Historija nuklearne energije

Nuklearna energija ima veoma zanimljivu historiju, uglavnom zbog činjenice da je njena osnovna tehnologija sama po sebi opasna. Iako je to još uvijek relativno novi izvor energije, njegovo porijeklo zapravo datira iz kasnih 1800-ih.

Istražimo historiju nuklearne energije malo dublje kako bismo pratili njen napredak.

Početak nuklearne energije

Priča o nuklearnoj energiji zaista započinje 1895. godine, kada je Wilhelm Roentgen otkrio X-zrake.

Dok je eksperimentisao sa katodnom cijevi, Roentgen je primijetio da fotografske ploče koje su se nalazile u blizini, svijetle kad je uređaj uključen, čak i kada je bio prekriven crnim papirom. Zaključio je da katodna cijev emitira nevidljivi zrak, nešto što nikad ranije nije bilo primjećeno.

Ono što je Roentgen primijetio su zapravo rentgenski zraci koji se šire iz cijevi. Naredne godine, u Francuskoj, čovjek po imenu Becquerel otkrio je da soli urana mogu same proizvesti prodorno zračenje, bez potrebe za pobuđivanjem od strane vanjskog izvora energije. Ovo zapažanje dovelo je Becquerela do spoznaje da uran može proizvoditi rendgenske zrake.

Marie i Pierre Curie također su proučavalitaj fenomen, došavši na ideju ih da izoliraju dva nova elementa, polonij i radij. Njihovo saznanje dovelo ih je 1898. do nove riječi – radioaktivnost.

Dok je naučnik Ernest Rutherford proučavao radioaktivnost u Engleskoj, otkrio je dvije nove vrste zračenja, koje su se razlikovale od rendgenskih zraka i koje je nazvao alfa i beta zračenje.

Rutherford je također napravio jedno od najvažnijih otkrića za budućnost nuklearne energije. 1909. otkrio je da je većina atomske mase sadržana u njihovoj jezgri.

Rutherford se danas smatra ocem nuklearne fizike. Nastavio je otkrivati gama zračenje, pa čak i teoretizirao postojanje neutrona 1920. godine, iako nije imao apsolutno nikakve dokaze o njihovom postojanju. Neutroni će na kraju biti otkriveni 1932. godine.

Ova temeljna otkrića stvorila su osnovu za ono što će prerasti u industriju proizvodnje nuklearne energije.

Dijeljenje atoma

Njemački naučnici Otto Hann i Fritz Strassman su 1938. godine pucali neutronima na atome urana i otkrili da se oslobađa značajna količina energije. Uz pomoć Lise Meitner i Otta Frischa, uspjeli su objasniti da je ono što su primijetili cijepanje atoma fisijom.

Do 1939. godine fizičari Leo Szilard i Enrico Fermi teorizirali su da bi se reakcije cijepanja mogle koristiti za stvaranje eksplozije masivnom lančanom reakcijom.

Szilard i nekoliko drugih naučnika, uključujući Alberta Einsteina, pisali su predsjedniku Rooseveltu 1939. godine kako bi ga upozorili na mogućnost stvaranja nuklearnog oružja. Predsjednik je osposobio savjetodavni odbor da započne sa razvojem atomskih bombi za SAD.

Do 1942. godine Fermi, radeći kao dio odbora u Chicagu, uspio je stvoriti prvu lančanu reakciju fisije koju je čovjek stvorio. U tom trenutku je projekt Manhattan krenuo u puni razvoj.

Tim se bavio razvojem dvije vrste bombi, jedne koja je koristila uran kao jezgru, a drugu koja je kao jezgru koristila plutonijum. Projekat je bio vrlo tajnovit, a za potporu projektu izgrađeni su čitavi prikriveni gradovi. Jedno postrojenje, u Oak Ridgeu u državi Tennessee, koristilo je nuklearne reakcije da bi stvorilo plutonij koji će se koristiti za proizvodnju obogaćenog uranijuma. Još jedno postrojenje u Washingtonu koristilo je nuklearne reakcije za proizvodnju plutonijuma.

Danas poznato tajno nalazište u Los Alamosu u Novom Meksiku korišteno je od strane stotina naučnika za istraživanje i izgradnju nuklearnog oružja.

Kraj Drugog svjetskog rata, 1945. godine, je vidio prvu upotrebu nuklearnog oružja na ljudima. To je bio i trenutak kada je većina svjetske populacije shvatila koliko ta tehnologija može biti destruktivna.

Reaktori koji se koriste kao izvori energije

Bilo je to 1951. prije dovršetka prvog nuklearnog reaktora koji je proizvodio električnu energiju. Nazvan eksperimentalnim uzgajivačem reaktora 1, imao je sjedište u Idahu i hlađen je tekućim metalom.

1954. godine završena je prva podmornica na nuklearni pogon, USS Nautilus, što je omogućilo podmornici da ostane pod vodom duže vremena, bez potrebe za punjenjem goriva.

Iste godine Sovjeti su završili svoju prvu nuklearku. Nuklearna elektrana Obninsk, prvi nuklearni reaktor povezan na mrežu. Atomska elektrana Shippingport, u Pensilvaniji, došla je na mrežu 1957. godine i bila je prva atomska elektrana na svijetu posvećena isključivo mirnodopskoj upotrebi.

Šezdesete i sedamdesete godine su donije razvoj i izgradnju mnogih komercijalnih nuklearnih reaktora za proizvodnju električne energije, od kojih su mnogi djelovali malo modificiranijim dizajnom iz prethodnih reaktora.

Ove nuklearne elektrane su oglašavane kao relativno jeftini izvori električne energije bez emisija. Mnogi su u to vrijeme na nuklearnu energiju gledali kao na obećanje da će biti izvor energije u budućnosti.

Francuska je 1974. godine učinila veliki poticaj za razvoj nuklearne energije, na kraju generišući čak 75% svoje snage nuklearnim reaktorima. U istom vremenskom periodu oko 20% proizvodnje energije u Sjedinjenim Državama dolazilo je od nuklearne energije, koju su proizvodila 104 postrojenja širom zemlje.

Međutim, 1979. godine nesreća na ostrvu Three Mile dovela je u pitanje budućnost nuklearne energije. Ovo djelomično otapanje reaktora u Pensilvaniji započelo je promjenu javnog mišljenja o sigurnosti nuklearnih reaktora.

Kada se 1986. dogodila katastrofa u Černobilu, oslobađajući ogroman oblak zračenja koji je zahvatio veći dio sjeverne Evrope, pa čak i do istočne obale Sjedinjenih Država, globalno mišljenje počelo se udaljavati od nuklearne energije. Iako su ove katastrofe dovele do stvaranja sigurnog dizajna reaktora.

Jedna zanimljiva činjenica iz historije nuklearne energije je da su se 1994. godine Rusija i SAD dogovorile da vrate svoje nuklearne bojeve glave u nuklearno gorivo. Oko 10% američke nuklearne električne energije danas se proizvodi rastavljenim nuklearnim oružjem.

Sektor nuklearne energije u post-černobilskoj eri kasnih 90-ih i 2000-ih bio je obilježen visokim stepenom sigurnosti u radu postrojenja i bez američkih smrtnih slučajeva. Opće mišljenje o nuklearnoj energiji počelo se vraćati u pozitivno, jer je industrija pokazivala kontinuiranu sigurnost.

Međutim, katastrofa u Fukušimi, 2011. godine, u kojoj su potres i cunami doveli do djelomičnog otapanja i ispuštanja velike količine zračenja iz japanskog reaktora, poslužila je kao podsjetnik da nuklearna energija nije u potpunosti sigurna.

Oko 14 posto globalne energije i danas se proizvodi kroz nuklearne elektrane, a neki procjenjuju da je nuklearna energija možda spasila 1,8 miliona života tokom svoje historije, smanjenjem zagađenja zraka zbog upotrebe fosilnih goriva.

Članak „The History of Nuclear Energy” autora Trevor English-a je preveden sa Interesting Engineering.