Skip to main content

Article Category

Wywiad

Article available in the folowing languages:

Zielony świt energii jądrowej

Teraz kiedy energetyka jądrowa jest "znów na porządku dziennym z jeszcze większym impetem", według słów premiera Wielkiej Brytanii Tony Blaira, dr Georges Van Goethem z DG ds. Badań Naukowych Komisji Europejskiej, odpowiedzialny za rozszczepienie jądrowe i ochronę przed promie...

Teraz kiedy energetyka jądrowa jest "znów na porządku dziennym z jeszcze większym impetem", według słów premiera Wielkiej Brytanii Tony Blaira, dr Georges Van Goethem z DG ds. Badań Naukowych Komisji Europejskiej, odpowiedzialny za rozszczepienie jądrowe i ochronę przed promieniowaniem, rozmawiał z CORDIS Wiadomości o nowych podejściach do kwestii bezpieczeństwa w konstrukcji elektrowni jądrowych wykorzystujących technologię rozszczepienia. Podzielił się on kilkoma zaskakującymi spostrzeżeniami dotyczącymi "zielonych" parametrów reaktorów jądrowych czwartej generacji, których prototypy, jak się planuje, wejdą do użytku już w 2020 r. - Europejskie bezpieczeństwo jądrowe jest przedmiotem badań od 1957 r., od chwili przyjęcia traktatu EURATOM - mówi dr Van Goethem. Sam traktat EURATOM był jedną z podstaw Unii Europejskiej, więc ich wspólny rozwój trwa od prawie 50 lat. - W latach 1950. i 1960. fundamenty bezpieczeństwa jądrowego oparte były na zasadzie "dogłębnej obrony". Najlepszą ilustracją są rosyjskie matrioszki albo łuski cebuli - wyjaśnia. Reaktory były umieszczone między trzema zamkniętymi ścianami, z których ostatnia była dużą kopulastą strukturą, zwykle kojarzoną z elektrownią jądrową. - Podejście polegało na tym, by określić tzw. awarie projektowe i stworzyć zabezpieczenia przeciwko nim - mówi. - Jest to podejście deterministyczne: zaprojektować tak, aby przetrzymać hipotetyczne wypadki - wyjaśnia. Wykorzystanie urządzeń odpornych na uszkodzenia w celu zapewnienia bezpieczeństwa upodabnia energetykę jądrową do lotnictwa. - Lecz idziemy dalej, by chronić materiały promieniotwórcze. W każdej warstwie jest redundancja i różnorodność. Na przykład systemy hydrauliczne i elektryczne, ale to podejście jest nadal bardzo deterministyczne. W latach 1970. podejście do bezpieczeństwa nabrało mieszanego, "deterministyczno-probabilistycznego" charakteru, "ponieważ nie wszystkie czarne scenariusze mogą być przewidziane. Oznacza to rozbieranie całych segmentów na małe części i zadawanie pytania 'co się stanie, jeśli każda z części zawiedzie'. Projektowanie bezpieczeństwa jądrowego rozwinęło się w jeszcze jednym interesującym kierunku - zapobiegania i minimalizacji. Do czasu Czarnobyla decydowaliśmy się na zapobieganie poprzez odpowiedni projekt. Teraz idziemy dalej i projektujemy tak, aby zminimalizować konsekwencje. Więc dodajemy elementy techniczne, by 'praktycznie' wyeliminować wszelkie możliwe konsekwencje czarnego scenariusza," mówi dr Van Goethem. Dr Goethem porównuje to z branżą motoryzacyjną. - W latach 1950. i 1960. bezpieczeństwo samochodów nie było najgorsze, ale teraz mamy więcej: ABS, poduszki powietrzne, pasy bezpieczeństwa, z których wszystkie minimalizują konsekwencje awarii. W naszym przekonaniu system musi obecnie uwzględniać tzw. wewnętrzne bierne układy bezpieczeństwa. Na przykład jeżeli zaistnieje jakaś poważna awaria rdzenia, aktywna kontrola może objąć użycie milionów litrów wody do zalania go. Regulatory bierne wyłączają ten element spod kontroli operatora lub systemu odporności na uszkodzenia i pozwalają na automatyczne zatopienie tych zbiorników, co oznacza brak interwencji i brak konieczności użycia systemów elektrycznych i wykorzystanie tylko siły ciężkości - to jest bezpieczeństwo pasywne. Inny system bierny mógłby wykorzystać sprężony gaz lub sprężyny do zasilania systemu, lecz, co najważniejsze, bez konieczności interwencji człowieka i dostaw energii z zewnątrz. To właśnie w tym miejscu bezpieczeństwo jądrowe nagle staje się współczesne, a bezpieczeństwo krzyżuje się z zabezpieczeniami, ponieważ te systemy bierne będą skuteczne w przypadku celowego ataku. Żadna dyskusja o bezpieczeństwie nuklearnym nie może ignorować widma Czarnobyla. Dr Van Goethem chętnie podejmuje kwestię, dlaczego lekcja Czarnobyla została dobrze odrobiona. - W Czarnobylu były dwa zasadnicze błędy projektowe: pierwszym był brak trzeciej bariery, standardowej we wszystkich projektach UE i innych. W 1979 r. katastrofa w elektrowni Three Mile Island w USA była również poważnym wypadkiem, lecz konstrukcja zawierała trzecią barierę (betonową budowlę zabezpieczającą) i sytuacja została opanowana - nic się nie wydostało. - Drugą wadą było to, że Czarnobyl pracował w pętli pozytywnego sprzężenia zwrotnego. Niemal wszystkie maszyny przemysłowe pracują w pętli negatywnego sprzężenia zwrotnego, więc jeśli się je zostawi, zatrzymują się. Można to porównać z jazdą na rowerze - jeśli przestaniesz pedałować, rower w końcu się zatrzyma, a człowiek spadnie. To samo powinno dziać się w reaktorze - jeśli nic się nie robi, on się wyłączy. W Czarnobylu stała się rzecz odwrotna i rdzeń zwiększył tempo reakcji. Konstrukcja czarnobylska potrzebowała hamulców. Projekty oparte na negatywnych sprzężeniach zwrotnych uwzględniają coś w rodzaju naturalnego hamowania w przypadku nieprawidłowości. Ten prosty element - redukcja mocy, kiedy reaktor jest pozostawiony samemu sobie, jest standardem we wszystkich projektach europejskich i innych. - Wszystkie stare radzieckie reaktory RBMK [typu czarnobylskiego] zostały teraz unowocześnione, a inne radzieckie konstrukcje są bezpieczne. Zastosowanie negatywnego sprzężenia zwrotnego jest też skuteczne w sytuacji celowego ataku, ponieważ ogranicza szanse wystąpienia katastrofy - mówi. Dr Van Goethem jest nieugięty w przekonaniu, że energetyka jądrowa jest dziś bezpieczna. - Ale ciągle powinno się dokonywać ulepszeń. Ludzie zawsze pytają, po co potrzebne są ulepszenia - czy nie jest wystarczająco bezpiecznie? Każda branża wymaga ciągłego doskonalenia pod względem bezpieczeństwa, wyników, zabezpieczeń, projektu. Bezpieczeństwo materiałów jądrowych jest regulowane przez Międzynarodową Agencję Energii Atomowej (MAEA). MAEA zdefiniowała takie koncepcje, jak "dogłębna obrona", model bezpieczeństwa z lat 1950. Nawiązując do materiałów rozszczepialnych, dr Van Goethem mówi: - Istnieją elementy techniczne w projekcie elektrowni plus środki polityczne i prawne. Układ MAEA uwzględnia środki prawne. Pierwsze podpisy pod układem o nierozprzestrzenianiu broni jądrowej złożono w 1968 r. Do chwili obecnej układ podpisało 188 krajów i został on w 1995 r. bezterminowo i bezwarunkowo przedłużony przez ONZ. Celem układu jest ograniczenie rozprzestrzeniania broni jądrowej i zmniejszenie obecnych zasobów tej broni poprzez stopniowe rozbrojenie. Reguluje on także kwestię materiałów, które mogłyby być użyte do produkcji nowej broni. - Inspektorzy MAEA mogą przybyć w dowolnym momencie na kontrolę i upewnić się, czy materiały są wykorzystywane tylko do celów pokojowych. Te ramy prawne gwarantują, że elektrownia jądrowa jest bezpieczna i nie stwarza zagrożenia - mówi dr Van Goethem. Od 11 września 2001 r. bezpieczeństwo materiałów radiotoksycznych szybko znalazło się na pierwszych miejscach w programach politycznych. - Musimy sprawić, że takie materiały będą bezpieczne, by nikt nie mógł do nich dotrzeć, z terrorystami włącznie. W trakcie standardowego przerobu wypalonego paliwa, uran i pluton są ekstrahowane i oddzielane. Nie będzie to już dopuszczalne, gdyż sprzyja to interesom terrorystów. W przyszłości nie będzie oddzielania aktynowców. Jeśli wszystkie aktynowce zostaną utrzymane razem w paliwie, wówczas nie może ono być wykorzystane do produkcji broni. Wymaga to zaprojektowania na nowo procesu przerobu i wytwarzania paliwa. Może właśnie to jest najbardziej fascynujący etap drogi do energetyki jądrowej. Na świecie jest jeszcze kilka reaktorów jądrowych pierwszej generacji - zaprojektowanych w latach 1950. i w większości dobiegających kresu swojego życia. Ogromna większość to reaktory drugiej generacji, opracowane w latach 1970. w odpowiedzi na kryzys naftowy, bezpieczniejsze, a zarazem znacznie bardziej wydajne. W Europie zapalono zielone światło dla dwóch reaktorów trzeciej generacji. Są to konstrukcje EPR (europejskie reaktory ciśnieniowe), które mogą wykorzystywać zarówno paliwo plutonowe, jak i uranowe (MOX). Pierwszy budowany jest w Olkiluoto w Finlandii i zostanie uruchomiony w 2009 r. Drugi został zatwierdzony do budowy w Flamanville we Francji. Inne projekty trzeciej generacji są już w trakcie realizacji w Japonii. Dr Van Goethem postrzega reaktory trzeciej generacji jako przejściowe, pokrywające zapotrzebowanie na energię do czasu ukończenia reaktorów czwartej generacji, stanowiących jedno z kilku źródeł energii, i jest to stanowisko przyjęte przez UE w jej najnowszej Zielonej Księdze dotyczącej energii. - Reaktory czwartej generacji będą spalać paliwo wytworzone z uranu, plutonu i wszystkich innych aktynowców na raz. W tym procesie spalane są wszystkie długożyciowe i wysoce radioaktywne izotopy, bez pozostawiania czegokolwiek dla terrorystów; jest to pełny recykling aktynowców - mówi. Konsekwencje tego będą odczuwalne przez cały przemysł. Wysoce radiotoksyczny materiał będzie poddawany recyklingowi w celu wytworzenia nowego paliwa, które będzie mogło być spalone i stanie się dużo bezpieczniejsze. Jest to technologia "reaktora na neutronach prędkich", nowocześniejsza i bardzo udoskonalona wersja eksperymentalnych reaktorów prędkich powielających. - Wypalone paliwo może być ciągle przetwarzane, przez co wyeliminowane zostaną materiały długożyciowe i silnie toksyczne, a pozostaną tylko krótkożyciowe materiały odpadowe o niskiej toksyczności. Podziemne składowiska nadal będą konieczne, ale odpady będą dużo mniej radioaktywne i ich ilości będą mniejsze, nawet tysiąckrotnie mniejsze. To jest zrównoważona energetyka jądrowa, nie pozostawiająca obciążeń dla przyszłych pokoleń - mówi dr Van Goethem. Projekt reaktora ma pewne ciekawe skutki uboczne, które mogą mieć implikacje globalne. - Taki reaktor czwartej generacji będzie też generował energię elektryczną z ciepłem o bardzo wysokiej temperaturze, które może być wykorzystane w procesach przemysłowych - to kogeneracja jądrowa. Jedną z kwestii jest to, jak urzeczywistnić społeczeństwo wodorowe. Jak wytworzyć wystarczające ilości wodoru? Zużycie wodoru może się zwiększyć ponad tysiąckrotnie w stosunku do dzisiejszego poziomu. Jak może się to dokonać w czysty i zgodny z postanowieniami z Kioto sposób? - pyta. Wodór jest bez wątpienia czystym paliwem, pozostawiającym tylko czysty odpad w postaci wody. Jednakże niewiele jest czystych i niedrogich metod produkcji wodoru. Często paliwa kopalne są krakowane w wysokich temperaturach dla uzyskania zarówno wodoru, jak i węgla, lub woda jest "krakowana" w celu uzyskania tlenu i wodoru. Oba te procesy wymagają ciepła umożliwiającego przeprowadzenie przemysłowego rozkładu, które niezmiennie pochodzi z paliw kopalnych. Niektóre technologie, takie jak skoncentrowana słoneczna energetyka cieplna, zapewniają przyjazne dla środowiska środki do krakowania paliw kopalnych w celu wytwarzania wodoru, ale technologia ta jest ciągle w powijakach, a ilości generowanego wodoru są jak dotąd ograniczone. - Reaktory czwartej generacji mogą stanowić rozwiązanie. Ponieważ temperatury reaktora są tak wysokie - od 900 do 1 000 stopni Celsjusza, wystarczy to do "krakowania" wody bez użycia węgla. Instalacje do krakowania byłyby na miejscu, ale poza elektrownią jądrową. Wodór byłby generowany za pomocą elektrolizy wysokotemperaturowej, która jest procesem czystym i być może bezpieczniejszym niż sam rozkład w wysokiej temperaturze - mówi. Reaktory czwartej generacji pobudziły wyobraźnię wielu wysoko postawionych osób. - Amerykański Departament Energetyki zainicjował międzynarodowy program, obejmujący między innymi Wielką Brytanię, Francję i EURATOM, którego celem jest prowadzenie skoordynowanych badań, w sposób podobny trochę do [międzynarodowego projektu badawczego fuzji jądrowej] ITER. Jest to porozumienie na najwyższym szczeblu międzyrządowym - Międzynarodowe Forum Generacji IV. Planowanych jest sześć systemów lub projektów działających w oparciu o rozszczepienie jądrowe. Pierwszy prototyp, reaktor wysokotemperaturowy (VHTR), mógłby być gotowy do roku 2020, ale pozostałe systemy prawdopodobnie nie wcześniej niż w 2040 r. Reaktory trzeciej generacji są ciągle potrzebne, by wypełnić tę lukę - powiedział. Oprócz "krakowania" wody dla uzyskania cennego wodoru, elektrownie czwartej generacji mogą służyć do odsalania, rafinacji ropy naftowej, jak również do obróbki oleju ciężkiego, wydobywanego w Kanadzie. Dr Van Goethem uważa, że zanim nadejdzie świt gospodarki wodorowej, więcej energii należy poświęcić paliwom syntetycznym, które są krokiem pośrednim. - Społeczeństwo ropy naftowej potrzebuje innych paliw. Na razie ludzie muszą myśleć o kroku pośrednim - na przykład o paliwach syntetycznych. Wodór też ma swoje zagrożenia, ale chętnie przedyskutujemy tę kwestię z przedstawicielami sektora - powiedział. Dr Van Goethem przyznaje, że energia jądrowa wraca do łask powoli po Czarnobylu. Ale uważa, że opinia publiczna przekonuje się do energii jądrowej, zwłaszcza kiedy prominentni ekolodzy, tacy jak James Lovelock, deklarują swe poparcie dla takiej energii. - Ludzie zaczynają godzić się z myślą, że nie ma innego wyjścia. Zmieniają zdanie. Przeprowadzony niedawno na zlecenie DG Tren [Dyrekcji Generalnej ds. Energii i Transportu] sondaż Eurobarometru wykazał, że ludzie byliby większymi zwolennikami energii jądrowej, gdyby została rozwiązana kwestia gospodarowania odpadami. Reaktory czwartej generacji mogłyby rozwiązać ten problem. EURATOM reaguje na obawy społeczeństwa, szczególnie dotyczące bezpieczeństwa jądrowego, zabezpieczeń i zrównoważenia - mówi. Dr Van Goethem uważa, że energia jądrowa jest bezpieczna, i że jest motorem przyszłego rozwoju. - Bezpieczeństwo jest teraz procesem systemowym. W latach 1950. był to raczej proces liniowy, ale teraz systemy współdziałają i system jest wdrożony - powiedział. Bezpieczeństwo jest włączone w projektowanie reaktorów i bezpieczeństwo było siłą sprawczą rozwoju tej nowej technologii.