celulele de combustie, realizate din siliciu,
sunt utilizate pentru producerea energiei in spatiul cosmic.
Bomba atomica
In anul 1945, principiul fisiunii nucleare
afost folosit si la un dispozitiv de o cu totul alta
natura: bomba atomica. In acest caz, reactia de
fisiune nu este incetinita; ea se amplifica si are
loc cu degajare uriasa de energie. Potentialul
acestei arme a fost constientizat atunci cand pe
data de 6 august 1945, a fost lansata asupra Hiroshimei bomba atomica
supranumita si Little boy. O gigantica sfera de foc a inceput sa se
raspandeasca din punctul initial al exploziei. Intr-o clipa au fost ucisi 66 000
de oameni, iar alti 69 000 au fost raniti. Pe o zona cu o raza de un kilometru
de la locul exploziei, distrugerea a fost totala, Tot ce putea arde pe o raza de
mai putin de 2 kilometri, a ars. Suflul exploziei a facut pagube majore si la 3
kilometri de locul exploziei.
Trei zile mai tarziu, pe 9 august 1945, deasupra orajului japonez
Nagasaki a fost detonata o bomba cu plutoniu, supranumita Fat guy). 39 000
de oameni au fost ucisi, iar alti 25 000 raniti. De atunci nu s-a mai folosit
niciodata o bomba atomica inpotriva oamenilor.
Lectiile Cernob但lului
6. Omenirea ar trebui sa-si schimbe
optica asupra a ceea ce se poate
numi calamitate mondiala
Dillwyn Williams
Am comemorat, de cur但nd, 15 ani de la catastrofa de la
Cernob但l, cel mai mare dezastru nuclear din istoria omenirii.
Explozia reactorului de la aceasta centrala nucleara din Belarus, 樽n
1986, a dus la eliberarea unor cantitati enorme de izotopi
radioactivi, aproximativ 1 019 becquereli, iar norul radioactiv a
afectat zone 樽ntinse din Belarus si nordul Ucrainei si o mica parte a
teritoriului Rusiei; un grad mai scazut de radioactivitate a fost
depistat pe toata emisfera nordica. La 樽nceput, raspunsul
organizatiilor internationale fata de necesitatea de a studia
consecintele exploziei pe termen lung asupra sanatatii a fost lipsit
de coordonare si nu este nici in prezent adaptat cerintelor. n 1990,
Organizatia Mondiala a Sanatatii a primit, din Japonia, 20 de
milioane $ (14 milioane 贈) pentru a investiga efectele asupra
sanatatii, dar donatia a fost controlata efectiv de catre un singur
oficial, multi bani au fost cheltuiti fara justificare, iar rezultatele au
fost dezamagitoare. Tot 樽n 1990, Agentia Internationala pentru
Energie Atomica a efectuat o investigatie separata. Rezultatele cu
privire la posibilele consecinte asupra sanatatii au fost, 樽n general,
linistitoare, cu toate ca se cunosteau cazuri de neoplasme
tiroidiene la copii. SUA si Uniunea Europeana au semnat tratate
separate cu guvernele implicate, permit但ndu-le sa investigheze
efectele asupra sanatatii. La 樽nceput, Uniunea Europeana si filiala
europeana a OMS au jucat un rol principal 樽n atragerea atentiei
asupra incidentei neoplasmului tiroidian la copii, dar ulterior au
aparut studii separate ca, de exemplu, cel al Fundatiei Memoriale
pentru Sanatate Sasakawa din Japonia. S-au implicat, fiecare in
parte, si Unesco, Crucea Rosie Internationala, precum si mai multe
alte organizatii si state. Au fost obtinute mostre de tesut tiroidian
de catre diverse grupuri de cercetatori care, uneori, nici nu aveau
vreo aprobare guvernamentala; au existat si situatii 樽n care diferite
colective de cercetare si-au publicat rezultatele experimentelor pe
tumori fara sa stie ca aceleasi date fusesera obtinute si de alti
autori.
7. n cele din urma, corpul medical al oamenilor de stiinta
reprezent但nd asociatiile internationale pentru studierea tiroidei a
luat initiativa unei coordonari a cercetarilor in domeniu. La
treisprezece ani de la data petrecerii incidentului s-a ajuns la un
acord 樽ntre guvernele din Belarus, Federatia Rusa si Ucraina,
樽mpreuna cu Institutul National de Cancer al SUA, Fundatia
Memoriala pentru Sanatate Sasakawa din Japonia si OMS, ceea
ce a dus la crearea bancilor pentru tumori. n prezent, prin
intermediul unui centru de coordonare din Cambridge, cercetatorii
au acces la o documentare completa asupra ADN-ului si ARN-ului
din tesuturile tiroidiene normale si tumorale.
Lipsa de cooperare dintre organizatiile internationale,
manifestata 樽n primii ani de dupa accidentul de la Cernob但l, a fost
influentata de mai multi factori. Unele organizatii nu doreau sa
sprijine studiile pentru care nu primisera fonduri suficiente, pe de-o
parte si din cauza conflictelor dintre personalitati. OMS Geneva a
considerat oportun sa controleze coordonarea internationala, dar
corpurile de finantatori s-au opus ideii de a renunta la control, date
fiind problemele cu care se confruntasera programele OMS
anterioare. O prima dificultate majora a reprezentat-o faptul ca
multe persoane au anticipat un ritm scazut de crestere a incidentei
neoplasmului tiroidian, cu o perioada de latenta de 10 ani; ei au
manifestat o atitudine reticenta 樽n ceea ce priveste acceptarea
rapoartelor unei cresteri accentuate la patru sau cinci ani dupa
explozie. In anumite situatii, reticenta parea sa reflecte regula
generala conform careia gradul de rigurozitate a datelor necesare
pentru a accepta existenta unei legaturi intre cauza si efect este
str但ns corelata cu interesul manifestat de indivizi sau de organizatii
fata de rezultatul cercetarii.
Dupa explozia de la Cernob但l au aparut aproximativ 2 000 de
cazuri de neoplasm tiroidian la persoanele care, 樽n perioada
expunerii la niveluri radioactive crescute, erau copii sau
adolescenti.7-9 Din fericire, nu s-au inregistrat dec但t putine decese
樽n cazurile respective (E Demidchik, comunicare personala). Nu
trebuie sa ne limitam, 樽nsa, numai la efectele la nivel tiroidian, desi
primele emanatii nocive aveau o concentratie foarte mare de iod
radioactiv. S-a pretins ca in r但ndul populatiei expuse s-a inregistrat
at但t o crestere a incidentei afectiunilor de natura imunitara si a
malformatiilor congenitale, c但t si o diversitate a formelor de cancer;
lipsesc, 樽nsa, studiile adecvate. La fel, la copiii ai caror parinti au
fost expusi la radiatii, exista dovezi ale cresterii instabilitatii
8. microsatelite.10 Nu sunt cunoscute efectele pe termen lung ale
traiului 樽ntr-un mediu contaminat cu cesiu-137; ar putea aparea si
efecte tardive ale iodului radioactiv ca, de exemplu, la nivelul
s但nului.
Este necesar sa se studieze, la nivel international, toate
efectele pe care explozia de la Cernob但l le-a exercitat pe termen
lung asupra sanatatii; trebuie incluse confirmari ale diagnosticelor
initiale, rolul unor determinari sigure si corelarea incidentului cu
valorile dozimetrice. Pentru desfasurarea unui astfel de studiu ar fi
necesar sa se aloce doar o mica parte din fondurile pe care
Occidentul le ofera Ucrainei pentru a 樽nchide si ultimul dintre cele
patru reactoare de la Cernob但l. n lipsa unui studiu adecvat nu se
va putea face o evaluare autorizata a tuturor consecintelor; drept
urmare, s-ar putea ca unele grupuri sa accepte neconditionat cele
mai grave dintre efectele pretinse, iar altele sa afirme ca pe termen
lung nu au fost decelate dec但t cazuri de neoplasm tiroidian.
Un alt exemplu al corelatiei dintre gradul de rigurozitate a
datelor stiintifice si interesul fata de rezultatele cercetarii ni-l ofera
raspunsul la problemele 樽ncalzirii globale. Este important sa ne
intrebam nu daca exista efectiv o corelatie intre cauza si efect, ci
daca este sau nu posibil ca influenta activitatii umane asupra
fenomenului de 樽ncalzire globala sa justifice modificarea acestei
activitati. Raspunsul este, categoric, da, si, in acest sens, gradul 樽n
care contributia activitatii nucleare ar putea reduce 樽ncalzirea
globala trebuie supus unei dezbateri serioase, bazate pe
compararea tuturor efectelor exercitate de generatoarele de
energie conventionala si nucleara asupra sanatatii. Sunt, insa,
greu de depasit dificultatile create at但t de exagerarea pretinselor
consecinte ale Cernob但lului asupra sanatatii, c但t si de erorile si
musamalizarile care apar chiar la nivelul industriei nucleare.
Este putin probabil ca explozia de la Cernob但l sa reprezinte
ultimul dezastru nuclear major; indubitabil, vor mai aparea si alte
evenimente care sa impuna o reactie la nivel mondial. Agentiile
internationale au 樽nt但mpinat dificultati considerabile 樽n gestionarea
unui eveniment cu semnificatie mondiala, survenit 樽n cadrul unui
puteri mondiale izolata stiintific si supusa ea insasi unor uriase
schimbari economice si politice. Pentru a evita astfel de confuzii,
pe viitor e bine sa fie avuta in vedere posibilitatea aparitiei unor
situatii conflictuale 樽ntre suveranitatea tarii unde s-a produs
incidentul si importanta lui pentru restul lumii, asigur但ndu-se o
9. investigatie impartiala. n ceea ce priveste consecintele unor atare
incidente asupra sanatatii, este evident rolul conducator al OMS
care, fata de 1986, si-a schimbat considerabil optica in aceasta
privinta. Este oportuna implicarea organizatiei nu at但t in
coordonarea, c但t in facilitarea cercetarilor, care ar putea sa fie
controlate de grupuri de experti independente, selectate de
organizatiile stiintifice internationale de profil, precum si de statele
care fie sunt interesate direct, fie doar finanteaza studiile.
Este necesar sa tragem 樽nvataminte din accidentul de la
Cernob但l si sa hotar但m cum anume sa coordonam implicarea
statelor lumii 樽n investigarea unor dezastre majore, astfel 樽nc但t de
beneficiile obtinute sa se bucure at但t tara afectata, c但t si 樽ntreaga
omenire. Vom reusi, astfel, sa reducem riscul producerii unor noi
dezastre si sa ne dezvoltam capacitatea de-a gasi solutiile
adecvate in cazul in care apar consecinte nedorite.
Cercetarile efectuate de DW au fost finantate de Comisia
Europeana. Participarea lui la conferinte a fost sprijinita de
Comisia Europeana, OMS si Fundatia Sasakawa. A fost implicat 樽n
infiintarea Bancii de Tumori de la Cernob但l (sprijinita de
organizatiile mentionate, precum si de NCI), fiind si presedinte al
proiectelor ei stiintifice. Nu a primit nici o recompensa personala de
la nici una dintre organizatiile mentionate 樽n editorial.