Energjia Berthamore- Hyrje

istoria e energjise berthamore ne perdorimet civile fillon ne vitet 50. Keto vite hapen me magjepsjen e pergjithshme mbi energjine berthamore. Ne ate epoke te gjithe ishin te bindur se energjia berthamore do te ndryshonte boten dhe brenda 20-30 viteve gjithcka do te funksiononte fal kesaj energjie te re. Gjate asaj kohe, e ardhmja e energjise berthamore nuk shihej thjesht si nje alternative per prodhimin e elektricitetit. Kjo energji do te sherbente se shpejti per te vene ne funksionim motoret e avioneve, anijeve, nendeteseve dhe lokomotivave .
Deshira per te lene prapa makthin e Hiroshimes, dhe nevoja per te gjetur nje burim energjie qe do te plotesonte nevojat e nje popullate boterore gjithnje ne rritje ishin arsyet kryesore qe kushtezonin gjithe interpretimin e kesaj energjie. Keto do te benin qe te shfaqeshin shpesh ide si “perimet e nenshtruara radiacionit berthamor, zhvillohen me shpejt”. Vete Mari Kyri (Marie Curie), fituesja e cmimit nobel per zbulimin e Radiumit dhe Poloniumit do te propozonte injeksione ne gjak te radiumit duke thene: “nuk kam prova qe ben mire per shendetin, por e besoj nje gje te tille”. Megjithate qysh prej asaj kohe shume gjera kane ndryshuar. Menyra e konceptimit te energjise berthamore tanime kushtezohet nga faktet dhe nga nje histori disa vjecare e aplikimit te kesaj energjie ne fushen e prodhimit te elektricitetit. Dy jane pikepamjet kryesore qe shtrohen sot rreth energjise berthamore, dy pikepamje sa te kunderta aq edhe te pakundershtueshme ne pricip:

1- Energjia berthamore eshte nje burim i cmuar qe mund te perdorim per te evituar degradimin e metejshem te planetit, dhe per te mbuluar nevojat me energji te nje popullsie gjithnje ne rritje.

2- Energjia berthamore per sa e fuqishme dhe e dobishme mund te jete, mbetet akoma e paeksploruar plotesisht dhe perben nje rrezik serioz si per njerezimin ashtu edhe per planetin Toke.

Jane te pakundershtueshme ne princip, pasi asnjera prej tyre nuk mund te cilesohet e gabuar. Cdo lloje gjykimi mbi energjine berthamore duhet pare nen kontekstin lokal ne te cilin ajo perdoret. Eshte i pamohueshem fakti qe energjia berthamore eshte nje burim qe mund te plotesoje nevojat e nje popullsie boterore gjithnje ne rritje, megjithate eshte po aq i pakundershtueshem edhe fakti qe pasojat e nje gabimi ose difekti jane te pakontrollueshme dhe mbi te gjitha katastrofike. Keshtu mbetemi gjithnje ne piken e nisjes: “Kemi nevoje per kete lloj energjie por nuk jemi akoma 100% te sigurte per perdorimin e saj”. Ne nje moment ku perdorimi i energjise berthamore mund te kthehet se shpejti ne nje realitet edhe ne Shqiperi, tanime kemi nevoje me shume se kurre te kemi nje pikepamje rreth kesaj energjie.
Ky dosier ka si qellim te shpjegoje ne menyre te qarte se cfare eshte energjia berthamore, perdorimi i saj, e ardhmja dhe alternativat ndaj kesaj energjie, me qellim qe tju lehtesoje kuptimin e qarte te gjendjes ne te cilen ndodhemi ne menyre qe kushdo te jete i informuar mbi baza reale dhe faktike para se te gjykoje mbi perdorimin e kesaj energjie ne vendin tone.

Energjia Berthamore- Pjesa 1

---

Gjithe lenda ne univers eshte e perbere prej atomeve, te cilet jane
njesia me e vogel ne te cilen mund te ndahet lenda pa shkaktuar leshimin
e thermijave te ngarkuara elektrikisht[1].Atomet jane therrmija teper
te vogla te rendit te 10-10m (1 e 10 e nje te miliardes te metrit). Ato
jane te perbera nga elektronet (te ngarkuar negativisht), ose me sakte
nga reja elektronike, dhe nga berthama e atomit qe ndodhet ne qender te
kesaj reje elektronike dhe qe eshte e perbere nga protonet (te ngarkuar
pozitivisht, ose me sakte me shenje te kundert nga ajo e elektroneve)
dhe neutronet (pa ngarkese elektrike). Edhe pse berthama eshte rreth 10
000 here me e vogel se atomi, ajo perben masen kryesore te atomit.
Forcat qe veprojne ne brendesi te berthames jane te formave te ndryshme.
Keshtu dy protone per shkak se kane ngarkese elektrike te njejte do te
shtyjne njeri-tjetrin, pervec kesaj force ekziston edhe forca
gravitacionale e cila per shkak te mases se vogel te therrmijave
shperfillet ne shumicen e rasteve. Duke qene se forca elektromagnetike i
detyron protonet te shtyjne njeri-tjetrin, dhe duke qene se berthama
vazhdon te qendroje e bashkuar, atehere duhet te ekzistoje me patjeter
nje force tjeter qe kundervepron ndaj shtyrjes se forces
elektromagnetike ndermjet protoneve. Kjo force eshte quajtur force e
Forte, ose bashkeveprim i forte. Ekziston edhe nje force tjeter qe
vepron ne brendesi te atomeve, dhe kjo eshte forca e Dobet, ose
bashkeveprimi i dobet. (Nje prej teorive kryesore te zhvilluara vitet e
fundit, Teoria e Unifikimit te Fushave, presupozon se keto kater forca,
per sa te ndryshme qe mund te duken jane vetem kater aspekte te ndryshme
te nje force te vetme.)
Reaksionet berthamore. Cfare jane?

Reaksioni berthamor eshte nje ndryshim i nje ose disa berthamave
atomike, qe pasohet me krijimin e elementeve atomike te ndryshem nga
elementet fillestare qe kane hyre ne reaksion. Reaksionet berthamore
jane dy llojesh: reaksione fisioni dhe reaksione fuzioni.
Gjate fisionit, nje berthame e nje elementi te rende (si uraniumi)
shperbehet pas goditjes me nje neutron qe crregullon ciklin e brendshem
te saj, ne berthama me te lehta, dhe clirohen dy ose tre neutrone,
fotone, energji dhe rreze gama.
Neutronet e cliruara, te cilat kane fituar nje fare shpejtesie dhe
energjie kinetike nga reaksioni, shkojne e godasin berthamat e atomeve
te tjera, te cilat do te shperbehen ne dy berthama te reja dhe do te
clirojne po ashtu energji, fotone, rreze gama, dhe neutrone te tjera.
Fillon keshtu nje reaksion zinxhir qe do te shperbeje te gjithe
berthamat atomike te dhe do te cliroje nje sasi te madhe energjie.
Ne foton poshte [FISIONI]

This image has been resized. Click this bar to view the full image. The original image is sized 586x212.

Principi baze per prodhimin e energjise nga berthama atomike, qendron ne
faktin se masa totale pas nje reaksioni berthamor eshte me e vogel se
masa para reaksionit. Diferenca midis ketyre masave eshte shnderuar ne
energji, sipas ekuacionit E=m*c2, ku E eshte energjia e cliruar, m eshte
diferenca e masave, c eshte nje konstante qe perben shpejtesine e
drites 299 792,458 km/s. Kjo energji e cliruar, mund te kontrollohet dhe
te perdoret per te shnderuar ujin ne avull, i cili mund te perdoret per
te vene ne levizje turbinat ne nje gjenerator elektrik.

1 gram Uranium235 gjate fisionit, cliron nje energji te barabarte me ate te cliruar nga djegia e 1,6 ton nafte.

Fuzioni ka te beje me faktin se dy ose me shume berthama te lehta mund
te bashkohen per te formuar nje berthame me te rende. Ky eshte procesi
baze qe mban ndezur yjet, ku ne rastin me te shpeshte, kater protone
bashkohen per te formuar nje berthame heliumi (2 protone, 2 neutrone)
dhe disa therrmija te tjera. Fale ketij procesi yjet mund te
kundershtojne terheqjen e brendshme qe u ben forca gravitacionale, dhe
te evitojne te “zhyten” ne vetvete.

Per momentin, shkencetaret nuk kane arritur akoma te prodhojne nje
fuzion te kontrollueshem.Per kete arsye fuzioni berthamor perdoret vetem
nen aspektin ushtarak per te ndertuar arme si bomba me hidrogjen (Bomba
H). Duke qene se sasia e hidrogjenit qe sherben si lende e pare per
kete reaksion eshte praktikisht e palimituar ne toke, dhe se fuzioni
cliron rreth 5-7 here me shume energji se fisioni, kontrolli i kesaj
energjie do te na lejonte te zgjidhnim perfundimisht problemin e
energjise per planetin tone.

Energjia Berthamore- Pjesa 2
Cikli i uraniumit

Nxjerrja e mineralit

Nxjerrja e uraniumit lejon te merren resurset e nevojshme per prodhimin e lendes se pare qe do te perdoret ne centralin berthamor. Gjate nje faze te pare nxirret minerali i uraniumit, i cili permban nga 1 deri ne 200 kg uranium per cdo ton mineral. Minerali i nxjerre perpunohet gjate nje faze te dyte per te dhene nje pluhuri ngjyre te verdhe e quajtur yellowcake, i cili nuk tretet ne uje dhe shkrin ne rreth 2800 grade C. Perqendrimi i uraniumit (i ndodhur nen formen e U3O8) ne kete lende eshte rreth 750 kg uranium per ton. Vendet kryesore te prodhimit te yellowcake jane Kanadaja dhe Australia.
Per tu mundesuar pasurimi i uraniumit, duhet qe U3O8 te kthehet ne formen e hekzafluorurit te uraniumit UF6, qe eshte nje lidhje e 6 atomeve fluor me nje atom uranium. Ky eshte nje tjeter proces mjaft i komplikuar qe per momentin kryhet vetem ne 12 vende ne bote: Kanada, France, Rusi, Britani e Madhe, SHBA, Argjentine, Brazil, Kine, Republika e Korese, Pakistan, Japoni dhe Iran.

Pasurimi i uraniumit
Pasurimi i uraniumit eshte nje proces qe ka si qellim te shtoje numrin e izotopeve U235 ne nje kallep uraniumi. Uraniumi i gjendur ne natyre permban rreth 0,7% izotope U235. Ne menyre qe nje sasi uraniumi te jete e u235perdorshme per qellimi civile ose ushtarake duhet qe dendesia e ketyre izotopeve te jete nga 0,9-85% sipas llojit te perdorimit. Keshtu, disa centrale berthamore perdorin uranium te pasuruar ne nivelet 0,9-2%, nendeteset ushtarake me motor berthamor perdorin uranium ne nivele pasurimi 50-90%(figure), Little Boy, bomba e hedhur ne Hiroshima, permbante 50 kg uranium te pasuruar ne nivel 89%, dhe 14 kg ne nivel 50%, per nje mesatare prej 80% U235/ kg uranium.
Pasurimi eshte nje proces jo- njetrajtesisht i komplikuar. Keshtu eshte shume me e veshtire te kalohet nga 0,7% ne 4% sesa te kalohet nga 4% ne 80%. Prej nga mundesia e cdo vendi qe pasuron uraniumin per qellime civile te kaloje ne perdorime ushtarake, dhe shqetesimi nderkombetar per procesin e pasurimit te uraniumit ne Iran. (Sipas te dhenave Irani eshte ne gjendje per momentin te pasuroje uranium deri ne 3,5%)

Cfare jane izotopet dhe perse duhen me shume izotope U235 se normalja?
Atomi eshte i perbere nga elektronet qe formojne rene elektronike dhe berthama e perbere nga protonet dhe neutronet. Ne gjendje normale ne natyre shumica e atomeve eshte e perbere nga nje berthame qe permban nje numer te caktuar protonesh dhe neutronesh. Megjithate, sipas elementeve kimike ne perqindje te caktuara ndodhen edhe atome, ne te cilat numri i neutroneve ndryshon nga numri “normal” i neutroneve. Keto atome quhen izotope te nje elementi. Izotopet kane te njejtat cilesi kimike si edhe atomet ‘normale’, eshte e pamundur te ndash kimikisht 2 sasi lende te perbera nga izotope te ndryshem te te njejtit element. Duke qene se ne berthamen e nje izotopi, numri i neutroneve dhe protoneve eshte i ndryshem, normalisht edhe pesha e atomit perkates do te jete e ndryshme, sipas rasteve nje izotop do te jete me i rende se atomi normal kur ne berthame ndodhen me shume neutrone dhe me i lehte kur ndodhen me pak. Emrin izotopi e merr nga masa e tij, pra nga numri i atomeve plus numrin e protoneve, U235 permban 92 protone dhe 143 neutrone (92+143=235) ndersa U238 permban 92 protone dhe 146 neutrone (92+146=238).
Ne menyre qe nje reaksion berthamor fisioni te ndodhe, nevojitet qe atomet e uraniumit te goditen nga neutrone dhe te shperbehen duke leshuar neutrone te tjere dhe energji (shih pjesen e par). Qe ky reaksion te kthehet ne nje reaksion zinxhir, pra te prodhohet vazhdimisht energji, nevojitet qe atomet qe goditen te shperbehen dhe te leshojne neutrone te tjere dhe energji. U238, atomet e uraniumit te ndodhur me me shumice ne natyre, nuk jane te ashtuquajtura “fisionuese” ose “fisile”, qe do te thote se ne qofte se goditen nga nje neutron nuk shperbehen (pervec rasteve kur goditen nga neutrone me shpejtesi shume te madhe) por kthehen ne U239 ‘izitop’ i paqendrueshem i cili kthehet menjehere ne Neptunium 239. Vetem atomet e U235 shperbehen gjate goditjes se nje neutroni duke formuar Kriptium (Kr92) dhe Barium (Ba141) dhe duke cliruar edhe 2-3 (mesatarisht 2,4) neutrone te tjere qe do te shkojne te godasin atome te tjere U235.
Ne qofte se sasia e U235 eshte me e vogel se 0,9% atehere neutronet e cliruara do te “gelltiten” nga U238 dhe reaksioni zinxhir nuk do te zhvillohet. Thuhet se masa e U235 ishte nen masen kritike. Ne rast te kundert probabiliteti qe neutronet te godasin atome te tjera U235 dhe te mos “gelltiten” nga U238 rritet se tepermi, dhe ndodh reaksioni zinxhir, qe eshte i kontrolluar ne centralet berthamore, dhe qe shkon deri ne fund ne bombat nukleare. Ne kete rast thuhet se masa e U235 ishte mbi masen kritike.

Si vecohet U235?
Procesi i vecimit te U235 eshte nje proces qe bazohet ne nje princip mjaft te thjeshte. Duke qene se U235 ka me pak neutrone ne berthame se U238 ky i fundit ka nje mase me te madhe se izotopi fisil U235 (quhen izotope fisile ata qe mund te hyjne ne reaksione berthamore fisioni). Fale mases me te madhe U238 ka dhe nje inertesi me te madhe. Duke vendosur uraniumin ne centrifuga te fuqishme izotopet me masa te ndryshme vecohen nga njeri tjetri, dhe izotopet me te rende ‘zhvendosen‘ ne periferi, ndersa ata me te lehtet pra edhe U235 pozicionohen ne qender . (Procesi ka te njejtin parim si dhe centrifuga e lavatrices, e cila shfrytezon faktin se uji eshte me i rende se veshjet per ta vecuar dhe nxjerre jashte kete te fundit ne menyre qe teshat te jene « gjysem te thata ».)
Ultracentrifugimi eshte procesi me i perdorur sot per pasurimin e uraniumit per shkak te principit te tij te thjeshte dhe te kostos relativisht te ulet. Ekzistojne edhe procese te tjera pasurimi uraniumi si per shembull : ndarja termike, ndarja elektromagnetike, ndarja me lazer dhe nje sere procesesh te tjere me te komplikuar.

Energjia Berthamore- Pjesa 3

---

Trajtimi i mbetjeve
Pas djegies ne gjenerator te karburantit te formuar nga U235, elementet e
perftuar kane nje nivel radiacioni mjaft te larte dhe per kete arsye
duhen trajtuar. Trajtimi i ketyre mbetjeve perben fazen perfundimtare te
ciklit te karburantit berthamor.

* Cfare eshte radiacioni dhe perse eshte i rrezikshem?


Gjate reaksioneve berthamore te fisionit nje atom uraniumi U235 goditet
nga nje neutron, dhe shperbehet ne atome Kriptoni dhe Bariumi duke
cliruar edhe energji (shih pjesen e par). Nje pjese e energjise se
perftuar rrit temperaturen e ujit duke e kthyer ne avull qe do te
sherbeje per te vene ne levizje turbinat, ndersa pjesa tjeter perhapet
ne forme valesh.

Radiacioni eshte perhapja e energjise ne formen e valeve, ose levizja e
therrmijave subatomike (kuarke etj) per shkak te kalimit te nje trupi
(atomi) nga nje gjendje me energji me te larte ne nje gjendje me energji
me te ulet. Radiacioni quhet jonizues kur eshte ne gjendje te shkepute
nga atomet elektrone, dhe jo-jonizues kur nuk permban energjine e duhur
per te shkeputur elektrone. Problemi ne shfrytezimin e energjise
berthamore qendron ne faktin se radiacioni krijohet jo vetem gjate
reaksioneve berthamore, por edhe mbetjet e perftuara nga keto reaksione
jane radioaktive per nje kohe te gjate. Per me teper radiacioni i ketyre
mbetjeve eshte jonizues. Ne baze te energjise dhe te elementeve qe
clirohen radiacioni jonizues ndahet ne rreze alfa (clirohet nje berthame
heliumi qe permban 2 protone, 2 neutrone), beta (clirohet nje elektron
ose pozitron) ose gama (clirohen vale elektromagneteki, ose foton me
eneregji te larte).
Rrezikshmeria e ketyre rrezatimeve qendron ne faktin se jane ne gjendje
te depertojne ne trupin njerezor, te jonizojne atomet dhe si rrjedhoje
te formojne kancer. Normalisht aftesia depertuese ndryshon sipas llojit
te rrezatimit.

Keshtu rrezatimi alfa eshte ne gjendje te depertoje vetem deri ne 3mm
thellesi ne leter. Kanceri i lekures eshte pasoja me e dukshme e ketij
rrezatimi, megjithate marrja e therrmijave alfa nepermjet ushqimeve te
kantaminuara, sjell shkaterrimin e organizmit nga brendesia. Sidoqofte
mjaftojne rreth 100 flete formati dhe arrijme te shpetojme nga nje
rrezatim i ketij lloji.

Rrezatimi beta ka nje aftesi depertuese 100 here me te forte se ai alfa,
duke qene se elektronet jane therrmija me te vogla se ionet e heliumit.
Ne trupin njerezor ky rrezatim arrin te depertoje deri ne 1 centimeter
thellesi dhe shkakton kancer. Megjithate edhe ne kete rast mjaftojne
vetem 3 milimeter alumin per te ndaluar avancimin e rrezeve beta.

Rrezatimi gama eshte edhe me i rrezikshmi. Aftesia depertuese e tij
eshte 100 here me e fuqishme se e rrezatimit beta, dhe 10000 here me e
fuqishme se e rrezatimit alfa. Duke qene se ky lloj rrezatim perbehet
nga vale elektromagnetike ne gjatesi mjaft te vogel, deri ne nje e
dhjeta e nje angstrom (100 here me te shkurtra se 1/1000000000 e
metrit), ose nga fotone me energji te madhe disa dhjetra mijera elektron
volt (eV), ai eshte ne gjendje te depertoje pjesen me te madhe te
materialeve.
Ndryshe nga dy rrezatimet e tjera berthamore (alfa dhe beta) rrezatimi
gama i ndodhur ne gjendjen e valeve elektromagnetike e deperton
tejpertej trupin njerezor duke jonizuar molekulat, dhe duke formuar
kancer ne pjese te ndryshme te trupit. Rrezikshmeria eshte me e madhe
nese kihet parasysh fakti se tejpertimi i trupit sjell modifikime edhe
ne ADN, dhe tanime jo vetem ne qelizat e lekures por ne rastin me te keq
edhe ne qelizat seksuale, cka sjell nje mutacion gjenetik te
trashegueshem. Eshte ky lloj rrezatimi qe eshte shkaktar i pjeses me te
madhe te femijeve te deformuar te lindur pas katastrofes se Cernobillit.
Ne rastin e rrezatimit gama muret mbrojtese duhet te kene nje trashesi
me te madhe se 3m beton.
Keto jane arsyet qe e bejne te detyrueshem rrethimin e burimeve radioaktive nga mure betoni dhe shtresa plumbi.