Oblasti použitia jadrovej energie – Druhá časť.

Autor: Marian Nanias | 3.2.2018 o 22:01 | Karma článku: 1,77 | Prečítané:  521x

Možnosti jadrovej energie - použitie v priemysle, v nemocničej sterilizácii, kontrole a inšpekciách v priemysle. Uhlíková analýza, environmentálne značkovače, vodné zdroje, a tiež o rádioizotopy pre použitie vo vesmíre.  

Minule sme spomenuli deštrukčné účinky jadrovej energie pre mierové použitie, využívanie na výrobu elektriny, rádioizotopy (v medicíne, v  potravinách a poľnohospodárstve, o potláčaní chorôb prenášaných hmyzom,  a tiež o spotrebičoch. Oblastí využitia je ale omnoho viac, napríklad:

Použitie v priemysle

Rádioizotopy používajú výrobcovia ako markery - látky na monitorovanie prietoku a filtrácie kvapalín, detekciu netesností a meranie opotrebenia motora a koróziu výrobného zariadenia. Ide pritom o minimálne koncentrácie krátkodobých izotopov, z ktorých v životnom prostredí nezostanú žiadne zvyšky. Takýmto pridaním Ra-látok do materiálov v rôznych procesoch je možné analyzovať miešanie a prietoky širokej škály materiálov vrátane kvapalín, práškov a plynov a nájsť prípadné netesnosti.

Priemyselná nemocničná sterilizácia

Nemocnice používajú gama žiarenie na sterilizáciu lekárskych výrobkov a zásob, ako sú striekačky, rukavice, oblečenie a nástroje, ktoré by inak mohli byť tepelnou sterilizáciou poškodené, resp. by to trvalo neúmerne dlho. Mnoho medicínskych produktov je sterilizované gama lúčmi zo zdroja kobaltu-60, čo je technika, ktorá je oveľa lacnejšia, rýchlejšia a aj účinnejšia ako parná tepelná sterilizácia. Typické príklady sú jednorazové striekačky, vata, chirurgické rukavice, srdcové chlopne, obväzy, plastové a gumené plechy a chirurgické nástroje. Pretože ide o tzv. "studený" proces, je to vhodné aj na sterilizáciu citlivých medikamentov a predmetov, ako sú prášky, masti a roztoky, ale aj biologické prípravky, ako sú kosti, nervy, pokožka atď., používané v tkanivových štepoch. Prínos sterilizácie žiarením pre ľudstvo je obrovský. Je to bezpečnejšie a lacnejšie, zvyčajne vykonané hneď s balením, čím je sterilná skladovateľnosť výrobku prakticky nekonečná za predpokladu, že balenie nie je otvorené.

Priemyselná kontrola a inšpekcia

Priemyselné použitie využíva schopnosť žiarenia preniknúť do hĺbky bez vážneho poškodenia. Typický príklad je kontrola batožiny na letiskách. Ale použitie malej pelety rádioaktívneho materiálu v utesnenej kapsuly namiesto objemného stroja pre röntgenové lúče to dokáže urobiť efektívne a mobilné.  Gama lúče, podobne ako röntgenové lúče, prechádzajú objektom a vytvárajú obraz na filme, či obrazovka. Analogicky ako zlomeninu končatín ukážu napríklad nedostatky v odliatkoch kovov alebo vo zvaroch. Rádioizotopy majú navyše výhodu, že nepotrebujú žiadnu doplňujúcu energiu, žiadne napájanie, a preto môžu byť použité hocikde, napríklad aj tisíce kilometrov od civilizácie niekde v stepi na kontrolu ropovodu, či plynovodu. Ich nevýhodou je naopak to, že „sa nedajú vypnúť“ a preto musia byť správne chránené tak pri používaní, ako aj v iných obdobiach. Princíp nedeštruktívneho testovania (NDT) je dnes kľúčovým nástrojom v mnohých odvetviach. Napríklad pri kontrole nových ropovodov alebo plynovodov je za zvar okolo vonkajšej strany potrubia zalepená špeciálna fólia. Gama-radiografia ako ju tiež nazývajú bola napríklad úspešne použitá po katastrofálnom zemetrasení v Nepále v 2015, kde ju použili na otestovanie integrity kritických budov, ako sú školy a nemocnice, a  historické pamiatky. IAEA vtedy získala podporu a mandát, aby v nadväznosti na prírodné katastrofy využívala NDT na inšpekciu civilných štruktúr.

Meradlá obsahujúce Ra-zdroje (zvyčajne gama) sú hlavne používané v takých oblastiach, kde je nutné kontrolovať hladiny kvapalín v podmienkach kde sú  použité nebezpečné napr. korozívne látky, ako je roztavené sklo, roztavený kov, ktoré znemožňujú priamy kontakt. Schopnosť používať rádioizotopy na presné meranie hrúbky sa široko využíva pri výrobe fóliových materiálov vrátane kovu, textilu, papiera, plastov. Hustomery sú zase používané tam, kde je dôležité automatické riadenie kvapaliny, prášku alebo pevnej látky, napríklad pri výrobe detergentov.

Uhlíková analýza veku

Analýza relatívneho množstva konkrétnych prirodzene sa vyskytujúcich rádioizotopov má mimoriadny význam pri určovaní veku hornín a iných materiálov, ktoré sú zaujímavé aj pre geológov, antropológov, hydrológov a archeológov. Uhlíková metóda C14, alebo tiež nazývaná rádio-karbónová metóda datovania je fyzikálny postup používaný na stanovenie veku organických zvyškov. Princípom metódy je porovnanie obsahu izotopov uhlíka 12C a 14C na základe faktu, že v živom organizme je pomer oboch izotopov konštantný, ale po smrti sa tento pomer pozvoľna mení vďaka rozpadu izotopu 14C. Obsah izotopu 14C sa zredukuje na 1/8 približne po 17 150 rokoch, z čoho vyplýva, že táto metóda dáva presné výsledky pri určovaní veku spätne do 50 000 – 60 000 rokov. Napríklad konflikt okolo tzv. Turínskeho plátna bol nakoniec vyriešený práve touto metódou, keď bolo vedecky potvrdené, že plátno bolo vyrobené až niekoľko storočí po úmrtí Ježiša Krista.

Environmentálne značkovače

Rádioizotopy zohrávajú dôležitú úlohu pri zisťovaní a analýze znečisťujúcich látok. Jadrové techniky boli aplikované aj v oblastiach znečisťovania vrátane tvorby smogov, znečistenia atmosféry oxidom siričitým, rozptýlenia odpadových vôd z výpustí do oceánu, ako aj ropných škvŕn.

Vodné zdroje a životné prostredie

Každý chápe, že bez pitnej vody život nemôže existovať. V mnohých častiach zeme je jej však nedostatok. Hydrologické aplikácie techniky izotopov umožňujú presné sledovanie a meranie rozsahu podzemných vodných zdrojov. Takéto techniky poskytujú dôležité analytické nástroje pri využívaní a ochrane existujúcich dodávok vody, a tiež pri identifikácii nových zdrojov. Sú schopné  odpovedať na otázky pôvodu, veku a distribúcie podzemných vodných zdrojov, ako aj vzájomného prepojenia medzi povrchovou a povrchovou vodou a tiež systémov vodných tokov. Umožňujú plánovanie a udržateľné riadenie, a pre povrchové vody môžu poskytovať informácie aj a únikoch cez hrádze a zavlažovacie kanály, dynamiku jazier a nádrží, prietoky, vypúšťania riek a miery sedimentácie. Neutrónové sondy napríklad dokážu veľmi presne merať vlhkosť pôdy, čo umožňuje lepšie hospodárenie s pôdou ovplyvnenej slanosťou, najmä pokiaľ ide o zavlažovanie.

Rádioizotopy pre vesmír

Zdroje rádioizotopových zdrojov sú dôležitým zdrojom energie vo vesmíre. Rádio-izotopové napájacie systémy – (RTGs - Radioisotope Thermoelectric Generators) sú používané pre umožnenie dlhodobých prác v kozmickom priestore už viac ako 50 rokov. Veľké rozpadové teplo Plutónia-238 (0,56 W / g) umožňuje jeho použitie ako zdroj elektriny pre kozmické lode, satelity, navigačné majáky a podobne. Výhoda je že jeho intenzívny proces rozpadu alfa so zanedbateľným gama žiarením vyžaduje minimálne tienenie. Ďalší používaný zdroj je Amerícium-241, s 0,15 W / g. Princíp využitia spočíva v prevode tepla z oxidu paliva priamo na elektrickú energiu cez statické termoelektrické prvky (bez pohyblivých častí). RTG sú bezpečné, spoľahlivé a prakticky bez-údržbové! Dokážu teplo ako aj elektrickú energiu po celé desaťročia za absolútne nepriaznivých podmienok pre ľudí, ako aj tam, kde nie je možnosť využitia solárnej energie. Dôležitosť takýchto zdrojov napríklad vhodne ukázala misia „Rosetta“ Európskej vesmírnej agentúry. Doteraz bolo použitých 45 RTG ktoré spoľahlivo zabezpečovali napájanie 25 amerických vesmírnych zariadení, vrátane vesmírnych misií Apollo, Pioneer, Viking, Voyager, Galileo, Ulysses a New Horizons, ala aj mnohých iných civilných a vojenských satelitov. Kozmická loď Cassini pri skúmaní Saturnu mala napríklad tri RTG, (každé s 870 W energie z 33 kg oxidu Plutónia-238). Vypustili ju v roku 1997, v roku 2004 vstúpila na Saturnovú obežnú dráhu a fungovala veľmi dobre, až kým neukončili jej misiu v septembri 2017. Kozmická loď Voyager, ktorá nám poslala zábery najvzdialenejších planét, už funguje už viac ako 35 rokov od roku 1977 a je predpoklad že bude fungovať pri zásobovaní z jej RTG až do roku 2025. Mohli by sme spomenúť aj iné napr. Galileo, Viking, Rover, Mars Science Laboratory rover, či robot Pathfinder Mars lander. Najnovší 290 Wattový RTG má zdroj Plutóniom a je ako GPHS RTG. Používa sa v misii NASA Mars Science Laboratory Rover Curiosity.

Rusko vyvinulo RTG so zdrojom Po-210, ktoré sú veľmi spoľahlivé, a napríklad dva ktoré boli vypustené ešte v roku 1965 sú stále fungujúce na obežnej dráhe na navigačných družiciach Cosmos.

Čínsky mesačný modul Chang'e-3 používa RTG so zdrojom napájaným Plutónium-238.

Analogicky ako RTG pre dodávku elektriny, sú v kozme používané aj rádioaktívne ohrievacie jednotky (RHU - Radioactive Heater Unit), pretože vesmír je studený a preto musia byť družice a kozmické lode dostatočne teplé na to, aby fungovali efektívne. Ich výkony sú maličké, rádovo asi jeden Watt a väčšinou používajú Pu-238 (o veľkosti asi 2,7 g). Napriek tomu že aj ich hmotnosť je malá (cca 40 gramov) ich rozmery sú úctyhodné (približne 3 cm dlhé s priemerom 2,5 cm). Zatiaľ ich bolo použitých okolo 250, pričom niektoré zostali natrvalo na Mesiaci, iné na Marse.  lunárnych roverov na Mesiaci, ktoré používajú polónium-210. Aj už spomenutý čínsky Chang'e-3 má v lunárnom roveri Yutu niekoľko RHU.

Pokračovanie nabudúce v ďalšom článku....

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

ŠPORT

Hamšík vypadol z Ancelottiho zostavy, o odchode neuvažuje

Nerozumiem, odkiaľ tieto správy pochádzajú, odbil tvrdenia agent Petráš.

Blog Radovana Bránika

Synovia Detvy, Bytes a ďalší z kola von

Ľudia z pozadia firmy BYTES sa v obave z negatívnej publicity ozvali.


Už ste čítali?