Gimnazjum nr 81 - Warszawa - Bemowo > Fizyka 2

„Było coś magicznego w haśle fizyka jądrowa”

Wywiad z prof. dr hab. Wojciechem Satułą– zastępcą Dyrektora Instytutu Fizyki Teoretycznej, Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego

Jak zainteresował się Pan fizyką jądrową i co Pana w niej najbardziej fascynuje?

WS:Szczerze mówiąc, jak byłem w Pana wieku to po raz pierwszy pomyślałem o fizyce jądrowej. W tej chwili nie wiem dlaczego, ale tak po prostu wydawało mi się, że to jest
to czym chciałbym się zajmować. Było coś magicznego w haśle fizyka jądrowa, coś co
w tamtych czasach musiało mnie przyciągnąć i zafascynować. Poza tym było również coś magicznego w byciu pracownikiem naukowym w tamtych (historycznych dla ciebie) czasach.

Czym się różnią reaktory cywilne i militarne i jaki ma pan stosunek do budowania reaktorów cywilnych w Polsce?

WS: Wydaje mi się, że zasada działania reaktora jest taka sama niezależnie od tego czy on jest przeznaczony do celów militarnych, czy cywilnych. Różnica polega tylko i wyłącznie na przeznaczeniu do konkretnych celów. Reaktory  militarne przeznaczone są głównie do produkcji paliwa odpowiednio wzbogaconego, które może być używane w bombach atomowych, a reaktory przeznaczone do pracy cywilnej są głównie używane do produkcji radioizotopów czyli w zasadzie przeznaczone są do celów diagnostycznych szeroko pojętych  czy celów medycznych. I drugie, oczywiście główne przeznaczenie to produkcja energii. Uważam,  że w tej chwili w Polsce nie ma żadnej alternatywy dla energii atomowej, tak zresztą jest chyba też na świecie. Wydawało się przez jakiś czas, że może alternatywą dla energii jądrowej również będzie energia jądrowa, ale nie pochodząca z procesów rozszczepienia atomów tylko  ich fuzji.

Ma Pan na myśli zimną fuzję?

 WS: No, niekoniecznie zimna fuzja,  dlatego że zimna okazała się w pewnym sensie fikcją, ale w ogóle fuzja. Jest ona procesem czystym. Problemem rozszczepienia i tym co ludzi straszy są pozostałości po tym rozszczepieniu, czyli w zasadzie radioaktywne pierwiastki, które później w postaci wypalonego paliwa trzeba przetrzymywać, aż ich aktywność spadnie na tyle, żeby stały się niegroźne. Natomiast fuzja lekkich elementów jest czymś co jest           w zasadzie procesem kompletnie czystym. Niestety,  nie daje się tego jeszcze opanować technologicznie i w związku z tym nie można tego zastosować w normlanym codziennym życiu.

Skoro Pan już wspomniał o fuzji, to jaki ma pan stosunek do włoskiego projektu reaktora wykorzystującego zasadę działania zimnej fuzji – prawda czy fikcja?

WS: Muszę powiedzieć , że zimna fuzja kilka lat temu była hitem, głównie medialnym. Po przeprowadzonych badaniach laboratoryjnych okazało się, że uzyskana podczas tego procesu energia  nie miała nic wspólnego z energią jądrową.  Jeśli chodzi zaś o włoski lub amerykański projekt to, z tego co ja wiem, żadne pomysły do tej pory nie zostały potwierdzone w żadnym laboratorium. Mam bardzo sceptyczne podejście. Wydaje mi się,  że fuzja czyli rzeczywiste procesy jądrowe z wykorzystaniem głównie sieci krystalicznych, bo tak to się z grubsza rzecz biorąc robi, są na tym etapie chyba bardziej science-fiction  niż science.

Czy składowane radioaktywne odpady są  niebezpieczne dla środowiska i  ludzi? Słyszałem, że naukowcy próbują odzyskać część tych odpadów, czy to prawda?

WS: Tak. Część próbuje się w jakiś sposób przetworzyć, poddać jakimś wtórnym procesom i w ten sposób odzyskać. Problem polega na tym, nie wiem czy o tym wiesz, ale jeżeli następuje rozpad ciężkiego jądra typu uranu, czy plutonu to ono rozpada się na dwa kawałki i na ogół jest to fuzja binarna.Następuje emisja neutronów, protonów oraz cząstek alfa, które są o tyle niebezpieczne, iż niebezpieczne jest samo promieniowanie przez radioaktywne izotopy. Emitują one głównie trzy typy promieniowania: gamma, alfa i beta. Alfa jest niegroźne, bo jest krótko zasięgowe, ale promieniowanie gamma i beta są już bardzo groźne dla ludzi i otoczenia. Czas życia tych izotopów, które powstają podczas rozszczepienia i mają masy rzędu 130 jest po prostu bardzo długi. W związku z tym główną metodą na dzień dzisiejszy jest odczekanie, aż one się naturalnie rozpadną i krótko mówiąc zmienią się w izotopy nieaktywne. Natomiast są oczywiście próby wykorzystania wtórnego odpadów radioaktywnych, ale to chyba jest nie na poziomie technologicznym, lecz na poziomie laboratoryjnym. Mam nadzieję,  że cześć z tych izotopów da się wtórnie wykorzystać i nie trzeba będzie wszystkich składować. Część z tych izotopów jest niegroźna, ponieważ czas ich połowicznego zaniku jest stosunkowo krótki ,więc nawet krótkie kilku letnie składowanie  robi z tego materiał niegroźny.

Co Pan sądzi o obawach, a wręcz strachu ludzi pochodzącym z pomysłu budowy elektrowni atomowych? Co może być główną przyczyną tych obaw na przykład w Polsce?

WS: No więc, wydaje mi się, że po pierwsze jest to lęk przed nieznanym ,a  po drugie jest to lęk niewątpliwie napędzany pewnymi wydarzeniami, które w świecie zaszły. Głównie wydarzeniami, które zaszły w Czarnobylu. Te wydarzenia były tragiczne, ale trzeba też pamiętać, że to był jedyny taki wypadek w historii. Nawet trudno porównywać wypadek w Fukushimie do tego co się stało 25 lat temu w Czarnobylu. Wydaje się, że ten przypadek czarnobylski, a raczej jego skutki nie został dobrze zbadany i podany do wiadomości publicznej i dlatego budzi niepokój oraz różne spekulacje, domysły. To co obecnie obserwujemy na świecie pokazuje, że technologie jądrowe są zupełnie dobrze opanowane, czyli bezpieczne. W takich krajach jak Francja, Szwecja czy Stany Zjednoczone od kilkudziesięciu lat nie wydarzył się poważny, czy nawet mniej poważny incydent związany z wyciekami radioaktywnymi. Czarnobyl to był niewątpliwie błąd ludzki. Natomiast Fukushima to był przypadek totalnie ekstremalny. Czegoś takiego nie przetrwało by nic innego. Wydaje mi się, że wśród ludzi decyduje pewien właśnie lęk przed nieznanym, dlatego trzeba  ludzi edukować i nauczać, że jest to naprawdę bezpieczna technologia, którą jesteśmy w stanie kontrolować. Prawdopodobieństwo jakiejkolwiek awarii nie jest jakoś specjalnie duże.  Możemy  również kontrolować i składować odpady radioaktywne. Warto także zwrócić uwagę, że ta technologia, której obecnie używamy, czyli technologia głównie oparta na węglu jest w ogólnym rozrachunku bardziej niebezpieczna niż technologia jądrowa tylko, że nikt nie zdaje sobie z tego sprawy. Po pierwsze, nie wiemy ilu ogólnie ludzi zginęło w kopalniach, ilu ludzi umiera z powodu najróżniejszych pyłów, gazów wydzielanych przez elektrownie klasyczne. Nie wiemy również jaki jest stan radioaktywności hałd pokopalnianych, bo przecież to też są rzeczy, które są naturalnie radioaktywne. Jest to więc cały szereg różnych czynników. Lęk przed elektrowniami atomowymi to głównie chyba lęk przed nieznanym, przed czymś co jest niewidzialne, niewiadomo skąd się bierze, nie wiadomo co to jest,  nie wiadomo jak to zabija, nie wiadomo jak to oddziałuje na organizm, nie wiadomo co z tym robić. Takie lęki są i wydaje mi się, że zawsze będą. Chodzi tylko o to, żeby przekonać większość społeczeństwa o potrzebie istnienia elektrowni. Tym bardziej, że bilans energetyczny wyraźnie wskazuje na to, iż w przyszłości nie poradzimy sobie bez elektrowni jądrowych.

 

Czy uważa Pan, że blisko 500 elektrowni atomowych wybudowanych na całym świecie to wystarczająca liczba do zapewnienia potrzeb energetycznych, czy może należy zbudować ich więcej lub poszerzyć horyzonty w innych źródłach energii np. słonecznej, wiatrowej, wodnej lub jakiejś innej?

WS: To czy ich liczba jest wystarczająca,  to raczej trzeba patrzeć na moc czy jest wystarczająca i czy rzeczywiście jest w stanie zapewnić wystarczającą ilość energii dla naszego nadal dynamicznie rozwijającego się świata,  a w szczególności tych krajów, które do tej pory były uważane za zacofane. Ja uważam, że oczywiście oprócz budowy nowych elektrowni jądrowych trzeba modernizować obecnie już istniejące. Warto też  rozwijać niewątpliwe technologie budowy elektrowni na tak zwane odnawialne źródła energii.
Wydaje mi się, że tego typu działalność bardzo zależy od usytuowania geograficznego, geologicznego itp. danego kraju. Niektóre kraje położone są w takich warunkach i w takich miejscach, gdzie energia słoneczna czy energia wiatrowa czy inne tego typu źródła energii mogą rzeczywiście stanowić poważny wkład  w bilansie energetycznym danego kraju. Natomiast w Polsce wydaje mi się, że nie ma naprawdę specjalnej alternatywy chyba, że zadziała w jakiś cudowny sposób gaz łupkowy, z którego będzie można korzystać przez wiele lat. Według tych danych, o których się mówi będzie można korzystać z tego gazu dla celów energetycznych.  Nie sądzę,  że węgiel da nam wystarczającą ilość w miarę czystej energii. Polska jest dość gęsto zaludnionym krajem, więc nie wyobrażam sobie jakiś farm wiatrowych czy plantacji wierzby energetycznej itd. Niestety nikt nie zrobił prostego bilansu dla wykorzystania tej wierzby, na przykład: ile trzeba energii zużyć, aby dostarczyć wierzbę samochodami czy czymśkolwiek innym do elektrowni. Na zasiew wierzb muszą być przeznaczone bardzo duże obszary, a Polska chyba nie jest krajem, który ma pod dostatkiem ziemi, takiej którą można by pod tego typu zasiewy wykorzystać.

Czy fascynuje Pana Słońce jako elektrownia termojądrowa?

WS: Takie same procesy jakie występują  w Słońcu  można uzyskać w warunkach laboratoryjnych. Wydaje mi się, że Słońce nie ma przed nami już większych tajemnic. Te procesy, które tam zachodzą są to standardowe cykle termojądrowe, które są w miarę dobrze opanowane i poznane. Nie sądzę,  żebyśmy mogli na gruncie fizyki jądrowej nauczyć się czegoś więcej o tych elementarnych źródłach materii takich jak protony neutrony czy jądra helu, wodoru badając Słonce. Natomiast Słońce jako ogromne źródło energii, gdzie następują jakieś niekontrolowane przepływy, jakieś wybuchy etc. to jest rzeczywiście fascynujący obiekt do badania, tylko że to nie jest już raczej fizyka jądrowa tylko jest to fizyka plazmy, hydrodynamika itp.

Co Pan sądzi o broni termojądrowej? Czy bardziej Pana zadziwiają, czy przerażają możliwości tej bomby?

WS: No pewnie, że przerażają. Lecz ja jednak wierzę w rozsądek tego świata. Wydaje mi się, że po użyciu bomby jądrowej w Japonii ludzie zdali sobie sprawę jaka siła w tym drzemie.  Więc jeżeli bomby jądrowe, termojądrowe etc. nie wpadną w ręce jakiś szaleńców, terrorystów itd. to myślę, że w kraju, w którym armia jest przedłużeniem polityki danego państwa broń termojądrowa nie odegra żadnej roli, a w konfliktach lokalnych nie będzie wykorzystywana. W globalne konflikty - nie wierzę, przynajmniej nie w ciągu mojego życia.

Czy po ostatnich wydarzeniach związanych ze śmiercią największego terrorysty świata, istnieje możliwość użycia przez terrorystów tak zwanej brudnej bomby. Czy jest to w ogóle możliwe, żeby takie organizacje stworzyły i użyły takiej bomby?

WS: To jest standardowa bomba jądrowa. Nie wiem w jakim sensie oni nazywają ją brudną. Ja rozumiem, że jest to bomba, która prawdopodobnie oprócz krytycznych ilości uranu czy jakiś innych pierwiastków, które powodują wybuch jądrowy,  posiada również szereg innych niebezpiecznych izotopów,  które mają długi czas życia. Sytuacja jest taka, że zasada budowy bomby jądrowej jest dość prosta i znana, technologia z kolei, potrzebna do odpowiedniego oczyszczenia materiału, żeby można było uzyskać w nim reakcje łańcuchową jest dość trudna. W związku z tym uważam, że jeżeli grupy terrorystyczne typu Al-Kaida itp. nie zakupią gdzieś tej bomby, a zakupić ją mogą w takich krajach jak np. Iran to w zasadzie
same z siebie nie są w stanie wyprodukować takiej bomby.

Czy uważa Pan, że możliwa jest budowa jeszcze straszniejszej, niebezpieczniejsza i potężniejszej bomby wykorzystująca reakcje jądrowe?

WS: Jedyne co można próbować zmieniać w takiej bombie to są głównie materiały służące do jej produkcji. Z tego co mi się wydaje i słyszałem to praktycznie poza uranem i plutonem nic innego do tego się nie nadaje. A już na pewno ilości energii w procesach spontanicznego rozszczepienia nie będą większe niż uzyskane z tych dwóch pierwiastków. Wszystkie tak zwane super ciężkie jądra, które są teraz wytwarzane w laboratoriach nie nadają się do tego procesu głównie dlatego, że one krótko żyją. Nie da się zbudować  bomby, której można by użyć do celów militarnych wykorzystując do tego jądra atomowe, które żyją kilka sekund albo jeszcze krócej. W związku z tym można tylko myśleć o tym, że uzyska się bomby większe fizycznie i zawierające więcej materiału.  

Z tego co czytałem, to wszystkie państwa które posiadają broń jądrową używały jej w celach testowych. Wyczytałem również, iż Rosjanie użyli testowej wersji bomby termojądrowej na wyspie „Nowa Ziemia”. Czy mógłby mi Pan powiedzieć coś na ten temat? Czemu ma służyć testowanie tak potężnej broni? Może do zademonstrowania potęgi państwa?

WS: Na pewno jest sens w testowaniu pierwszych egzemplarzy, żeby sprawdzić fizycznie czy tego typu rzecz działa. Najlepiej jest przeprowadzić to w jakimś najmniej zamieszkałym lub najbardziej wyludnionym miejscu na ziemi. Dlatego właśnie takie próbne wybuchy odbywały się jak już wspominałeś na Nowej Ziemi, czy Atolu Bikini. Amerykanie i Francuzi dokonywali takich wybuchów. Późniejsze wszystkie testy być może są związane wyłącznie z jakimiś nowinkami technicznymi związanymi np. z zapalnikami broni termojądrowej itp.

Czy widzi Pan w przyszłości inne zastosowanie dla fizyki jądrowej – inne niż militarne i energetyczne?

WS: Cała medycyna jest głównym polem zastosowania fizyki jądrowej. Walka z rakiem
w tej chwili opiera się na radioizotopach. Jest to jedna z najbardziej wykorzystywanych metod. Radioizotopy czy izotopy stosuje się np. do badania defektów na ciałach stałych i jest to drugi obszar zastosowania fizyki jądrowej. Ponadto myśli się o niezwykle wysoko energetycznych laserach, czyli laserach na promieniowanie gamma. Promieniowanie gamma jest jednym z charakterystycznych promieniowań jądrowych. Jest to promieniowanie elektro- magnetyczne, ale o niezwykle dużej energii znacznie większej od tych dostępnych, a nawet od promieniowania fioletowego. Podsumowując, główne zastosowania fizyki jądrowej to: medycyna, diagnostyka, materiałowe zastosowania - tych zastosowań technologicznych jest wbrew pozorom sporo .

Na czym polega praca fizyka jądrowego?

WS: Praktycznie, żeby odpowiedzieć na to pytanie trzeba podzielić w taki tradycyjny sposób fizyków jądrowych na doświadczalników i teoretyków. Ja zajmuje się teorią ,w związku z tym głównie próbuje skonstruować modele teoretyczne,  numeryczne kody, programy teoretyczne, które pozwolą mi przewidywać albo zrozumieć pewne procesy, które zachodzą
w jądrach. Natomiast moi koledzy doświadczalnicy  próbują zrealizować te projekty doświadczalnie, na przykład: zderzając jądro o jądro, tworząc reakcje jądrowe, wzbudzając jądra atomowe w różny sposób. Jądra atomowe w powszechnym odbiorze są uznawane za małe kulki materii o promieniach rzędu dziesięciu fentometrów, czyli 10-15 metra. Okazuje się, że  mają one swoją własną strukturę. Składają się z neutronów i protonów, które nie są przypadkowo ułożone w jądrze atomowym tylko według pewnych zasad fizyki kwantowej. Zasady te są zupełnie inne niż  reguły, do których  jesteśmy przyzwyczajeni w świecie makroskopowym. Tymi regułami rządzi fizyka kwantowa wielu ciał i jest to niezwykle trudne zagadnie do rozwiązania i zrozumienia. Dlatego, że wbrew pozorom my nie znamy oddziaływań które rządzą oddziaływaniami protonów z neutronami, czyli tych składników  elementarnych materii, mamy poważne problemy żeby opisać problematykę wielu ciał na poziomie kwantowym.

Czy ma pan jakieś marzenia związane z fizyką jądrową? Na przykład, żeby Polska stała się europejskim lub światowym centrum elektrowni jądrowych?

WS:  Nie, chyba takich marzeń nie mam. Chciałbym, żeby zawsze było wszystko normlane tzn. żebyśmy my, jeżeli istnieje taka potrzeba i taka potrzeba wynika z bilansu, mieli elektrownie jądrowe, ale nie zależy mi na tym, żeby było ich najwięcej. Chciałbym, żeby one były w miarę nowoczesne i żeby ludzie orientowali się w tym co w tych elektrowniach się dzieje. Jak jest produkowana ta energia. Żeby wiedzieli i znali podstawy fizyki kwantowej, ale najprawdopodobniej są to marzenia ściętej głowy – dlatego, iż większość społeczeństwa takich zasad nie zna i nigdy nie pozna.

Myślę więc, że chyba nie mam jakiś specjalnych marzeń związanych z fizyką jądrową. Chciałbym jednak, żeby Polska Fizyka Jądrowa była na tle światowej w miarę silna dziedziną naukową. Są to jak myślę w miarę naturalne chęci. Wynikają one z faktu, że jest bardzo miło jak się gdzieś jedzie na konferencję i tam spotyka się Polaków, którzy wygłaszają referaty, zabierają głos w ciekawych dyskusjach etc.  Ale nic więcej poza taką standardową normalność. Nie mam jakiś zapędów hegemonistycznych. Uważam, że Polska nie jest krajem, który będzie lub powinien być hegemonem na świecie w jakiejkolwiek dziedzinie. Dobrze by jednak było żebyśmy mieli rzeczywiście własne dobrze wypracowane zdanie i nasz głos był widoczny i słyszalny na całym świecie również na polu naukowym, a na polu fizyki jądrowej w szczególności.

Bardzo Panu dziękuję za poświęcony mi czas. Życzę samych sukcesów na polu fizyki jądrowej i w życiu osobistym.

Rozmowę przeprowadził – Jakub GIERGIELEWICZ

Zamknij Ta strona używa plików cookies. Dowiedz się o celach i zasadach ich wykorzystywania.
Korzystając ze strony wyrażasz zgodę na używanie cookies, zgodnie z ustawieniami swojej przeglądarki.