Szájensz Szerda [10. rész]

## Üdvözlet a 10. Szájensz Szerdán!

***”A tudás a lámpa, amely világít az ismeretlen sötétjében.”*** \- Carl Sagan

## Bevezetés

Hihetetlen, de már a 10. Szájensz Szerdánál tartunk! És milyen alkalom lenne jobb arra, hogy egy olyan témát feszegetjünk, ami az egész univerzum alapját képezi: az atomokat. Ezek a parányi részecskék nem csak a mindennapi tárgyakban jelennek meg, hanem az energiát is szolgáltatják számunkra, amely világítja meg otthonainkat és meghajtja városainkat. De mi van az atomokon belül? Készüljetek fel egy izgalmas utazásra az atomok, a rejtélyes kvarkok világába és az atomenergia mélységeibe!

## Heti idézet

>”A tudomány nem csak egy tanulmány a természetről, hanem az emberi természetről is.”

* Isaac Asimov

https://preview.redd.it/gq0g6um78lmb1.jpg?width=1323&format=pjpg&auto=webp&s=f1c58089443d08ba8540ec382e2f400667c60279

## Az atomok történelmi felfedezése

Az atomok koncepciója nem új keletű; az ókori görög filozófusok, mint [Démokritosz](https://www.britannica.com/biography/Democritus) már több mint 2500 évvel ezelőtt elmélkedtek az anyag legkisebb, oszthatatlan részecskéiről, melyeket [“atomosznak”](https://www.britannica.com/topic/atomism) neveztek, ami oszthatatlant jelent. Azonban az atomok valódi természetének megértése sokáig váratott magára.

## John Dalton és az atomelmélet

[John Dalton](https://www.britannica.com/biography/John-Dalton), a 19. század elején, az atomelmélet úttörőjeként vált ismertté. Megfigyelte, hogy a gázok bizonyos arányokban reagálnak egymással, és ezek az arányok nem változnak. Ezen felismerések alapján dolgozta ki atomelméletét, amely szerint minden elem atomokból áll, amelyek oszthatatlanok és megváltoztathatatlanok. Az azonos elemek atomjai azonosak, míg a különböző elemek atomjai eltérnek egymástól. Dalton munkája alapvetően határozta meg a modern kémia fejlődését és a periódusos rendszer kialakulását.

A 20. század az atomfizika fejlődésének kulcsfontosságú időszaka volt. Az évszázad során számos atommodellt dolgoztak ki, amelyek egyre pontosabban írták le az atomok belső szerkezetét és viselkedését:

**Rutherford atommodellje:** Az évszázad elején [Ernest Rutherford](https://www.britannica.com/biography/Ernest-Rutherford) és csapata aranyléces kísérletet végeztek, amelyben alfa-részecskéket lőttek vékony aranyfóliára. Azt várták, hogy az alfa-részecskék szinte minden esetben áthaladnak a fólián, de néhány részecske visszapattant. Ez arra utalt, hogy az atomoknak sűrű, pozitívan töltött központja van, az atommag.

https://preview.redd.it/bsskxdyi7lmb1.jpg?width=1600&format=pjpg&auto=webp&s=f00e45dc7e69ca6770f39d6d89abe2419829a8f6

Ezen kísérlet alapján Rutherford kifejlesztette az [atommodelljét](https://www.britannica.com/science/Rutherford-model), amelyben az atomok nagy része üres tér, míg a közepén található az atommag, amely körül elektronok keringenek.

**Bohr atommodellje:** [Niels Bohr](https://www.britannica.com/biography/Niels-Bohr) továbbfejlesztette Rutherford modelljét azzal, hogy az elektronok meghatározott energiaszinteken, vagy pályákon keringenek az atommag körül. Bár ez a [modell](https://www.britannica.com/science/Bohr-model) nem volt tökéletes, segített megérteni az [atomok](https://www.britannica.com/science/atom) és [molekulák](https://www.britannica.com/science/molecule) kémiai kölcsönhatásait.

**A kvantummechanika és az atomok:** A 20. század közepére a [kvantummechanika](https://www.britannica.com/science/quantum-mechanics-physics) új nézőpontot hozott az atomok világába. [werner Heisenberg bizonytalansági elve](https://www.britannica.com/biography/Werner-Heisenberg) és E\[rwin Schrödinger([https://www.britannica.com/biography/Erwin-Schrodinger)\]](https://www.britannica.com/biography/Erwin-Schrodinger)]) [hullámfüggvénye](https://en.wikipedia.org/wiki/Schr%C3%B6dinger_equation) lehetővé tette az atomok és részecskék viselkedésének pontosabb leírását. Ezen elméletek alapján az elektronok nem konkrét pályákon keringenek, hanem valószínűségi felhőként jelennek meg az atommag körül.

​

https://preview.redd.it/b5qp71di8lmb1.png?width=400&format=png&auto=webp&s=f462b09d51983208d43fce04398035d0fe5008d8

**A kvarkok felfedezése:** A század második felében a részecskefizika újabb részecskéket fedezett fel az atomon belül. A protonok és neutronok, amelyek az atommagot alkotják, nem alapvető részecskék, hanem [kvarkokból](https://www.britannica.com/science/quark) állnak. A kvarkok felfedezése újabb mélységeket nyitott meg az anyag természetének megértésében. A kvarkokat először [Murray Gell-Mann](https://www.britannica.com/biography/Murray-Gell-Mann) és [George Zweig](https://www.aps.org/programs/honors/prizes/prizerecipient.cfm?first_nm=George&last_nm=Zweig&year=2015) javasolta függetlenül egymástól 1964-ben. A kvarkok nevét Gell-Mann választotta, egy James Joyce műből kölcsönözve. A kvarkok felfedezése forradalmasította a részecskefizikát és új megértést hozott az anyag legmélyebb szerkezetéről. Jelenleg hat különböző típusú kvarkot ismerünk: az “up” (felfelé), “down” (lefelé), “charm” (báj), “strange” (furcsa), “top” (teteje) és “bottom” (alja) kvarkokat. Ezek a kvarkok különböző kombinációkban alkotják a hadronokat, amelyek közé tartoznak a protonok és neutronok is. Például egy proton három kvarkból áll: két “up” kvarkból és egy “down” kvarkból. A kvarkok soha nem léteznek szabadon a természetben; mindig más kvarkokkal vannak kötve. Ezt a jelenséget “szabadság hiányának” nevezik, és az erős kölcsönhatásnak köszönhető, amely a kvarkok között hat. A kvarkok felfedezése és tanulmányozása nem csak az anyag mélyebb megértését hozta el, hanem számos új technológiai alkalmazást is lehetővé tett, beleértve a nagy energiájú részecskegyorsítók fejlesztését.

Ezen felfedezések és elméletek együttesen hozzájárultak ahhoz, hogy mélyebb megértést nyerjünk az atomok és az anyag természetéről. A 20. század atomfizikai kutatásai nem csak az atomok világát tárták fel előttünk, hanem az univerzum alapvető működésének megértéséhez is hozzájárultak.

## Az atomenergia története

## A nukleáris hasadás felfedezése

1938-ban Otto Hahn és Fritz Strassmann német tudósok felfedezték az urán atommagjának neutronnal történő bombázásakor bekövetkező hasadását. Ezt a felfedezést Lise Meitner és Otto Frisch értelmezte, és rájöttek, hogy a hasadás során hatalmas mennyiségű energiát szabadítanak fel.

## A Manhattan Projekt

A nukleáris hasadás felfedezése után nem sokkal a világ nagyhatalmai felismerték az atomenergia katonai alkalmazásának lehetőségét. Az Egyesült Államokban a Manhattan Projekt keretében kezdték meg az első atombomba fejlesztését. 1945-ben, a második világháború végén, az Egyesült Államok két atombombát dobott Japánra, Hiroshimára és Nagaszakira, ami a háború gyors befejezéséhez vezetett.

## Az atomenergia békés célú alkalmazása

A második világháború után a tudományos közösség és a kormányok egyaránt felismerték az atomenergia békés célú alkalmazásának potenciális előnyeit. A háborús időszakban megszerzett tudás és technológia lehetővé tette az atomenergia kereskedelmi célú hasznosítását, különösen az elektromos áram előállításában.

1951-ben az Egyesült Államokban az Experimental Breeder Reactor I (EBR-I) jelentette az első lépést ezen az úton. Ez az erőmű volt az első, amely elektromos áramot állított elő atomenergiából, és ezzel bizonyította, hogy az atomenergia gyakorlati és gazdaságos lehet a békés célú alkalmazásokban.

1956-ban az Egyesült Királyságban a Calder Hall megnyitása egy újabb mérföldkő volt az atomenergia történetében. Ez volt a világ első kereskedelmi nukleáris erőműve, amely a lakosság számára állított elő áramot. A Calder Hall sikerén felbuzdulva számos ország kezdett el nukleáris erőműveket építeni. Az 1950-es években az első kereskedelmi nukleáris erőművek megjelenése után a 60-as és 70-es években robbanásszerű növekedést tapasztaltunk. Ezt a növekedést az olajválságok, az energiaigény növekedése és a nukleáris technológia fejlődése is ösztönözte. Az 1980-as években azonban a nukleáris balesetek, mint a Three Mile Island és Csernobil, valamint a költségek növekedése miatt csökkent az új erőművek építésének üteme.

## A nukleáris biztonság és a környezetvédelem

Az atomenergia fejlődése nem ment problémák nélkül. Az 1970-es és 1980-as években több súlyos nukleáris baleset rázta meg a világot, amelyek komoly aggodalmakat vetettek fel a nukleáris biztonsággal és a környezetvédelemmel kapcsolatban.

**Three Mile Island**: Az Egyesült Államokban, Pennsylvaniában, a Three Mile Island-i atomerőmű 2. blokkjában 1979-ben történt baleset. Ebben az erőműben egy nyomottvizes reaktor (PWR) működött. A baleset során részleges magolvadás következett be, de a reaktor biztonsági rendszerei megakadályozták a radioaktív anyagok jelentős kiszabadulását a környezetbe.

**Csernobil:** Az 1986-ban Ukrajnában, a Csernobil-i atomerőmű 4. blokkjában bekövetkezett katasztrófa során egy RBMK (Rosszijszkij Bolsoj Mosnosztyi Kanalnyj) típusú reaktor volt érintett. Az RBMK egy nagy teljesítményű csatornás reaktor, amely grafit moderátort és víz hűtőközeget használ. A Csernobil-i baleset során robbanások és tűz következett be, amelyek jelentős mennyiségű radioaktív anyagot bocsátottak ki a környezetbe.

Ezen balesetek következtében a nemzetközi közösség szigorúbb biztonsági előírásokat vezetett be, és sok ország újraértékelte atomenergia-stratégiáját. A nukleáris biztonság és a környezetvédelem kérdése azóta is központi téma az atomenergia fejlesztésében és alkalmazásában.

## Az atomerőművek szerepe a villamos hálózatokban

Az atomerőművek általában az úgynevezett “alaperőművek” kategóriájába tartoznak. Ez azt jelenti, hogy folyamatosan, stabil teljesítménnyel működnek, és az áramellátás alapját képezik. Az alaperőművek olyan erőművek, amelyek a nap 24 órájában, az év nagy részében működnek, és stabilan szállítják az áramot a hálózatba. Az atomerőművek kiválóan alkalmasak erre a szerepre, mivel képesek hosszú időn keresztül, megszakítás nélkül működni.

## 1. Nyomottvizes reaktor (PWR)

https://preview.redd.it/zwkoim6p8lmb1.png?width=4961&format=png&auto=webp&s=390782729177b8cb006735e6b250466ae944fb77

https://preview.redd.it/euk60nlq8lmb1.jpg?width=1412&format=pjpg&auto=webp&s=921112ebc907ee38ace0d4e3eebbf7db91a8b3d2

Példa: Paluel Atomerőmű, Franciaország és Paks, Magyarország

A Paluel Atomerőmű Franciaországban található és négy PWR reaktorral rendelkezik. A [nyomottvizes reaktorok (PWR)](https://en.wikipedia.org/wiki/Pressurized_water_reactor) a világon a legelterjedtebbek. Ezekben a reaktorokban a víz magas nyomás alatt áll, ami megakadályozza, hogy forrjon, miközben hőt vesz fel a reaktorból. A hőt egy hőcserélőn keresztül vezetik, ahol a másodlagos vízkör gőzzé válik és meghajtja a turbinákat. De ilyen van otthon nálunk is Pakson, A Paksi Atomerőműben 4 darab VVER-440/213 is ilyen.

Jellemzők:

* A legelterjedtebb reaktortípus a világon.
* A hűtőközeg és moderátor: víz, amely nyomás alatt áll, így nem válik gőzzé a reaktorban.
* Két vízkörrel rendelkezik: az elsődleges kör a reaktorban, a másodlagos pedig a turbináknál.

Előnyök:

* Megbízható és jól ismert technológia.
* Képes hosszú időn keresztül stabilan működni.
* A kettős vízkör miatt a radioaktív anyagok nem érintkeznek közvetlenül a turbinákkal.

Hátrányok:

* Nagy nyomás alatt működik, ami megnöveli a reaktor tartályának költségeit.
* A magas nyomás miatt a biztonsági rendszereknek is nagyobb terhelést kell elviselniük.

## 2. Forralóvizes reaktor (BWR)

https://preview.redd.it/rsa6n8mu8lmb1.jpg?width=1000&format=pjpg&auto=webp&s=e043f6f1c0f947c742ca44a3a0dbadf1c3be51bc

A [forralóvizes reaktorokban (BWR)](https://en.wikipedia.org/wiki/Boiling_water_reactor) a víz közvetlenül a reaktorban forr, és a keletkező gőz meghajtja a turbinákat. Nincs szükség külön hőcserélőre vagy másodlagos vízkörre, mivel a gőz közvetlenül a reaktorból származik. A [Fukushima Daiichi Atomerőmű](https://www.britannica.com/event/Fukushima-accident) Japánban található és BWR reaktorokkal működött. Sajnálatosan ez az erőmű vált ismertté a 2011-es földrengés és cunami miatt bekövetkezett nukleáris baleset miatt.

Jellemzők:

* A hűtővíz közvetlenül a reaktorban forr és válik gőzzé.
* Egy vízkörrel rendelkezik.

Előnyök:

* Egyszerűbb kialakítás a PWR-hez képest, mivel nincs szükség hőcserélőre és másodlagos vízkörre.
* Alacsonyabb nyomáson működik, mint a PWR.

Hátrányok:

* A gőz radioaktív lehet, mivel közvetlenül érintkezik a reaktorral.
* A reaktor tartályának nagyobbnak kell lennie, hogy kezelni tudja a gőz képződését.

## 3. Gázhűtéses reaktor (GCR)

​

https://preview.redd.it/a3sm43v09lmb1.png?width=1200&format=png&auto=webp&s=dc5f58fcf6024374c425b1f7b7869c6bb539723d

Magnox Példa: Magnox erőművek, Egyesült Királyság

A [gázhűtéses reaktorokban](https://en.wikipedia.org/wiki/Gas-cooled_reactor) szén-dioxidot használnak hűtőközegként, és grafitot használnak moderátorként. Ezek a reaktorok képesek működni természetes uránnal, és az Egyesült Királyságban voltak a legelterjedtebbek az 1960-as és 1980-as években. A [Magnox](https://en.wikipedia.org/wiki/Magnox) egy sor első generációs nukleáris erőmű volt az Egyesült Királyságban, amelyek gázhűtéses reaktorokkal működtek. Ezek az erőművek a 1950-es és 1980-as években épültek, és azóta többségük már leállt.

Jellemzők:

* Szén-dioxidot használnak hűtőközegként.
* Grafit a moderátor.

Előnyök:

* A grafit nagy hőkapacitása miatt a reaktor hűtése stabilabb.
* A szén-dioxid nem reaktív, így kevesebb korróziós problémát okoz.

Hátrányok:

* Nagyobb méretű, mint a vízhűtéses reaktorok.
* A grafit tűzveszélyes lehet magas hőmérsékleten.

## 4. Sós olvadék reaktor

A sós olvadék reaktorokban az üzemanyag és a hűtőközeg együtt olvasztott só formájában van. Ezek a reaktorok képesek magas hőmérsékleteken működni, és potenciálisan képesek “égetni” a radioaktív hulladékot.

Jellemzők:

* A tüzelőanyag és a hűtőközeg együtt olvasztott só formájában van.

Előnyök:

* Magas hőmérsékleten működik, ami növeli a hatékonyságot.
* Képes “égetni” a radioaktív hulladékot.

Hátrányok:

* Új és kevésbé ismert technológia.
* A magas hőmérséklet korróziós problémákat okozhat.

## 5. Gyorsneutronos reaktor

​

https://preview.redd.it/0enpf8x89lmb1.jpg?width=1000&format=pjpg&auto=webp&s=30940f19f119e5078ce39654df7d2c50a0194846

Példa: [BN-600, Belojarszk Atomerőmű, Oroszország](https://en.wikipedia.org/wiki/BN-600_reactor)

A BN-600 a Belojarszk Atomerőműben található Oroszországban, és jelenleg a világ egyik legnagyobb működő gyorsneutronos reaktora. Oroszország az élen jár ezen technológia fejlesztésében és alkalmazásában. A gyorsneutronos reaktorokban nincs moderátor, így a neutronok magas energiájúak maradnak. Ezek a reaktorok képesek újrahasznosítani a kiégett üzemanyagot és “égetni” a radioaktív hulladékot.

Jellemzők:

* Nincs moderátor, a neutronok magas energiájúak.

Előnyök:

* Képes “égetni” a radioaktív hulladékot és újrahasznosítani a kiégett üzemanyagot.
* Nagyobb hatékonyságú, mint a hagyományos reaktorok.

Hátrányok:

* Bonyolultabb technológia és drágább üzemeltetés.
* A magas neutronfluxus miatt a reaktor anyagai gyorsabban öregednek.

## 6. Nehézvizes reaktor (PHWR)

​

https://preview.redd.it/1jmaoe80almb1.png?width=620&format=png&auto=webp&s=e6c12faf4a4c255fd639a95efa6ebd6767830d93

Példa: [CANDU reaktorok](https://en.wikipedia.org/wiki/CANDU_reactor), melyeket Kanadában és más országokban is használnak.

A nehézvizes reaktorokban a nehézvíz (deuterium-oxid) szolgál mind hűtőközegként, mind moderátorként. A nehézvíz jobb neutronmoderátor, mint a normál víz, ezért lehetővé teszi a természetes urán használatát üzemanyagként, anélkül, hogy gazdagításra lenne szükség.

Jellemzők:

* Nehézvíz (D2O) használata hűtőközegként és moderátorként.
* Lehetővé teszi a természetes urán használatát üzemanyagként.

Előnyök:

* Nincs szükség urángazdagításra, ami költséghatékony.
* Nagyobb rugalmasság az üzemanyag-ciklusban.

Hátrányok:

* A nehézvíz előállítása drága.
* Nagyobb méretű, mint más reaktortípusok.

## 7. Magas hőmérsékletű gázhűtéses reaktor (HTGR)

​

https://preview.redd.it/qrfl1f91almb1.png?width=1600&format=png&auto=webp&s=663066cea7600cf19466c4ed3723e1d9be2f7a27

Példa: [Pebble Bed Modular Reactor (PBMR), Dél-Afrika](https://en.wikipedia.org/wiki/Pebble-bed_reactor).

Ez a reaktortípus héliumot használ hűtőközegként, és képes magasabb hőmérsékleteken működni, mint más reaktortípusok. A magas hőmérséklet lehetővé teszi a nagyobb hatékonyságú áramtermelést és más ipari alkalmazásokat, például a hidrogén előállítását.

Jellemzők:

* Hélium használata hűtőközegként.
* Grafit bevonatú üzemanyag-részecskék.

Előnyök:

* Nagy hatékonyság az áramtermelésben.
* Alacsonyabb kockázatú radioaktív szivárgás esetén.

Hátrányok:

* Új és kevésbé ismert technológia.
* A magas hőmérséklet korróziós problémákat okozhat.

## Személyes zárógondolataim

Az atomenergia jövője egy rendkívül fontos téma, amely sok vitát vált ki világszerte. Ahogy a globális energiaigény növekszik és az éghajlatváltozás elleni küzdelem egyre sürgősebbé válik, az atomenergia egy olyan eszköz lehet a kezünkben, amely segíthet ezen kihívások leküzdésében. Személyes véleményem szerint az atomenergia nem csak egy átmeneti megoldás, hanem egy hosszú távú stratégiai eszköz, amely képes biztosítani a stabil és környezetbarát energiát a jövő generációi számára.

Sokan félnek az atomenergiától, részben a múltbeli tragikus események, mint a Csernobil vagy a Fukushima miatt. Azonban fontos megérteni, hogy a technológia azóta jelentősen fejlődött, és a modern reaktorok sokkal biztonságosabbak, mint azok, amelyek ezekben a balesetekben érintettek voltak. A tudomány és a technológia fejlődésével az atomenergia biztonságosabbá és hatékonyabbá válik.

A megújuló energiaforrások, mint a nap- és szélenergia, létfontosságúak a jövőnk szempontjából, de az atomenergia is kulcsszerepet játszhat az energiaellátás diverzifikálásában és a szén-dioxid-kibocsátás csökkentésében. Az atomenergia képes hosszú időn keresztül stabilan működni, ami kiegészíti a megújuló energiaforrások változékonyságát.

Összefoglalva, úgy gondolom, hogy az atomenergia nem csak a múlt és a jelen része, hanem a jövőnk is. Ahhoz, hogy fenntartható és zöld jövőt építsünk, szükségünk van minden rendelkezésre álló eszközre, beleértve az atomenergiát is. A kihívás az, hogy hogyan integráljuk ezt az eszközt a globális energiastratégiánkba úgy, hogy közben maximalizáljuk előnyeit és minimalizáljuk kockázatait.

## Szí jú létör aligétör

Most hogy atomjaira szedtük a témát, remélem élveztétek és hasznosnak találtátok. Köszönöm, hogy velem tartottatok ezen az izgalmas úton! Vár még ránk sok kaland és felfedezés. Maradjatok éberek és találkozunk a következő Szájensz Szerdán!

## Hasznos linkek

* [Előző “Szájensz Szerda” részek](https://www.reddit.com/r/hungary/search/?q=sz%C3%A1jensz%20szerda&restrict_sr=1)
* [Általatok linkelt YouTube csatornák gyűjteménye](https://docs.google.com/spreadsheets/d/1Ak1Ky3AKWtjKU3lNP_cD4Rw7PnblvX_9D8no4WEp6jM/edit?usp=sharing)
* [Ajánlj YouTube csatornát](https://forms.gle/uyQDvJRUp4XZBQbN9)
* [Üzenj nekem](https://forms.gle/bvsFrrrfq3nsSMyv9)

by mijki95