Bevezetés

Az élőlények természetes viselkedésük során az erőforrások minél nagyobb hányadát igyekeznek megszerezni. Ez versenyhelyzetet teremt az egyedek, illetve a fajok között, mely a természetes kiválogatódáshoz vezet, ami az evolúció egyik fontos hajtóereje. A természetes szelekció eredményeként a környezethez jobban alkalmazkodott egyedek maradnak nagyobb valószínűséggel életben, emellett az egyedek korlátozott élettartama a folytonos megújulás lehetőségét, végső soron az élővilág halhatatlanságát eredményezik.
Sokat hangoztatott tény, hogy az ember szerves része a természetnek, így nem tud kibújni annak korlátai alól. Adottságai révén a környezetére jóval nagyobb léptékben képes hatni. Az általa folyta-tott tevékenységek ugyan alapvetően a jobb boldogulást, a nagyobb arányú túlélését szolgálják, mégis ezeket ésszerűtlenül folytatva egyben a tartós létét veszélybe sodorják.
A természetnek, környezetnek nem áll semmi sem az érdekében, „számára” még létünk is abszolút közömbös, az Univerzum tökéletesen értéksemleges. Elmondhatjuk, hogy feltehetőleg céltalan módon, de az Univerzum bizonyos értelemben rajtunk keresztül ébred öntudatára, tehát közvetve képes megérteni önnön működését. A biodiverzitás nem csupán az ökológiai rendszerek stabilitását szolgálják, hanem az emberi megismeréséhez is nagyban hozzájárulnak.
Pár extrém esetet leszámítva (pl.: a bolygó megsemmisítése) az ember nem képes elpusztítani az élővilágot. Azt kell a fentiekből megértenünk, hogy környezetünk károsításával mi leszünk szegényebbek, a saját lehetőségeinket szűkítjük be.
Az ember érdeke ezért, hogy az általa felismert korlátokat figyelembe vegye, s ezt az érdeket érvényesítse a társadalmi működésében. Ezt csak az ember képes megtenni, minden más élőlény gyakorlatilag vakon rohan a vesztébe, ha nem megfelelő mértékben használja az általa elérhető környezetet. Kérdés, hogy az ember önszántából képes lesz-e erre, vagy megvárja-e a természet drasztikus korrekcióját? Vajon elegendőnek bizonyul-e az az evolúciós többlet, amivel rendelkezik a többi élőhöz képest?
A környezet érdekét tehát az emberiség szemszögéből csak abban az értelemben lehetséges összevetni a társadalom érdekével, hogyha a környezet érdekének az emberiség hosszú távú érdekét tekintjük.

Az ember és az energiatermelés

Energiát nem lehet termelni, hiszen annak megmaradása a természet egyik alaptörvénye. Először is tisztázni kéne mit értünk energia és energiatermelés alatt.

,,Előállított energia'' = exergia + anergia

ahol, az exergia az energia tényleges munkavégzésre fordítható része, az anergia pedig az a rész, ami termodinamikai okokból nem fogható munkára (azaz hővé alakul). A munkavégzés során az exergia anergiává alakul.
Amennyiben az ember munkát akar végeztetni, ahhoz olyan rendszerek szükségesek, melyek exergiát tartalmaznak. Azt a folyamatot, melyben az exergiát szükségszerű exergia-veszteséggel (anergia-termeléssel) járó folyamattal olyan formába hozzuk, melyből az könnyen kinyerhető, energiatermelésnek hívjuk.

Minden élőlénynek szüksége van energiára az életfolyamatai biztosításához, melyet napsugárzás-ból, vagy más élőlények által felépített anyagok lebontásából, ritkábban közvetlenül szervetlen vegyületek átalakításából (kemoszintetizáló baktériumok) nyernek. Az ember a tűz használatának elsajátításától fogva, már nem csak együtt élt a környezetével, hanem a normális életfeltételeinek biztosításán túl is használni és alakítani kezdte azt (testen kívüli energiafelhasználás).
Az emberiség korai történelméből vehető számos példa ellenére, az ipari forradalomig bezárólag elmondható, hogy az emberi tevékenység hatása viszonylag kis területekre koncentrálódott, emellett ezek a változások túlnyomórészt visszafordíthatóak voltak és nem befolyásolták érdemben a globális természeti folyamatokat.
Az iparosodás megindulásával azonban mindez gyökeresen megváltozott. Az ipari forradalmat kö-vetően a gazdaság egyre inkább energiaközpontú lett. Az igazi robbanás az energiafelhasználásban csak a II. Világháború után következett be, mivel a háború hozta óriási tudományos és technikai fejlődés vívmányait igyekeztek a gazdaságban hasznosítani, illetve minden hétköznapi ember számára elérhetővé tenni. Az életszínvonal, vele együtt az energiafelhasználás ennek eredményeként főleg a két szuperhatalom fennhatósága alatt lévő országokban nagy ütemben növekedett és növekszik a mai napig.
Az óriási expanziónak rendkívül rövid időn belül megjelentek a környezeti mellékhatásai is. Savas esők, szennyezett városi levegő, kezeletlen hulladékhegyek formájában. A társadalom önvédelmi mechanizmusa révén létrejöttek az első zöld szervezetek, környezetvédelmi törvények, önkorlátozó intézkedések.
A tudományos-technikai fejlődés eredményeként az energiafelhasználás növekedése mellett, technikai megoldásokkal, hatékonyságnöveléssel sikerült hasonló ütemben csökkenteni az ezzel járó közvetlen környezeti hatásokat.
A globalizációnak és az olcsó energiának köszönhetően azonban az olcsóbb munkaerő miatt az általában nagy környezetszennyezéssel járó tényleges termelést végző üzemeket a cégek a fejlődő országokba helyezték át (Távol-Kelet: India, Kína, Korea stb.). 
A nyersanyagszükségletet is ezekből az országokból biztosították. A lazább környezeti szabályozás lehetővé tette, hogy ezekben az országokban létesülő gyárak sokszor környezeti szempontból igen korszerűtlenek, nagy környezeti hatással végezik a termelést. Ezen országok az ipar által okozott megnövekedett energiaigények miatt újabb és újabb erőműveket voltak kénytelenek építeni.
Tőkehiány folytán azonban ezekből is a korszerűtlen, gyorsan megtérülő, alacsony hatásfokkal működő szénerőműveket részesítették előnyben, melynek eredményeként a szénbányászat környezeti és humanitárius hatása óriási méreteket öltött.

1. ábra - A világ primer energiaigényének alakulása 1860-1990 között millió tonna kőolajra vonatkoztatva (Agency of Natural Resources and Energy, 1994)

 Az egész folyamat végkimenetele az lett, hogy a fogyasztás és a termelés, tehát a környezeti hatás helyileg lényegesen eltávolodtak egymástól. Emiatt az áruk nagyobb távolságokra történő szállítása csakugyan több energiát igényelt. Az általában a fejlett országokból kikerülő fogyasztó így nem, vagy csak alig tapasztalhatta mindennapi életének tényleges következményeit.
Az ipari országokat is hátrányosan érintette a változás, hiszen a termelés visszaszorulásával erősen megnövekedett a munkanélküliség, főleg az alacsony képzettségű, kétkezi munkások körében, akik nem is nagyon tudnak más területen elhelyezkedni.
A környezeti problémák azonban már nem csak helyileg, hanem globálisan is hamar megjelentek, a média globálissá válásával erről széles tömegek szerezhettek tudomást. A mai zöld és civil szerveze-tek hathatós eszköze a média, illetve a nyilvánosság lett.
Gyakran előfordul azonban, hogy a médiumok és a sokat ostorozott gazdasági- és politikai szervezeteken kívül igen sokszor a zöld mozgalmak sem a súlyuknak megfelelően kezelik ezeket az ügyeket, célt és arányt tévesztenek, jóhiszeműen vagy önös érdekből vezérelve torzítják az információt, félrevezetve a közvéleményt.

A nukleáris energiatermelés

Nukleáris energiatermelést elsősorban az elektromos áram termelése során műszaki- és gazdasági okokból elsősorban alaperőműként használják, vagyis szinte állandó teljesítményen üzemeltetik (bár az új, negyedik generációs erőművek teljesítménye már relatíve széles tartományban biztonságosan szabályozható).

Az emberiség jelenlegi gazdasági berendezkedése nem teszi lehetővé, hogy nélkülözze a koncentrált energiatermelést. Egy drasztikus gazdasági szemléletváltás ugyan csökkentené valamelyest az igényeket, de pusztán a népességszámból adódóan is szükség lenne alaptermelést ellátó nagykapacitású erőművekre. Ezen felül az infrastruktúra meglétére alapozott városok, gyárak stb. is a koncentrált energiatermelést teszik szükségessé.
Ezen kívül a fejlődő országokban olyan szükségszerűen energiaigényes intézkedéseket kell hozni, melyek javítanak az ott élők életkörülményein, a jelenlegi helyzetük elfogadhatatlan. Az egy főre jutó energiafogyasztásban mutatkozó különbség a fejlett és fejlődő ország átlagos állampolgára között csaknem 60-szoros is lehet (2. ábra).

2. ábra - Az egy főre eső fogyasztás egy tonna kőolajra vonatkoztatva
(British Petroleum, 2008)

A kérdés igazából az, hogy milyen módon állítja elő a szükséges energiamennyiséget az emberiség. A fosszilis erőművek számos előnnyel indulnak az atomerőművekkel szemben. Először is, sokkal olcsóbban és gyorsan felépíthetők, termelésük tág határok között változtatható. Korszerű tüzelőberendezésekkel, csővégi megoldásokkal az általuk kibocsájtott szennyezőanyagok mennyisége jelentősen csökkenthető még a szénerőművek esetében is. A gyengébb minőségű szenekből (barnaszén, lignit) azonban óriási mennyiséget szükséges elégetni alacsony fűtőértékük miatt. Mivel utóbbiakban nagy arányban találhatók szénen kívül más főleg kén- és nitrogéntartalmú vegyületek, égésük során nagy mennyiségű kén-dioxidot, nitrogén-oxidot szükséges kezelni.
A gázerőművek ugyan hatékonyan és tisztán működtethetők, de sajnos olyan államok is nagy arányban használják ezeket, amelyek nem rendelkeznek kellő mennyiségű földgázkészlettel, így energiaellátásuk más országokkal szemben teszik függővé.

1. táblázat – 1000 kWh előállításához szükséges mennyiségek
(Syed M. Qaim, 2000)

Egy szénatom égésekor kb. 4 eV (1 eV az az energiamennyiség, melyet az elektron akkor nyer, amikor 1 V potenciálkülönbség hatására gyorsul) míg egyetlen uránmag hasítása során 200 MeV (millió elektronvolt) energia szabadul fel, az atomenergia lényegi potenciálja e két érték arányában mutatkozik meg, s melynek jelentősége az 1. táblázatban látszik jól (a táblázatot tartalmazó cikkben nem esett szó az adott energiamennyiség előállításához szükséges időről, így a feltüntetett napelem-terület óvatosan kezelendő. A legvalószínűbb, hogy a megadott napelem-mennyiség 1 óra alatt képes előállítani 1000 kWh elektromos áramot).
Az atomerőművekhez szükséges urán alacsony koncentrációban található meg még az uránércekben is (átlagosan 0,5 – 5 g / kg). Emiatt egységnyi tömegű „tüzelőanyag” kitermelésére jóval nagyobb  mennyiségű kőzetet kell megmozgatni, sőt a felhasználás előtt még az uránt komoly energia-befektetéssel dúsítani kell (bár csak kis mértékben).
Amennyiben társadalmi cél az üvegházhatású gázok kibocsájtásának csökkentése, abban az esetben az atomenergia az egyik legkézenfekvőbb választás, hiszen a teljes életciklusára vonatkoztatott fajlagos CO2-kibocsájtása a legalacsonyabbak közé  tartozik (az atomenergia a Greenpeace szerint nem klímasemleges (MTI, 2009), ez igaz, azonban érdemes megjegyezni, hogy nincs olyan energiatermelési mód, ami az lenne, s az atomenergia hatása a legelenyészőbb a klímára) (3. ábra).

3. ábra - A különböző elektromos áramtermelő módok teljes életciklusra vetített CO2-dal egyenértékű kibocsájtásának összehasonlítása (IAEA, 2000)

A nukleáris energiatermelés során radioaktív hulladékok keletkeznek, melyekből a kis- és közepes aktivitású, illetve felezési idejű hulladékok kezelése megoldottnak tekinthető, a nagy aktivitásúak és hosszú felezési idejűek ártalmatlanítása és újrafelhasználása a társadalom döntésén múlik.

Sokat hangoztatott és helytálló érv, hogy az atomerőművek nem szétszórják, hanem összegyűjtik a hulladékaik döntő hányadát, a fűtőanyagciklus végén kézzel foghatóan, kezelhető módon jelentkeznek. A nagy aktivitású, hosszú felezési idejű radioaktív hulladékok megváltoztatják mikrokörnyezetüket, komoly hatást gyakorolnak rájuk, de globális hatásuk nincsen. A nagy aktivitású hulladéklerakók, reprocesszáló üzemek környezetében megnövekszik ugyan valamelyest a háttérsugárzás, azonban ennek mértéke csupán a természetes háttérsugárzás töredékét teszi ki.
Ellentétben a fosszilis tüzelőanyagot felhasználó erőműveknél, melyeknél a szennyezőanyagok a légkörbe kerülnek (szénerőművek esetén sokszor jóval az atomerőművekét meghaladó mennyiségű radionuklid távozik a kéményen át), elkülönítésük, a bioszférából történő eltávolításuk gyakorlatilag lehetetlen.
A humánegészségügyi vonatkozásokat nézve is előnyösebb atomenergia használata, ugyanis a la-kosság légzőszervi megbetegedésein túl, a bányászat is óriási áldozatokat követel. Csak Kínában kb. 5000 ember veszti életét évente (!) a szénbányászat során, mégse tiltakoznak a zöld szervezetek e tevékenység folytatása ellen (a csernobili katasztrófa feltételezhetően 2050-ig kb. 3000 ember életét veszti el idő előtt, melyből 32 írható csak a közvetlenül a baleset számlájára).
A nukleáris iparban a hasadóanyagokat illetően jelenleg igen nagy pazarlás folyik, az alkalmazott nyitott üzemanyagciklusban az elhasznált üzemanyagot nem használják fel újra. Egy átlagos könnyűvizes 1000MW-os reaktor 180-200 kg hasadóképes plutóniumot termel évente (Csom, 1991/5.), sőt a kiégett fűtőelemek 235U-ra nézve magasabb dúsítási fokkal rendelkeznek, mint a természetes uránércek, tehát joggal vetődik fel a kérdés, hogy a nukleáris energiatermelésben miért nem történt meg a zárt üzemanyagciklus bevezetése, azaz a hasadóanyagok újrafelhasználása. Kérdés, hogy inkább eltemetjük-e a még nagy energiatartalommal rendelkező hasadóanyagokat vagy megpróbáljuk azokat újrafelhasználni (reprocesszálni).
A reprocesszálás során kevert (UO2 – PuO2) üzemanyag készíthető (MOX – Mixed OXide Fuel), mely a hagyományos reaktorokban használható. A P/T (partícionálás és transzmutáció) technika alkalmas arra, hogy a reprocesszálás során keletkezett hosszú felezési idejű izotópokat rövidebb felezési idejű vagy stabil izotópokká alakítsák, mindezt úgy, hogy közben nagy mennyiségű energiát képesek termelni. Ezen technológiák segítségével jelentősen csökkenthető a nukleáris hulladék mennyisége.
A radioaktív hulladékok nagy potenciális veszélyt jelentenek a környezetre nézve, azonban megfelelő körülmények biztosítása mellett biztonságosan tárolhatók. A tudomány jelenlegi állása szerint, a nagy aktivitású hulladékok tárolására alkalmasak a víztől jól elzárt, mély geológiai formációk (pl. gránit, kősó, agyagkő stb.). Ezen tárolók biztonságosságát a szakemberek kb. 10 000 évre tudják szavatolni.

4. ábra - Többgátas tárolórendszer sematikus rajza
(Veres Árpád, 2005)

 Ezekben a sugárzó anyagokat általában három típusba sorolható gátrendszer szigeteli el a környezettől (Veres Árpád, 2005):
- műszaki gátak (korróziónak hosszan ellenálló konténerek);
- bányaműszaki gátak (a konténereket körülvevő, a radionuklidokat jól megkötő anyagok)
- földtani gátak (az a geológiai képződmény, amelyben az előző gátak, a hulladékkal együtt elhelyezkednek)
Jelenlegi kitermelés és felhasználási mód mellett az uránkészletek mintegy 80 évre elegendőek, tehát a jelenlegi gazdálkodás távolról sem tekinthető fenntarthatónak, ezért meg kell fontolni szaporítóreaktorok építésének, tehát a hasadóanyag-gyártásának lehetőségét is. Ebben az esetben jelenlegi szintű termelést 4-5000 évre biztosítottnak tekinthetjük.
Az atomenergia nagyobb arányú felhasználása esetén is a készletek évszázadokra elegendőek. Ezen idő alatt remélhetőleg a Föld népessége jelentősen csökkenni fog, illetve addig talán sikerül új, kevés környezeti gonddal járó energiaforrást találnia az emberiségnek (pl. fúziós energia).
A közeljövőt tekintve a megújuló energiaforrások egyedi használatával (főleg napkollektorok), az energiahatékonyság növelésével némileg lehetséges csökkenteni az alaptermelést. A hatékonyságnövelő intézkedések, műszaki megoldások azonban egészen addig nem hoznak számottevő keresletcsökkenést, amíg általuk a felhasználó pénzt takarít meg, amelyekkel újabb termékeket vásárolhat, illetve szolgáltatásokat vehet igénybe, melyek előállítása ugyancsak energiafelhasználással jár. Tehát nem igaz az az állítás, hogy az energiahatékonyság és általában a hatékonyságnöveléssel jelentősen csökkenhetne a társadalom energiaigénye, ugyanis a növekedésközpontú gazdasági rendszer csakugyan az energiaigény fokozódását segíti elő.
Ahogy az sem igaz, hogy a megújuló energiaforrások a fosszilis és nukleáris energia jelentős hányadát képesek lennének kiváltani (valós körülmények között).

Megjegyzések:
1 - a feltüntetett értékek 30 éves erőmű-élettartam esetén érvényesek (a ma épülő atomerőműveket általában több mint 60 év üzemidőre tervezik)
2 - a paksi atomerőmű kihasználtsági tényezője 2008-ban 84,4% volt (Paksi Atomerőmű Zrt., 2008.)
3 - a cseppfolyósítás miatt
4 - (az erőmű létesítése során felhasznált energia+30 évi működési energia)/(termelt elektromos áram-működési energia)
5 - 30 évi termelt elektromos áram-(30 évi befektetett energia [erőmű létesítésén kívül]+ az erőmű létesítése során felhasznált energia+30 évi működési energia)
6 - 30 évi termelt elektromos áram-(30 évi befektetett energia [erőmű létesítésén kívül]+ az erőmű létesítése során felhasznált energia+30 évi működési energia)

Fontos megjegyezni, hogy a táblázatból kimaradt az elhasznált fűtőelemek végső elhelyezésének, illetve esetleges reprocesszálásának energiamérlege (utóbbi lehet pozitív!), mint ahogy a fosszilis erőművek által kibocsájtott CO2 légkörből történő kivonásának és az éghajlatra gyakorolt – gyakorlatilag mérhetetlen - hatásának energia- és gazdasági vonzata is.

2. táblázat - A különböző típusú erőművek energiamérlege (S.M. Rashad, 2000.)

Önmagában természetesen a nukleáris energiatermelés is erősen igénybe veszi a környezetet. A szóba hozható lehetséges alternatívákkal összevetve azonban jelen tudásunk szerint a legjobb kompromisszumot képviseli. Ezt támasztja alá az 2. táblázatban összefoglalt energiamérleg is, melyből kitűnik, hogy az urán dúsítása igényli a nukleáris fűtőanyagciklusban a legtöbb energiát.

A nukleáris energia kizárólagos használata azonban mégsem kívánatos, mivel az iparnak nincsen megfelelő kapacitása a kiépítésre, illetve az csak elsősorban az alaptermelésben hasznosítható (az újabb erőművek teljesítménye tágabb határok között változtatható). A csúcsidei igények kielégítésére továbbra is a gáz- és szénerőműveket szükséges használni. Azokon a területeken ahol a megújuló energiaforrások (pl. szélenergia, víz) tárolása megoldható, ezeket előnyben kell részesíteni.

Az igazi megoldást, azaz az ember és környezet viszonyának rendezését a mostaninál jóval alacso-nyabb létszámú és energiaigényű társadalom megteremtése jelentené. A jelenlegi gazdasági rendszer még középtávon sem felel meg a fenntarthatóság igényének, kérdés azonban, hogy a fenntarthatóság mennyire egyeztethető össze a fejlett, illetve a gyorsan fejlődő technológiával, tudománnyal.

Irodalomjegyzék

1.    Agency of Natural Resources and Energy. (1994). Quality of Environment in Japan 1994. Letöltés dátuma: 2009. május 30, forrás: Ministry of Enviroment (Government of Japan): http://www.env.go.jp/en/wpaper/1994/eae230000000000.html

2.    British Petroleum. (2008. június). British Petroleum. Letöltés dátuma: 2009. május 31, forrás: British Petroleum Worldwide: http://www.bp.com/liveassets/bp_internet/globalbp/globalbp_uk_english/reports_and_publications/statistical_energy_review_2008/STAGING/local_assets/downloads/pdf/statistical_review_of_world_energy_full_review_2008.pdf

3.    Csom, G. (1991/5.). Az atomenergia-hasznosítás jelenlegi helyzete és várható alakulása III. Fizikai Szemle , 161.

4.    IAEA. (2000). Energy Balances and CO2: WNA. Letöltés dátuma: 2009. április 12, forrás: World Nuclear Agency: http://www.world-nuclear.org/info/inf100.html

5.    MTI. (2009. április 1). Index - Gazdaság - A Greenpeace elutasítja a paksi atomerőmű bővítését. Letöltés dátuma: 2009. június 1, forrás: Index.hu: http://index.hu/gazdasag/magyar/2009/04/01/a_greenpeace_elutasitja_a_paksi_atomeromu_boviteset/

6.    Paksi Atomerőmű Zrt. (2008.). Letöltés dátuma: 2009.. március 14., forrás: Paksi Atomerőmű honlapja - Üzemeltetési mutatók 2008.: http://atomeromu.hu/uzem/termelesi_mutatok_2008.pdf

7.    S.M. Rashad, F. H. (2000.). Nuclear power and the environment: comparative assessment of environmental and health impacts of electricity-generating systems. Applied Energy Elsevier , 211-229.

8.    Syed M. Qaim. (2000). Az atommagfizika az emberiség szolgálatában. Fizikai Szemle , 77.

9.    Veres Árpád. (2005). A nukleáris hulladékkezelés újabb irányai. Fizikai Szemle , 4, 122.

Szemináriumi dolgozatként készült, sok átfedés a szakdolgozatommal, de nem egészen ugyanaz