2023. október 15. – 22:27
A második világháború egyik legnagyobb katasztrófája kétségkívül a Hirosimára és Nagaszakira ledobott atombomba, a 20. század legveszélyesebb atombalesete pedig biztosan a csernobili atomerőműben történt. Mindkettő sugárzó anyagokkal szennyezte a környezetet, de míg a japán városokban ma már virágzik az élet, mintegy 1,6 millió embernek adnak otthont, addig Csernobilban az is hír, ha az állatok elkezdtek visszaszállingózni a zárt zónába, ráadásul a helyi kóbor kutyák génállománya is teljesen megváltozott a sugárzás miatt. Mi az oka ennek, mi a különbség a két esettípus között, és hogy lehet, hogy míg az egyik terület látszólag teljesen helyrejött, a másikat meglátogatni is csak a bátrabbak merték?
Az egyszerű válasz ezekre a kérdésekre a sugárzó anyagok mennyiségében keresendő, de érdemes kicsit részleteiben is megvizsgálni a helyzetet.
Nem mindegy, milyen a robbanás, és hol történik
A Hirosimát és Nagaszakit érő két atombombát (Little Boy, vagyis Kisfiú, illetve Fat Man, vagyis Kövér Ember) 1945. augusztus 6-án és 9-én dobták le a japán városokra. A bombák azonban nem a föld felszínén, hanem a levegőben, több száz méter magasan robbantak, ezzel maximalizálva annak a területnek a nagyságát, amit a radioaktív anyagok elérnek. A robbanás során a bomba teljesen „elpárolog”, ezért a sugárzás hatalmas területen oszlott el. Ez az oka annak, hogy az atombomba esetében a szél nagyon nagy szerepet játszik – akár szinte teljesen el is sodorhatja a sugárzó kiszóródást.
Egy Hirosima-típusú, 20 kilotonnás atombomba esetében a felszabadult energia három fő formában jelentkezik: mintegy 50 százalék lökéshullámként, 35 százalék hősugárzásként, 10 százalék radioaktív kiszóródásként, illetve 5 százalék kezdeti sugárzásként.
A lökéshullám 30 másodpercig hat, és mintegy 3 kilométer sugarú övezetben okoz pusztításokat. A hősugárzás elsősorban optikai jelenségből, fényfelvillanásként keletkezik, és körülbelül 10 másodpercig tart. Ezalatt közel 1000 méter sugarú körzetben szinte minden anyagot elporlaszt, 2500 méteres övezetben pedig elpusztítja az éghető anyagokat.
Az atomsugárzás az azonnal felszabadult sugárzásra és a radioaktívan szennyezett anyagok másodlagos sugárzására oszlik. A kezdeti sugárzás egy percig tart, és alfa-, béta- és gamma-sugárzásokból, valamint neutronsugárzásokból tevődik össze. A másodlagos sugárzás, amely a neutronsugárzás által kiváltott alfa-, béta- és gamma-sugárzásból áll, évtizedeken keresztül hat és elpusztítja az élő szervezeteket.
Csernobilban nem volt ilyen mértékű robbanás, és ami volt is, az a talaj közelében történt. Ettől függetlenül a reaktor égése során rengeteg radioaktív anyag került a levegőbe itt is, a tartály nyomása viszont talajszinten gyengébb robbanást okozott. Jelentős mennyiségű radioaktív anyagokat hagyott hátra, de kisebb területen.
A mennyiségen múlik minden
A Hirosimára ledobott bomba és Csernobil is az urán 235-ös izotópjának hasadásából nyert energiát. Egy atombombában a lehető legtöbb energiát célszerű felszabadítani, amit egy láncreakcióval érnek el: az uránatom elnyel egy neutront, az atommagja hasadáson megy keresztül, és rengeteg energiát szabadít fel. A folyamat önfenntartóvá válik, mivel az atomok hasadásakor keletkező neutronok a közeli atommagokba ütköznek, és további hasadást gerjesztenek. Tulajdonképpen ez okozza az atomrobbanást.
Az urán 235-ös izotópjából 1 kilogramm teljes hasadása körülbelül 17 kilotonna TNT energiájának megfelelő energiát szabadít fel.
Egy atomreaktorban ezzel szemben a stabil, állandó teljesítmény a cél. A csernobili erőműben ugyanezeket a folyamatokat használták fel, mint az urános atombombában, de szabályozó rudakkal fékezték a folyamatot. Ha egy atomreaktorban annyi új neutron keletkezik, amennyi elvész, a hasadási láncreakció önfenntartó.
Ez azért fontos, mert egy atombombában az a cél, hogy a lehető leggyorsabban elégjen a dúsított urán, ezért nincs szükség sok hasadóanyagra – egy reaktormagban ezzel szemben rengeteg anyagnak kell lennie ahhoz, hogy a reakció stabil és önfenntartó lehessen. Ezért sokkal több dúsított urán lesz jelen egy atomerőműben. A hirosimai bombában 46 kilogramm urán, míg a katasztrófa érte csernobili négyes blokkban 180 tonna reaktor-üzemanyag volt.
És itt el is érkeztünk tulajdonképpen a címben feltett kérdés válaszához: míg a hirosimai bombában 46 kilogrammnyi urán robbant a levegőben, gyorsan szétszóródva, nagyobb területen okozva katasztrófát, addig Csernobilban 180 tonna radioaktív anyag volt, becslések szerint ennek 5-30 százaléka kerülhetett a környezetbe. Érdemes azt is megjegyezni, hogy a csernobili értékek szovjet tudósok becsléseiből és jelentéseiből származnak, ami abban az időben nem számított túl megbízható forrásnak. Egyes becslések szerint 9 tonna urán-dioxid, illetve jód-131, plutónium-239, neptúnium-139, cézium-137 és stroncium-90 radionuklidjai jutottak a légkörbe. Az atomerőműben nagy mennyiségű sugárzó hulladék is maradt, sőt, a talaj nagyrészt a reaktor égése során visszahulló hamu miatt enyhén még mindig radioaktív. Erről sokat lehetett hallani akkor, amikor az orosz–ukrán háborúban az orosz katonák felverték a port a területen, és árkokat ástak a sugárzó földbe.
A Fat Man, ami Nagaszaki felett robbant fel, nem urán-, hanem plutóniumbomba volt. 14 kilogrammnyi plutóniumot cipelt, ebből nagyjából két kiló robbant fel ténylegesen. A robbanás ereje körülbelül 21 kilotonna volt, de a Little Boyhoz hasonlóan ez is szétszóródott a levegőben, és még mindig eltörpül a csernobili katasztrófa méreteihez képest.
(Higgsino Physics, Today I Found Out, A technika krónikája, Nuclear Museum, Graphic News)