Warto przeczytać

Zagrożenia i obawy związane z energetyką jądrową najczęściej koncentrują się wokół aspektów bezpieczeństwa oraz potencjalnego wpływu elektrowni na życie ludności. Warto mieć na uwadze także aspekty ekonomiczne oraz aspekty związane z bezpieczeństwem energetycznym. Takim tematom poświęcony jest ten materiał.

Do najważniejszych obaw i zagrożeń płynących z energetyki jądrowej należą:

Radioaktywne odpady

Powstawanie oraz konieczność składowania radioaktywnych odpadów jest jedną z głównych i najczęściej podnoszonych wad energetyki jądrowej. Proces rozszczepieniarozszczepienierozszczepienia paliwa jądrowego prowadzi do powstania beta‑promieniotwórczych produktów rozszczepienia. Również samo wypalone paliwo jądrowe zawiera między innymi związki uranu, plutonu i toru, które są radioaktywne. Ponadto, obecne w reaktorachreaktor jądrowyreaktorach neutrony mogą zostać pochłonięte przez elementy konstrukcyjne reaktora. Jądra stabilnych izotopów po wychwycie neutronu stają się nietrwałe. Elementy konstrukcyjne działającego reaktora są więc radioaktywne.

Odpady jądrowe nie mogą być przechowywane na zwykłych składowiskach odpadów. Prawo atomowe określa bardzo restrykcyjne zasady postępowania z materiałami radioaktywnymi, dlatego składowiska takich odpadów bardziej przypominają laboratorium, niż wysypisko śmieci. Konieczność wieloletniego składowania odpadów oraz zapewnienie pełnej izolacji materiałów radioaktywnych od środowiska jest niewątpliwie najważniejszym wyzwaniem i potencjalnym zagrożeniem związanym z energetyką jądrową.

Awarie

Wbrew obiegowym opiniom awarie w elektrowniach jądrowych zdarzają się bardzo rzadko. Historia zna 3 poważne awarie elektrowni jądrowych w ciągu przeszło 70‑ciu lat istnienia energetyki jądrowej. Jednakże każda z nich odbiła się szerokim echem w świadomości ludzi. Najpoważniejszą była awaria elektrowni jądrowej w Czarnobylu, będąca splotem błędnych decyzji operatorów oraz niedoskonałości konstrukcyjnych. Szacuje się, że w wyniku awarii i związanym z nim wyciekiem materiałów radioaktywnych, zmarło oficjalnie około 51 osób, a około 10 tys. mogło zapaść na choroby związane z promieniowaniem. Przesiedlono około 350 000 osób, wyznaczając zamknięty obszar stanowiący ok. 2500 kmIndeks górny 2² wokół elektrowni. Do tego chmura zawierające radioaktywne substancje rozniosła je na obszar Europy, w tym Polski.

Drugim najpoważniejszym wypadkiem jądrowym była awaria elektrowni Fukushima, będąca następstwem trzęsienia ziemi o wielkości równej 9 stopniom w skali Richtera oraz wywołaną nim falą tsunami. Po wystąpieniu trzęsienia ziemi wszystkie działające reaktory zostały wyłączone. Jednakże nawet wyłączony reaktor wymaga chłodzenia. Zawarte w elementach paliwowych produkty rozszczepienia są radioaktywne, czyli emitują energię. Prowadzi to do ogrzania rdzenia reaktora, a w skrajnym przypadku do jego stopienia, co miało miejsce w Fukushimie. Zazwyczaj systemy chłodzenia po wyłączeniu reaktora są zasilane z sieci zewnętrznej, tym razem jednak sieć została zniszczona na skutek trzęsienia ziemi. W sytuacji awaryjnej systemy chłodzenia są zasilane generatorami prądotwórczymi Diesla. Te włączyły się prawidłowo, jednak zostały zalane przez falę tsunami. Elektrownię od oceanu osłaniała wysoka na ok. 6 m betonowa bariera przeciwsztormowa, jednak wysokość fali sięgała nawet 14 m. Po awarii generatorów włączyły się baterie zasilające system chłodzenia, ale one niestety działają tylko przez kilka godzin. Po wyłączeniu baterii doszło do przegrzania reaktorów i wzrostu ciśnienia w pary wodnej. W temperaturze 600 °C zaczyna dochodzić do reakcji pary wodnej z cyrkonem, w wyniku której powstaje wodór:

Wodór zmieszany z powietrzem stanowi wybuchową mieszaninę. Tym samym w reaktorze doszło do wybuchu, jednak nie wybuchu jądrowego, który jest niemożliwy w reaktorach jądrowych, ale chemicznego. Wskutek wybuchu doszło do skażenia terenów wokół reaktorów. W wyniku katastrofy nie zginęła żadna osoba, jednak ewakuowano ludność z 30‑km strefy wokół elektrowni. Warto wiedzieć, że w elektrowniach stosuje się tak zwane rekombinatory wodoru, które zamieniają go w parę wodną. Tego typu urządzenia były zainstalowane również w elektrowni w Fukushimie, tam jednak wymagały dostarczenia energii elektrycznej. Dziś montuje się rekombinatory, które nie wymagają zasilania prądem elektrycznym.

Warto jest tu wspomnieć o tym, dlaczego w reaktorze nie jest możliwy wybuch jądrowy, na podobieństwo bomby atomowej. W przypadku wybuchu jądrowego reakcja rozszczepieniarozszczepienierozszczepienia przebiega bardzo szybko. Całe paliwo rozszczepia się w ułamku sekundy. Konstrukcja reaktora, odległości, jakie znajdują się pomiędzy prętami paliwowymi, jak i samo zastosowane paliwo, uniemożliwiają zajście tak szybkiej reakcji rozszczepienia w reaktorach. Konstrukcje tych urządzeń są na tyle różne, że nie da się przerobić reaktora na bombę i na odwrót.

Ryzyko uszkodzenia elektrowni na skutek działań osób trzecich

Oprócz awarii elektrowni wywołanych katastrofami naturalnymi, które w przypadku Polski właściwie nie występują, istnieje obawa o bezpieczeństwo elektrowni jądrowych w kontekście działań terrorystycznych i sabotażu. Historia nie zna takiego przypadku, jednak przepisy dotyczące bezpieczeństwa elektrowni uwzględniają różne scenariusze. Według rozporządzenia Rady Ministrów z dnia 31 sierpnia 2012 w sprawie wymagań bezpieczeństwa i ochrony radiologicznej, jakie ma uwzględniać projekt obiektu jądrowego, systemy bezpieczeństwa muszą być między innymi:

1. Redundantne, czyli zwielokrotnione. Za bezpieczeństwo systemu musi odpowiadać więcej niż jedno niezależne zabezpieczenie.

2. Niezależne od działania człowieka - załączają się same, bez względu na działania operatorów.

3. Wykorzystywać naturalne prawa przyrody tak, aby przynajmniej część z nich nie wymagała zasilania prądem elektrycznym.

4. Przetestowane pod kątem starzenia i narażenia na czynniki środowiskowe, takie jak drgania, temperatura, zalanie, promieniowanie jonizujące i wiele innych.

5. Być zdolne do przełamywania niebezpiecznych działań systemu sterowania, czyli odporne na błąd ludzki lub celowe działania.

Projekt musi przewidywać rozwiązania zapewniające bezpieczeństwo elektrowni na wypadek najróżniejszych scenariuszy, w tym:

1. Zaniku zasilania elektrycznego.

2. Utraty zasilania wody.

3. Uderzenia dużego samolotu cywilnego.

4. Wystąpienia zdarzenia sejsmicznego ze wstrząsem o powtarzalności raz na 10 000 lat.

To tylko niewielki fragment wymogów dotyczących projektów elektrowni jądrowych. Niewątpliwie są to obiekty obarczone bardzo rygorystycznymi normami bezpieczeństwa.

W ramach ciekawostki warto nadmienić, że w 1988 roku w Sandia National Laboratories przeprowadzono próbę zderzenia samolotu myśliwsko‑szturmowego F4 Phantom z betonową ścianą o grubości 3,66 m i masie ok. 700 t. Samolot został doszczętnie zniszczony, zaś w ścianie zaobserwowano jedynie otwory wyrzeźbione przez silniki o głębokości około 6 cm. Samoloty wojskowe mają dużo mocniejszą konstrukcję od samolotów pasażerskich.

Dokumentację testu wraz z fotografiami i nagraniem filmowym można obejrzeć na stronie Sandia National Laboratory (https://www.sandia.gov/)

RgZBUQyOwWScf

Rys. 1. Ilustracja przedstawia zdjęcie, na którym widoczne jest zderzenie samolotu odrzutowego z betonową ścianą. Biały samolot odrzutowy widoczny w postaci wydłużonego kształtu ze skrzydłami oraz pionowym ogonem, porusza się z dużą prędkością w prawo. Z tylnej części samolotu wydobywają się płomienie będące wynikiem spalania paliwa w silniku odrzutowym. Po prawej stronie od samolotu widoczna jest betonowa ściana grubość kilku metrów. Ściana widoczna jest w postaci prostopadłościennego kształtu w kolorze białym. Na powierzchni ściany, w którą uderzył samolot, narysowany jest czarny krzyż sugerujący miejsce uderzenia samolotu w przeszkodę. Zdjęcie zostało wykonane w odosobnionej lokacji na pustyni. Zderzenie samolotu z przeszkodą odbywa się w warunkach kontrolowanych, by dokonać analizy wytrzymałości przeszkody na ewentualne uderzenie.

Dostarczanie paliwa jądrowego

Polska nie posiada działających kopalni uranu, tym samym polskie elektrownie jądrowe musiałyby sprowadzać paliwo jądrowe z zagranicy. Do największych dostawców paliwa jądrowego należy Kanada, Australia i Kazachstan. Warto mieć na uwadze, że w Polsce znajdują się niewielkie złoża uranu, które nie są obecnie wykorzystywane.

Społeczny lęk i turystyka

Rozważa się kilka lokalizacji przyszłej polskiej elektrowni jądrowej. Każda z nich znajduje się na Pomorzu, w obszarach, dla których turystyka stanowi ważną gałąź gospodarki. Istnieje obawa, że sąsiedztwo elektrowni jądrowej spowoduje spadek walorów turystycznych regionu. Społeczny lęk i związane z nim konsekwencje są niewątpliwie jednym z zagrożeń, zwłaszcza lokalnych zagrożeń związanych z budową elektrowni jądrowej. Z drugiej strony jest szereg przykładów płynących z zagranicy świadczących o tym, że sąsiedztwo elektrowni jądrowych nie wywiera istotnego wpływu na walory turystyczne regionu.

Promieniowanie jonizujące w otoczeniu elektrowni

Warto zmierzyć się z powszechną i głęboko nieprawdziwą opinią, jakoby obecność elektrowni jądrowej podnosiła poziom promieniowania jonizującego w otaczającym ją terenie. Restrykcyjne przepisy prawa atomowego określają maksymalną dawkę dopuszczalną w otoczeniu elektrowni jądrowej (czyli poza zamkniętym terenem ograniczonego użytkowania wokół elektrowni) na poziomie 0,3 mSv/rok, czyli około 100 razy mniej od średniej dawki od naturalnego promieniowania tła w Polsce, co potwierdzają prowadzone od lat pomiary dawek w okolicach elektrowni.

R2eFVsVY4pfE6

Rys. 2. Ilustracja przedstawia zdjęcie, na którym widoczna jest kapsuła z prętami paliwowymi. W szarym pomieszczeniu widocznych jest prostopadłościenny słup, składający się z wielu pionowo ustawionych długich prętów. Pręty składające się na słup są koloru srebrnego. Przylegające do siebie pręty umieszczono w stelażu wykonanym z żeliwnych elementów. Cylindryczna pręty paliwowe stanowią osłonę dla kapsułki paliwowej. Kapsułki paliwowe w elektrowni jądrowej, które znajdują się wewnątrz prętów paliwowych, stanowią paliwo wykorzystywany do produkcji energii. W kilku prętach widoczne jest odsłonięta część powierzchni bocznej, pod którą widoczne są czarne i cylindryczne elementy. Elementami tymi są kapsułki paliwowe.

Słowniczek