Elektrownie atomowe tuż przy granicy Polski
W mediach co jakiś czas wybuchają kolejne dyskusje na temat energetyki jądrowej. Polski rząd zakłada, że do 2020 r. powstanie pierwsza w Polsce elektrownia atomowa, podczas gdy Niemcy zadecydowali o zamknięciu swoich siłowni nuklearnych do 2022 r. Z kolei Francuzi, czerpiący gros energii z atomu (ponad 70 proc.), nie tylko z niego nie rezygnują, ale wprost przeciwnie – traktują go, jako bardzo przydatne narzędzie do prowadzenia polityki zagranicznej.
Nie wnikając w dyskusję na temat tego, czy energetyka jądrowa jest dobra czy też zła, spójrzmy na rozwiązania zastosowane przez naszych sąsiadów. Bez względu na to, czy powstanie polska elektrownia atomowa czy też nie, należy przyjąć do wiadomości, że choćby z powodu funkcjonowania siłowni nuklearnych w pobliżu naszych granic, jesteśmy skazani na atom.
Obecnie w 3. krajach świata działa blisko 435 reaktorów jądrowych o mocy 373 GWe. Wyprodukowały one 15 proc. energii elektrycznej. W krajach UE z elektrowni atomowych pochodzi jedna trzecia energii, a najbardziej z atomu korzystają takie kraje jak Francja (76 proc.), Litwa (73 proc.), Słowacja (56 proc.).
Najczęściej wykorzystywane są reaktory wodne ciśnieniowe PWR (6. proc.) oraz wodne wrzące BWR (22 proc.). Siłownie jądrowe służą nauce, oprócz energii wytwarzając na przykład radioizotopy stosowane w medycynie.
Elektrownie jądrowe
Najważniejsze kryteria, według których rozróżniamy reaktory atomowe, to: konstrukcja, sposób wymiany paliwa i jego rodzaj, chłodziwo i sposób odprowadzania ciepła. Ze względu na budowę (tak zwykle opisuje się siłownie nuklearne) można wyszczególnić urządzenia, których rdzeń jest zamknięty w grubościennym, wysokociśnieniowym zbiorniku stalowym. Do tego typu zaliczamy reaktory tzw. PWR, BWR, a także HTGR, AGR i FBR.
Można też wspomnieć o reaktorach kanałowych, wykorzystujących kanały o niewielkiej średnicy. Zaliczamy do nich przestarzałe siłownie typu CANDU/ACR i RBMK –. tego właśnie typu była elektrownia w Czarnobylu.
Za miedzą…
W promieniu 30. kilometrów od granic Polski działa 10 elektrowni jądrowych z 23 blokami energetycznymi o łącznej mocy 14,5 GWe. Kraje, leżące w strefie wpływów Związku Radzieckiego, wykorzystują reaktory typu WWER – radziecki odpowiednik PWR (reaktor wodny ciśnieniowy), a Szwedzi (elektrownia w Oskarshamn) i Niemcy (Krummel) korzystają z siłowni BWR (reaktor wodny wrzący).
Oprócz wyżej wspomnianych „zachodnich”. siłowni, w pobliżu naszych granic możemy wymienić Temelin i Dukowany w Czechach, Bohunice i Mochowce na Słowacji, Chmielnicki i Równe na Ukrainie oraz Paks na Węgrzech.
Reaktory ciśnieniowe wodne (PWR, WWER)
W reaktorach tego typu wytworzone ciepło doprowadza się do wytwornicy pary za pomocą wody pod wysokim ciśnieniem, co uniemożliwia wystąpienie wrzenia w obiegu chłodzenia rdzenia. Lekka woda opływająca rdzeń jest jednocześnie chłodziwem, moderatorem i reflektorem. Skutecznie spowalnia neutrony, lecz ze względu na ich znaczne pochłanianie przez wodór, stosowanie jej jako moderatora narzuca konieczność użycia paliwa uranowego lekko wzbogaconego (3-4 proc. 235U), gdyż w przypadku użycia uranu naturalnego stan krytyczny byłby niemożliwy do osiągnięcia. Wadą wykorzystania wody jest jej silne oddziaływanie korozyjne, szczególnie w wysokich temperaturach.
Reaktory tego typu pracują w systemie dwubiegowym. Obieg pierwotny stanowią zbiornik reaktora wraz z rdzeniem, wytwornica pary, pompa wodna i stabilizator ciśnienia. Natomiast obieg wtórny: wytwornica pary, turbina parowa, skraplacz oraz pompa wody zasilającej.
Ze względu na ograniczone moce maksymalne pomp oraz konieczność zapewnienia odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa reaktora, obieg pierwotny podzielony jest zwykle na kilka równoległych pętli. Woda obiegu pierwotnego przepływa wewnątrz rurek w kształcie litery U (w układzie pionowym w reaktorach PWR oraz poziomym w reaktorach WWER), które w wyniku emisji ciepła - zamieniają wodę obiegu wtórnego w parę. Wytworzona para nasycona wykonuje następnie pracę w turbinie parowej napędzając generator elektryczny. Tam ulega rozprężeniu, a następnie po skropleniu w skraplaczu jest pompowana ponownie do wytwornicy pary.
W rdzeniu reaktora istnieje konieczność utrzymywania odpowiednio wysokiego ciśnienia wody, aby nie dopuścić do jej wrzenia, gdyż spowodowałoby to gwałtowny spadek wymiany ciepła i naraziło elementy paliwowe na przegrzanie oraz uszkodzenie.
Reaktory wodne wrzące (BWR)
W reaktorach tego typu woda chłodząca pełni rolę zarówno moderatora, jak i czynnika roboczego w cyklu parowo-wodnym. Jej odparowanie następuje bezpośrednio w rdzeniu reaktora, a po osuszeniu zostaje wykorzystana do napędzania turbin generatora. Reaktor elektrowni tego typu pracuje w układzie jednoobiegowym.
Wadą pojedynczego obiegu wody elektrowni jest przechodzenie zanieczyszczonej izotopami wody chłodzącej poprzez wszystkie elementy obiegu. Zmusza to do zabezpieczenia urządzeń osłonami chroniącymi przed promieniowaniem, co znacznie utrudnia eksploatację.
Historia uczy
Zamknięta strefa wokół czarnobylskiej elektrowni jądrowej stała się enklawą, w której schronienie znalazły zwierzęta zagrożone wyginięciem. 30-kilometrową strefę wokół elektrowni utworzono bardzo szybko po eksplozji reaktora jądrowego. Na jej terenie znajduje się między innymi niezamieszkane po dziś dzień miasto Prypeć, w którym żyli pracownicy elektrowni. Ewakuowano je już 2. kwietnia 1986 r. - dzień po katastrofie. Wywieziono wówczas 50 tys. mieszkańców. Dziesięć dni po awarii wysiedlono także wszystkich ludzi mieszkających w promieniu 30 km od elektrowni. Swoje domy na zawsze opuściło 116 tys. osób.
Dziś w strefie żyje i pracuje kilka tysięcy osób. Część z nich to przesiedleńcy, którzy nielegalnie powrócili do opuszczonych wiosek, resztę stanowi obsługa likwidowanej elektrowni. Według raportów naukowych na terenie strefy silnie skażony pozostał do dziś jedynie obszar o powierzchni niecałego kilometra kwadratowego. Reszta zony właściwie nadaje się do ponownego zamieszkania.
Artur Olejniczak
ao/jg/jg