Papírzsepi sorozatának harmadik (befejező?) részét olvashatjátok az alábbiakban, aki azzal a biztató mondattal kezdi, illetve folytatja, hogy: atomreaktorok ugyanakkor nem csak fix telepítésűek lehetnek; járműre is kerülhetnek.

Gondolom, mindenki örül - teszem hozzá ezt én, tiboru.

És innen kezdve ismét Papírzsepi kollégáé az összes szó.

Ilyenkor általában kisméretű nyomottvizes reaktort használnak. Ezek aktív zónája nem sokkal nagyobb, mint egy olajoshordó, de a teljesítményük is ehhez mért. Maximum egy-két falut tudnának ellátni energiával. Hajókra és a tengeralattjárókra viszont ez pont jó! Ma már nagyjából ugyanannyi reaktor van haditengerészeti alkalmazásban, mint polgáriban. Lássuk, hogyan!

A Szovjetunió mindig büszke volt a jégtörő-flottájára. Az első atomjégtörő a Lenin volt, a 1957-ben bocsátottak vízre. Három nyomottvizes reaktora volt, egyenként 90 MW termikus teljesítménnyel. Ezekben az üzemanyag 30-40%-os dúsítású urán, a tankolást 3-4 évente kellett megejteni. A 8 orosz atomjégtörő mellett csak az USA, Németország és Japán rendelkezik polgári nukleáris meghajtású hajókkal.

Persze az atommeghajtású hajók kiszolgálására további speciális hajókra volt szükség. Így esett a választás az erős felépítménnyel rendelkező Lepsze teherhajóra. Ezt a hajót eredetileg 1934-ben kezdték építeni, de csak a II. VH. végére készült el. Nevét a munkás-forradalmár Iván Lepszéről kapta. A jégtörőflotta kiszolgálására 1961-ben alakították át Leningrádban, ekkor két fűtőanyag-tároló rekeszt építettek a hajótestbe, melyek egy 40-45 centis acél-tartályban vannak. A két tároló rekeszben víz alatt tárolják a fűtőanyag-rudakat.

A továbbiakban ez a hajó végezte a fűtőelem-cseréket is mind a Leninen, mind Artikán, mind pedig a Szibiren. 1981-ig összesen 14 cserét bonyolított le.

Ez a hajó volt ott akkor is, amikor 1965 februárjában a Lenin fűtőanyag-cserét végeztek. A csere előtt a reaktor-operátorok lekapcsolták a reaktorokat és azok hűtését, de ez rossz ötlet volt. A maradék hő elgörbítette, összetörte a fűtőanyag-rudak 60%-át. Ez a kiemelés során derült ki. A kivehető fűtőelemeket áttették a Lepszére, majd elakadtak, mert a többi beszorult. Ezért inkább a teljes reaktor-magot kiemelték a fékező-szabályozó rudakkal együtt. A művelet és a baleset során több embert ért súlyos sugárdózis.

Úgy tűnik a Lenin név nem hozott szerencsét a nukleáris technikában (lehet, máshol sem…). 1967-ben ugyanis újabb reaktorbaleset történt a Lenin atomjégtörő fedélzetén. Ezúttal az újratöltés után repedt meg a hűtőrendszer. Ahhoz, hogy hozzáférjenek és elkerüljenek egy nagyobb katasztrófát, légkalapáccsal áttörték a reaktorokat árnyékoló beton-acél védőfalat, ezzel teljesen használhatatlanná téve a reaktor-blokkot. A sérült elemeket (és a használhatókat is) jórészt átpakolták a Lepszére (itt felül), de a Lenin a reaktorok nélkül hosszabb pihenőre kényszerült. Végül az eredeti OK-150 blokkot használhatatlannak minősítették, és az egésze a generátorokkal-tokkal-vonóval együtt kivágták és kirobbantották a hajótestből. A 3500 tonnás, erősen sugárzó blokk a Csivolki öbölben (Novaja Zemljától nem messze) 40-50 méter mélyre süllyedt, azóta is ott van.

A Lenin 1970-re szép új OK-900-as reaktorokat kapott, ettől kezdve 3 helyett két reaktorral kellett beérnie. Jelenleg Murmanszkban horgonyoz, alig 1 km-re a városközponttól. Múzeummá akarják alakítani.

De térjünk vissza a Lepszéhez.

Általában speciális tároló állványokra tették a használt főtűelemeket, de a Lenin sérült elemei nem fértek be. Ezért ezeket csak úgy beszórták egy közös rekeszbe. Azóta is ott vannak, most sem igazán tudják, hogy miként lehetne kiszedni onnan őket. Az oroszok amúgy sem siették el a fűtőelemek eltávolítását a hajóról, így 1981-re már elég sok használt fűtőelem került a fedélzetre ahhoz, hogy a sugárzás szintje elviselhetetlen legyen. Ezért a sugárvédelmet javítandó, 1981-ben a vastag acéltartály és a két tárolórekesz közötti területet feltöltötték betonnal. Ez persze nem javított az úszóképességen, és nem is oldotta meg a fő kérdést. Ráadásul maga a betonozás is, - bár automatikus gépekkel végezték -, komoly egészségügyi problémákat okozott a munkásoknál.

Aztán 1984-ben a hajó heves viharba került a Kara-tengeren (ez Novaja Zemljától nyugatra keletre van), és a tároló rekeszekben lévő víz kilötyögött. Ez a súlyosan sugárzó víz elárasztotta a fedélzetet, és szinte a teljes hajót beszennyezte. Azóta sem sugármentesítették teljesen.

1981 óta már teljesen tudatosan fűtőelem-tárolóként használják a hajót. Jelenleg 639 használt, és igencsak ramaty állapotban lévő fűtőelem-rúd van a fedélzeten, aminek a teljes aktivitása nagyjából akkora, mint a Kistim-tragédia során történt kiszóródás. A hajó ezzel kiérdemelte a „Legveszélyesebb Objektum Északnyugat-Oroszországban” díjat.

Gratulálunk.

1986 óta a Lepsze Murmanszkban horgonyoz, mindössze két kilométerre a legközelebbi lakóteleptől. Fedélzetén a sugárzás szintje négyszerese az atomjégtörő-flotta számára engedélyezett maximális értéknek (ami önállóan sem kicsi). A hajót 18 szerencsés munkás tartja karban, hogy legalább nagyobb baja ne essen, míg sikerül kellő mennyiségű pénzt szerezni az eltakarítására. Az EU Központi Bankja próbálja a mentesítést finanszírozni, és ha sikerül, akkor a hajót szétszedik, a részei és a szállítmánya pedig 2016-ra biztonságos helyre kerül.

A katonai hajózásban elsősorban az anyahajók (repülőgép-hordozók) szoktak atommeghajtásúak lenni. Az első ilyen a USS Enterprise volt, melyet 1960-ban bocsátottak vízre (fedélzetén 8 db nyomottvizes reaktorral), de például a USS Ronald Reagan csak két Westinghouse A4W nyomottvizes reaktorral bír, melyek külön-külön 104 MW teljesítményűek.

Az első atomtengeralattjáró a Nautilus volt, 1954-ben bocsátották vízre, és 1955. január 17.-én nyitott új korszakot a tengeralattjárózásban. Jelenleg nagyjából az USA (kb. 75 db), Oroszország (50), Franciaország (10), Nagy-Britannia (15) és Kína (5) rendelkezik ilyen fegyverrel. (a számok folyamatosan változnak)

Legtöbbször itt is kis nyomottvizes reaktort alkalmaznak. Klasszikusan az USA gépein egy, a szovjet gépeken két reaktort találunk. A propellert általában maga a főturbina forgatja (de találhatunk soros hibrid-rendszerű harceszközt is).

Ma már ezek a reaktorok elég stabilan és megbízhatóan működnek, de nem volt ez mindig így. Az USA a hidegháború alatt csak két atom-tengeralattjárót vesztett. Igaz, hogy majdnem egyszerre: 1968-ban az USS Tresher egy próbamerülés során beázott, és zárlatos lett. A reaktora leállt (vagy leállították), a hajó 129 fővel együtt örökre lent maradt. A másik hajót, a USS Scorpiont a remek műszaki állapota alapján csak USS Roncs néven emlegették. Például folyamatosan szivárgott a hűtőrendszeréből a freon. Éppen nagygenerál előtt állt, mikor május 24-én 99 fős legénységével és két atomtorpedójával együtt eltűnt. A feltételezések szerint ugyanolyan rendszerű torpedó ugyanolyan jellegű hibája végzett vele, mint 2000-ben az orosz Kurszkkal (amelynek elsüllyedése körüli elméletek gyártásában a konteósok  nyüzsögnek ezerrel). Később a titanicos Ballard találta meg mindkét amerikai hajót, persze a hadsereg szponzorálásával. A Scorpion esetében némi nukleáris szivárgás is van.

Megjegyzés: az ugyan igaz, hogy az USA azóta nem vesztett atomtengeralattjárót, de azért voltak később is balesetek. Pl. 1986-ban, amikor a USS Nathaniel Greene rakétahordozó zátonyra futott, és úgy leamortizálódott, hogy végül szét kellett szerelni. De ezek most kevésbé érdekesek. Voltak továbbá esetek leejtett/kigyulladt/megsérült nukleáris fegyverekkel, tengeralattjáró-ütközésekből több is, de ezekről is majd máskor.

Az orosz tengeralattjárók esetében a helyzet sokkal rosszabb volt. A hajók reaktorait nem a megbízhatóságukért és a biztonságosságukért szerették. Jó példa erre a November-osztályú K-8 tengeralattjáró. 1960 októberében csak a hűtőrendszere döglött be. A javítás során radioaktív gáz szivárgott, amitől hárman megsérültek. Aztán 1970-ben tűz ütött ki a fedélzeten (120 méter mélyen), és ugyan 73-embernek sikerült elmenekülnie, 52-en meghaltak. A hajó négy nukleáris torpedóval együtt elsüllyedt.

1961-ben a Hotel-osztályú K-19 esetében is a hűtési rendszerrel akadtak gondok, a reaktor majdnem leolvadt. A legénységet evakuálták, de nyolcan így is meghaltak. A reaktorok totálkárosak lettek. Az esetről készült a K-19: The Widowmaker c. film Harrison Ford és Liam Neeson főszereplésével. Magyarul Atomcsapda címet kapott az egyébként kitűnő mozifilm. (Hogy ki a túró fordítja ilyen gyengén ezeket a filmcímeket?)

1968. május 24-én a K-27 szovjet nukleáris meghajtású tengeralattjáró szenvedett reaktorbalesetet (nyomáscsökkenés és gőzszivárgás), és kilencen meghaltak. A hajó olyan szennyezett lett, hogy végül gazdasági totálkárossá nyilvánították, Novaja Zemlja mellett a tengerbe süllyesztették (orosz recycling - tartanak még ott pár használt reaktorblokkot, nem tanácsos tehát arra kempingezni).

Szintén ebben az évben a K-140 is a normális szint 18-szorosára pörgette fel a reaktorteljesítményt, de ezt végül megúszták. Elsüllyedt viszont a K-129 dízel-meghajtású, de nukleáris fegyvereket hordozó tengeralattjáró. Ez a példány valamiért megtetszett a CIA-nak, és „Project Jennifer” fedőnéven indítottak egy műveletet a megszerzéséért. Az ügyről ebben a posztban számoltunk be.

1986-ban a K-219 rakétahordozó (34 nukleáris robbanófejjel a fedélzeten) egyik silója kigyulladt és berobbant. A hajó megsérült, a betörő tengervíz reakcióba lépett a rakéta-hajtóanyagokkal, ami még további tüzet és robbanást okozott. Végül összesen kilencen haltak meg. A tengeralattjáró elsüllyedt, a szovjetek egy amerikai tengeralattjáróval való ütközésről beszéltek. Aztán 1989-ban a K-278 (a Komszomolec) is elsüllyedt Norvégiától 500 km-re. Tűz ütött ki rajta, a reaktorok leálltak. 47-en (más források szerint 42-en) haltak meg, környezetszennyezés is történt.

És persze ne felejtsük el a már említett K-141 (Kurszk) 2000-ben történt balesetét. Ez a hajó (elvileg) egy torpedórobbanás miatt süllyedt el, 118 emberrel a fedélzeten. A roncsot azóta már kiemelték.
A balesetek mellett az orosz flotta is rendelkezett a majakihoz hasonló környezetvédelmi rendszerrel, tehát nem sokat szenvedtek az ártalmatlanítással. Ezért a balesetből a tengerbe került 9 atomreaktoron túl még vagy további 27-et süllyesztettek el szándékosan, nem egyet a fűtőanyaggal együtt. Sőt, csak a Kara-tengerben egyedül 10 üres és 6 teli reaktor van, valamint 11000 db radioaktív szemetet tartalmazó konténer. És akkor még nem beszéltünk a kikötőkben rozsdásodó kimustrált tengeralattjárókról, melyeket nem ritkán atomtemetőnek használtak.

Most viszont lépjünk tovább, mivel még egy terület van, ahol eléggé kézenfekvő nukleáris meghajtást alkalmazni. Tudtátok, hogy most is több, mint 30 atomreaktor repked a fejünk felett?

A műholdakat klasszikusan napelemekkel táplálják, de vannak esetek, amikor ez nem működik. Ha például a műhold eltávolodik a Naptól, vagy ha egyéb okból a teljesítménye nem elegendő.

A hőskorban a napelemek amúgy sem álltak a helyzet magasságán, és bizonyos műholdtípusok, jellegzetesen az alacsony pályán keringő, műszerekkel telezsúfolt, irányítható katonai műholdak (pl. flottakövetők) egész egyszerűen túl sokat fogyasztottak. Ezért már elég korán, 1967-től elkezdték használni a nukleáris technikát a műholdak táplálására.

Két módszer is van erre:

1.) Radioizotópos generátor.

Ennek működése egyszerű. Alapvetően egy lassan bomló izotóppal (általában plutonium-238-cal) teli dobozról van szó, mely a bomlás miatt melegszik. Ezt a hőt termo-elekromos generátorral alakítják árammá. Az első ilyennel szerelt műhold az 1961-ben fellőtt Transit volt, melyben a tápforrás 2,7 W energiát szolgáltatott, de ‘63-ra már 25 W teljesítmény is sikerült elérni. A jelenlegi típusok kb. 10 kW leadására képesek. Ilyen áramforrás működtette például a Viking szondákat, a Pioneer-10-et, a két Voyagert, a Galileo és az Ulysses szondákat is. A képen itt alul a Cassini generátora látható.
2.) Atomreaktor alkalmazása.

Itt persze nem egy RBMK-1000 méretű monstrumra kell gondolni. A műholdak reaktorai kicsik, mindössze olyan 10 cm x 10 cm-es aktív zónájuk van. A fűtőanyag 98%-os dúsítású (gyakorlatilag tiszta) urán-235. Ilyen kis méretben viszont túl sok az elszökő neutron, ezért az aktív zóna köré berilium-tükröket tesznek, melyek visszaverik a neutronokat az aktív zónába. Ez a héj szolgál a láncreakció szabályozására is, tehát itt nincsenek szabályzó rudak. A világűrben a vízhűtés nem praktikus, helyette folyékony fémeket használnak (a triviális higany mellett kálium, nátrium vagy lítium is szóba jöhet a hőmérséklet miatt.). Ennek jobb a hatásfoka.

Az első atomreaktoros műhold 1965-ben szállt fel, a reaktor akkor 500 W áramot szolgáltatott. Ma már 2 kW a tipikus, de már készülnek a 10-100 kW, sőt, még nagyobb műhold-reaktorok is. Látszik, hogy elég sok energiát képes termelni, így ezt a megoldást elsősorban a katonai műholdak használják, főleg az szovjet/orosz gyártásúak. Ilyen volt a Kozmosz-műholdcsalád (a 198-al kezdődően), vagy az itt felül látható Lunahod. Máig 33 ilyen műholdat lőttek fel, összesen kb. 1000 kg uránnal a fedélzeten.

Ezzel a technikával mindaddig nincs is gond, amíg a műhold rendeltetésszerűen működik. Elvileg utána sem, mert a reaktort a műhold élettartamának végén magasabb pályára állítják, ahonnan a következő 1000 évben nem fog visszatérni. Addig meg a radioaktivitás elvileg elmúlik benne.

De mi van akkor, ha fellövéskor van gond, vagy ha műszaki hiba történik? Például mindjárt az első atomreaktoros műholdnál ez volt a helyzet: a Kozmosz-198 reaktora 45 nap után elektromos hiba miatt leállt. A reaktort végül sikerült magasabb pályára állítani, a műhold maga elégett a légkörben.

Ezzel az esettel együtt eddig 3 radioizotóp-generátoros és három atomreaktoros műholddal voltak gondok. Két műhold a kilövés során esett vissza, de az izotóp-tartályuk nem sérült meg. Az egyiket megtalálták, a másik az óceán fenekén van 6000 m mélyen. Szennyezés nem történt. Egy radioizotópos generátor viszont elégett Madagaszkár felett a légkörben, de a szennyezése (bár kimutatható volt és nagy területet érintett) elhanyagolható mértékű maradt.

A Kozmosz-1402 fedélzeti atomreaktora is elpárolgott a visszatéréskor, de itt sem volt számottevő a szennyezés. Eltörpült a légköri kísérleti atomrobbantásokhoz képest.

A Kozmosz-954 viszont már okozott némi gondot. 1978. január 24-én úgy lépett be a légkörbe, hogy a BESZ-5-ös típusú reaktorát nem tudta stabil pályára állítani. Ennek csak a 75%-a égett el a leérkezés alatt, a maradék Kanadában ért földet, és 600 km hosszan, 20 km szélességben beszennyezte a jégmezőt. Szerencsére senki sem sérült meg, mert a vidék gyéren lakott. A helyiek viszont itt is elkezdték begyűjteni a műhold darabjait emlékbe (különösen a sötétben is világítókat), de végül a hatóságok ezeket elkobozták. A szennyezett területet feltakarították, összesen 65 kg törmeléket szedve össze. A takarításért kiállítottak egy 6 millió dolláros számlát az oroszoknak, akik némi huzavona után ennek a felét ki is fizették.

Egyébként az ilyen műholdas problémák azért is voltak kellemetlenek, mert a hidegháború alatt mindkét nagyhatalom eléggé idegesen reagált az ország közelében a Föld légkörébe váratlanul belépő, és enyhén sugárzó tárgyakra….

Végezetül hadd jöjjön egy kis merengés. Ha az ember sokat olvasgat nukleáris katasztrófákról és balesetekről, könnyen kialakulhat benne az a vélemény, hogy az egész technológia nettó öngyilkosság, minden atomreaktor időzített Csernobil, és az összes atomtudós az ördöggel cimborál.

A valóság viszont az, hogy a nukleáris technika egy viszonylag fiatal tudományág, alig több, mint 70 éves, és bizony a tanulópénzt ebben az esetben is meg kellett fizetni. Az igazán komoly disznóságok (véletlen vagy szándékos) még a „hőskorban” történtek. Gondoljunk továbbá arra, hogy egy atomerőművet 20-40 évre terveznek, tehát igazából a ma problémái elég erősen a múlthoz kötődnek. Viszont a tendenciákat figyelve a változás nagyon pozitív. Például sok érdekes reaktor-típusról egyáltalán nem írtam. [Pl. a tenyész-reaktorokról, melyek több üzemanyagot állítanak elő, mint amennyit elhasználnak (de azért nem örökmozgók!), az új generációs reaktorokról vagy épp az egzotikus darabokról.] Ennek oka nem csak az, hogy ezekből kevés van, hanem az is, hogy nem történt velük semmi súlyos baleset. De egyébként is igaz, hogy a korszerű reaktorok már nagyon jóindulatúan állnak a legvadabb emberi hülyeségekhez és a legsúlyosabb műszaki hibákhoz is. Balesetek nyilván ezután is lesznek, de ahhoz képest, hogy mekkora energiákkal dolgoznak ezek a gépek, a súlyosságuk egyre- és egyre kisebb.

A szélkerék és a napelem nem fogja megoldani az energiaéhséget, amikor meg eljön végre a „tiszta” fúziós reaktorok kora, kezdhetjük elölről az egészet. Biztos vagyok benne, hogy ott is meg kell majd fizetnünk a tanulópénzt; tévedések, elszámolások és emberi felelőtlenség akkor is lesz. Csak akkor még több energiával fogunk játszani.

Kellemes Napot!