Energia jądrowa – wady i zalety tej formy energii

⁷Jak powstaje energia jądrowa – procesy i technologie⁶

Pierwszy na świecie doświadczalny reaktor atomowy, który był w stanie produkować energię elektryczną, powstał w 1952 roku w pobliżu Idaho (Stany Zjednoczone). Był chłodzony ciekłym metalem i zasilany paliwem plutonowym.² Mniej więcej w tych samych latach powstał pierwszy reaktor w Obnińsku (ZSRR). Wkrótce potem nastąpił dynamiczny rozwój energetyki jądrowej, przejściowo zahamowany przez katastrofy w The Three Mile Island (1979) oraz Czarnobylu (1986).

Dzisiaj energetyka jądrowa przeżywa odrodzenie, które ma kilka przyczyn. Przede wszystkim jest to niesamowicie wydajny proces powstawania energii. Po drugie zapobiega eksploatacji surowców naturalnych, które powoli, choć nieubłaganie, będą się wyczerpywały. Warto już na początku zaznaczyć, że proces pozyskiwania energii jądrowej jest bezpieczny pod warunkiem, że został należycie zaplanowany, zabezpieczony i jest kontrolowany.

Przyjrzyjmy się zasadzie działania energii jądrowej na przykładzie elektrowni atomowej. Wytwarza ona energię elektryczną poprzez wykorzystanie energii pochodzącej z rozszczepienia jąder atomów. W wyniku reakcji powstają bardzo duże ilości ciepła, które muszą być odebrane na zewnątrz. Najczęściej do tego celu służy woda pod wysokim ciśnieniem krążąca w tzw. obiegu pierwotnym. Następnie trafia ona do wytwornicy pary, gdzie oddaje ciepło wodzie w obiegu wtórnym (o niższym ciśnieniu) i wraca do reaktora. Para wodna z obiegu wtórnego przechodzi przez systemy osuszające i trafia do turbiny. Ta z kolei napędza generator prądu elektrycznego.

Zasadniczą różnicą między klasyczną elektrownią węglową a atomową jest paliwo wykorzystane do wytworzenia pary wodnej, która poruszy turbinę. W pierwszym przypadku jest to węgiel, w drugim energia jądrowa.

Podstawowym elementem każdej elektrowni atomowej jest reaktor. W zależności od przebiegu reakcji rozszczepienia wyróżnia się:

• reaktory termiczne moderowane grafitem lub ciężką wodą (ewentualnie stopionymi solami lub metalami),

• reaktory epitermiczne moderowane częściowo,

• reaktory prędkie bez moderatora spowalniającego.

Z kolei pod względem budowy systemu chłodzenia wyróżnia się reaktory basenowe lub kanałowe. Najpopularniejszym rodzajem reaktora są tzw. Reaktory Wodne Ciśnieniowe (ang. PWR, Pressurized Water Reactor).

Energia jądrowa wady i zalety – pełna analiza

Odpowiednio wykorzystana energetyka jądrowa niesie ze sobą wiele dobrego. Przede wszystkim pozwala na uzyskanie „czystej” energii, bezpiecznej dla środowiska, bez emisji dwutlenku węgla oraz szkodliwych pyłów.

W odróżnieniu od popularnych form odnawialnych źródeł energii, jak fotowoltaika, energia wodna, czy wiatrowa, elektrownie atomowe są całkowicie niewrażliwe na warunki atmosferyczne. Zawsze działają tak samo wydajnie.

Kolejną zaletą są niskie koszty pozyskania paliwa i jego ogromna ekonomiczność. Szacuje się, że gdyby wykorzystać wszystkie materiały rozszczepialne, energii wystarczyłoby dla całej ludzkości na kilka tysięcy lat.

Nie można też zapominać, że nowoczesne energie jądrowe mogą działać nawet 60 do 80 lat. Gwarantuje to nie tylko stabilne źródło energii, ale również jej stabilne ceny. W porównania z wahaniami cen na rynkach energii to niebagatelna zaleta. Co więcej, reaktory jądrowe potrzebują do obsługi zespołów wysoko wykwalifikowanych specjalistów, podczas gdy OZE w dużej mierze działa automatycznie.

Niestety historia pokazuje, że wykorzystanie energii jądrowej to nie tylko zalety. Uzasadnionym zarzutem są wątpliwości dotyczące utylizacji zużytego paliwa nuklearnego. Jest ono wysoce szkodliwe dla środowiska oraz dla człowieka i powinno być przechowywane w odizolowaniu.

Warto wspomnieć także wspomnieć o olbrzymich kosztach tego typu inwestycji. Jeden megawat produkowanej mocy kosztuje od około 20 do 40 milionów złotych. To niemal 4-krotnie więcej niż porównywalna moc elektrowni węglowej. Wysokie wydatki generuje również zamykanie elektrowni i utylizacja materiału promieniotwórczego. Polski rząd, wspominając o planach budowy pierwszej elektrowni jądrowej w Polsce, określał łączne wydatki na poziomie 150 miliardów złotych³ (koszty techniczne oraz związane z działalnością).

Nie można wreszcie zapominać o skutkach ewentualnej awarii reaktora jądrowego. Choć dochodzi do nich rzadko, są to prawdziwe katastrofy. Za przykład można podać awarię Czarnobylską, kiedy skażeniu uległo niemal 150 tysięcy kilometrów kwadratowych terenu, przesiedlono kilkuset tysięcy osób. Powszechne było też napromieniowanie wysoką dawką szkodliwej radiacji. W ślad za tym następowały zgony, jak również mutacje genetyczne u dzieci jeszcze całe lata po katastrofie.

Energia jądrowa w Polsce – aktualne projekty i przyszłe plany

Obecnie w Polsce nie ma elektrowni jądrowej, choć rząd w ramach programu Polska Energetyka Jądrowa pracuje nad jej wybudowaniem. Pod uwagę brane są lokalizacje Lubiatowo-Kopalino i Żarnowiec. Można debatować, czy takie rozwiązanie jest Polsce potrzebne, ale faktem jest, że na świecie z powodzeniem działa obecnie 441 elektrycznych reaktorów jądrowych. Wśród głównych zalet planowanej inwestycji wymienia się przede wszystkim⁴:

• wzrost bezpieczeństwa energetycznego kraju,

• ochronę środowiska,

• ustabilizowanie cen energii,

• zagwarantowanie stabilnych cen prądu,

• szansę na rozwój nauki i przedsiębiorczości związanej z energetyką jądrową.

Projekt będzie realizowany przez spółkę Polskie Elektrownie Jądrowe. Wykonawcą ma być m.in. grupa Mostostal.

Bezpieczeństwo energetyki jądrowej – jakie są główne zagrożenia i jak im zapobiegać?

Jedną z największych obaw lokalnych (i nie tylko) społeczności, kiedy zapada decyzja o wybudowaniu reaktora jądrowego, jest bezpieczeństwo takiej inwestycji. Na szczęście obecnie stosuje się wiele różnego rodzaju technologii osłonowych. Systemy zabezpieczeń dzieli się na podstawowe, pomocnicze i awaryjne. Powinny one gwarantować przede wszystkim oddzielenie radioaktywnego materiału od otoczenia oraz właściwe chłodzenie reaktora w każdych warunkach. W przypadku wspomnianych już reaktorów PWR stosuje się trzy bariery.

Przede wszystkim paliwo jądrowe ma postać pastylek umieszczonych w specjalnych, ochronnych koszulkach. To cienkościenne rurki wykonane z cyrkonu, których zadaniem jest zatrzymanie produktów rozszczepienia. Zbiornik ciśnieniowy reaktora obejmuje zespoły elementów paliwowych zawierające materiał rozszczepialny. Sam budynek reaktora, który mieści w sobie niemal całą infrastrukturę, wykonuje się ze zbrojonego, naprężanego betonu. Taka konstrukcja jest odporna na uderzenie praktycznie każdego pocisku, a nawet samolotu pasażerskiego.⁵

Energetyka jądrowa stanowi przyszłość naszej planety i, być może, jedyną szansę na uratowanie środowiska. Z pewnością warto śledzić dalsze prace nad elektrowniami jądrowymi w Polsce i na świecie.