Þjóðviljinn - 18.08.1951, Page 5

—- Ijaugardagur 18. ágúst 1951 — ÞJÓÐVILJINN — (5
Óskar B. Bjarnason efnaverkfrœSingur:
ORKA
Ef við lílum á yfirborð hlut-
anna finnst okkur ef til vill
trúlegast að efnið sé samfellt
eða sílieitt. >að þarf þó ekki
nema litla umhugsun til að
skilja, að svo muni ekki vera.
Og þó við þekktum ekkert til
atómfræðinnar eða neinna kenn
inga um byggingu efnisins, gæt-
'iim við með einfaldri tilraun
gert okkur ljóst, að efnið hlýt-
ur að vera byggt upp af að-
greindum ögnum. —
Tökiun ísmola, sem vegur
100 grömm og hitum hann upp
þar til hann bráðnar. ísmolinn
hefur þá breytzt í 0° heitt vatn,
sem í’úmar 100 kúbíksentímetra
eða 1/10 úr lítra. Við höidum
áfram að hita upp þar til hita-
stig vatnsins nálgast suðumark
ið, sem er 100°. Rúmtakið hef-
nr þá vaxið lítið eitt, er orðið
104 cc, cn þunginn er óbreytt-
ur eða 100 grömm. Þcgar suðu-
markinu er náð hækkar hitinn í
vökvanum ekki meir, en vatnið
breytist óðum í gufu. Við höld
um áfram að hita upp þar til
allt vatnið er orðið að 100°
'heitri gufu. Rúmtak gufunnar
er þá orðið hérumbil 170 lítr-
ar. Við erum ennþá með sömu
100 grömmin af þessu sama
efni, sem'heitir vatn, en rúm-
takíð hefur aukizt 1700 sinnum
við þessa meðhöndlun.
Ef við aukum enn hitann og
höldum þrýstingnum óbreyttum
eykst líka rúmtak gufunnar, en
þunginn heldur auðvitað áfram
að vera 100 grömm. Ef við t.d.
’hitum upp í 500° og látum
þrýstinginn vera áfram eina
loftþyngd, er rúmtak gufunnar
orðið 352 lítrar. Samskonar til-
x-aun getum við gert með önnur
efni.
Eftir þetta er erfitt að hugsa
sér efnið síheilt eða samfellt;
til þess að svo gæti verið yrði
þanþol þess að vera ótrúlega
mikið, eiginlega alveg takmarka
laust Við höfum sem sagt sann
að þá tilgátu að efnið sé byggt
upp af aðgreindum eindum, eða.
a. m, k. leitt að henni sterkar
líkur.
UpDhaf atómkenningarinnar
er rakið til gríska heimspekings
ins Demokrítosar, sem uppi var
fyrir 2400 árum, Hann hélt því
fram að efnið væii diskontín-
uert þ. e. ósamanhangandi, upp
bvggt af aðgreindum frúmögn-
um, atómum sem væru ódeil-
anleg og milli þeirra væri tómt
rúm.
Ekki eru til nema fáein brot
úr ritum þessa mikla hugsuð-
ar fornaldarinnar. en eftir því
sem Arist.óteles segir frá, hélt
hann bví fram úm atómin að
þau væru hörð, hefðu lögun,
stærð oe þunga. Þau væru ó-
sýnileg PÖkum þess hve smá þau
yærix. þiau hefðu engan lit.
bragð eða Ivkt. Demokritos
hugsa’ði sér ennfrémur að atóm
in værn á, sifePdri hrevfingu og
stiórnuðust af blindum örlög-
um.
Eins og við siáum eru hug-
mvndír DemoVritosar furðulega
nálægt hvf rétta, en Aristóteles
var and=tæður þessum kenning-
um og hélt fram því gagn-
stæða: efnið væri kontinúert,
samfellt eða síheilt og ekkert
tómt rúm væri til. Og það sem
stóð hjá Aristótelesi var um
margar aldir óumdeilanlegur
sannleikur.
Það var ekki fyrr en um
aldamótin 1800 að atómkenning
in er sett fram á ný af Englend
ingnum Dalton. Atómkenning
Daltons er ekki að neinu veru-
legu leyti fullkomnari en atóm
keiming Demókrítosar. En Dalt-
on benti á að atómkeimingin
mundi vera hið bezta tæki til
að skýra samsetningu efna og
verkanir þeirra hvert á annað.
Allar sameindir ákveðins
efnasambands eru innbyrðis
eins, en sameindirnar eru byggo
ar upp af frumeindum, sem eru.
hver annarri ólíkar, nema um
sameindir frumefnis sé að ræða.
Af frumeindategundum eru ekki
til nema mjög takmarkaður
f jöldi í heiminum, eða jafnmörg
frumefnunum, sem eru um 90.
Þetta var skoðun efnafræðinga
á 19. öld um byggingu efnisins
og allt fram á þá tuttugustu.
Atómin voru talin ódeilanleg —
klassísku aflfræðinnar gilda á-
fram á sínu takmarkaða sviði,
en afstæðiskenningar Einsteins
og atómkemía 20. aldarinnar
hafa víkkað heimsm>Tid okkar
og umfram allt fært okkur auk
ið vald yfir fyrirbærum náttúr-
unnar.
Tvö eru þau lögmál sem öðr-
um fremur gátu talizt grund-
vallarlögmál eðlisfræði og efna-
fræði 19. aldarinnar. Þau eru
þessi: 1. Efni eyðist hvorki né
skapast en breytir aðeins um
ástand og eðli. 2. Orka eyðist
hvorki né ska.past, heldur breyt
ir aðeins um form.
Nú vita menn að lögmál þessi
eru ekki strangt tekið rétt þótt
þau gildi í flestum praktískum
tilfellum. Efni gélur nefnilega
brejtzt í orku og öfugt. I stað-
inn fyrir lcgmálin um óbreytan-
leik massans og orkunnar fáum
við nýtt lögmál sem sameinar
þau í eitt. Þetta lögmál hljóðar
svo: Samanlagt magn massa og
or.ku í heiminum er óbreytan-
legt.
Ummyndun efnis í orku fer
í orku — Og raunar er varma-
orkan sem myndast við venju-
legan bruna einnig þannig til-
komin en efnismagnið sem
lxverfur er svo lítið að það er
ekki mælanlegt mcð neinum ráö
um.
Þegar í byrjun 20. aldar
hafði Einstein sett fram þá
kenningu að efni og orka væri
í eðli sínu hið sama, efni gæti
breytzt í orku og orka í efni.
Og hann setti einnig þá þegar
fram þá stærðfræðilcgu formúlu
sem gilti fyrir slíkar breyting-
ar.
Samkvæmt, jöfnum Einsteins
er magn þeirrar orku sem
myndast þegar efni breytist í
orku jafnt massa efnisins í
grömmum sinnum hljóðhrað-
inn í cm á sekúndu margfaldað-
ur með sjálfum sér. Fæst orkaii
þá í svokölluðum absalút eining
um sem kallast erg. Full þrjá-
tíu ár liðu áður en þessar jöfn-
ur Einsteins urðu sannaðar með
tilraunum. En þær reyndust
sem sagt vcra réttar. ’
Eftir þessum jöfnum má
reikna að 1 kílógram efnis jafn-
gildir 2500 milljónum kílówatt-
stunda af raforku ef það breyt-
ist allt í orku. Til samanburðar
getum við nefnt að sú hitaorka
sem fæst með því að brenna 1
kg. af góðum kolum nemur svo
sem 7300 kg. kaloríum, en það
verður umreiknað í raforku að-
eins 8,5 . kwst.
eru þó í athugun víða um lieim
þótt af því fari ekki eins mikl-
ar sögur.
Fyrir lönd, sem ekki hafa að-
gang að vatnsafli eða annarri
ódýrri orkulind, virðist bygging
kjarnorkustöðva til rafmagns-
framleiðslu mjög álitleg.
Danskur verkfræðingur Eigill
Poulsen að nafni hefur nýlega
birt útreikninga, sem sýna að
hægt væri að lækka xafmagns-
verðið í Danmörku úr 8,4 aur-
um kwst. niður í 1,7 aura, ef
byggð væri kjarnorkustöð, scm
fullnægði allri orkuþörf Dan-
merkur. En í Danmörku er
engin orkulind tiltæk og verða
Danir að framleiða allt sitt raf-
magn úr innfluttu eldsneyti.
Stofnkostnaður við byggingu
kjarnorkustöðvar er mjög mik-
ill, en reksturskostnaður aftur
á móti lítill. Þegar orkustöðin
er komin upp gengur hún svo
að segja af sjálfu sér. Hráefnið
er úraníum og mundi 100 þús
kw. orkustöð þurfa um 70 kg.
árlega.
Eigill Poulsen áætlar að
kjarnorkustöð fyrir Danmörku
mundi kosta 20—30 þús. millj-
ónir króna, en þá er gert ráð
fyrir margfalt meiri notkun raf
magns en nú á sér stað. Ef
hægt væri að lækka rafmagns-
verðið niður í 1,7 aura kwst.
mundi notkun þess fljótlega
aukast mjög í iðnaði, landbún-
aði, flutningatækjum og á heirn
KJARNORKUSTÖÐIN í PASCO, WASHINGTONRÍKI, BANDARÍKJUNUM
Atomos er grískt orð og þýðir
einmitt ódeilanlegur.
Undir lok 19. aldar voru
margir vísindamenn á þeirri
skoðun að heimsmynd vísind-
anna væri næsta fullkomin. Að
visu þyrfti að ákveða ýmsar
grundvallarstærðir með meiri
nákvæmni, en það mundi ekki
breyta í neinu hinum vísinda-
legu kenningum um eðli efnis-
ins.
Þó voru ýmsir hlutir sem
erfitt var að koma heim og
saman t.d. varðandi eiginleika
ljóssins. Og einmitt um þetta
leyti var María Curie að gera
rannsóknir á merkilegri hegðun
sumra efna, sem hún nefndi
geislavirk efni. Síðan hafa hug-
myndir manna um efnið breytzt
mikið. Það væru þó ýkjur að
segja að vísindarannsóknir síð-
ustu ára hafi kollvarpað hinni
Newtonsku heimsmynd. Lögmál
fram í öllum sólstjörnum. Orka
sólarinnar sem viðheldur öllu
lífi hér á jörðinni stafar frá
efnabreytingum sem fara fram
við margra milljón gráða hita.
En þetta eru engar venjulegar
kemískar efnabreytingar, held-
ur er um að ræða árekstra milli
sjálfra atómkjarnanna. Vetnis-
kjarnar sameinast og mynda
helíumkjarna jafnfi'amt því að
sumt efni breytist í orku. Eins
og kunnugt er geta menn nú
komið af stað atomsprenging-
um í stórum stíl hér á jörðinni
í þungum atómkjörnum eins og
t.d. úraníum og plútóníum og
með því leyst úr læðingi nokk-
uð af þeirri óhemju orku sem
bundin er í atómkjörnum. Ork-
an sem myndast í kjarnorku-
ofnum og við sundrun atóm-
sprengjunnar er einnig fram-
komin við það að efni breytist
Ef 1 g. af úraníum, eða
hvaða efni sem er, breytist í
orku samsvarar það 25 milljón-
um kílówattstunda. Við um-
setningu í kjarnorkuofnum
breytist ekki allt efnið í orku
heldur aðeins sem svarar einum
þúsundasta hluta, þannig að úr
1 grammi af úraníum fæst
25000 kwst. sem hitaorka, en
það er sem svarar því. hita-
magni sem fæst með því að
brenna tæpum 3 tonnurn af góð-
um kolum.
1 gramm af úraníum, sem
eldsneyti samsvarar þannig 3
tonnum af kolum cem eldsneyti
í venjulegum gufukatli.
Menn eru nú orðnir því vanir
að tengja notkun kjarorkunnar
við eyðileggingu og styrjöld.
Mciguleikar á hagnýtingu kjarn-
orkunnar til friðsamlegra þarfa
ilum. Slík kjarnorkustöð mundi
spara að mjög miklu leyti inn-
flutning á kolum og öðru eld-
neyti eða sem svaraði 10 millj-
ónum tonna af kolum á ári.
Einnig hefur verið stungið upp
á að byggja kjarnorkustöð fyr-
ir fleiri lönd sameiginlega t.d.
Danmörk, Noreg og Svíþjóð.
Erfiðleikar kynnu að verða
á að útvega úraníum til rekst-
urs slíkrar kjarnorkustöðval.
En Danir gera sér vonir um að
úraníum kunni að finnast á
Grænlandi og er það ekki ólík-
legt því úraníums er helzt að
leita í grunnbergi.
— Menn eru sem sagt að
byrja aö venjast þeirri hugs-
un að þeir eru ekki lengur háð-
ir kolum og jarðolíu til fram-
leiðslu á orku. Hagnýting hinn-
ar óþrjótandi orku atómikjarn'
anna er rétt að hefjast.