Energetyka jądrowa

Energia elektryczna wytwarzana w elektrowniach jądrowych pochodzi z rozszczepienia jąder atomów za pomocą reaktora jądrowego będącego źródłem ciepła, podobnie, jak palenisko w elektrowni konwencjonalnej. Przy wytwarzaniu energii za pomocą elektrowni atomowych do atmosfery nie emituje się gazów cieplarnianych, jak to ma miejsce przy tradycyjnych elektrowniach.

  Aktualnie energetyka jądrowa na świecie produkuje 370 GW energii. To 16% produkcji elektryczności, ale tylko 2.5% całości światowej produkcji energii (jeśli liczyć moc termiczną reaktorów, to jest to 6%, ale niska sprawność pracujących w niezbyt wysokich temperaturach turbin powoduje, że większość z tej energii jest tracona). Na całym świecie funkcjonuje około 440 elektrowni atomowych. W Stanach Zjednoczonych pochodzi z nich około 20% energii elektrycznej. Rosja planuje do końca dekady zwiększyć ten udział do 18%. Nasi bezpośredni sąsiedzi - Ukraina i Niemcy dysponują odpowiednio 15 i 20 reaktorami. W USA znajduje się ponad 100 elektrowni atomowych, w dużo mniejszej Francji - prawie 60 elektrownie atomowe wytwarzają 80% energii elektrycznej. Nic dziwnego, że to właśnie Francja jest największym orędownikiem rozpowszechniania energetyki atomowej.

Obraz jednak wcale nie jest jednoznacznie czarny. W rzeczywistości:

  • Reaktor nie może wybuchnąć jak bomba. Zrobienie bomby atomowej jest bardzo trudne. Gdyby to było takie proste, Iran lub Korea Północna dawno miały już cały ich arsenał.
  • Technologia jest bezpieczna. W całej historii energetyki jądrowej jedynym poważnym wypadkiem, niosącym za sobą ofiary śmiertelne, pomijając poparzenia i przygniecenia przez elementy konstrukcyjne, była katastrofa w Czarnobylu. Pogłoski o masowych ofiarach Czarnobyla i metrowych, dwugłowych kurczakach to kaczki dziennikarskie.. W wyniku niekontrolowanego wzrostu mocy moderowanego grafitem reaktora, związanego z wyłączeniem systemów bezpieczeństwa i ryzykownego eksperymentu, przeprowadzonego zresztą niezgodnie z założeniami, nastąpił wybuch (o mocy dużej bomby konwencjonalnej), a promieniotwórczy materiał z reaktora w wyniku pożaru trafił do atmosfery. Według naukowców (m.in. z UNSCEAR - Komitet Naukowy Narodów Zjednoczonych ds. Skutków Promieniowania Atomowego), katastrofa miała znacznie mniejsze rozmiary niż od lat głoszą media. Bezpośrednio w wyniku katastrofy zmarło 30 osób, na chorobę popromienną zachorowało 200-300. Silnie skażony obszar w okolicach elektrowni ma powierzchnię zaledwie pół kilometra kwadratowego. Dawki promieniowania, jakie otrzymały matki będące w ciąży, były znacznie mniejsze od tych, jakie w ułamku sekundy otrzymały kobiety w Nagasaki i Hiroszimie, a jednak w Japonii nie odnotowano zwiększonej ilości urodzeń dzieci z poważnymi wadami genetycznymi. Ponadto nowoczesny, moderowany wodą, reaktor w sytuacji nagłego wzrostu mocy zamiast eksplodować, jak w Czarnobylu, samoczynnie wygasiłby swoją moc bez żadnych uszkodzeń. Taki reaktor miał być budowany już w Żarnowcu. Nawet, jeśli liczbę ofiar Czarnobyla - czyli całej energetyki jądrowej - oszacować na kilkaset, to porównanie tego z ofiarami energetyki węglowej jest szokujące. W samych kopalniach w Chinach ginie 35000 górników rocznie, a zanieczyszczenia produkowane przez energetykę i przemysł węglowy na obszarach zamieszkanych przez miliony ludzi powodują skrócenie ich życia nawet o ponad 10 lat.
  • Pracująca elektrownia nie zanieczyszcza otoczenia promieniotwórczością. Nie każdy też wie, że szkodliwość promieniotwórczości uwalnianej podczas pracy elektrowni węglowej jest większa niż dla elektrowni jądrowej. Do tego w elektrowni węglowej trafia ona z gazami i pyłami do naszych płuc, gdzie promieniotwórcze ciężkie metale zostają na lata.
  • Małe zapotrzebowanie na paliwo. Do pracy elektrowni węglowej o mocy 1000MW potrzeba rocznie ponad 3 miliony ton węgla. Ilości wytwarzanych podczas pracy elektrowni szkodliwych gazów i pyłów również idą w miliony ton. I wszystko trafia do atmosfery i na hałdy. Elektrowni jądrowej o tej mocy wystarcza rocznie 27 ton paliwa. Wytwarzane przez rok pracy wysokoaktywne odpady promieniotwórcze mają objętość kilku m3 i nie są po prostu wyrzucane do otoczenia. Zamienia się je w szklane bloki, te bloki pakuje do pancernych kontenerów, a następnie zakopuje w wybranych pokładach geologicznych setki metrów pod ziemią. Elektrownie atomowe są nieporównywalnie bezpieczniejsze dla środowiska niż tradycyjne.

Ale są i rzeczywiste problemy związane z energetyką jądrową:

  • Odpady promieniotwórcze. Zanim promieniotwórcze aktynowce, stanowiące część odpadów, staną się nieszkodliwe, miną tysiące lat. To przerzucanie problemu na przyszłe pokolenia.
  • Możliwość rozpowszechnienia broni nuklearnej. Gdyby wszystkie kraje na świecie zaczęły budować elektrownie jądrowe wraz z zakładami wzbogacania uranu, wiele z tych państw mogłoby nie oprzeć się pokusie wzmocnienia swojej pozycji za pomocą takiej karty przetargowej. Ewentualnym, choć też nie pozbawionym wad, rozwiązaniem mogłoby być dostarczanie wzbogaconego paliwa z krajów stabilnych politycznie.
  • Wysoki koszt energii przy obecnych standardach bezpieczeństwa. Koszt wybudowania elektrowni jądrowej jest rzeczywiście bardzo wysoki, głównie przez niesamowicie wyśrubowane przepisy bezpieczeństwa. Jeśli policzyć średni koszt inwestycji na ocalenie jednego życia, to przekracza on 1 miliard USD. Gdyby te same pieniądze zainwestować w szczepionki, budowę studni w Afryce, straż pożarną, pogotowie ratunkowe, bezpieczeństwo ruchu drogowego czy edukację o grzybach trujących, uratowałyby one nie jedno, lecz tysiące lub nawet miliony żyć.
  • Demontaż i neutralizacja starej elektrowni. Wiąże się to ze sporym kosztem. Jednak skażony obszar jest niewielki, a doświadczenia neutralizacji skażeń z Hiroszimy, Nagasaki i Czarnobyla, świadczą, że obszar elektrowni po kilkudziesięciu latach powinien być znów dostępny.
  • Prawdopodobieństwo skażenia promieniotwórczego. W nowoczesnych elektrowniach prawdopodobieństwo katastrofy na skalę Czarnobyla jest zerowe, po prostu jest to fizycznie niemożliwe. Jednak w przypadku ataku terrorystycznego nie można zupełnie wykluczyć skażenia otoczenia promieniotwórczością. Ewentualna katastrofa byłaby jednak lokalna. Silnie skażony obszar w okolicach elektrowni w Czarnobylu ma powierzchnię zaledwie pół kilometra kwadratowego. Energetyka konwencjonalna stale truje miliony ludzi w całych regionach, a przez wzmaganie efektu cieplarnianego zagraża przyszłości klimatu planety.
  • Ograniczone zasoby uranu. Aby zaspokoić potrzeby energetyczne świata musielibyśmy wybudować tysiąc elektrowni jądrowych o mocy 1 GW każda. Nie mogłyby to być elektrownie takie, jakie są budowane obecnie - otwarty cykl paliwowy musielibyśmy zastąpić cyklem zamkniętym. Liniowe przetwarzanie paliwa, od rudy uranu po odpady radioaktywne nie tylko spowodowałoby produkcję olbrzymich ilości pierwiastków radioaktywnych, ale też w ciągu kilku lat wyczerpało zasoby stosowanego jako paliwo uranu 235U, który stanowi jedynie 0.78% całości izotopów uranu.

Problem braku 235U, będącego paliwem w dzisiejszych elektrowniach, można rozwiązać wykorzystując stanowiący 99.28% izotopów uranu i normalnie nieużyteczny energetycznie izotop 238U. W reaktorach powielających przetwarza go na izotopy plutonu, które mogą być wydzielone i użyte ponownie jako paliwo. Reaktor powielający wytwarza w ten sposób z obficie występującego 238U więcej plutonu, niż go zużywa. Dzięki temu paliwa dla świata starczyłoby nie na kilka lat, lecz na stulecia. Szacuje się, że nawet z przetwarzaniem paliwa koszt działania takich instalacji byłby podobny do obecnie eksploatowanych. Takim reaktorom powinny towarzyszyć zakłady przetwarzania zużytego paliwa i odzyskiwania plutonu. Co bardzo ważne, w procesie tym "spalaniu" ulegają też pierwiastki transuranowe, przez co ilość odpadów radioaktywnych jest 20 razy mniejsza, a ich czas życia jest na tyle krótki, że już po kilkuset latach ich aktywność spadłaby do poziomu tła. W reaktorze powielającym na rozszczepialny 233U daje się również przerabiać tor 232Th, którego jest w skorupie ziemskiej trzy razy więcej niż wszystkich izotopów uranu łącznie. Reaktory działające w oparciu o technologię LFTR (Liquid-Fluoride Thorium Reactor) mają potencjał, aby stać się długofalowym rozwiązaniem energetycznym przyszłości.

Czytaj więcej o reaktorach na tor: Energy from Thorium ang , The Liquid Fluoride Thorium Paradigm ang.

W obu przypadkach konieczne byłoby dopracowanie technologii, zarówno w zakresie zamkniętego cyklu paliwowego i reaktorów powielających, jak i kwestii bezpieczeństwa, także związanego z rozpowszechnianiem opartej na plutonie broni jądrowej.

Aby zaspokoić potrzeby świata energią jądrową musielibyśmy co tydzień budować 2 elektrownie jądrowe o mocy 1 GW - wydaje się to mało realne. Problem stanowi też długi cykl budowy takich elektrowni - kilkanaście lat od projektu do uruchomienia. Zakontraktowane dziś elektrownie ruszą dopiero w latach dwudziestych - zdecydowanie za późno w kontekście kryzysu energetycznego. Ponadto, w związku ze starzeniem się i zamykaniem obecnie działających reaktorów, pierwsze inwestycje po prostu zastępowały by starsze, które trzeba będzie wyłączać. Próba znacznego zwiększenia liczby oddawanych do użytku reaktorów może też spotkać się z barierą braku wysoko wykwalifikowanych specjalistów w firmach wykonawczych i podwykonawczych - budowa reaktorów w ostatnich dziesięcioleciach była liczona w sztukach.

Jednak z braku szybko dostępnych alternatyw jest to część rozwiązania - powinniśmy budować elektrownie jądrowe, pracując jednocześnie nad bezpieczeństwem i zamykaniem cyklu paliwowego.

Alternatywą dla energetyki jest pozyskiwanie prądu min. z wiatru. To czyste źródło energii jest szybko rozwijającym się sektorem energetycznym w Europie. Następny artykuł: Energetyka wiatrowa .

Wykonanie PONG, grafika GFX RedFrosch.



logowanie | nowe konto