Πυρηνική ενέργεια ή Ατομική ενέργεια ονομάζεται η ενέργεια που απελευθερώνεται όταν μετασχηματίζονται ατομικοί πυρήνες. Είναι δηλαδή η δυναμική ενέργεια που είναι εγκλεισμένη στους πυρήνες των ατόμων λόγω της αλληλεπίδρασης των σωματιδίων που τα συνιστούν. Η πυρηνική ενέργεια απελευθερώνεται κατά τη σχάση ή σύντηξη των πυρήνων και εφόσον οι πυρηνικές αντιδράσεις είναι ελεγχόμενες (όπως συμβαίνει στην καρδιά ενός πυρηνικού αντιδραστήρα) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να καλύψει ενεργειακές ανάγκες.

Ιστορική επισκόπηση

Η πρώτη εργαστηριακή πυρηνική σχάση επιτεύχθηκε από τους του φυσικούς Ότο Χαν και Λίζα Μάιτνερ, το 1938 στο Βερολίνο. Οι δυο τους "βομβάρδισαν" ουράνιο με νετρόνια, σε μια προσπάθεια να το μετατρέψουν στο άγνωστο τότε στοιχείο με ατομικό αριθμό 93 (το ουράνιο έχει Α.Α. 92 και η προσθήκη στον πυρήνα του ενός νετρονίου θα έπρεπε, όπως είχε ήδη διαπιστωθεί ότι συνέβαινε με ελαφρύτερα στοιχεία, να το μετασχηματίσει σε ένα νέο στοιχείο με ένα πρωτόνιο παραπάνω). Το παραγόμενο όμως στοιχείο είχε ιδιότητες πολύ διαφορετικές από τις αναμενόμενες (για ένα βαρύ στοιχείο με Α.Α. 93), γεγονός ανεξήγητο για τους δύο επιστήμονες.

Εκείνη την περίοδο η Μάιτνερ λόγω της εβραϊκής καταγωγής της υποχρεώθηκε να εγκαταλείψει το Βερολίνο και ο Χαν συνέχισε τα πειράματά του με τον επίσης γερμανό φυσικό Φριτζ Στράσμαν. Σύντομα οι τρεις (η Μάιτνερ εξόριστη στη Σκανδιναβία) κατέληξαν σε ένα πολύ τολμηρό συμπέρασμα: Το παραγόμενο στοιχείο με τις αναπάντεχες ιδιότητες ήταν βάριο, που έχει Α.Α. μόλις 56. Αυτό σήμαινε ότι με κάποιο τρόπο η προσθήκη νετρονίου στον πυρήνα του ουρανίου προκαλούσε τη "σχάση" του, όπως ονόμασε τη διαδικασία η Μάιτνερ, σε δύο στοιχεία: Το Βάριο που ήδη ήταν γνωστό και ένα ακόμα στοιχείο (το οποίο αργότερα ονομάστηκε Τεχνήτιο) με Α.Α. 43, απελευθερώνοντας μάλιστα τεράστια ποσά ενέργειας. Εκείνο όμως που έκανε ακόμα πιο ενδιαφέρουσα την ανακάλυψη, ήταν η απελευθέρωση (με τη σχάση) δύο νετρονίων, παρέχοντας τη δυνατότητα για μια αλυσιδωτή αντίδραση. Έτσι, τα δύο νετρόνια που απελευθερώνονται κατά τη σχάση του πυρήνα Ουρανίου προκαλούν τη σχάση δύο πρόσθετων πυρήνων Ουρανίου, απελευθερώνοντας 4 νετρόνια που με τη σειρά τους προκαλούν τη σχάση τεσσάρων πυρήνων κοκ. Με τον τρόπο αυτό μια ελάχιστη ποσότητα Ουρανίου μπορεί να απελευθερώσει με την αλυσιδωτή σχάση της ένα γιγαντιαίο ποσό ενέργειας, που -όπως έγινε σύντομα κατανοητό- είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί είτε για ειρηνικούς σκοπούς (την κάλυψη ενεργειακών αναγκών) είτε για την κατασκευή πυρηνικών βομβών.

Πυρηνική ενέργεια για ειρηνικούς σκοπούς

Στη διάρκεια της δεκαετίας του '40 πολλές χώρες ανάπτυξαν πυρηνικά προγράμματα προσανατολισμένα στην κατασκευή πυρηνικών όπλων. Μόλις το 1951 χρησιμοποιήθηκε πρώτη φορά πυρηνικός αντιδραστήρας για ειρηνικούς σκοπούς και συγκεκριμένα για τη δοκιμαστική παραγωγή μικρής ποσότητας ηλεκτρικού ρεύματος (ΗΠΑ, Αϊντάχο). Στις 27 Ιουνίου 1954 πρώτη φορά πυρηνικός αντιδραστήρας συνδέθηκε με εθνικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας (ΕΣΣΔ, Ομπνίσκ) παρέχοντάς του σε μόνιμη βάση ηλεκτρικό ρεύμα.

Στη διάρκεια της δεκαετίας του '50 ήταν διάχυτη η αισιοδοξία ότι η πυρηνική αποτελούσε τη νέα "μαγική" ενέργεια που θα κάλυπτε τις παγκόσμιες ενεργειακές ανάγκες με πολύ χαμηλό κόστος. Μάλιστα ο πρόεδρος της Επιτροπής Ατομικής Ενέργειας των ΗΠΑ Λιούις Στράους έμεινε στην ιστορία για τη λανθασμένη του πρόβλεψη «στο μέλλον η πυρηνική ενέργεια θα είναι τόσο φθηνή, που δεν θα κάνουμε τον κόπο να την κοστολογούμε». Ο Λιούις είχε επίσης προβλέψει ότι το 2000 στις ΗΠΑ θα λειτουργούσαν 1.000 πυρηνικοί σταθμοί. Έπεσε και σε αυτό έξω (λειτουργούν 103),καθώς από τα μέσα της δεκαετίας του '70 και μετά η κατασκευή νέων πυρηνικών σταθμών ουσιαστικά ανεστάλη στις μεγαλύτερες πυρηνικές χώρες ακριβώς λόγω του υψηλού λειτουργικού τους κόστους. Άλλα ζητήματα που καθιστούν την πυρηνική ενέργεια λιγότερο δημοφιλή από όσο τη φαντάζονταν επιστήμονες και πολιτικοί πενήντα χρόνια πριν, είναι ο διαρκής κίνδυνος σοβαρών ατυχημάτων και το -ουσιαστικά- άλυτο πρόβλημα της ανάγκης για επ' αόριστον αποθήκευση των πυρηνικών αποβλήτων.

Σήμερα 31 χώρες διαθέτουν συνολικά 441 πυρηνικούς αντιδραστήρες σε λειτουργία καλύπτοντας το 16% των ενεργειακών τους αναγκών. Η Γαλλία, χάρη στους 59 αντιδραστήρες της αναδεικνύεται πρωταθλήτρια στον τομέα (ποσοστό ενεργειακής κάλυψης 78%). Για να τους «κινήσει» καταναλώνει περίπου 10.000 τόνους ουρανίου καυσίμου το χρόνο. Πάντως οι μεγαλύτερες πυρηνικές δυνάμεις (ΗΠΑ, Γαλλία, Αγγλία, Γερμανία) δεν κατασκευάζουν, ούτε σχεδιάζουν νέους αντιδραστήρες. Σήμερα σε όλο τον κόσμο κατασκευάζονται γύρω στους 25 αντιδραστήρες, οι 17 εκ των οποίων στη Ρωσία, την Ινδία και την Κίνα (4+9+5). Υπολογίζεται ότι τα αμέσως επόμενα χρόνια τρεις ακόμα χώρες θα αποκτήσουν σταθμούς πυρηνικής ενέργειας (Ιράν, Αίγυπτος, Βόρεια Κορέα). Αρκετές ακόμα χώρες διαθέτουν πυρηνικούς αντιδραστήρες μικρής ισχύος για ερευνητικούς σκοπούς. Ανάμεσά τους η Ελλάδα με τον 5 ΜW αντιδραστήρα στο Κέντρο Έρευνας «Δημόκριτος».

Πυρηνικά ατυχήματα

Το πρώτο πυρηνικό ατύχημα με διαρροή ραδιενέργειας συνέβη στον Καναδά, το 1952. Ήταν ωστόσο μικρής κλίμακας και δεν προκάλεσε θύματα ή αξιόλογη ρύπανση. Από τότε έχουν καταγραφεί τουλάχιστον 25 μικρής ή μεσαίας σημασίας ατυχήματα και ένα σοβαρό, αυτό στο Τσερνόμπιλ στις 26 Απριλίου 1986 (ΕΣΣΔ, τώρα Ουκρανία). Το 1964 ένας αμερικανικός δορυφόρος εφοδιασμένος με πλουτώνιο 238 για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας δεν κατόρθωσε να μπει στην προγραμματισμένη τροχιά και κατά την επάνοδό του στη Γη καταστράφηκε απελευθερώνοντας στην ατμόσφαιρα αρκετή ραδιενέργεια ώστε να μετρηθεί με τα μέσα της εποχής.