Energetyka jądrowa ma ciekawą historię, głównie ze względu na fakt, że jej podstawowa technologia jest z natury niebezpieczna. Mimo że jest to wciąż stosunkowo nowe źródło energii, jej początki sięgają końca XIX wieku.
Zbadajmy historię energii jądrowej nieco dokładniej, aby móc śledzić jej postępy.
Początki energii jądrowej
Historia energii jądrowej tak naprawdę zaczyna się w 1895 r., kiedy Wilhelm Roentgen odkrył promieniowanie rentgenowskie.
Podczas eksperymentów z lampą katodową Roentgen zauważył, że płyty fotograficzne znajdujące się w pobliżu świecą się, gdy urządzenie jest włączone, nawet gdy jest pokryte czarnym papierem, co skłoniło go do wyciągnięcia wniosku, że lampa katodowa emituje niewidzialny promień, coś, czego wcześniej nie zaobserwowano.
To, co Roentgen zauważył, było w rzeczywistości promieniowaniem rentgenowskim rozchodzącym się z lampy.
W następnym roku we Francji człowiek o nazwisku Becquerel odkrył, że sole uranu mogą same wytwarzać przenikliwe promieniowanie, bez potrzeby wzbudzania ich przez zewnętrzne źródło energii.
Ta obserwacja doprowadziła Becquerela do wniosku, że uran musi wytwarzać promieniowanie rentgenowskie.
Marie i Pierre Curie również badali to zjawisko, co doprowadziło ich do wyodrębnienia dwóch nowych pierwiastków, polonu i radu. Ich badania doprowadziły ich w 1898 roku do stworzenia nowego słowa – radioaktywność.
W czasie, gdy naukowiec Ernest Rutherford badał radioaktywność w Anglii, odkrył dwa nowe rodzaje promieniowania, różniące się od promieniowania rentgenowskiego, które nazwał promieniowaniem alfa i beta.
Jednego z najbardziej kluczowych odkryć dla przyszłości energii jądrowej również dokonał Rutherford. W 1909 roku odkrył on, że większość masy atomu znajduje się w jego jądrze.
Rutherford jest dziś uważany za ojca fizyki jądrowej. Odkrył promieniowanie gamma, a nawet wysunął teorię o istnieniu neutronów w 1920 roku, mimo że nie miał absolutnie żadnych dowodów na ich istnienie. Neutrony zostały ostatecznie odkryte w 1932 roku.
Te fundamentalne odkrycia stworzyły podstawę tego, co miało urosnąć do rangi przemysłu produkującego energię jądrową.
Rozszczepianie atomów
W 1938 r. niemieccy naukowcy Otto Hann i Fritz Strassman wystrzelili neutrony w atomy uranu i odkryli, że uwalnia się znaczna ilość energii. Z pomocą Lise Meitner i Otto Frischa byli w stanie wyjaśnić, że to, co zaobserwowali, to rozszczepienie atomu.
Do 1939 roku fizycy Leo Szilard i Enrico Fermi teoretyzowali, że reakcje rozszczepienia można wykorzystać do stworzenia eksplozji poprzez masywną reakcję łańcuchową.
Szilard i kilku innych naukowców, w tym Albert Einstein, napisali w 1939 roku do prezydenta Roosevelta, aby ostrzec go przed możliwością stworzenia broni jądrowej. Prezydent upoważnił komitet doradczy do rozpoczęcia prac nad bombami atomowymi dla USA.
Do 1942 roku Fermi, pracując w ramach komitetu, był w stanie stworzyć pierwszą reakcję łańcuchową rozszczepienia w Chicago. W tym momencie projekt Manhattan zaczął się w pełni rozwijać.
Zespół dążył do opracowania dwóch typów bomb, jednej wykorzystującej uran jako rdzeń, a drugiej pluton. Projekt był ściśle tajny, a dla jego wsparcia zbudowano całe tajne miasta. Jedna z placówek, w Oak Ridge w stanie Tennessee, wykorzystywała reakcje jądrowe do wytworzenia plutonu, który miał być użyty do produkcji wzbogaconego uranu. Inna placówka w Waszyngtonie wykorzystywała reakcje jądrowe do produkcji plutonu.
RELATED: NEW STUDY OUTLINES COMPREHENSIVE PLAN FOR DECARBONIZATION IN NUCLEAR ENERGY SECTOR
Słynny obecnie tajny obiekt w Los Alamos w Nowym Meksyku był wykorzystywany przez setki naukowców do badań i budowy broni jądrowej.
Pod koniec II wojny światowej, w 1945 roku, po raz pierwszy użyto broni jądrowej na ludziach. Był to również moment, w którym większość ludności świata zdała sobie sprawę, jak niszczycielska może być ta technologia.
Reaktory wykorzystywane jako źródła energii
W 1951 r. ukończono budowę pierwszego reaktora jądrowego produkującego energię elektryczną. Nazywał się on Experimental Breeder Reactor 1, znajdował się w Idaho i był chłodzony ciekłym metalem.
W 1954 r. ukończono budowę pierwszej łodzi podwodnej z napędem jądrowym, USS Nautilus, co pozwoliło jej pozostawać pod wodą przez znaczną część czasu bez uzupełniania paliwa.
W tym samym roku Sowieci ukończyli budowę swojej pierwszej elektrowni atomowej – Obnińskiej Elektrowni Atomowej, pierwszego reaktora jądrowego podłączonego do sieci. Elektrownia atomowa Shippingport w Pensylwanii została uruchomiona w 1957 roku i była pierwszą na świecie pełnowymiarową elektrownią atomową przeznaczoną wyłącznie do pracy w warunkach pokojowych.
Lata 60. i 70. przyniosły rozwój i budowę wielu innych komercyjnych reaktorów jądrowych do wytwarzania energii elektrycznej, z których wiele działało na bazie nieznacznie zmodyfikowanych konstrukcji poprzednich reaktorów.
Te elektrownie jądrowe były reklamowane jako stosunkowo tanie i bezemisyjne źródła energii elektrycznej. W tym czasie wiele osób postrzegało energię jądrową jako obiecujące źródło energii przyszłości.
W 1974 roku Francja rozpoczęła intensywne działania na rzecz rozwoju energetyki jądrowej, w wyniku których aż 75% energii elektrycznej wytwarzano w reaktorach jądrowych. W tym samym okresie w Stanach Zjednoczonych około 20% energii wytwarzanej w 104 elektrowniach na terenie całego kraju pochodziło z energii jądrowej.
Jednakże w 1979 roku przyszłość energetyki jądrowej stanęła pod znakiem zapytania w związku z wypadkiem w Three Mile Island. To częściowe stopienie się reaktora w Pensylwanii zapoczątkowało zmianę opinii publicznej na temat bezpieczeństwa reaktorów jądrowych.
Kiedy w 1986 roku doszło do katastrofy w Czarnobylu, w wyniku której uwolniona została ogromna chmura promieniowania, która dotknęła znaczną część północnej Europy oraz wschodnie wybrzeże Stanów Zjednoczonych, opinia publiczna zaczęła odchodzić od energii jądrowej. Katastrofy te doprowadziły jednak do stworzenia bezpieczniejszych konstrukcji reaktorów.
Related: NUCLEAR MELTDOWN AND HOW IT CAN BE PREVENTED
One interesting nuclear energy history fact is that in 1994, Russia and the US agreed to downgrade their nuclear warheads into nuclear fuel. Obecnie około 10% energii elektrycznej wytwarzanej w USA pochodzi ze zdemontowanej broni jądrowej.
Eksploatacja energii jądrowej po katastrofie w Czarnobylu w latach 90. i 2000. charakteryzowała się wysokim stopniem bezpieczeństwa pracy elektrowni i brakiem ofiar śmiertelnych w USA. Ogólna opinia o energetyce jądrowej zaczęła się zmieniać na pozytywną, ponieważ branża wykazała się ciągłym bezpieczeństwem.
Jednakże katastrofa w Fukushimie w 2011 roku, gdzie trzęsienie ziemi i tsunami doprowadziły do częściowego stopienia się i uwolnienia dużej ilości promieniowania z japońskiego reaktora, przypomniała, że energetyka jądrowa nie jest całkowicie bezpieczna.
Dziś około 14 procent światowej energii jest nadal wytwarzane w elektrowniach jądrowych, a niektórzy szacują, że energia jądrowa mogła uratować 1,8 miliona istnień ludzkich w ciągu całej swojej historii, równoważąc zanieczyszczenie powietrza wynikające ze stosowania paliw kopalnych.