Πυρηνική τεχνολογία

Δύο μηχανές μετατροπής ενέργειας: ένας ανεμόμυλος και ένας πυρηνικός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής στο Βέλγιο

Η πυρηνική τεχνολογία ή, αλλιώς, πυρηνική μηχανική είναι ο κλάδος της μηχανικής που έχει ως αντικείμενο την τεχνολογική εφαρμογή των πυρηνικών φαινομένων όπως η σχάση, η σύντηξη και άλλες υποατομικές διεργασίες. Ειδικότερα για τις εφαρμογές της πυρηνικής σχάσης, η πυρηνική τεχνολογία περιλαμβάνει τον σχεδιασμό, τη διασύνδεση και τη συντήρηση συστημάτων όπως οι πυρηνικοί αντιδραστήρες, οι πυρηνικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής και τα πυρηνικά όπλα.^[1]

Ο σχεδιασμός και η κατασκευή εξαρτημάτων πυρηνικής ιατρικής, η ανάπτυξη τεχνολογικών εφαρμογών των ιοντιζουσών, κυρίως, ακτινοβολιών, η μελέτη και παρασκευή πυρηνικών καυσίμων, αλλά και η διαχείριση των πυρηνικών αποβλήτων, καθώς και η ανάπτυξη συστημάτων ασφαλείας για πυρηνικές εφαρμογές, συνιστούν μερικούς, ακόμα, τομείς της πυρηνικής τεχνολογίας.^[2]

Τομείς

Ηλεκτροπαραγωγή μέσω πυρηνικής ενέργειας

Το 2021, το 19%, περίπου, της ηλεκτρικής ενέργειας που κατανάλωσαν οι Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής παρήχθη σε αμερικανικούς πυρηνικούς σταθμούς. Για τη Ρωσία, το ποσοστό αυτό έγγιζε το 21% το 2021.^[3] Συν αυτοίς, το 2022 η Γαλλία παρήγαγε το 70%, περίπου, των απαιτήσεών της σε ηλεκτρική ενέργεια χρήσει πυρηνικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής.^[4] Παρότι σε κάποιες χώρες, όπως η Ελβετία^[5] και η Ισπανία,^[6] η σταδιακή απενεργοποίηση των πυρηνικών σταθμών ηλεκτοπαραγωγής υπερψηφίστηκε, είναι αρκετές οι χώρες στις οποίες, είτε δεν υπάρχει τέτοιος σχεδιασμός,^[7] είτε, αντιθέτως, σχεδιάζεται αύξηση της ηλεκτροπαραγωγής μέσω πυρηνικής ενέργειας· στη δεύτερη κατηγορία ταξινομούνται η ταχέως αναπτυσσόμενη Κίνα^[8] και η ραγδαίως πληθυσμιακά αυξανόμενη Ινδία.^[9] Συνεπως, οι εργαζόμενοι στον τομέα της πυρηνικής μηχανικής πληθαίνουν με την πάροδο του χρόνου, καθώς, εκτός της αντικατάστασης των συνταξιοδοτημένων πυρηνικών μηχανικών, απαιτούνται εργαζόμενοι για την συντήρηση και επικαιροποίηση των διαφόρων εξαρτημάτων και των συστημάτων ασφαλείας των σταθμών.^[10][11][12]

• 
  Πυρηνικό εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής στο Κατενόμ της Γαλλίας, με εμφανείς τους πύργους ψύξης να αποβάλλουν θερμότητα μέσω εξάτμισης
• 
  Ενημέρωση της Πυρηνικής Ρυθμιστικής Επιτροπής των ΗΠΑ για την ασφαλή διαχείριση των πυρηνικών αποβλήτων, από ειδική επιστημονική ομάδα
• 
  Σχέδιο υπόγειας εναπόθεσης πυρηνικών αποβλήτων Ονκάλο στη Φινλανδία
• 
  Ενεργά και ανενεργά πυρηνικά εργοστάσια στην Ευρώπη

Πυρηνική ιατρική

Η πυρηνική ιατρική συνιστά ζωτικής σημασίας τομέα της ιατρικής φυσικής.^[13] Η ακτινοθεραπεία και η διαγνωστική απεικόνιση συνιστούν τομείς όπου η πυρηνική τεχνολογία χρησιμοποιείται ευρέως. Τα μηχανήματα ακτίνων Χ, οι μαγνητικοί τομογράφοι (MRI) και οι τομογράφοι εκπομπής ποζιτρονίων (PET), καθόρισαν την υψηλή διαγνωστική ικανότητα της σύγχρονης ιατρικής,^[14] ενώ η εφαρμογή των ιοντιζουσών ακτινοβολιών στη θεραπευτική ιατρική προσέφερε πλήθος νέων θεραπειών.^[15]

• 
  Ακτινογραφία του κρανίου ενός αρσενικού ανθρώπου
• 
  Μαγνητική τομογραφία (MRI) ανθρώπινου κεφαλιού
• 
  Τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (PET) με απεικόνιση ανθρώπινου εγκεφάλου
• 
  Ασθενής προ ακτινοθεραπείας με μηχάνημα πυρηνικής τεχνολογίας

Πυρηνικά υλικά

Η σχετική με τα πυρηνικά υλικά έρευνα επικεντρώνεται σε δύο θεματικούς τομείς, τα πυρηνικά καύσιμα και τις μεταβολές που προξενεί στα πυρηνικά υλικά η ακτινοβολία. Η βελτίωση των πυρηνικών καυσίμων είναι θεμελιώδους σημασίας για την αύξηση της απόδοσης των πυρηνικών αντιδραστήρων. Περαιτέρω, μέσω της μελέτης της επίδρασης της ακτινοβολίας στα διάφορα πυρηνικά υλικά, καθίσταται εφικτή η ανίχνευση τυχόν δομικών αλλαγών στα εξαρτήματα ενός αντιδραστήρα. Από τον ίδιο ερευνητικό κλάδο, ειδικότερα χρήσει εστιασμένων δεσμών ιόντων ή επιταχυντών σωματιδίων, προκύπτουν συμπεράσματα για τη νανοδομή των μετάλλων.^[16]

• 
  Δείγμα ουρανινίτη, που συνιστά την κύρια πρώτη ύλη του πυρηνικού καυσίμου
• 
  Πυρηνικό καύσιμο με τη μορφή πέλλετ
• 
  Μια εστιασμένη δέσμη ιόντων

Ανίχνευση και μέτρηση της ακτινοβολίας, ακτινοπροστασία

Η ανίχνευση και μέτρηση της ακτινοβολίας είναι θεμελιώδης για τον θεωρητικό σχεδιασμό και την πρακτική εφαρμογή της ακτινοπροστασίας, ήτοι της θωράκισης ανθρώπων και περιβάλλοντος απέναντι στις βιολογικές και περιβαλλοντικές επιπτώσεις της μη ελεγχόμενης ακτινοβολίας.^[17] Ακόμα, η βελτίωση της διακριτικής ικανότητας των συστημάτων μέτρησης και ανίχνευσης της ιοντίζουσας ακτινοβολίας καθιστά εφικτή την περαιτέρω βελτίωση των απεικονιστικών μεθόδων της πυρηνικής ιατρικής. Αυτός ο κλάδος της πυρηνικής τεχνολογίας αφορά στον σχεδιασμό, την κατασκευή και τη συντήρηση ανιχνευτών ακτινοβολίας.^[18]

• 
  Ένας σύγχρονος μετρητής Γκάιγκερ
• 
  Ένας ανιχνευτής νετρονίων
• 
  Σπινθηριστής κατάλληλα τοποθετημένος για λήψη μετρήσεων από τον ουρανινίτη
• 
  Βαθμονόμηση ανιχνευτή σπινθηρισμού για ανίχνευση σωματιδίων άλφα
• 
  Χειροκίνητος θάλαμος ιονισμού που χρησιμοποιείται από ερευνήτρια για μετρήσεις ακτινοβολίας

Παραπομπές

1. «Nuclear engineering | Britannica». www.britannica.com (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 8 Φεβρουαρίου 2023. 
2. «Nuclear Engineers : Occupational Outlook Handbook: : U.S. Bureau of Labor Statistics». www.bls.gov (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 13 Δεκεμβρίου 2019. 
3. «Russia 2021». cnpp.iaea.org (στα Αγγλικά). Διεθνής Υπηρεσία Ατομικής Ενέργειας. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 5 Μαΐου 2022. Ανακτήθηκε στις 8 Φεβρουαρίου 2023. 
4. «France 2022». cnpp.iaea.org (στα Αγγλικά). Διεθνής Υπηρεσία Ατομικής Ενέργειας. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 21 Δεκεμβρίου 2022. Ανακτήθηκε στις 8 Φεβρουαρίου 2023. 
5. «Switzerland votes to phase out nuclear power» (στα αγγλικά). BBC News. 2017-05-21. https://www.bbc.com/news/world-europe-39994599. Ανακτήθηκε στις 2023-02-08. 
6. «Spain plans to close all nuclear plants by 2035» (στα αγγλικά). Reuters. 2019-02-13. https://www.reuters.com/article/us-spain-energy-idUSKCN1Q212W. Ανακτήθηκε στις 2023-02-08. 
7. «Nuclear Power Today | Nuclear Energy - World Nuclear Association». world-nuclear.org (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 8 Φεβρουαρίου 2023. 
8. «How China has Become the World's Fastest Expanding Nuclear Power Producer». www.iaea.org (στα Αγγλικά). 1 Νοεμβρίου 2017. Ανακτήθηκε στις 8 Φεβρουαρίου 2023. 
9. Reuters (2022-12-07). «India plans to build more nuclear power plants - government» (στα αγγλικά). Reuters. https://www.reuters.com/world/india/india-plans-build-more-nuclear-power-plants-government-2022-12-07/. Ανακτήθηκε στις 2023-02-08. 
10. «Towards a Just Energy Transition: Nuclear Power Boasts Best Paid Jobs in Clean Energy Sector». www.iaea.org (στα Αγγλικά). 14 Απριλίου 2022. Ανακτήθηκε στις 8 Φεβρουαρίου 2023. 
11. «Jobs». Nuclear Energy Institute (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 8 Φεβρουαρίου 2023. 
12. "Nuclear Engineers – Job Outlook" in Occupational Outlook Handbook (στα αγγλικά), 2014–15. Bureau of Labor Statistics, Υπουργείο Εργασίας ΗΠΑ
13. «Nuclear Medicine Medical Physicists». www.acpsem.org.au (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 8 Φεβρουαρίου 2023. 
14. «Radiation in Healthcare: Nuclear Medicine | Radiation | NCEH | CDC». www.cdc.gov (στα Αγγλικά). 28 Δεκεμβρίου 2021. Ανακτήθηκε στις 8 Φεβρουαρίου 2023. 
15. «Radiation therapy | Definition, Types, & Side Effects | Britannica». www.britannica.com (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 8 Φεβρουαρίου 2023. 
16. «Nuclear Materials». U.S. Nuclear Regulatory Commission (στα Αγγλικά). 5 Ιανουαρίου 2019. 
17. Valentin, J. (2005-01-07). «Protecting people against radiation exposure in the event of a radiological attack» (στα αγγλικά). Annals of the ICRP 35 (1): 1–41. doi:10.1016/j.icrp.2005.01.002. ISSN 0146-6453. 
18. «About the Field; Nuclear Engineering and Radiological Sciences go well beyond nuclear power». Nuclear Engineering & Radiological Sciences (στα Αγγλικά). Michigan University. 

Περαιτέρω ανάγνωση

• Joyce, Malcolm (2017), Nuclear Engineering: A Conceptual Introduction to Nuclear Power (στα αγγλικά), Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-101051-8.
• International Atomic Energy Agency (2015), Nuclear Medicine Physics: A Handbook for Teachers and Students (στα αγγλικά), International Atomic Energy Agency. ISBN 978-92-0-143810-2.

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Διεθνής Υπηρεσία Ατομικής Ενέργειας — Επίσημος ιστότοπος
• Ελληνική Επιτροπή Ατομικής Ενέργειας — Επίσημος ιστότοπος