Cozma, Lucian Ștefan, Golea, Daniela Georgiana, Țenu, Cosmin Vasile (2025), Un important pas înspre securitatea comunității europene: noi soluții tehnologice în energetica nucleară, Cunoașterea Științifică, 4:4, 91-123, https://www.cunoasterea.ro/noi-solutii-tehnologice-in-energetica-nucleara/

 

An important step towards the security of the European community: new technological solutions in nuclear energy

Abstract

Nuclear energy is in a great impasse, and the risk of nuclear catastrophes has increased in recent years. Another major problem is the inability of states that possess nuclear energy systems to effectively manage the problem of nuclear waste. On the other hand, the so-called green energy sources are proving undoubtedly incapable of covering the growing energy demand of the states of the civilized world. There is no real possibility of green energy to ensure national energy systems in the coming decades. If we admit that we are not already in an energy crisis, this crisis is looming more and more threatening anyway, and renewable energy sources will not be able to solve such a crisis by any means. Moreover, renewable energy sources are themselves generators of many and major technological and economic problems, in a situation where solar and wind energy capture and conversion systems require large quantities of accumulators. These batteries are very expensive, difficult to produce and come from a very polluting industry. In these conditions, we will seek to foreshadow the emergence of other solutions for the energy system, analyzing the way in which nuclear energy could be re-engineered. This would allow us to have a much cheaper and more powerful nuclear energy sector, without the major security problems of the moment. The authors propose abandoning nuclear fission and obtaining nuclear energy (exclusively for obtaining steam) by using mixtures of radioactive isotopes with a short half-life, which would have the capacity to discharge significant amounts of heat without having a critical mass and without starting a fission reaction.

Keywords: nuclear energy, radioactive isotopes, nuclear battery

Rezumat

Energetica nucleară se află într-un mare impas, iar riscul unor catastrofe nucleare a crescut în ultimii ani. O altă mare problemă o constituie incapacitatea statelor care posedă sisteme energetice nucleare, de a gestiona în mod eficace problema deșeurilor nucleare. Pe de altă parte, așa-numitele surse de energie verde se dovedesc fără dubiu incapabile să acopere cererea crescândă de energie a statelor lumii civilizate. Nu există nicio posibilitate reală a energiei verzi de a asigura sistemele energetice naționale în viitoarele decenii. Dacă admitem că nu ne aflăm deja în criză energetică, această criză oricum se prefigurează din ce în ce mai amenințător, iar sursele de energie regenerabilă nici pe departe nu vor putea rezolva o astfel de criză. Mai mult, sursele de energie regenerabilă sunt ele-însele generatoare de multe și mari probleme tehnologice și economice, în situația în care sistemele de captare și conversie a energiei solară și eoliene au nevoie de cantități mari de acumulatori. Acești acumulatori sunt foarte scumpi, greu de produs și provin dintr-o industrie foarte poluantă. În aceste condiții vom căuta să prefigurăm apariția unor alte soluții pentru sistemul energetic, analizând maniera în care energetica nucleară s-ar putea retehnologiza. Prin aceasta am avea un sector energetic nuclear mult mai ieftin și de putere mai mare, fără a mai prezenta marile probleme de securitate din momentul de față. Autorii propun renunțarea la fisiunea nucleară și obținerea energiei nucleare (exclusiv pentru obținerea aburului) prin întrebuințarea unor amestecuri de izotopi radioactivi cu timp scurt de înjumătățire, care ar avea capacitatea de a debita cantități importante de căldură fără să aibă masă critică și fără să pornească o reacție de fisiune.

Cuvinte cheie: energetica nucleară, izotopi radioactivi, baterie nucleară

 

CUNOAȘTEREA ȘTIINȚIFICĂ, Volumul 4, Numărul 4, Decembrie 2025, pp. 91-123
ISSN 2821 – 8086, ISSN – L 2821 – 8086
URL: https://www.cunoasterea.ro/noi-solutii-tehnologice-in-energetica-nucleara/
© 2025 Lucian Ștefan COZMA, Daniela Georgiana GOLEA, Cosmin Vasile ȚENU. Responsabilitatea conținutului, interpretărilor și opiniilor exprimate revine exclusiv autorilor.

 

Un important pas înspre securitatea comunității europene: noi soluții tehnologice în energetica nucleară

Lucian Ștefan COZMA[1], Daniela Georgiana GOLEA[2], Cosmin Vasile ȚENU[3]
lucian.stefan@yahoo.fr

[1] Fizician, doctor în Științe Militare, Universitatea București, Facultatea de Fizică (Măgurele și Hyperion-București), Academia Militară București (Universitatea Națională de Apărare „Carol I”)

[2] Economist, Doctor în Securitate Cibernetică, Academia de Studii Economice din București, Universitatea Anghel Kanciov din Ruse

[3] Inginer mecanic, specialist în Securitate și Apărare, Universitatea Politehnică București, Academia Militară (Universitatea Națională de Apărare și Colegiul Național de Apărare) din București

 

După încheierea celui de-al Doilea Război Mondial a urmat o perioadă de aproape 10 ani de optimism în legătură cu dezvoltarea energeticii nucleare. Din păcate, domeniul energeticii nucleare nu s-a dezvoltat, ci mai curând acela al armamentelor nucleare. Încă din anii ´70 ai secolului trecut devenea tot mai clar faptul că rezolvarea problemei energetice cu ajutorul tehnologiei nucleare nu constituie deloc o chestiune simplă, randamentul de conversie fiind mult prea redus. Prin urmare, s-a constatat că mai sunt încă mulți pași de făcut și etape de parcurs până să ajungem la un nivel tehnologic satisfăcător și la un randament convenabil.

Pe de altă parte, tehnologia nucleară ridică mari probleme de securitate și de fiabilitate, iar problemele de mediu nu pot fi nici ele neglijate. O serie de dezastre industriale și ecologice[1] petrecute în a doua parte a sec. XX au confirmat faptul că energia nucleară nu este ușor de gestionat și că sunt necesare noi tehnologii.

Introducere

Ultimele decenii au ridicat mari probleme din partea sectorului nuclear și în continuare acestor probleme nu li s-au adus soluții fezabile. În momentul de față energetica nucleară este fundamental bazată pe generatoarele de fisiune nucleară, acestea dovedindu-se deja de randament scăzut și prezentând mari probleme de fiabilitate și de siguranță în funcționare. Mai mult, costurile foarte mari de fabricare, de mentenanță și asigurare a funcționării în regim de securitate au pus nu o dată sub mari semne de întrebare existența și dezvoltarea sectorului energo-nuclear bazat pe fisiunea nucleară.

Autorii lucrării de față pornesc de la următoarele observații:

-utilizarea reacției de fisiune nucleară este inoportună, pentru că nu posedăm în momentul de față nicio tehnologie care să ne permită conversia în forme utile a unei energii de valori atât de mari; prin urmare, din reacția de fisiune noi nu colectăm în momentul de față decât o mică parte din energia degajată sub formă de căldură, ceea ce presupune un randament total al sistemului foarte redus; practic, majoritatea reactoarelor nucleare din momentul de față sunt niște dispozitive care încălzesc apa în scopul de a produce aburi; încălzirea unui agent de lucru (apă) până la stadiul de aburi poate fi realizată și fără declanșarea… reacției de fisiune;

-actualele generatoare nucleare termo-electrice întrebuințează o cantitate subcritică de material radioemisiv (de obicei, radioizotopi) dar nu asigură captarea și conversia energiei TERMICE (pe care preferă să o disipeze cu ajutorul unor radiatoare de căldură) în schimb utilizând elemente termoelectrice sau/și captatoare beta-voltaice, acestea făcând transformarea energiei termice și radiative la un randament foarte mic; prin urmare, generatoarele nucleare termo-electrice cu radioizotopi lucrează la ora actuală doar la puteri relativ mici, au rapoarte putere/masă mici și nu utilizează decât în mică măsură cantitatea de căldură emisă de radio-izotopul respectiv, deci, funcționează la un randament scăzut;

-se pot concepe încărcături modulare, standardizate, formate din combustibil nuclear sau și radioizotopi de diverse tipuri, inclusiv deșeuri nucleare sau amestecuri din toate acestea în diverse proporții, obligatoriu aflate sub masa critică, astfel de încărcătură radioemisivă având capacitatea de a emite încontinuu și omogen o mare cantitate de căldură; containerele cu astfel de încărcături de masă subcritică nu ar avea scut anti-radiații sau instalație de răcire, ci ar fi niște module standard proiectate potrivit unei anumite valori a puterii electrice/termice;

-un număr determinat de module din cele descrise la punctul precedent ar fi introduse în cadrul unui suport fix, ale cărui configurație și dimensiuni ar fi concepute în raport cu forma și dimensiunile modulelor-standard de încărcături sub-critice; un astfel de suport fix ar conține instalația de circulare a agentului termic și aparatura cu senzorii de control ai parametrilor de funcționare; instalația de circulare a agentului termic (apa) ar putea asigura deopotrivă răcirea (menținerea funcționării în parametrii de securitate) dar și încălzirea agentului de lucru până în stadiul de abur de suprapresiune;

-obținerea aburilor de suprapresiune prin colectarea căldurii emise de masele subcritice de material radioemisiv s-ar face printr-o judicioasă alegere a materialelor din care sunt realizate containerul masei subcritice și conductele de circulare ale apei; în mod obișnuit peretele containerului de material sub-critic poate atinge temperatura de cca 1000 °C, ceea ce presupune întrebuințarea unor materiale speciale cum ar fi Grafitul Pirolitic și Carbura de Tungsten sau Titanul; optim ar fi probabil un recipient din Grafit Pirolitic ranforsat cu o plasă exterioară realizată din filament de Wolfram; instalația de răcire poate fi realizată din Cupru prin care este circulată încontinuu apa;

-aceste sisteme modulare formate din containere de mase sub-critice și suport de fixare a containerelor care conține și instalație de răcire/circulare a agentului termic nu ar dispune de scut antiradiații; în schimb, întreaga incintă a generatorului ar avea un astfel de scut;

-în baza acestei concepții modulare s-ar putea realiza module de putere bine definită, pornind de la câțiva kW și ajungând la câteva zeci de kW, generatoarele fiind dimensionate potrivit spațiului permis de locul unde urmează a fi amplasate și funcție de puterea dorită;

-pentru conversia energiei termice în energie cinetică ar putea fi utilizat modelul turbinei depresive Coandă, iar aburul ar fi condensat și recirculat după ieșirea din turbină;

-scuturile anti-radiații pot fi realizate prin utilizarea de câmp magnetic sau/și blindaj de Plumb iar controlul modulelor s-ar face din exterior prin brațe de telemanipulator.

Ținând cont de aceste idei, în cele ce urmează vom expune o nouă concepție privind realizarea sistemului energetic național în România și în cadrul statelor UE.

1. Situația de fond în sectorul energetic în perioada 2009-2022

Strategiile Energetice Naționale 2019-2050 și 2020-2050 arătau în textul acestora, că pe fondul crizei financiare (2007-2008) și contractării economiei din acei ani, consumul de energie electrică şi în consecinţă prețul său, s-au redus semnificativ, atât la nivelul României, cât și la nivel regional și global. Ca urmare, în jurul anului 2010 capacitățile de producție instalate deveneau excedentare cererii de energie electrică. După izbucnirea crizei din Ucraina și luarea măsurilor economice sinucigașe la nivelul UE (adoptarea așa-numitelor sancțiuni împotriva Federației Ruse) situația s-a modificat dramatic, apărând în Europa riscul major ca sistemele energetice naționale să nu mai fie capabile să acopere nevoile de consum, iar prețurile au cunoscut o creștere accentuată într-un interval scurt de timp.

În România, impactul semnificativ inițial a apărut numai asupra capacităților pe bază
de cărbune, accentuat pe fondul separării producătorilor pe criteriul surselor de generare (cărbune, gaz, nuclear, hidro) cât și de punerea în funcţiune a unor noi capacităţi din surse regenerabile. S-a apreciat astfel în jurul anului 2020 că în cadrul Strategiei Energetice Naționale o redresare treptată a economiei României și a economiilor regionale va conduce la revenirea într-un ritm mai lent a consumului de energie electrică, pe fondul eficienței energetice sporite și, de asemenea, a prețurilor energiei electrice, având în vedere obiectivul consumatorilor industriali de a rămâne competitivi la nivel regional și mondial.

Aceste deziderate nu au mai putut fi atinse din cauza evoluției nefavorabile a crizei din Ucraina. Mai ales că în continuare, ponderea cea mai mare a consumului de energie primară este cel din  domeniul energiei termice, în care gazele (mai ales de proveniență rusească) au un rol foarte important. Un alt aspect important este și acela al identificării caracteristicilor mediului macroeconomic actual şi al influenţei principalilor indicatori macroeconomici asupra dinamicii sectorului energetic românesc.

În acest sens, încă din 2020 s-a realizat o analiză comparativă (în Strategia Energetică Națională) între principalii indicatori macroeconomici și indicatorii cheie ai sectorului energetic. În cadrul analizei comparative au fost luaţi în considerare indicatorii macroeconomici care pot avea o influenţă semnificativă asupra evoluţiei consumului și producţiei de energie primară din România, precum și principalii indicatori energetici. Competitivitatea economică este dependentă de mai mulți factori care țin de starea și dinamica pieței energetice, de puterea statelor care intră în această scenă competițională și mai ales, de maniera în care acești jucători puternici acceptă sau nu să desfășoare o competiție loială față de statele mici. Istoria ne-a arătat faptul că niciodată actorii puternici ai scenei internaționale nu au respectat regulile competiției loiale, în special în domeniul energetic.    Desigur, dacă tratăm strict sub aspect economic, România poate face diverse manevre în sensul asigurării competitivității, reducând întru câtva costurile de producție, dezvoltând unele modernizări și retehnologizări, scăzând cheltuielile colaterale legate de personal și infrastructură etc. Însă problema de bază o va constitui abilitatea politică a României și îndrăzneala cu care se va manifesta pe scena internațională.

Strategia Energetică Națională a pus în anul 2020 la dispoziția publicului o serie de date și informații privind starea economică de atunci a domeniului energetic românesc: din analiza comparativă a indicatorilor economici s-a observat decuplarea evoluţiei PIB de evoluţia consumului de energie, această caracteristică având o importanţă majoră în dimensionarea evoluţiei sectorului energetic românesc în perioada 2015-2035.

Deşi istoric, evoluţia consumului de energie reflectă într-o mare măsură evoluţia PIB, această corelare între creşterea economică și creşterea consumului de energie nu mai este valabilă înperioada 2009-2013. Aceasta rezultă atât din evoluţia anuală diferită a celor doi indicatori,precum şi din evoluţia diferită a acestora în cursul perioadei analizate. Rata anuală compusă de creştere a PIB în perioada analizată a fost de 4,68%, în timp ce consumul de energie primară a scăzut cu o rată anuală compusă de creștere de 2,02%. Totodată, în perioada 2009-2013, PIB a înregistrat o creştere de 20,07%, în timp ce consumul de energie primară s-a redus cu 7,85%. Prin urmare, se confirmă aprecierile mai vechi potrivit cărora în viitorul mai apropiat sau mai îndepărtat, tendința în domeniul energetic va fi aceea a creșterii masive a consumului și necesarului de energie. Tocmai de aceea criza din Ucraina (2022) a condus la provocarea unei crize subsecvente a domeniului energetic de o asemenea gravitate.

Prin urmare, autorii consideră că sectorul energetic nuclear va oferi marea soluție a viitorului, sub condiția de a fi complet retehnologizat. Aceasta înseamnă punerea la punct a unor noi modele de centrale nucleare, mult mai compacte și de randament sporit, dar și recuperearea și refolosirea în energetică a deșeurilor nucleare.

Pentru a se realiza o asemenea retehnologizare a sectorului nuclear, va trebui să se insiste în munca de cercetare pe:

-obținerea unei metode industriale de exploatare a fuziunii termonucleare (de pildă, prin perfecționarea instalațiilor de tip TOKAMAK, experimentate de ruși încă din anii”60);

-realizarea de modele mai mari de generatoare nucleare beta-emisive (generatoare în care materialul nuclear emite radiații beta, adică electroni rapizi, iar această radiație beta este colectată de pereții instalației și transformată direct în energie electrică utilă) și renunțarea la metoda actuală a fisiunii nucleare.

Ca metodă de tranziție de la vechea tehnologie nucleară la noile tehnologii, materialul nuclear scos din actualele reactoare de fisiune, poate fi utilizat cu succes în cadrul unor convertizoare beta-emisive de mare randament. În acest sens, deja dispunem de o bază de inventică foarte consistentă.

În legătură cu sectorul energetic nuclear actual, în conținutul Strategiei Energetice Naționale 2020-2050 se arată că întregul ciclu al combustibilului nuclear din România include activități, care se desfășoară conform cadrului legal și instituțional; adiacent ciclului combustibilului nuclear, rezultă activitatea de gestionare și depozitare a deșeurilor radioactive, rezultate în urma arderii combustibilului nuclear. Totodată, o activitate aparte, specifică ciclului combustibilului utilizând Uraniul natural o reprezintă fabricarea Apei Grele utilizate în procesul de răcire a centralelor nucleare.

Fig. 1 Turbina depresionară Coandă a fost de la bun început un agregat care s-a remarcat printr-un randament deosebit. În stânga şi la centrul imaginii este prezentată turbina Coandă potrivit brevetului obţinut de către Constantin Teodorescu-Ţintea sub patronajul direct al lui Coandă; a se vedea şi brevetele RO41446 din 1960 şi RO42186 din 1959. La turbina aerodepresivă Coandă gazele au scurgere axială (axul turbinei fiind de fapt o conductă în care circulă gaze sub temperatură şi presiune relativ mare) pentru ca o parte din acest gaz să se deplaseze radial prelingându-se pe suprafaţa paletelor turbinei. Prin aplicare efectului Coandă (adeziunea fluidului la suprafaţa de scurgere care descrie o linie curbă) se formează regiuni depresionare în spaţiile dintre palete ceea ce face ca însăşi presiunea ambientală să participe la antrenarea turbinei. În cazul în care sursa de gaze este un motor turboreactor, doar o parte din gaze vor fi deflectate radial pentru antrenarea turbinei, restul gazului care se scurge prin conducta axială poate să-şi urmeze nestingherit drumul realizând de pildă tracţiune reactivă, prin intermediul unui ajutaj convergent-divergent de tip Laval. Este interesant faptul că funcţionarea turbinei nu deranjează prea mult scurgerea gazelor arse provenite de la motor, astfel încât tracţiunea motorului turboreactor este în foarte mică măsură diminuată, putând rivaliza cu tracţiunea dezvoltată de un motor rachetă. Reamintim cu această ocazie faptul că la un motor turboreactor clasic paletele turbinei sunt aşezate practic în calea gazelor arse evacuate din camerele de ardere, aceste gaze cedând turbinei o bună parte din energia lor cinetică. La motorul turboreactor dotat cu turbină aerodepresionară Coandă, gazele arse se scurg printr-o conductă axială şi doar o mică parte din ele sunt prelevate radial pentru acţionarea turbinei, restul continuându-şi nestingherit scurgerea şi ajungând la ajutajul reactiv fără a pierde energie. În cazul unui generator nuclear termo-cinetic cu radioizotopi, prin axul turbinei ar circula aburii de suprapresiune, aceștia fiind evacuați pe suprafața paletelor (ca în imagine) iar arborele turbinei ar antrena alternatorul.

 

În România, resursele minerale de uraniu sunt în administrarea Companiei Naționale a Uraniului (CNU). În perioada contemporană, singura exploatare de Uraniu parțial activă în România era cea localizată în județul Suceava și care asigura până nu demult producția de minereu uranifer prin exploatarea a două structuri mineralizate, respectiv Crucea și Botușana. Cu o vechime în exploatare de 26 ani, zăcământul Crucea-Botușana este în curs de epuizare, iar activitatea a fost sistată încă din 2023.

În perspectivă, CNU are în vedere atragerea în circuitul economic a unui nou perimetru din zona Carpaţilor Orientali, zăcământul uranifer Tulgheș-Grințieș. În acest context, există posibilitatea construirii unor noi capacități de prelucrare și rafinare, cu tehnologii avansate, care să asigure creșterea gradului de recuperare a Uraniului și reducerea costurilor de producție.

Resursele naționale de Uraniu și stocurile de concentrate tehnice de Uraniu aflate în diverse stadii de rafinare și depozitate la Platforma Feldioara asigură necesarul de materie primă pentru fabricarea combustibilului nuclear necesar reactoarelor 1 şi 2 de la Cernavodă pe întreaga durată tehnică de exploatare a acestora.

Astfel, pentru funcționarea continuă și în condiții de siguranță a Unităților 1 și 2 este necesară deschiderea zăcământului uranifer Tulgheș-Grințieș. O soluție pe termen mediu ar putea fi și importul și prelucrarea concentratelor tehnice de Uraniu, în vederea obținerii pulberii de Dioxid de Uraniu. În condițiile deschiderii și exploatării noului zăcământ uranifer, resursele interne de Uraniu nu pot asigura complet necesarul de combustibil pentru patru unităţi nucleare, în perspectiva construirii și punerii în funcțiune a Unităților 3 și 4, pe toată durata de operare a acestora, fiind necesar și importul de Octoxid de Uraniu (U₃O₈). Octoxidul de Uraniu importat poate fi procesat în România, în concordanţă cu necesarul rezultat din programul de dezvoltare al energeticii nucleare.

2. Nevoia de retehnologizare

Problema retehnologizării componentelor CNU s-a ridicat destul de des în cadrul acțiunilor întreprinse în ultimii ani, mai ales atunci când s-a invocat pericolul de falimentare a acestui sector al industriei. Până în momentul de față, soluțiile de retehnologizare propuse de cei care au putere de decizie în CNU sunt modeste ca impact pe termen mediu și lung, reușind doar să aducă unele ameliorări imediate, mai ales în plan strict economic, salvând astfel sectorul de la perspectiva intrării în incapacitate de plată și faliment. Totodată, a fost destul de lesne evitată și procedura anevoioasă a reorganizării judiciare, cu toate riscurile și impedimentele pe care aceasta le presupune.

Față de această situație, autorii lucrării de față vor căuta să identifice și să prezinte o serie de potențiale noi soluții tehnologice, care ar aduce mai multe avantaje decât soluțiile propuse concret până în momentul de față. Din această perspectivă se va ține cont de lucrările de cercetare-dezvoltare propuse în cadrul sesiunilor de comunicări științifice (mai ales cele de la Facultatea de Fizică-Măgurele) de autori români sau străini, precum și de unele lucrări din cadrul bibliografiei de inventică.

În legătură cu aspectele arătate în cadrul lucrării de față referitor la energetica nucleară românească noi considerăm oportună îndreptarea atenției decidentului politic mai ales către sectorul energo-nuclear, aducând în acest sens următoarele argumente:

1– Recentele rezultate obținute de cercetătorii de la CERN și respectiv, rezultatele obținute în ceea ce privește generatoarele cu neutroni rapizi și cele de tip betavoltaic, ne-au demonstrat deja că tehnologia atomo-energetică încă mai permite numeroase și importante perfecționări; confirmând astfel în mod indirect una din ipotezele lucrării de față, potrivit căreia tehnologia atomoelectrică este încă la începuturile sale; prin urmare, o posibilă direcție de dezvoltare în cadrul CNU ar fi aceea a energeticii nucleare radioizotopice^[2] și beta-voltaice^[3] și celei bazate pe alte aplicații ale energiei nucleare decât fisiunea nucleară.

2– Prin urmare, inconvenientele energeticii nucleare actuale vor putea fi înlăturate dacă se investește în continuare în activitățile vizând dezvoltarea și perfecționarea acestui domeniu; astfel, în cazul României contemporane, cea mai mare parte a infrastructurii deja există:

Fig. 2 Un model de generator termoelectric cu radioizotopi: generatorul electric al satelitului sovietic Kosmos-954. Acesta a fost un satelit militar sovietic cu masa totală de 3800 kg, lansat pe orbită la data de 18.09.1977 cu ajutorul unei rachete Țiklon-2, de la cosmodromul sovietic din Tyuratam. A evoluat pe orbită circulară cu perigeul de 259 km și apogeul de 277 km, înclinarea de 65° și perioada de 89,6 minute, fiind în cele din urmă distrus (parțial) la data de 24.01.1978 prin reintrarea sa accidentală în atmosfera terestră. Era echipat cu un generator nuclear cu radio-izotopi folosind 50 kg de Uraniu-235 și un convertizor termionic cu Sodiu-Potasiu în stare lichidă. Dezintegrarea satelitului deasupra nordului Canadei a condus la împrăștierea materialului radioactiv pe o fâșie lungă de 600 kilometri, situată între Great Slave Lake și Baker Lake. A fost lansată de canadieni Operația Morning Light ce a acoperit o suprafață de 124000 kilometri pătrați în scopul recuperării materialului radioactiv. S-au recuperat 12 fragmente de dimensiuni mari ale satelitului, dintre care 10 erau deosebit de radioactive. Reactorul de tip BES-5 utiliza Uraniul-235 sub forma a 37 tije cilindrice cu dispozitive de control a radiației din Beriliu și Hidrură de Litiu (LiH), reflectorul de neutroni fiind din Beriliu, iar agentul de răcire fiind Na-K în stare lichefiată. Atingea puterea termică de 100 kW și puterea electrică de maxim 5 kW.

 

-combinatul de apă grea la Drobeta Turnu-Severin, în ciuda stării sale actuale de insolvență; institut de cercetare în domeniul îmbogățirii Uraniului la Pitești;

-institut de cercetare în fizică atomică și acceleratoare de particule la Măgurele,

-fabrici de prelucrare a minereurilor de Uraniu etc.,  iar (re)punerea lor în funcțiune (cu sau fără investitori străini) ar putea reprezenta o soluție deosebită pentru sectorul energetic dar și pentru economia românească în general;

-o posibilă dezvoltare a CNU ar fi și aceea a utilizării acceleratoarelor de particule de la Măgurele și a echipamentelor de la Pitești în scopul producerii la scară industrială de radioizotopi cu aplicații în industrie (cu deschidere la export), inclusiv în energetică^[4]; sistemele energetice bazate pe radioizotopi sunt în continuă perfecționare^[5] în momentul de față, iar România importă acești izotopi deși deține deplinele capacități industriale pentru a-i produce la prețuri competitive, atât la Măgurele cât și la Pitești.

Fig. 3 Diversele tipuri clasice de reactoare nucleare bazate pe reacția de fisiune. Toate sunt de dimensiuni și masă foarte mare, fiind dificil de menținut în regim de exploatare și presupunând totodată costuri mari. https://www.daviddarling.info/encyclopedia/

            A investi în realizarea și perfecționarea generatoarelor atomice cu radioizotopi^[6] ar constitui o direcție de mare interes pentru viitorul mediu și mai îndepărtat. Un singur modul generator cu radioizotopi^[7] are dimensiuni și masă redusă (fără a considera blindajul anti-radiații) și neaplicând fisiunea nucleară, nu prezintă riscuri mari, nici aplicarea unor tehnologii complicate. Dezavantajul ar fi doar acela că puterea sa este de câțiva kilowați^[8].

Dezvoltarea acestei tehnologii în domeniul energeticii de putere ar presupune realizarea unor mari generatoare compuse dintr-o multitudine de module de putere relativ redusă, prevăzute cu ecrane magnetice (cuști Faraday) și cu un blindaj exterior comun. Aceste module ar fi controlate și comandate de la distanță de către oameni prin intermediul unor brațe telemanipulatoare. S-ar putea crea astfel, generatoare nucleare de dimensiuni foarte mici (cam de dimensiunile generale ale unei centrale termice de cartier ale RADET, din București) care nu ar prezenta nici pe departe riscurile sau complicațiile tehnologice ale unei centrale atomoelectrice clasice.

Fig. 4 Schema simplificată a unei baterii atomice de ultimă generație . De mici dimensiuni, fără a implica procese de fisiune nucleară și deci, riscul producerii de explozii catastrofale. Aceasta este formată dintr-o carcasă izolantă prevăzută în interior cu ecran împotriva radiațiilor nucleare. Materialul radioactiv emite radiații care încălzesc un material conceput astfel încât să emită căldura cât mai bine, iar această căldură este preluată de joncțiunile termoelectrice care realizează conversia energiei termice direct în energie electrică. Căldura excedentară este preluată de panourile radiatorului și degajată în ambient. Astfel de scheme ar forma în viziunea autorilor modulele-standard de generatoare termoelectrice cu radioizotopi, capabile să lucreze la puteri standard de până la 5 kW; aceste module nu ar avea nici ecran anti-radiații, nici instalație de răcire, în schimb, dispozitivul în care ele ar fi asamblate și înseriate, ar dispune atât de protecție antiradiații cât și de instalație de răcire care ar asigura funcționarea termostatată și menținerea în regim pe durate lungi de timp. Dezavantajul actual al acestor baterii atomice este reprezentat de puterea lor redusă în comparație cu reactoarele de fisiune.

 

Astfel, sistemul energetic național al României ar putea dispune în viitor de un număr foarte mare de centrale atomoelectrice de mici dimensiuni și puteri relativ modeste (5-10 MW) în loc să mai fie utilizate reactoare de putere mare (cca 700 MW), dar care sunt de dimensiuni mari și presupun tehnologii complexe, întreținere costisitoare, riscuri în funcționare etc.

3– O astfel de evoluție benefică nu poate avea loc decât în cazul perfecționării sectorului nuclearo-energetic, majoritatea tehnologiilor aplicate în momentul de față putând fi modernizate sau înlocuite cu noi tehnologii, prin continuarea investițiilor în domeniu^[9]; însăși aceasta ar trebui să fie o direcție de acțiune a CNU pentru viitor. Prin urmare, investiția masivă în cercetare-dezvoltare. Reamintim faptul că la ora actuală cercetarea românească în domeniul nuclear este menținută doar în regim de subzistență.

4– Din datele și informațiile expuse în lucrare rezultă și faptul că resursele energetice primare de natură nucleară oferă posibilitatea obținerii de energie pentru perioade foarte mari de timp, fiind totodată și regenerabile, în sensul că reziduurile nucleare pot fi utilizate în scopuri energetice în cadrul unor dispozitive cum ar fi cele destinate conversiei betavoltaice; aspect foarte important, ținând cont de faptul că resursele energetice fosile se consumă instantaneu fără posibilitatea de recuperare totală sau parțială (neregenerabile); astfel, CNU ar putea să-și asume ca direcție de dezvoltare punerea la punct a unor facilități industriale destinate exclusiv recuperării și reutilizării energetice a deșeurilor nucleare provenite din consumul energetic primar.

5– Dezvoltarea tehnologiilor nucleare poate conduce la aplicarea principiului colectării și conversiei directe a radiației nucleare, obținându-se astfel rapid și simplu energia electrică, prin utilizarea unor generatoare compacte și fiabile^[10], eliminându-se astfel riscurile și problemele tehnologice specifice actualelor generatoare nuclearo-electrice. S-au elaborat în ultimii ani modele avansate de generatoare nucleare^[11] bazate pe tehnologii hibride, astfel de modele fiind în măsură să aducă importante perfecționări (scăderea dimensiunilor și masei totale, importante creșteri de randament, mărirea siguranței în funcționare etc.).

Ar trebui să observăm că nu în ultimul rând chiar și în domeniul clasicelor reactoare de fisiune au fost aduse o serie de perfecționări, cea mai mare parte din acestea provenind din domeniul cercetărilor spațiale, mai precis, din astronautică. Vehiculele spațiale destinate viitorului apropiat^[12] și mediu au nevoie de surse electrice de mare putere și durabilitate, fiind deci, puse la punct modele de reactoare nucleare compacte^[13],^[14],^[15] fiabile și capabile să genereze puteri îndeajuns de mari fără a prezenta inconvenientele specifice tehnicii nucleare clasice. Încă din anii 1970 în România au fost experimentate și modele de generatoare magnetohidrodinamice (MHD) cercetările de acest gen fiind în mod greșit abandonate după 1989 din lipsă de interes și de fonduri. Mai mult, dezvoltarea tehnologiei conversiei termonucleare (aplicarea fuziunii nucleare controlate^[16], o altă posibilă direcție de dezvoltare  în tehnologia nucleară) ar putea conduce la obținerea în condiții de mare economicitate a unor cantități mari de energie, fără a mai implica factorii poluanți nucleari și riscurile existente în momentul de față; cu resursele umane și tehnologice pe care le deține, România poate participa activ în cadrul acestui efort global de cercetare-dezvoltare în domeniul nuclear.

 

Denumire	Aplicația	Putere maximă		Radio-izotopul utilizat	Masa izotopului activ (kg)	Masa reactorului (kg)	Raportul putere/masă W/kg)
		Electric (W)	Termic (W)
ASRG	Naveta spațială Discovery	cca 140 (2×70)	cca 500	238Pu	1	34	4,1
MMRTG	Sonda MSL/Curiosity rover	cca 110	cca 2000	238Pu	cca 4	< 45	2,4
GPHS-RTG	Sondele Cassini, NewHorizons, Galileo și Ulysses	300	4400	238Pu	7,8	55,9–57,8	5,2-5,4
MHW-RTG	Sondele Voyager 1 și Voyager 2	160	2400	238Pu	cca 4,5	37,7	4,2
SNAP-3B	Satelitul Transit-4A	2,7	52,5	238Pu	?	2,1	1,3
SNAP-9A	Sateliții Transit 5BN1/2	25	525	238Pu	cca 1	12,3	2
SNAP-19	Satelitul Nimbus-3, Sondele Pioneer 10 și Pioneer 11	40,3	525	238Pu	cca 1	13,6	2,9
SNAP-19	Sondele Viking 1 și Viking 2	42,7	525	238Pu	cca 1	15,6	2,8
SNAP-27	Navele pilotate Apollo 12-17	73	1480	238Pu	3,8	20	3,65
SNAP-10A	Proiectul SNAP-10A	600	30000	Uraniu îmbogățit	?	431	1,4
Buk (BES-5)	Proiectul US-As	3000-5000	100000	235U	30	1000	media 3

 

Fig. 5 Lista generatoarelor termoelectrice cu radioizotopi utilizate până în prezent în aplicații spațiale. Modelul BES-5 (URSS) atingea valoarea medie a puterii de 3000 Watt (3 kW) cu 30 kg de U-235 îmbogățit. Masa totală a structurii (o tonă) era justificată de prezența scutului anti-radiații și a instalației de răcire. Variantele modernizate la care se referă lucrarea de față nu ar avea așa-ceva, deoarece structura terestră în care ar urma să se monteze ar conține deopotrivă protecția anti-radiații și instalația de răcire.

 

Ținând cont de cele expuse în cadrul lucrării și de concluziile obținute, autorii consideră ca la nivelul organizațiilor de cercetare științifică din domeniul securității (UNAp, ANI etc.) se pot realiza grupuri de lucru apte să dezvolte activități de cercetare în domeniile

strategice (printre care și domeniul energetic). Desigur, problemele de cercetare propriu-zisă în domeniul tehnologiei nucleare nu vor putea fi abordate decât de personalul specializat de la ATM (Academia Tehnică Militară) sau ACTTM^[17]-Clinceni, alături de personalul civil de la Măgurele sau Pitești. Aceasta în cadrul unor abordări pluridisciplinare (invitând inclusiv fizicieni, ingineri etc.) urmând ca rezultatele să fie analizate din perspectiva securității naționale. Concluziile obținute să fie puse la dispoziția decidenților în probleme de securitate.          O astfel de activitate (centrată în jurul problemei securității naționale) nu are practic cum să nu includă și sectorul energetic nuclear românesc, acesta având (în opinia autorilor) o valoare strategică deosebită, mai ales pe fondul conflictualității crescânde din ZEMN.

Lumea contemporană se află de mai mulți ani în preajma unei crize energetice globale, ba chiar, sunt unele voci care afirmă că această criză este în plină desfășurare în momentul de față, dar această opinie este discutabilă, dacă ținem seama de definiția noțiunii de criză, așa cum este percepută în cadrul științelor militare: un eveniment manifestat rapid și care ia astfel

prin surprindere,  totodată, fiind o stare de lucruri care nu mai poate continua astfel sub nicio formă, necesitând numaidecât o totală reconsiderare și astfel, trecerea la o nouă stare de fapt fundamental diferită de cea inițială. Indiferent dacă această criză (energetică) s-a declanșat sau nu, necesitatea de a înlocui sursele energetice fosile este la această oră indubitabilă.

Prin urmare, lumea oamenilor de știință s-a mobilizat deja pentru atingerea acestui obiectiv, dar primele concluzii nu sunt deloc încurajatoare:

-tehnologia fotovoltaică este încă foare scumpă, necesită suprafețe mari pentru un raport încă prea mic între putere și unitate de suprafață;

-tehnologia eoliană este și mai dezavantajoasă și nici nu poate asigura o funcționare permanentă; sursele termoelectrice (printre care și pila Karpen) fie au rămas în stadiul experimental, fie nu au decât aplicații limitate;

-energia hidraulică și cea geotermală nu pot fi utilizate decât în regiunile (destul de rare) care dispun de condiții naturale propice;

-pe de altă parte, biocombustibilii și biogazul sunt dificil sau chiar imposibil de produs continuu și în cantități mari;

-tehnologiile destinate fuziunii termonucleare controlate nu au fost încă bine puse la punct, deși s-au realizat multe cercetări și experimente în acest sens;

-dispozitivele destinate conversiei directe a energiei magnetice sunt încă la nivel conceptual sau cel mult, experimental…

Toate aceste constatări ne conduc la concluzia că în momentul de față în domeniul energetic nu avem încă nici măcar o singură soluție tehnologică bine conturată.

 3. Noi soluții tehnologice

În aceste condiții, o soluție tehnologică destul de eficace este încă reprezentată de conversia clasică a energiei nucleare utilizându-se în acest scop mai multe tipuri de reactoare nucleare, deja experimentate și aplicate, pentru care există așadar experiență suficientă. Din nefericire, tehnologia energo-nucleară presupune costuri de investiție foarte mari, fiind totodată o tehnologie pretențioasă și care presupune o serie de riscuri. În ciuda acestor aspecte negative, încă merită să luăm în calcul scenariul investiției preponderente în sectorul energo-nuclear și dezvoltarea centralelor electrice care utilizează combustibili nucleari din Uraniu.

Așa cum s-a arătat și din analiza anterioară, o dezvoltare a CNU în sensul celor expuse anterior (perfecționări ale tehnologiilor, aplicarea unor metode mai simple, modularizarea generatoarelor nucleare, renunțarea treptată la tehnologiile bazate pe fuziune, recuperarea și reutilizarea deșeurilor nucleare rezultate din procesele de fisiune etc.) ar putea conduce la beneficii majore din perspectiva securității. Aceste avantaje aduse în cadrul securității energetice a României ar putea fi argumentate după cum urmează:

A– Modularizarea generatoarelor nucleare și distribuirea în teritoriu a puterii nucleare, în loc de centralizarea acesteia. Din perspectiva securității naționale, aceasta înseamnă că generatoarele nucleare vor deveni ieftine și fiabile, diminuând foarte mult costurile totale implicate dar mai ales, diminuând pericolul de producere a unor accidente de orice fel, inclusiv accidente de contaminare radioactivă, cele de explozie nici nu există de fel în cazul noilor tipuri de generatoare ce ar fi utilizate. Aceste generatoare ar fi foarte mici (ca dimensiune și masă) și realizate potrivit unor standarde de putere sau dimensionale. Aceasta înseamnă că vor putea fi utilizate în regim modular, adică se va putea realiza (în regim opțional și adaptabil, potrivit nevoilor și oportunităților) un generator de putere și dimensiuni mai mari sau mai mici, prin adăugarea ori scoaterea unuia sau mai multor module-standard.      De pildă, se proiectează un modul-standard de generator termoelectric cu radioizotopi, având puterea electrică utilă de 5 kW și masa reactorului (fără scut și instalații auxiliare) de cca 70 kg. Pornind de la acest modul-standard de 5 kW se vor putea realiza cu mare ușurință (prin înserierea mai multor module) generatoare de 1,5 sau 10 MW aceasta însemnând punerea împreună a 200, 1000 sau 2000 module, toate având o instalație comună de răcire, de colectare a curentului electric, de ecranare a radiațiilor nocive etc.

Un generator de 10 MW ar avea o masă a reactorului de cca 140 tone și dimensiunea generală ceva mai mare decât a unui punct termic RADET, la care s-ar adăuga masa ecranului comun și a instalațiilor auxiliare. Se vor putea realiza în teritoriul național zeci sau sute de asemenea mini-centrale nucleare a căror putere însumată ar fi de ordinul GigaWaților. Astfel, necesarul de consum național ar fi acoperit prin distribuirea puterii electrice într-un număr foarte mare de locuri, iar nu prin realizarea unei centrale atomo-electrice mamut (cum este cea de la Cernavodă). Din punctul de vedere al securității naționale, această modularizare a generatoarelor nucleare precum și capacitatea de a distribui puterea nucleară în teritoriu, ar aduce numai avantaje din toate punctele de vedere. S-ar realiza autonomia energetică locală, descentralizarea din punct de vedere energetic, consumatorii industriali sau casnici nu ar mai fi practic deloc dependenți de situația alimentării electrice provenite de la o sursă centralizată, în cazul unui conflict, inamicului i-ar fi foarte dificil să lovească niște centrale electrice atât de mici și dispersate pe suprafața întregului teritoriu al țării, în vreme ce o centrală mare cum este cea de la Cernavodă ar fi foarte simplu de luat ca țintă și de scos din funcțiune.

B– Compactizarea instalațiilor energo-nucleare și reducerea necesarului de personal. Din perspectiva securității naționale, aceasta înseamnă și o reducere masivă a costurilor legate de spațiu și respectiv, de personalul afectat funcționării și mentenanței noilor tipuri de centrale. Dacă admitem faptul că o centrală standard potrivit noului model ar avea puterea electrică utilă de 10 MW, atunci aceasta ar dispune de 2000 de module-standard de câte 5 kW fiecare introduse în cadrul unui stativ prevăzut cu sertare destinate fiecărui modul. Personalul necesar unei astfel de centrale nu ar depăși practic 50 de persoane, cu tot cu personalul administrativ și de pază, căci manipularea modulelor nucleare cu radioizotopi s-ar face automat prin intermediul unor brațe telemanipulatoare iar controlul ar fi în foarte mare măsură automatizat și prevăzut cu comandă digitală. Această reducere masivă a costurilor ar interesa și problema securității naționale deoarece ar conduce la securizarea (din perspectivă economică) unui sector strategic al economiei și protejarea sa împotriva fluctuațiilor periculoase pe care le-ar putea înregistra piața energetică globală sau regională. Așa cum s-a arătat chiar și în textul ultimei strategii energetice naționale (2020) problema reducerii costurilor din cadrul sistemului energetic și respectiv, eficientizarea componentelor acestui sistem, constituie una din marile soluții privind securitatea României contemporane.

C– Îndepărtarea problemelor de siguranță în funcționare și a dificultăților de exploatare specifice generatoarelor clasice de fisiune. Din perspectiva securității naționale, aceasta înseamnă diminuarea importantă a pericolului de contaminare, sub rezerva bunei pregătiri a personalului care deservește nou tip de centrală atomo-electrică și a dotării acestuia cu echipament suficient cantitativ și de bună calitate, destinat protecției mediului, a personalului față de radiațiilor nocive și totodată destinat manipulării substanțelor radioactive înainte, în timpul și după scoaterea din funcțiune a centralei. Riscul de explozie nucleară este practic înlăturat complet, în noile condiții reactoarele nu mai declanșează reacții de fisiune și nu mai lucrează în condițiile apropierii de masa critică. În această situație, noile tipuri de generatoare nucleare vor putea lucra în regim economic și de securitate sporită, asigurând diminuarea masivă și chiar înlăturarea completă a unor mari riscuri pentru mediu și pentru populație, așa cum acestea există în cazul centralelor atomo-electrice clasice. Înlăturarea acestor riscuri constituie un mare avantaj din perspectiva securității mediului și a securității sociale, constituind și un mare avantaj pentru sistemul energetic național.

D– Reducerea amprentei nucleare vizibile și a necesității protecției specifice. Din perspectiva securității naționale, aceasta înseamnă că amplasamentele viitoarelor centrale atomo-electrice construite după noul model, nu vor mai putea fi identificate ușor și nici nu vor mai fi neapărat niște amplasamente fixe. În momentul de față, poziția centralelor nucleare poate fi identificată chiar și din satelit, din cauza amprentei radioactive foarte clare. Mai mult, actualele reactoare nucleare din cauza dimensiunii și masei lor sunt fixe ori foarte dificil de mutat dintr-un loc în altul. Noile reactoare nucleare ar fi deosebit de compacte, ușoare și rapid deplasabile de la o poziție în alta, ceea ce ar deschide posibilitatea realizării de unități atomo-electrice mobile dispuse pe linia ferată sau în cadrul unor sisteme rutiere de tip trailer. Într-o astfel de situație sistemul de securitate este avantajat, deoarece ar reduce eforturile și totalul cheltuielilor necesare asigurării protecției fizice a acestor obiective nucleare. Prin urmare, componentele sistemului național energo-nuclear ar deveni mult mai facil de protejat, securitatea acestora fiind avantajată în noile condiții, iar în caz de conflict armat inamicului i-ar fi foarte dificil să identifice în teritoriul României poziția mini-centralelor atomice, mai ales dacă acestea ar fi mobile, rapid deplasabile dintr-un punct în altul.

E– Posibilitatea recuperării și reutilizării beta-voltaice a materialului nuclear utilizat în generatoarele electro-nucleare. Din perspectiva securității naționale, aceasta înseamnă faptul că este rezolvată o mare problemă actuală a securității de mediu. Și anume, problema deșeurilor radioactive. Astfel de deșeuri rezultă în urma tuturor categoriilor de utilizări ale materialelor radioactive, dar în special în urma proceselor de fisiune speccifice centralelor atomo-electrice clasice. Chiar dacă admitem ipoteza creării noilor tipuri de centrale atomo-electrice bazate pe utilizarea radioizotopilor, tot vom continua să utilizăm centrala de la Cernavodă și chiar se va face extinderea acesteia cu minim încă două reactoare de fisiune nucleară. În aceste condiții, vom avea tot timpul problema deșeurilor nucleare, care va constitui nu atât o problemă economică, dar mai ales o problemă de securitate a mediului și securitate a populației din România. Această problemă se poate rezolva pe termen lung prin realizarea unor centre de conversie beta-voltaică dotată cu dispozitive de stocare a deșeurilor radioactive și totodată, de captare a radiației emise de acestea^[18]. Conversia beta-voltaică este în momentul de față foarte puțin utilizată deoarece pentru obținerea de puteri suficient de mari ar fi nevoie de mari suprafețe active de conversie, deși cercetări recente au demonstrat că această tehnologie încă se poate ameliora^[19]. Plecând de la această observație putem afirma faptul că un generator beta-voltaic ca atare nu este oportun aplicațiilor industriale de mare putere, în schimb, în cazul deșeurilor radioactive depuse în spații de depozitare, problema suprafeței nu se mai ridică în aceiași măsură. Prin depozitarea într-un anumit fel a deșeurilor radioactive, energia emisă de acestea poate fi colectată și convertită direct în energie electrică utilă, existând la ora actuală deja mai multe scheme posibile baterii atomice^[20]. Nu numai că s-ar rezolva o problemă de securitate, dar totodată ar fi și suplimentată producția de energie electrică prin recuperarea energiei rămase în deșeurile nucleare.

F– Reorganizarea completă, profundă, a sistemului energetic național, care ar fi bazat preponderent pe energia nucleară și cea regenerabilă (hidro, eoliană și solară) și doar în mică măsură pe energia fosilă. Din perspectiva securității naționale, aceasta înseamnă o reașezare complet nouă a României în cadrul schemei ZEMN, căci statul român potrivit acestei ipoteze ar deveni foarte puțin interesat de maniera în care vor fi amplasate oleoductele și gazoductele regionale, inclusiv puțin afectată de evoluția conflictului din ZEMN creat în jurul accesului la exploatarea resurselor energetice fosile. În noile condiții ipotetice, României ar putea să nu-i mai pese în mod direct de situația conflictului purtat de SUA și Rusia pe marginea resurselor fosile din Marea Neagră, căci în noile condiții sistemul energetic național al României ar fi bazat preponderent pe utilizarea energiei nucleare și într-o măsură secundară, pe energia regenerabilă, dintre care în special hidroenergia și abia apoi, energia eoliană și solară. Dacă în momentul de față gazele, țițeiul și cărbunii constituie încă o importantă resursă energetică primară, în ipoteza de reorganizare a sistemului energetic național prezentată de lucrarea de față, resursele energetice fosile ar fi treptat scoase din prim plan și în final, îndepărtate complet din exploatarea energetică națională. O astfel de evoluție a sistemului energetic național nu ar fi decât benefică din perspectiva securității naționale, căci ar asigura sustenabilitatea energetică pentru un viitor îndepărtat.

G– Asigurarea funcționării sistemului energetic național în regim închis, eliminând orice dependență față de evoluțiile pieței externe. Din perspectiva securității naționale, aceasta înseamnă obținerea mult râvnitei independențe energetice a României. Ideea obținerii acestei independențe a fost lansată încă din perioada regimului Ceaușescu, atunci fiind realizate mari eforturi de către economia națională în sensul atingerii acestui mare deziderat. Ulterior, trecerea la economia de piață și încetarea Războiului Rece au schimbat complet datele problemei și au adus noi și noi provocări, tot mai mari și mai dificil de soluționat. Cu toate acestea, România încă deține potențialul de infrastructură industrială și cel tehnologic destinat dezvoltării sectorului energo-nuclear de așa-natură încât să asigure la un moment dat independența energetică a României, prin utilizarea coroborată a tuturor resurselor energetice primare de care poate dispune această țară.

Astfel, se poate face într-un viitor apropiat sau mediu, completarea resursei de putere a centralei de la Cernavodă, mărirea puterii totale la nivel național a conversiei hidroelectrice, conversiei eoliene și solare. Dar mai ales, aducerea în plus în schema sistemului energetic național, a unor noi tipuri de surse atomo-electrice bazate pe alte tehnologii decât fisiunea nucleară. În aceste condiții, s-ar obține în final mult dorita independență energetică a României și chiar, pe termen lung, ceea ce ar constitui fără nicio îndoială un mare avantaj din perspectiva securității naționale.

Concluzii

Aducerea în schemă a unei alternative tehnologice privind producția de energie, atât pentru asigurarea consumului intern cât și pentru exportul regional.

Autorii propun utilizarea la scară largă (la scară industrială în domeniul energeticii) a unor variante îmbunătățite și adaptate ale generatoarelor termoelectrice^[21] cu radioizotopi. În acest sens, se vor putea utiliza variante îmbunătățite^[22],^[23] de radioizotopi, în special aceia pe bază de Uraniu-235 îmbogățit și Plutoniu, dar și Poloniu-210, Americiu 241, Stronțiu 90 etc.

Este propusă practic utilizarea unor cantități de radioizotopi aflate sub regimul de masă critică, dar care au capacitatea de a emite radiații de putere, care prin interacțiunea cu anumite materiale degajă o cantitate mare de căldură, această căldură fiind preluată atât de un agent termic prevăzut în acest sens cât și de suprafețele de captare ale convertoarelor termoelectrice. Potrivit modelului propus de autori, spre diferență de generatoarele termoelectrice cu radioizotopi (RTG^[24]) aflate în serviciu la ora actuală (în special în cadrul tehnicii spațiale) cel avut în vedere pentru aplicații în energetica românească ar avea următoarele particularități:

-ar fi dimensionat și proiectat după un standard de putere (de pildă, 5 kW);

-nu ar dispune de ecran anti-radiații;

-nu ar dispune de circuit de răcire.

Prin urmare, s-ar obține un dispozitiv (modul) standard având anumite caracteristici fixe de putere și dimensiune. Firește, acest modul standard nu ar putea fi manipulat și transportat decât prin intermediul unor dispozitive speciale de protecție a personalului și a mediului ambient. Potrivit viziunii autorilor, în vederea aplicațiilor în energetică s-ar putea realiza suporturi speciale proiectate pentru dimensiunile standardizate ale modulelor cu radioizotopi și prevăzute cu instalație de ecranare a radiației precum și instalații destinate preluării și utilizării căldurii excedentare.

Reamintim faptul că în cazul RTG clasice, căldura excedentară emisă de radioizotopi este pierdută, de aceea un RTG de tip BES-5[25] cu puterea termică totală de 100 kW, nu reușea decât o conversie (energie termică în energie electrică) de 3 kW putere utilă, adică un randament total de 3%.

Potrivit modelului propus de autori, modulul standard cu izotopi radioactivi ar fi introdus în cadrul unui suport special, dotat cu dispozitive destinate colectării căldurii excedentare (prin circularea convectivă a unui agent termic pe suprafețele care degajă căldură) și astfel, randamentul va putea urca la cel puțin 50%, ceea ce înseamnă că fiecare modul standard ar putea genera 50 kW putere utilă. Suportul respectiv ar fi conceput pentru a putea primi mai multe module-standard cu radioizotopi iar întreg dispozitivul ar fi introdus într-o incintă prevăzută cu blindaje destinate protecției anti-radiații.

Controlarea funcționării modulelor precum și manipularea lor în cadrul incintei respective s-ar face de la distanță, prin brațe telemanipulatoare, așa cum se obișnuiește deja în domeniul tehnicii nucleare, atunci când se lucrează cu radioizotopi.

Un astfel de generator electric cu radioizotopi ar avea avantajul că neutilizând reacții de fisiune nucleară implică riscuri mult mai reduse (respectiv, persistă riscurile de contaminare specifice lucrului cu substanțe radioactive) și totodată, energia termică și electrică se va putea obține mult mai facil, în centrale de dimensiuni mici, cu personal relativ redus și costuri proporțional mai scăzute.

Mai mult decât atât, crearea în energetica românească a acestor modele de mini-centrale atomoelectrice care ar obține deopotrivă energie electrică și termică, ar conduce la descentralizarea producției și distribuției de energie electrică și termică, prin aceasta fiind mult avantajat sistemul energetic național. În conceperea acestei propuneri privind reforma sistemului energetic național (din perspectiva securității energetice) autorii au ținut cont de situația actuală a CNU și de infrastructura de care dispune România în momentul de față în ceea ce privește industria energo-nucleară. Astfel, actualmente dispunem practic de toate facilitățile necesare: obținerii minereurilor radioactive de Uraniu (minele de extracție actuale sau prognozate); procesării acestora și obținerii concetratelor uranifere (uzina Feldioara) destinate aplicațiilor energo-nucleare; îmbogățirii Uraniului (Pitești) și obținerii altor tipuri de izotopi radioactivi (Măgurele) prin diverse metode. De asemenea, dispunem de personal calificat și deja experimentat în ceea ce privește lucrul cu materiale radioactive și instalații nucleare cu grad mărit de risc privind contaminarea, explozia etc.

Pornind de la aceste observații, autorii au concluzionat că se poate trece la o etapă superioară în ce privește dezvoltarea sectorului energo-nuclear românesc, prin reducerea încetul cu încetul a preponderenței generatoarelor clasice (termocentrale, hidrocentrale, centrale atomoelectrice) în energetica românească, și trecerea în schimb la noi tipuri de generatoare atomoelectrice care nu presupun deloc apariția reacțiilor de fisiune nucleară și complexitatea tehnologică pe care o impune producerea la scară industrială a acestor reacții nucleare în lanț. Noul tip de centrală atomo-electrică propus de autoare, ar avea dimensiuni reduse, putere medie, costuri relativ mici și ar deschide astfel posibilitatea de a se realiza un număr foarte mare de mini-centrale atomoelectrice distribuite practic în întreg teritoriul național și asigurând autonomia energetică locală.

În momentul de față, conversia energiei nucleare în alte forme de energie se face prin intermediul declanșării reacției în lanț (fisiunea nucleară) care degajă o cantitate foarte mare de energie; prin intermediul unor agenți termici care preiau căldura degajată de pereții reactorului, o mică parte din energia termică degajată de reacția de fisiune este colectată, utilizată pentru obținerea de aburi și transformată apoi în energie cinetică, prin destinderea aburilor în cadrul unei turbine, aceasta acționând un alternator.

Iată deci, că energia suferă mai multe procese de transformare (din energie nucleară în căldură, căldura utilizată pentru formarea aburilor, transformarea energiei potențiale a aburilor în energie cinetică, în cele din urmă transformarea energiei cinetice în energie electrică) fiecare din acestea la un randament redus, astfel încât în final, doar o mică parte din energia nucleară devine energie termică sau electrică utilizabilă. Mai mult, întregul proces este complex și incumbă mari riscuri de producere a unor accidente care pot însemna explozie și contaminare radioactivă.

Potrivit noii^[26] tehnologii propuse de lucrarea de față, transformarea energiei nucleare în energie termică sau electrică utilă s-ar face mult mai simplu (ca proces tehnologic) și mai direct, deci, la un randament mai bun. Astfel, s-ar obține energie electrică prin conversia directă a energiei termice (utilizând așa-numitele termoelemente sau termocupluri^[27]) iar energia termică excedentară ar fi captată și utilizată fie prin conversie termoelectrică secundară, fie prin conversie termo-cinetică, fie utilizată ca atare. În aceste condiții s-ar obține o producție de energie termică și electrică mult mai eficientă, la costuri relativ mici.

Actualmente, un RTG presupune o masă foarte mare a scutului anti-radiații, o masă relativ redusă de material radioemisiv, iar utilizarea lor drept generatoare electrice este bazată pe conversia termoelectrică (termoelemente) sau/și captarea electronilor cinetici (conversia beta-voltaică) și în mică măsură sau deloc, pe conversia termo-cinetică. Din această cauză, puterea utilă a RTG este în general mică. Un Generator Termo-cinetic cu Radioizotopi, potrivit autorilor, ar fi bazat pe conversia energiei termice în energie cinetică prin încălzirea unui agent termic (apă grea/apă) care s-ar transforma în aburi și ar acționa o turbină de tip Coandă, ulterior aburul fiind refulat, condensat și recirculat. Abia în plan secundar s-ar face și conversia reziduală a radiației cu ajutorul termoelementelor sau prin conversie beta-voltaică.

În cadrul cercetărilor pe care le-am întreprins în perioada 2022-2025 am stabilit existența unui număr relativ mare de substanțe/compuși care se pot achiziționa relativ ușor de pe piață și care în anumite condiții (de regulă, atunci când sunt supuse acțiunii unui câmp electromagnetic de o anumită valoare, dar și în condițiile producerii unor reacții chimice) pot dezvolta reacții fizico-chimice însoțite de emisii radioactive de valoare deloc neglijabilă. În aceste condiții se pot imagina și testa diverse rețete de izotopi radioactivi cu timp foarte scurt de înjumătățire, dar care pot avea importante aplicații în energetică, mai ales pentru sursele de energie electrică apte de a fi îmbarcate de vehiculele aerospațiale. Astfel de baterii electrice cu radioizotopi având timp scurt de înjumătățire sunt caracterizate printr-un raport impresionant de mare între puterea dezvoltată și greutatea totală a bateriei. Am sesizat în legătură cu acest gen de baterii nucleare prezența anumitor pericole legate de supra-reacții necontrolate și contaminare radioactivă pe suprafețe mici și pentru perioade foarte scurte de timp, însă astfel de riscuri pot fi studiate cu ocazia proiectării acestor baterii și există soluții tehnologice pentru diminuarea lor până la situația de a face bateria cu radioizotopi îndeajuns de sigură în exploatare, în variate condiții de mediu.

Bibliografie  selectivă

Cărți

 

1. ANGELESCU Tatiana, MIHUL Alexandru, Fizica particulelor elementare la energii înalte. Note de curs, Tipografia Universității București- Facultatea de Fizică, București, 1983.
2. ARTIMOVICI L.A., Reacții termonucleare dirijate, Editura Tehnică, București, 1964.
3. ASCHENDORF Alphonse, VEZEANU Petre, Aplicațiile izotopilor radioactivi în termoenergetică, Editura Tehnică, București, 1963.
4. AUSLANDER I., Particule stranii în razele cosmice, Editura Societatea pentru Răspândirea Științei și Culturii, București, 1961.
5. AUSLANDER Dezideriu, MACAVEI Ioana, Fizica generală și nucleară, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1982.
6. BALLY Ioana, GĂLĂȚEANU Ioan, PETEU Gheorghe, GRIGORESCU Leon, PODOR Gabor, Izotopii radioactivi și aplicațiile lor, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1978.
7. BĂDĂRĂU Eugen, POPESCU Iovițu, Gaze ionizate. Procese fundamentale, Editura Tehnică, București, 1963.
8. BĂDĂRĂU Eugen, POPESCU Iovițu, Gaze ionizate. Descărcări electrice în gaze, Editura Tehnică, București, 1965.
9. BĂNCUȚĂ Iulian, CIMPOCA Gherorghe Valerică, Fizica și tehnologia materialelor termoelectrice. Generatoare termoelectrice. Aplicații, Editura Biblitheca, Târgoviște, 2007.
10. BĂRĂSCU Ion, VOICU Victor, CASIAN Eugen, Realizări recente în combaterea poluării atmosferei în industrie, Editura Tehnică, București, 1977.
11. BÂRSAN Ovidiu, POPESCU Gheorghe, SOARE Alexandru, Cunoștințe generale de protecție a populației în caz de dezastre și în situații speciale, Comandamentul Protecției Civile, București, 1995.
12. BÂTCĂ-CERBU Agneta, Universul protonilor, Editura Enciclopedică Română, București, 1972.
13. BECHERESCU Dumitru, WINTER Francisc, Plasma în chimie, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1979.
14. BELCIUG Ioan, CIPLEA Liciniu, PĂTRAȘCU Gheorghe, HENTEA Emilian, VERBIȚCHI Paul, Despre arma atomică și protecția antiatomică. Culegere de articole din publicațiile militare sovietice, Editura Militară a Ministerului Forțelor Armate ale RPR, București, 1955.
15. BERINDE Alexandru, Elemente de fizica și calculul reactorilor nucleari, Editura Tehnică, București, 1977.
16. BERINDE Alexandru, GRECESCU Mihai, IONESCU Ecaterina, IONESCU George Ion, IORDACHE Dan Alexandru, LUCHIAN Ion, MEITERT Ștefan, ȘTEFĂNESCU Alexandru, Probleme rezolvate de tehnică nucleară, Editura Tehnică, București, 1972.
17. BERNAL J.D., HUMPHREY J.H., BURHOP E., LATHE G.H., STEWART A., PIRIE N.W., GORDON A.H., CLARK F. Legros, Precipitațiile radioactive și pericolul radiațiilor rezultate din explozii nucleare, Editura Politică, București, 1960.
18. BEȘLIU Tatiana, MIHUL Alexandru, Probleme de fizica particulelor elementare la energii înalte, Editura Tehnică, București, 1971.
19. BIENVENU Claude, Ce este energia ?, Editura Tehnică, București, 1982.
20. BLACKETT P.M.S., La Radiation cosmique, Editura Hermann & Co, Paris, 1935.
21. BOLINTINEANU Alexandru, DUCULESCU Victor, MONARU Gabriela, Războiul nuclear prin accident, Editura Militară, București, 1989.
22. BORCA Elena, DULIU Octavian, Aplicațiile radiațiilor nucleare: exemple practice, Editura Tehnică, București, 1997.
23. BOVA Ben, The fourth state of matter. Plasma dynamics and tomorrows technology, Editura New American Library, New York, 1971.
24. BRANA Viorel, GRIDAN Teofil, Baritina, witheritul și celestina, Editura Tehnică, București, 1979.
25. BRĂTESCU Gheorghe, Fizica plasmei, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1970.
26. BRODA Engelbert, Energia atomică. Teamă și speranță, Editura Științifică, București, 1959.
27. BROGLIE Louis de, Certitudinile și incertitudinile științei, Editura Politică, București, 1980.
28. BUDEANU Radu, Sfidarea nucleară, Editura Albatros, București, 1988.
29. BURSUC Ilie, Suprafața Fermi. Suprafețe izoenergetice în metale, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1979.
30. CASTELLANI Leandro, GIGANTE Luciano, 6 august. Istoria bombei atomice, Editura Politică, București, 1968.
31. CECAL Alexandru, Implicații ale fisiunii nucleare, Editura Tehnică, București, 1989.
32. CIORĂSCU F., DAVIDESCU E., COSTĂCHEL O., ONCESCU M., DUMITRESCU Th., PETEU Gh., LEIBOVICI I., Folosirea izotopilor radioactivi în știință și tehnică, Societatea pentru Răspândirea Științei și Culturii, București, 1960.
33. CIPLEA Liciniu Ioan, Procese termonucleare, Editura Tehnică, București, 1975.
34. CIPLEA Liciniu Ioan, Bilanțul energetic al exploziilor nucleare, Editura Militară, București, 1958.
35. CIPLEA Liciniu Ioan, POPESCU Nicolae, Despre radiații, Editura Militară, București, 1958.
36. COMITETUL pentru Energia Nucleară de pe lângă Consiliul de Miniștri al RPR, Instrucțiuni privind regimul de lucru cu surse de radiații nucleare, Consiliul de Miniștri al Republicii Populare Romîne, București, 1962.
37. CONSILIUL NAȚIONAL DE PROTECȚIE RADIOLOGICĂ DIN MAREA BRITANIE, Trăim cu radiații, Editura Tehnică, București, 1989.
38. COSTANTINESCU Olimpiu, MĂNTESCU Constanța, Chimia radiațiilor, Editura Științifică, București, 1969.
39. CORSUNSCHI M.I., Nucleul atomic, Editura Tehnică, București, 1952.
40. CRAMARIUC Radu, SPULBER Virgil, De la electrostatică la racheta ionică, Editura Albatros, București, 1983.
41. DANIN D., Atomul cel blând, Editura Cartea Rusă, București, 1957.
42. DEUTSCH R.V., Unde magnetohidrodinamice, Editura Academiei Republicii Socialiste România, București, 1969.
43. DEUTSCH R.V., Teoria magnetohidrodinamică în fizica plasmei, Editura Academiei Republicii Socialiste România, București, 1966.
44. DIMITRIU Dorin, Fisiunea și fuziunea, Editura Militară, București, 1970.
45. DINU Liviu, Teoria undelor de șoc în plasmă, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1976.
46. DOBRESCU L., Tehnica reactoarelor nucleare. Introducere în tehnica generală a reactoarelor. Combustibili nucleari. Materiale fertile. Moderatoare. Materiale structurale, Editura Academiei Republicii Populare Române, București, 1960.
47. DOGARU Iulian, DOGARU Mihai, KATONA Laszlo, Conversia MHD a energiei, Editura Electra, București, 2006.
48. DOLOCAN Voicu, Fizica stării solide. Structura cristalină, fononii și electronii, Editura Universității București, București, 2003.
49. DOLOCAN Voicu, Fizica stării solide. Transportul electronilor. Magnetismul și supraconductibilitatea partea 1 și 2, Editura Universității București, București, 2007.
50. DRAGOȘ Lazăr, Magnetodinamica fluidelor, Editura Academiei Republicii Socialiste România, București, 1969.
51. FEDOROV N.D., Ciclotronul, accelerator ciclic în rezonanță pentru ioni, Editura Tehnică, București, 1962.
52. FINGHERMAN A., MARTIN T., Elemente de fizică nucleară și termonucleară, Editura Militară, București, 1968.
53. FIUCIUC Natalia, În lumea atomului, Editura Albatros, București, 1983.
54. FIUCIUC Natalia, Particule elementare, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1976.
55. FLEROV G.N., ILINOV A.S., În căutarea elementelor supragrele, Editura Tehnică, București, 1983.
56. FLOROV V., IUDKEVICI R., Metalele viitorului, Editura Cartea Rusă, București, 1949.
57. FRIEDLANDER Erwin, Razele cosmice în slujba fizicii nucleare, Societatea pentru Răspândirea Științei și Culturii, București, 1957.
58. FRIEDLANDER E., Cucerirea energiei tăinute în materie, Editura Tehnică, București, 1952.
59. FURNICĂ Gheorghe, IONESCU George, Radiațiile nucleare, protecția omului și mediul, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1983.
60. GABOVICI M.D., Fizica și tehnica surselor de ioni cu plasmă, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1976.
61. GAMOW George, One, two, three… infinity. Facts and speculations in science, Viking Press, New York, 1947.
62. GAMOW George, Treizeci de ani care au zguduit fizica. Istoria teoriei cuantice, Editura Științifică, București, 1969.
63. GELBERG A., De la radioactivitate la reactor, Editura Tineretului, București, 1961.
64. GONZALES Evan, ȚVETKOV Pavel (coordonator), PARKER Trevor, Alternative fuel sources for radioisotope thermoelectric generators, Research Texas A&M University, 2015.
65. GORJAN Ștefan Georgescu, Minunata poveste a electronului. O carte despre electricitate pentru toți cei ce știu să citească românește, Editura Gorjan, București, 1944.
66. GORNIG Gilbert, RUSU Ioana Eleonora, Dreptul Uniunii Europene, Editura C.H. Beck, București, 2006.
67. GUTH Wernfried, SCHULTEN Rudolf, Fizica reactorilor, Editura Tehnică, București, 1975.
68. HAIASI Kasiva, MATUDA Hadzima, Arma nucleară și omul (traducere din lb. rusă de H. Dunăreanu), Editura Științifică, București, 1961.
69. IONESCU Silvia, Reacții chimice induse de radiațiile ionizante, Editura Academiei Republicii Populare Române, București, 1963.
70. IONESCU Tudor, Schimbător de ioni, Editura Tehnică, București, 1961.
71. IORDĂNESCU Anca, Fuziunea termonucleară controlată, Editura Albatros, București, 1982.
72. IOVA Iancu, POPESCU Ioan Ioviț, TOADER Emil, Fizica plasmei și aplicații, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1981.
73. JACKSON J.D., Electrodinamica clasică2, Editura Tehnică, București, 1991.
74. JUNGK Robert, Mai strălucitor decît o mie de sori, Editura Politică, București, 1965.
75. KAPTOV N.A., Fenomene electrice în gaze și în vid, Editura Tehnică, București, 1955.
76. KESTLER Alfred, Această stranie materie, Editura Politică, București, 1982.
77. KORIAKIN I.I., Biografia atomului. Povestiri despre descoperirea și folosirea energiei atomice, Editura Științifică, București, 1963.
78. LEMNARU Gabriela, NIEDERKORN Ioan, Combustibilii nucleari, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1980.
79. LIFȘIȚ I.M., MAGANOV M.I., Quasi-particles. Ideas and principles of solid state quantum physics, Editura Mir, Moscova, 1979.
80. LINDNER Helmut, Grundriss der Atom und Kernphysik, VEB Fachbuchverlag, Leipzig, 1975.
81. LINDNER Helmut, Elemente de fizică atomică și nucleară, Editura Tehnică, București, 1960.
82. MAGDA Tatiana, SEMENESCU Gheorghe, RÂPEANU Sevastian, Fizică atomică și nucleară pentru reciclare postliceală, Editura Tehnică, București, 1976.
83. MANDRAVEL Cristina, VĂLUȚĂ Melania Guțul, Sistemul periodic al elementelor. Istoric, actualitate, perspective în lumina teoriei structurii electronice a atomilor, Editura Albatros, București, 1982.
84. MANU Gheorghe, Fizica nucleară. Izotopi, momente nucleare, radioactivitate, Monitorul Oficial și Imprimeriile statului, Imprimeria Națională, București, 1940.
85. MARINESCU Niculae Ion, Prelucrări cu fascicule dirijate, Editura Tehnică, București, 1983.
86. MAXIM I.V., Materiale nucleare, Editura Academiei Republicii Socialiste România, București, 1969.
87. MOȚOC Cornelia, Acțiunea radiațiilor nucleare asupra corpului solid, Editura Academiei Republicii Populare Române, București, 1964.
88. MURIN A.N., NEFEDOV V.D., ȘEDOV V.P., Radiochimia și chimia proceselor nucleare, Editura Tehnică, București, 1963.
89. MUSA Gavit, Plasma și viitorul energeticii, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1979.
90. NEIMAN M.B., SADILENKO K.M., Arma termonucleară, Editura Militară, București, 1962.
91. NOVOJILOV I.V., Particule elementare, Editura Tehnică, București, 1960.
92. OCHIANĂ Gabriela, Neutrinul, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1978.
93. PACULEA Marius, Apa grea. Procese industriale de separare, Editura Scrisul Românesc, Craiova, 1984.
94. PAVELESCU Mărgărit, PURICA Ionel, Reactorii nucleari și natura, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1978.
95. POPA Gheorghe, TOMA Mihai, Aplicații ale fizicii plasmei, Editura Tehnică, București, 1982.
96. POPESCU Eugen E., Drept Internațional Umanitar. Dreptul conflictelor armate. Dreptul războiului, Editura Universul Juridic, București, 2011.
97. POPOVICI C., Reacția termonucleară și energetica viitorului, Editura Enciclopedică Română, București, Moscova, 1969.
98. POȘIRCĂ Ion, Universul mezonilor, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1982.
99. RABEGA Constantin, Familia halogenilor, Editura Științifică, București, 1967.
100. RABEGA Constantin, RABEGA Maria, Atomi, molecule, ioni, Editura Ion Creangă, București, 1974.
101. RÂDNIK V., Vânătorii de particule, Editura Tineretului, București, 1967.
102. ROMAN V., Izvorul razelor de soare, Editura Tehnică, București, 1954.
103. ROSHWALD Moredcai, Ultimele zile ale unui război atomic. Din jurnalul ofițerului declanșator X-127 (traducere din lb. engleză de Dan Hogea), Editura Politică, București, 1980.
104. ROTH A., Tehnica vidului și aparatelor electrice cu vid, Editura Energetică de Stat, București, 1955.
105. RULEA George, Ghiduri de undă, Editura Științifică, București, 1966.
106. RULEA George, Tehnica frecvențelor foarte înalte, Editura Tehnică, București, 1966.
107. RULEA George, Tehnica microundelor, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1981.
108. RULEA George, Bazele teoretice și experimentale ale tehnicii microundelor, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1989.
109. SĂLĂGEAN Traian, VAS Alexandru, POPOVIȚ David, Plasma termică pentru tăiderea, sudarea și acoperirea metalelor, Editura Academiei Republicii Socialiste România, București, 1969.
110. SÎROTINSKI L.L., Tehnica tensiunilor înalte, Editura Energetică de Stat, București, 1954.
111. STOICI Slobodan, Borul, Editura Tehnică, București, 1981.
112. SZABO Arpad, Ape și gaze radioactive în România, Editura Dacia, Cluj-Napoca, 1978.
113. TALAȘMAN Sorin, Unde, instabilități și fenomene neliniare în plasmă, Editura Universității Al.I. Cuza, Iași, 1999.
114. TĂTARU Sever, Uraniul, Editura Științifică, București, 1968.
115. TEODORESCU I.E., Acceleratoare de particule încărcate, Editura Academiei Republicii Socialiste România, București, 1967.
116. TORO Tiberiu, Neutrinul și rolul lui în fizică, astronomie și cosmologie, Editura Enciclopedică Română, București, 1969.
117. TOTH Imre, Atomul, sursa de energie a viitorului, Editura Societății pentru Răspândirea Științei și Culturii, București, 1956.
118. ȚIFREA Emilia, Soarele, Editura Științifică și Enciclopedică, București, 1978.
119. US ATOMIC ENERGY COMISSION, Nuclear propulsion for space, Oak Ridge, 1969.
120. US ATOMIC ENERGY COMISSION, Accelerators, Oak Ridge, 1969.
121. VERONA Sergiu, Cursa înarmărilor. Armamente. Tehnologie. Strategie, Editura Politică, București, 1984.
122. VESCAN Toma, Cuantele, o revoluție în fizică, Editura Enciclopedică Română, București, 1971.
123. ZINCA Simion, DIMITRIU Dorin, Dozimetria radiațiilor, Editura Militară, București, 1958.
124. ZISMAN G.A., Lumea atomului, Editura Tineretului, București, 1956.

Articole, comunicări științifice, brevete

125. Christopher R. Matthes, David F. Woerner, Terry J. Hendricks, Jean-Pierre Fleurial, Knut I. Oxneva ș.a., Next-generation radioisotope thermoelectric generator study, Conferința IEEE Aerospace Conference, 2018.
126. Mason Jiang, An Overview of Radioisotope Thermoelectric Generators, 15.03.2013.
127. Alfred L. Mowery, în brevetul US5246505/21.09.1993, cu titlul System and method to improve the power output and longetivity of a radioisotope thermoelectric generator.
128. M. Salh, Improving the Overall Efficiency of Radioisotope Thermoelectric Generators, în „Advances in Energy and Power” nr.2(3)/2014.
129. Molly Lempriere, Analysis Space race: a look at NASA’s new fission reactor, 23.07.2018.
130. J.  Barrett, R. W.  Hardie, The  Fusion-Fission  Hybrid As  an  Alternative to the  Fast  Breeder  Reactor, 2016.
131. Junwon Park, Review and Preview of Nuclear Battery Technology, 03.03.2017.
132. Dilip K. Darooka, Francis A. Vicente, Better, faster, cheaper radioisotope thermoelectric generator for Pluto fast flyby mission, AIP Conference Proceedings, 1995.
133. Kyree Leary, Compact Nuclear Fission Reactors Could One Day Power Our Martian Colonies. Initial tests show that a 1-kilowatt and a 10-kilowatt model are viable, 19.01.2018.
134. David J. Anderson, NASA Radioisotope Power ConversionTechnology NRA Overview, Glenn Research Center noiembrie 2005.
135. C. Brown, Direct energy conversion fission reactor annual report to the U.S. Department of Energy, 15.08.1999.
136. Suhas Kumar, Atomic Batteries: Energy from Radioactivity, Department of Electrical Engineering, Stanford University, Stanford, 2015.
137. Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova, Prototype nuclear battery packs 10 times more power, 01.06.2018.
138. M. Salh, Improving the Overall Efficiency of Radioisotope Thermoelectric Generators, în „Advances in Energy and Power” nr.2(3)/2014

Note

[1] Accidentul de la Centrala atomică Mayak (1957) în URSS în cursul căruia s-au deversat substanțe radioactive; accidentul de la Sellafield (1957) în Marea Britanie, prin care s-a contaminat radioactiv mediul; accidentul de la Idaho Falls (1961) în SUA, când a explodat un reactor nuclear experimental; accidentul de la Frenchtown Charter Township (1966) soldat cu scurgeri radioactive; accidentul din Vaud (1969) în Elveția în cursul căruia a existat pericolul exploziei reactorului nuclear și a fost contaminat radioactiv mediul; incidentul de la Greifswald (1975) în Germania de Est, fără urmări grave; incidentul de la Centrala Nucleară Jaslovské Bohunice (1976) din Cehoslovacia, fără urmări grave; accidentul de la Three Mile Island (1979) din SUA cu pericolul exploziei reactorului și producerea unor contaminări radioactive; incidentul de la Saint-Laurent-Nouan (1980) în Franța, dar fără consecințe grave; incidentul de la Athens (1984) în SUA, fără urmări grave; un nou incident la Athens (1985) în SUA; incidentul de la Plymouth (1986) în SUA; catastrofa de la Cernobâl (1986) în URSS, care s-a soldat cu un număr mare de morți și contaminarea radioactivă a unor mări parți din Europa; accidentul de la Hamm-Uentrop (1986) în Germania de Vest, în cursul căruia s-a produs contaminarea radioactivă; accidentul de la Surry (1986) în SUA cu explozia unei conducte de alimentare;incidentul de la Delta (1987) în SUA; incidentul de la Lycoming (1987) în SUA; incidentul de la Lusby (1989) în SUA; accidentul de la Vandellòs (1989) în Spania; accidentul de la Sosnovi Bor (1992) în Rusia, soldat cu o contaminare radioactivă; incidentul de la Waterford (1996) în SUA; incidentul de la Crystal River (1996) în SUA; accidentul de la Gironde (1999) în Franța; accidentul de la Ibaraki (1999) în Japonia; incidentul de la Oak Harbor (2002) în SUA; accidentul de la Paks (2003) în Ungaria, soldat cu o contaminare radioactivă; accidentul de la Centrala Nucleară Mihama (2004) din Japonia soldat cu explozia unui reactor nuclear; incidentul de la Forsmark (2006) din Suedia; catastrofa de la Fukushima (2011) din Japonia; accidentul de la Marcoule (2011) din Franța.

               [2] Un generator termoelectric cu radioizotopi reprezintă acel tip de generator nuclearo-electric care utilizează un miez de material radioactiv și un îmveliș format din termocupluri. Joncțiunile semiconductoare de tip termocuplu vor transforma în energie electrică o parte din căldura eliberată prin dezintegrarea materialului radioactiv, aplicând fenomenul cunoscut în fizică sub numele de Efect Seebeck. Acest tip de generator nuclearo-electric nu are niciun fel de componente în mișcare, fiind totodată de mici dimensiuni și fiind caracterizat de o mare siguranță în funcționare. Generatoarele de acest tip au fost utilizate până acum ca surse de energie pentru unii sateliți, sonde spațioase și dispozitive automate dispuse în regiuni izolate și greu accesibile, cum ar fi farurile construite de fosta Uniune Sovietică în interiorul Cercului Arctic. Sunt utilizați radioizotopi care emit radiație dar fără declanșarea unei reacții de fisiune nucleară, ca în reactoarele nucelare clasice. Astfel este obținută degajarea unei mari cantități de căldură care poate fi utilizată atât pentru încălzirea unui agent termic (apă, de pildă) cât și pentru conversia directă în energie electrică utilizând joncțiuni semiconductoare de tip termoelement, în cadrul unei așa-numite conversii termoelectrice. Puterea unui mic generator cu radioizotopi poate varia între câțiva wați până la câteva zeci de kilowați, dar dimensiunile mici ale acestuia și simplitatea sa constructivă îl fac mult mai eficace și mai ieftin decât un generator atomoelectric clasic, bazat pe fisiunea nucleară. Caracteristica discutabilă a acestui tip de generator atomoelectric constă în aceea că, generatorul cu radioizotopi de putere mare va trebui să fie realizat prin înserierea multor unități de dimensiuni și putere redusă, având deci, o structură modulară, fapt ce poate constitui (depinzând de situație) un avantaj sau dezavantaj. În orice caz, avantajele sunt mai mari decât dezavantajele iar tehnologia va putea fi îmbunătățită în viitorul apropiat. SUA deja investește sume importante în această direcție de cercetare-dezvoltare.

               [3] În prezent, astfel de generatoare sunt utilizate doar în aplicații de joasă putere, cele mai performante modele abia atingând puteri de ordinul câtorva Wați, dar având dimensiuni foarte mici. Cu toate acestea, dacă se investește în această tehnologie se pot crea generatoare multi-modulare formate din înserierea unei multitudini de module de putere relativ redusă, ajungându-se prin înseriere la puteri mult mai mari. De asemenea, alături de modelele beta-voltaice pot fi utilizate și diverse tipuri de mici reactoare cu radioizotopi, acestea având puteri specifice mai mari. Generatoarele beta-voltaice sunt interesante mai ales din perspectiva reutilizării energetice a deșeurilor nucleare de la reactoarele de fisiune existente în momentul de față.

            [4] Un model interesant este acela al bateriei nucleare cu radioizotopi BES-5 FNR realizată și aplicată în cercetarea spațială de către SUA. Reactorul propriu-zis are diametrul de 0,24 metri și lungimea de 0,67 m, cu masa de 53 kg, dintre care Uraniul îmbogățit reprezintă între 31și 44 kg. Masa totală a reactorului este de 385 kg cu tot cu scutul anti-radiații. Este utilizat U-235 îmbogățit, în proporție de cca 90% iar dispozitivul generează continuu puterea electrică utilă de 3 kW, obținută în mod direct prin conversie termoelectrică, alături de energia termică degajată, de 100 kW.

               [5] Christopher R. Matthes, David F. Woerner, Terry J. Hendricks, Jean-Pierre Fleurial, Knut I. Oxneva ș.a., în comunicarea științifică Next-generation radioisotope thermoelectric generator study, din Conferința IEEE Aerospace Conference, anul 2018, publicată la pagina web https://ieeexplore.ieee.org/document/8396738.

               [6] Mason Jiang, în articolul An Overview of Radioisotope Thermoelectric Generators, publicat la data de 15.03.2013 la pagina web http://large.stanford.edu/courses/2013/ph241/jiang1/.

               [7] A se vedea, de pildă, generatorul cu radioizotopi inventat de Alfred L. Mowery, potrivit brevetului american US5246505 din data de 21.09.1993, cu titlul System and method to improve the power output and longetivity of a radioisotope thermoelectric generator, publicat la pagina web oficială a arhivei internaționale de brevete, https://patents.google.com/patent/US5246505A/en.

               [8] S-a pus la un moment dat problema dacă un generator cu radioizotopi ar putea fi adoptat ca sursă de alimentare la bordul automobilelor electrice. Firește, raportul masă/putere electrică nu este atât de bun pentru a permite (deocamdată) o astfel de aplicație. A se vedea articolul Is it possible to build a car powered by a radioisotope thermoelectric generator?, publicat la pagina web https://www.quora.com/Is-it-possible-to-build-a-car-powered-by-a-radioisotope-thermoelectric-generator.

               [9] O simplă parcurgere a literaturii de specialitate și a comunicărilor științifice în domeniu, ne demonstrează că tehnica electro-nucleară se află într-o permanentă dezvoltare/perfecționare, a se vedea în acest sens lucrarea H.M. Salh,  Improving the Overall Efficiency of Radioisotope Thermoelectric Generators, articol publicat în „Advances in Energy and Power” nr.2(3)/2014, pp.21-26, accesibil la pagina web https://www.researchgate.net/publication/271498506_ Improving_the_Overall_Efficiency_of_Radioisotope_Thermoelectric_Generators.

               [10] Molly Lempriere, în articolul Analysis Space race: a look at NASA’s new fission reactor, publicat la data de 23.07.2018 la pagina web https://www.power-technology.com/features/space-race-look-nasas-new-fission-reactor/.

               [11]R.  J.  Barrett, R. W.  Hardie, The  Fusion-Fission  Hybrid As  an  Alternative to the  Fast  Breeder  Reactor, accesibil la pagina web  http://large.stanford.edu/courses/2016/ph241/tew1/docs/la-8503-ms.pdf.

               [12] Dilip K. Darooka, Francis A. Vicente, în comunicarea științifică Better, faster, cheaper radioisotope thermoelectric generator for Pluto fast flyby mission, din cadrul AIP Conference Proceedings din 1995, publicată la pagina web https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.47138?journalCode=apc.

               [13] Kyree Leary, în articolul Compact Nuclear Fission Reactors Could One Day Power Our Martian Colonies. Initial tests show that a 1-kilowatt and a 10-kilowatt model are viable, publicat la data de 19.01.2018 la pagina web https://futurism.com/compact-nuclear-fission-reactors-one-day-power-martian-colonies.

               [14] David J. Anderson, NASA Radioisotope Power ConversionTechnology NRA Overview, raport științific întocmit în cadrul Glenn Research Center (Cleveland, Ohio) în noiembrie 2005, accesibil on-line la pagina web http://large.stanford.edu/courses/2015/ph241/crerend1/docs/TM-2005-213981.pdf.

            [15] Un model avansat de generator termoelectric cu radioizotopi este acela care utilizează ciclul mașinii termice Stirling. Modelul produs de SUA pentru aplicații spațiale are durata de funcționare neîntreruptă de 14 ani, puterea nominală de 140 Watt, masa totală (cu tot cu scut și instalație de răcire) de 32 kg, randamentul de 26%, masa activă de Dioxid de Plutoniu 238 de numai 1,2 kg și dimensiunile 0,76 m × 0,46 m × 0,39 m.

               [16] L.C. Brown, în articolul Direct energy conversion fission reactor annual report to the U.S. Department of Energy,  publicat la data de 15.08.1999 și care poate fi consultate la pagina web https://fusion.gat.com/pubs-ext/AnnSemiannETC/A23593. pdf.

               [17] ACTTM, acronimul de la denumirea Agenţia de Cercetare pentru Tehnică şi Tehnologii Militare, cu sediul principal la Clinceni, Sectorul Ilfov. A se vedea pagina web oficială https://www.acttm.ro/.

               [18] Suhas Kumar, Atomic Batteries: Energy from Radioactivity, Department of Electrical Engineering, Stanford University, Stanford, 2015, lucrarea respectivă este publicată și poate fi accesată la pagina web https://www.researchgate.net/publication/284788300_Atomic_Batteries_Energy_from_Radioactivity sau https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1511/1511.07427.pdf.

               [19] Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova, Prototype nuclear battery packs 10 times more power, articol publicat la 01.06.2018 și accesibil la pagina web https://phys.org/news/2018-06-prototype-nuclear-battery-power.html#jCp sau https://phys.org/news/2018-06-prototype-nuclear-battery-power.html.

               [20] Junwon Park, în raportul Review and Preview of Nuclear Battery Technology, întocmit în cadrul Stanford University la data de 03.03.2017, lucrarea respectivă este accesibilă ca atare la pagina web http://large.stanford.edu/courses/2017/ph241/park-j1/.

               [21] A se vedea Gherorghe Valerică Cimpoca, Iulian Băncuță, Fizica și tehnologia materialelor termoelectrice. Generatoare termoelectrice. Aplicații, Editura Biblitheca, Târgoviște, 2007.

               [22] Pavel Țvetkov (coordonator), Trevor Parker, Evan Gonzales, Alternative fuel sources for radioisotope thermoelectric generators, Research Texas A&M University, 2015.

               [23] H.M. Salh, Improving the Overall Efficiency of Radioisotope Thermoelectric Generators, articol în cadrul „Advances in Energy and Power” nr.2(3)/2014, pp.21-26.

               [24] RTG, acronimul de la denumirea Radioisotope Thermoelectric Generators, denumire deja consacrată în domeniul energeticii nucleare.

            [25] BES-5 a fost un model de generator termoelectric cu radioizotopi realizat de URSS începând cu anul 1967 și până în anul 1988, în cadrul Programului sovietic RORSAT. Acest program a purtat denumirea originală de Upravliemnâi Sputnik Aktivnâi (Управляемый Спутник Активный ori Satelit activ controlat) cunoscut în occident și sub codificarea US-A ori Radar Ocean Reconnaissance Satellite (RORSAT), program ce a cuprins 31 de sateliți de recunoaștere sovietici, cu misiunea de a monitoriza traficul naval și al submarinelor NATO. Acești sateliți militari de recunoaștere erau echipați cu generatoare ce aveau radioizotopul Uraniu 235 introdus în cadrul unui reactor cu diametrul de 0,24 m, lungimea de 0,67 m și masa totală de 53 kg, dintre care 31-44 kg erau reprezentate de Uraniul îmbogățit. Cu tot cu scutul anti-radiații, reactorul cântărea 385 kg. Puterea termică degajată de reactor era de 100 kW, dintre care convertoarele termoelectrice nu puteau asigura decât conversia a 3 kW putere electrică, deci se lucra la un randament de 3%.

               [26] Nu este nouă în mod absolut, primele generatoare termoelectrice cu radioizotopi fiind realizate încă de la finele anilor 1960, dar niciodată până acum nu s-a mai pus problema utilizării acestei tehnologii la scară industrială, în cadrul sistemului energetic, ca principală metodă de producere a energiei termice și electrice.

               [27] În ingineria electrică, un termocuplu sau termoelement este un dispozitiv semiconductor utilizat fie ca senzor pentru măsurarea temperaturii, fie în calitate de convertor al energiei termice în energie electrică. Un astfel de dispozitiv funcționează pe baza așa-numitului Efect Seebeck, care ne arată că la apariția unei diferențe de potențial termic vom avea la bornele circuitului o diferență de potențial electric. Un termocuplu pus concomitent în contact cu o sursă caldă și una rece va avea capătul cald încărcat electric pozitiv, iar capătul rece al dispozitivului se va încărca electric negativ, tensiunea termoelectromotoare fiind direct proporțională cu diferența de temperatură. Un termocuplu se compune din două plăcuțe formate din metale diferite, numite termoelectrozi și sudate la unul din capete. Termocuplurile se execută din diferite metale sau aliaje. Sunt, de regulă, utilizate Platina (Pt) și aliajele de Platină cu Rhodiu PtRh (cu 10% Rh) sau Platină-Iridiu (cu 10% Ir). Se mai utilizează aliajul Constantan (40% Ni și 60% Cu) în combinații de genul Fe-Constantan sau Cu-Constantan. Alte aliaje utilizate sunt Cromelul (89,0% Ni, 9,8% Cr, 1,0% Fe și 0,2 % Mn) și Alumelul (94%Ni, 0,5% Fe, 2% Al, 2,5 % Mn și 1 % Si), Copelul (45% Ni, 55% Cu), Nichelul și aliajul Nichel-Crom (84,6% Ni, 12,4% Cr, 3% Fe), Nicrosilul (Ni 84%, Cr 14,2%, Si 1,4%) și Nisilul (Ni 95%, Si 4,3%) etc.