Jaderná fyzika a energetika

Článků v rubrice: 343

Kdo se bojí plutonia

Při využívání jaderné energie vzniká mnoho radioaktivních izotopů. Během zkoušek jaderných zbraní se mnoho izotopů    rozptýlilo do životního prostředí po celém světě. Nejhorší pověst v tomto ohledu má izotop plutonia 239 - je to totiž nejlepší materiál k vytvoření termonukleární bomby. Přitom ale nepatří ani k nejrozšířenějším, ani k nejnebezpečnějším.

Fotogalerie (1)
Plutonium je stříbrošedý nemagnetický kov. Na obrázku disk z plutonia vyrobený v Los Alamos. (Zdroj Wikimedia Commons PD, © Copyright 2011 Los Alamos National Security, LLC All rights reserved)

Hodnota udávající jeho množství ještě nevypovídá nic o bezpečnosti nebo zdravotním hazardu. V první řadě bychom se měli ptát, které izotopy mají největší dopad na lidské zdraví nebo životní prostředí. Například krátce po havárii v Černobylu měl největší vliv na zdraví izotop jódu 131 s poločasem rozpadu 8,02 dní. Bývalý Sovětský svaz tehdy vliv na obyvatelstvo nemonitoroval, dokonce se první tři dny snažil havárii utajit. Zdravotní studie MAAE tedy jen mohou zpětně odhadovat, kolik obyvatelstva na Ukrajině a v Bělorusku bylo vystaveno nebezpečí vinou pití mléka kontaminovaného radioizotopem jódu první měsíc po havárii. Případná rakovina štítné žlázy, která jód vychytává, se může projevit až po několika letech. Ovšem radioizotop sám po dvou měsících vymizel díky svému krátkému poločasu.

Cesium a stroncium

Dva izotopy s největším dopadem na životní prostředí jsou cesium 137 a stroncium 90. Oba mají poločasy rozpadu kolem 30 let. Plutonium 239 má poločas 24 000 let. Vezmeme-li v úvahu typ záření, který izotopy produkují (alfa, beta, gama), zjistíme, že mikrogram cesia 137Cs je asi 50× nebezpečnější než mikrogram plutonia 239Pu. Při provozu jaderného reaktoru vzniká asi 6× víc 137Cs, než 239Pu. Plutonium je také méně rozpustné ve vodě, méně interaguje s biologickými tkáněmi a díky své vysoké atomové hmotnosti mnohem méně migruje v organismu než cesium nebo stroncium. Shrnuto: problém plutonia v případě Černobylu nebo Fukušimy je zanedbatelný.

Zajímáme-li se o dopad radioizotopů na zdraví, musíme se v první řadě ptát:

1) které jsou toxické a jak dlouho, 
2) kterých je víc (záleží na tom, mluvíme-li o jaderných zbraních nebo radioaktivních odpadech), 
3) jaké jsou jejich poločasy přeměny a jaké je tedy riziko v řádu hodin, dní, let atd.), 
4) jak se různé prvky transportují v biologickém systému a jak s ním reagují.

Plutonium má vysokou atomovou hmotnost a vytváří těžké sloučeniny špatně rozpustné ve vodě. Na vzduchu oxiduje a jeho oxidy jsou také špatně rozpustné ve vodě. Důsledkem je, že plutonium se obecně nerozšiřuje vzduchem ani vodou tolik, jako cesium nebo stroncium, které navíc interagují s živými organizmy. Cesium může nahrazovat sodík a stroncium vápník, oba důležité biogenní prvky.

Na místech zkoušek jaderných zbraní, např. na atolu Bikini nebo v Nevada Test Site, se nechávalo vybuchovat mnoho kilogramů plutonia, v dosahu několika kilometrů se tedy dají najít měřitelné zbytky plutonia v půdě i nyní, po 60 letech. Bude jich však méně než cesia a stroncia, jejichž stopy našli vědci až v Arktidě jako pozůstatky po atmosférických zkouškách jaderných zbraní.

Jaderné zbraně

Plutonium není problémem životního prostředí, ale vzbuzuje spíše obavy z hlediska snah o nešíření jaderných zbraní. Plutonium se nevyskytuje v přírodě, ale vzniká v každém jaderném reaktoru přeměnou z uranu 238 - ten tvoří většinu uranového paliva. Získávat plutonium ve velkém lze v reaktorech zvaných množivé. Běžná jaderná elektrárna množivé reaktory nemá. Plutonium vzniklé v jejím reaktoru je rozptýlené v použitém palivu. Izolovat ho vyžaduje náročnou technologii, kterou má k dispozici jen několik zemí světa - například Británie a Francie. V přepracovacích závodech se z použitého paliva dá vyrobit tzv. směsné MOX (mixed oxides), tedy směs oxidů uranu a plutonia jako nové palivo pro jaderné reaktory. Ani toto plutonium nemá bombovou čistotu. Muselo by nejdříve projít dalším složitým přepracováním v dobře vybavených velkých závodech. A ty má opět k dispozici jen velmi málo států. (O palivu MOX jsme psali zde: http://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/536-co-je-to-mox#&gid=1&pid=1)

Pozor na hoaxy

Občas můžete v médiích najít senzační zprávy o plutoniu detekovaném po Fukušimě. Environmentalisté tvrdili, že ho bylo 70 000× více než před havárií. Jaká je pravda? Zde jsou výsledky studie z článku Shinonaga T, Steier P. Lagos, M, Ohkura T.: Airborne Plutonium and Non-Natural Uranium from the Fukushima NPP Found at 120 km Distance a Few Days after Reactor Hydrogen Explosions, publikovaného v Environmental Science & Technology, 48, 3808-3814 (2014):

 

Plutonium z atmosférického spadu do r. 2000

 

g (Pu)

Bq

Pu 239

8,32 ∙ 10-10

1,91

Pu 240

1,66 ∙ 10-10

1,39

Pu 241

2,39 ∙ 10-12

9,15

Celkem

 

12,4

Plutonium po Fukušimě (studie Shinonaga et al. 2014)

Pu 239

6,70 ∙ 10-10

1,54

Pu 240

2,22 ∙ 10-10

1,86

Pu 241

1,096 ∙ 10-10

417

zdroj: http://transaqua.helmholtz-muenchen.de/fileadmin/TransAqua/PDF/Shinonaga.pdf

Marie Dufková
Poslat odkaz na článek

Opište prosím text z obrázku

Nejnovější články

Jak jste na tom s informační gramotností?

Jak se studenti druhého stupně základních škol orientují ve světě technologií, které nás obklopují? Jak zvládají aplikovanou matematiku? To ukáže jubilejní 10. ročník informační soutěže IT-SLOT, které se pravidelně účastní tisíce žáků 8. a 9. tříd základních škol z celé České republiky.

Cyklické změny teploty na Zemi

Paleoklimatologové hledají stopy vývoje teplot na Zemi v horninách a fosíliích. Dlouhodobé ochlazování začalo asi před 50 miliony lety, kdy byla průměrná globální teplota 14 °C. Tenkrát ještě nebyla na Zemi trvalá ledová pokrývka a hladina mořské vody byla o více než 70 m vyšší než dnes.

Záhadný lidský mikrobiom

Nedávný výzkum ukazuje, že naše tělo je domovem mikrobů, se kterými se věda předtím nesetkávala. Možná, že se kvůli nim bude i přepisovat strom života. Navíc může mít tato mikrobiální „temná hmota“ i vliv na zdraví.

MAAE zveřejnila nové odhady vývoje jaderné energetiky do roku 2050

MAAE zveřejnila 10. září své nejnovější projekce trendů v energetice, elektřině a jaderné energii do roku 2050. Výroční zpráva nabízí smíšený odhad budoucího příspěvku jaderné energie k celosvětové výrobě elektřiny v závislosti na tom, jak se budou potenciálně ...

Vyřeší největší problém větrných elektráren pojišťovny?

Závislost na počasí je největším problémem větrných elektráren nejen z hlediska jejich vlivu na stabilitu elektrizační soustavy, ale také z pohledu celkové i provozní ekonomiky. Když vítr nefouká, elektrárna nejen že nevyrábí, což dělá problémy v přenosové síti, ale ani nevydělává.

Nejnovější video

Bez jaderné energie se ve vesmíru daleko nedostaneme

Krátké výstižné video z dílny Mezinárodní agentury pro atomovou energii ve Vídni ukazuje využití jaderné energie a jaderných technologií při výzkumu vesmíru. Ne každý ví, že jádro pohání vesmírné sondy už po desetiletí. Zopakujme si to. (Film je v angličtině.)

close
detail