Reaktory XXI wieku, czyli...

Bezpieczna, czysta i tania energia

Tym razem nie jest to kolejne zaklinanie rzeczywistości i karmienie społeczeństw frazesami, w które nie wierzą nawet ich głosiciele. Tym razem naprawdę otwiera się szansa na taką właśnie energetykę jądrowa jak napisałam w tytule: bezpieczną, czystą (bo prawie bezodpadową) i tanią.

Też w skali trudnej do wyobrażenia, zważywszy nieustannie rosnące koszty budowanych jeszcze siłowni jądrowych z reaktorami konwencjonalnymi (uranowo-plutonowymi) - tak naprawdę już archaicznymi w obliczu nadchodzącej ery ciekłosolnych reaktorów torowych.

A nowe nadchodzi i to wielkimi krokami, jakimi tylko gospodarka chińska porusza się na rynkach światowych. Ten ogromny kraj ma równie ogromne potrzeby energetyczne i wyjątkowo mocną świadomość, że we współczesnym świecie ten, który ma energię ¬ ma też władzę. I nie zamierza dzielić się nią z kimkolwiek, co udowodnił na kolejnych konferencjach klimatycznych, gdzie twardo odrzucał jakiekolwiek zobowiązania redukcji emisji CO2, wydumane w głowach lobbystów wyznania, nazywanego dziś globalnym oszustwem o globalnym ociepleniu.

Siłą rzeczy Chiny musiały stworzyć swój własny program budowy energetyki jądrowej, o czym media trąbią przy różnych okazjach, ale nie dotykają kwestii kluczowej, którą jest radykalna modyfikacja tego programu w roku 2011 - po katastrofie EJ w Fukushimie. Jej szczegóły są mało znane, a warto je poznać, gdyż jest to prawdziwa rewolucja w energetyce jądrowej, choć jej podwaliną są rozwiązania i technologia znane już od lat 50. ubiegłego wieku.

Tym razem „powrót do przeszłości” okazuje się być zwrotem ku racjonalności i wyzwoleniu ludzkości z patowej sytuacji fundowanej nam przez środowiska żyjące dostatnio z produkcji urządzeń energetyki jądrowej, za którą zawsze - dopóki będzie ona oparta na reaktorach uranowo-plutonowych - stoi w cieniu przemysł zbrojeniowy i wojsko.

Dlatego sprawą wielkiej wagi jest popularyzacja tego przełomowego „powrotu do przeszłości” w energetyce jądrowej, gwarantowanego przez technologię znaną od dawna - czyli ciekłosolne reaktory torowe oraz potencjał gospodarczy i potrzeby Chin - państwa, które tę rewolucję realizuje. I to bez oglądania się na interesy producentów urządzeń konwencjonalnej energetyki jądrowej. Po katastrofie w Fukushimie Chiny wykonały ten manewr szybko i radykalnie, bo oczywiście mogły go zrobić...

Polska też ma taką możliwość, choć z nieco innych powodów... Jesteśmy bowiem właścicielami największych zasobów surowców energetycznych na świecie - w przeliczeniu na głowę jednego mieszkańca. I właśnie dlatego mamy powody i prawo bronić się przed próbami zafundowania nam anachronicznej energetyki jądrowej opartej na reaktorach uranowo – plutonowych.

Radykalny zwrot w programie jądrowym Chin poświadczają nie tylko deklaracje, ale przede wszystkim fakty; w lutym potwierdzona została decyzja przesądzająca los trzech elektrowni jądrowych w środku kontynentu, których budowa (zatrzymana po katastrofie w Fukushimie) nie będzie kontynuowana, mimo poniesionych nakładów w wysokości 1,6 mld dolarów. Chodzi o obiekty w Taojiang (prowincja Hunan), Tongshan (prowincja Hubei) i Pengze (prowincja Jiangxi).

Trzeba mocno podkreślić, że o powodzeniu rozwoju energetyki jądrowej opartej na ciekłosolnych reaktorach torowych decyduje dziś wielkość potrzeb państwa, które od dwu lat prowadzi badania nad komercyjnym zastosowaniem tej technologii. Nie trzeba być znawcą tematu, aby mieć świadomości wielkości tych potrzeb i determinacji (oraz możliwości ) Chin w dążeniu do zapewnienia sobie niezależności energetycznej, będącej dziś podstawą suwerenności i rozwoju gospodarczego. Chiny inwestują obecnie w różne kierunki energetyki: opartej na węglu, także gazie łupkowym i OZE, ale najbardziej ofensywny jest chiński program rozwoju energetyki jądrowej.

A jest on narodowym programem rozwoju torowej energetyki jądrowej prowadzonym przez Akademię Nauk i Szanghajski Instytut Fizyki Nuklearnej i Stosowanej. Do roku 2015 zespół pracowników naukowych zatrudnionych do jego realizacji liczył będzie 750 osób, a zadaniem jest przygotowanie komercyjnych zastosowań tych reaktorów do roku 2020. A więc szybko...

Na początek budżet tego programu wynosi 350 mln dolarów, a znając chiński styl pracy i zdyscyplinowanie pracowników, można mieć pewność, że ani czas, ani pieniądze nie zostaną zmarnowane...

Rozmach programu rozwoju chińskiej energetyki jądrowej pokazują aktualne plany inwestycyjne: w budowie jest 26 reaktorów konwencjonalnych (czyli wodno-ciśnieniowych z paliwem uranowo-plutonowy), kolejne 51 jest w fazie projektowania, a następne 120 - w stadium planowania.

Czy będą to już reaktory nowej generacji? Jest to absolutnie realne, zważywszy zdecydowanie mniejsze koszty budowy – ze względu na mniejsze rozmiary tych reaktorów i zbędność gigantycznych instalacji zabezpieczających, a także niższe koszty i dostępność paliwa. Chiny mają bardzo bogate zasoby toru, oceniane na 20.000 lat eksploatacji zapewniającej pełne pokrycie potrzeb kraju.

Technologia spalania paliwa torowego znana jest od lat 50. ubiegłego wieku i być może dziś zaliczana byłyby do I generacji, gdyby nie mały „feler” cyklu spalania w tego typu reaktorach. Otóż nie dawały one „produktu ubocznego” (a może głównego), jakim był w okresie zimnej wojny pluton.

Jest wysoce prawdopodobne, że gdyby nie potrzeby przemysłu zbrojeniowego reaktory torowe mogły być podstawą energetyki jądrowej od co najmniej 40 lat, a zważywszy zalety ich eksploatacji – byłyby szansą na zagwarantowanie światu taniej i bezpiecznej energii. Niestety miały tę wadę, że nie były użyteczne dla celów militarnych i dlatego – w czasie rządów R. Nixona (1969-1974)- wstrzymano finansowanie prototypowej instalacji ciekłosolnego reaktora torowego - po 4 latach udanego funkcjonowania.

Od lat 60. do końcówki lat 80. pracowało na świecie jeszcze kilka reaktorów torowych, o różnych technologiach spalania tego paliwa, ale ich rozwój wraz z przełożeniem na komercyjne zastosowania został zatrzymany niemal na 20 lat.

Obecna reaktywacja ciekłosolnego reaktora torowego, to w pierwszym rzędzie efekt szoku po katastrofie elektrowni jądrowej w Fukushimie, ale także doświadczenia z prawie 50 lat eksploatacji reaktorów uranowo - plutonowych.

Liczne awarie, z reguły ukrywane, wysokie koszty eksploatacji też ukrywane (na przykład w budżetach armii lub przemysłu zbrojeniowego), problemy z bezpiecznym lokowaniem odpadów radioaktywnych i stale rosnące koszty budowy tych siłowni, a później ich utylizacji oraz duża wrażliwość na niebezpieczeństwo ataku terrorystycznego - wszystko to razem zadecydowało o zmianach kierunku rozwoju energetyki jądrowej.

Na pewno ostatecznym ciosem była katastrofa w Fukushimie, choć otwarcie trudno usłyszeć taką opinię, ze względu na siłę lobby producentów energetyki jądrowej opartej na paliwie uranowym.

Jednak tylko dzięki reaktorom ciekłosolnym realny jest powrót Japonii do energetyki jądrowej. Państwo to pozbawione własnych surowców energetycznych jest na pewno zdeterminowane w poszukiwaniu nowych żródeł energii, a reaktory torowe są doskonałym rozwiązaniem pozwalającym „zacerować” wyrwy po katastrofie i rozbudować japońską energetykę jądrową. I to bez protestów społecznych. Taki scenariusz wyraźnie zapowiedział (w grudniu ub. roku) premier Japonii, ogłaszając reaktywację energetyki jądrowej, ale opartej na „całkowicie odmiennej technologii”. Oprócz Chin i Japonii, prace nad komercyjnym zastosowaniem ciekłosolnych reaktorów torowych prowadzi także Norwegia, tyle że z inną postacią toru.

W tym miejscu warto przypomnieć niedawny wyciek z amerykańskiego mogilnika w Hanford (w stanie Waszyngton), zawierającego 200 mln litrów radioaktywnych odpadów, składowanych tam od 1943 roku. 23 lutego br. okazało się, że z sześciu magazynów wycieka ok. 1300 litrów rocznie. Eksperci sugerują, że w ciągu ostatnich 40 lat do ziemi oraz wód gruntowych przedostało się co najmniej 4 miliony litrów mieszanki promieniotwórczej. Oczyszczanie radioaktywnego cmentarzyska potrwa jeszcze 40 do 50 lat, co wymaga nakładów rzędu 2 miliardów dolarów rocznie. Obecnie w Hanford budowane są kolejne podziemne magazyny, które zgodnie z planami, mają być oddane do użytku w 2014 roku. Jednak budżet budowy został już przekroczony o 12 miliardów dolarów...

Informacja ta wzmacnia ekologiczne atuty ciekłosolnych reaktorów torowych, które spalając 99 proc. paliwa są praktycznie bezodpadowe, a na dodatek mogą odegrać ogromną rolę w likwidowaniu cmentarzysk radioaktywnych odpadów, generując przy okazji podwójny zysk: oszczędność paliwa pierwotnego i oczyszczenie środowiska naturalnego z promieniotwórczych śmieci, zalegających w różnych miejscach naszego globu. Skala tego zjawiska nie jest badana, pozostaje więc nieznana. O jego istnieniu przypominają nam jednak powtarzające się komunikaty o kolejnych wyciekach skażonych odpadów, ostatnio także ¬ kolejny raz - ze zniszczonej przez tsunami EJ w Fukushimie...

Środowiska żyjące z produkcji urządzeń energetyki jądrowej starają się – jak widać do tej pory skutecznie ¬ aby świat nie dowiedział się, że koniec epoki konwencjonalnej energetyki jądrowej stał się faktem dokonanym. Wprawdzie nikt o tym nie mówi jeszcze głośno i publicznie, ale fachowcy i inwestorzy już o tym wiedzą. Nikt nie będzie topił miliardów w coraz bardziej kosztowne zabezpieczenia przed katastrofą podobną do tej w Fukushimie. W kilku budowanych jeszcze siłowniach jądrowych koszty rosną o 100, a nawet 250 procent (w Finlandii i Francji), a czas realizacji tych inwestycji wydłuża się nieustannie – i to o kilka lat.

Dlatego nie dziwi mnie, że marcowa ofensywa naszego rządu, mająca wykazać gotowość kontynuowania programu rozwoju energetyki jądrowej (ogłoszonego z fanfarami w roku 2009), potwierdza jedynie ucieczkę od kwestii zasadniczej, jaką są reaktory. Dziś fanfar już nie ma, pojawiła się nawet odrobina racjonalności w ocenie sytuacji, choćby w lakonicznym komentarzu premiera po spotkaniu w dniu 12 marca br., w którym padły dwa kluczowe słowa: powoli, bez pośpiechu... Potwierdza to także odsunięty termin przedstawienia rządowego programu, który ma być gotowy w sierpniu – ale do konsultacji.

Z oczywistych względów nie będą w tych konsultacjach uczestniczyli zwykli obywatele, choć o ich przyszłości debatować będą wszystkie wysokie strony. Hermetyczność tej problematyki ułatwia manipulowanie opinią Polaków na temat zasadności fundowania nam programu energetyki jądrowej, zwłaszcza w obecnej, anachronicznej już wersji, nazywanej konwencjonalną.

Mam jednak świadomość, że każde zasoby kiedyś się skończą, więc Polska też musi przygotować się do budowy siłowni jądrowych. Mamy jednak trochę więcej czasu na podjęcie zasadniczych decyzji, niż chce nam wmówić lobby energetyki jądrowej, wspierane (bez rozgłosu) przez kręgi wojskowe – ze skutkiem takim, jaki od kilku tygodni prezentuje światu Korea Północna.. Zapewnienia pani minister Hanny Trojanowskiej, że ”nie zainstalujemy reaktorów nie sprawdzonych już gdzie indziej” można odczytać dwojako, gdyż jak do tej pory - tymi „reaktorami sprawdzonymi” są jedynie uranowo - plutonowe... Ale za lat kilka mogą to już być torowe reaktory ciekłosolne!

Niestety brak odwagi, jaki cechuje naszych polityków już teraz kosztuje nas sporo - za sprawą pakietu energetyczno ¬ klimatycznego i jego najgroźniejszej konsekwencji, jaką jest zatrzymywanie budowy lub modernizacji kolejnych elektrowni konwencjonalnych. Inwestorzy - wobec niepewności jaką funduje im (i nam) nasz rząd - decyzje podejmują sami, albo zmusza ich do tego państwowy udziałowiec inwestujących koncernów. I to bez oglądania się na poniesione już koszty, jak w Ostrołęce i Opolu, gdzie w obu przypadkach wydano już po 200 mln. zł.

Na własne oczy widziałam dwie elektrownie atomowe – polską w trakcie budowy (w Żarnowcu), tuż przed zatrzymaniem tej inwestycji i rosyjską, w Nitiszinie (400 km od Czarnobyla), gdzie jednym z wykonawców był polski Energopol. Dlatego mam wyobrażenie o skali przedsięwzięcia i wymaganej precyzji logistyki, najpierw w fazie projektowania, a potem realizacji takiej inwestycji. A dodając do tego wyobraźnię - mogę z czystym sumieniem powiedzieć, że obecne plany budowy pierwszej elektrowni jądrowej w Polsce są typowym pisaniem „palcem na wodzie”, tak w kwestii terminów ich realizacji jak i źródeł finansowania.

Głównie dlatego, że kluczem do podejmowania jakichkolwiek konkretnych decyzji jest wybór reaktorów... Nasz rząd finansuje już (za ponad 250 mln zł) prace badawcze i projektowe związane z lokalizacjami elektrowni jądrowych, a to w przypadku ciekłosolnych reaktorów torowych jest kwestią zupełnie zbędną, gdyż można je będzie budować tam, gdzie są najbardziej potrzebne, a nie tam gdzie można...

Z innych przygotowań do realizacji polskiego programu energetyki jądrowej warto przypomnieć „zainstalowanie” byłego ministra skarbu, Aleksandra Grada - słynnego odkrywcę katarskiego inwestora dla polskich stoczni - na stanowisku szefa dwu spółek o łącznym mianowniku „energetyka jądrowa” (i łącznej płacy ponad 100 tys. zł miesięcznie).

Z wszystkich wymienionych (i nie wymienionych) powodów, generujących od lat wydawanie milionów złotych na projekty nieuchronnie odchodzące w przeszłość, konieczna i pilna staje się popularyzacja wiedzy o nowych kierunkach rozwoju energetyki jądrowej ¬ nawet jeśli mamy się z nią zmierzyć dopiero za jakiś czas.

Powtarzam - nie mamy obecnie potrzeby budowania kosztownych, a przy tym archaicznych już instalacji energetyki uranowo-plutonowej, skoro na jednego mieszkańca Polski przypada największa na świecie pula surowców energetycznych!

A jeśli już - to dopiero wtedy, gdy powszechnie dostępna będzie technologia najnowsza, oparta na bezpiecznych, tanich i czystych ekologicznie, ciekłosolnych reaktorach torowych.

Eugenia Plucik

Oto krótka „wizytówka” techniczna w wersji popularnej - ciekłosolnego reaktora torowego - głównego sprawcy epokowego przełomu w energetyce jądrowej.

BEZPIECZEŃSTWO

Wynika z faktu, że jest to diametrialnie inny reaktor, pracujący na paliwie płynnym - jego roztworze w stopionych solach fluorków i w cyklu paliwowym torowo - uranowym.

Reaktor ten określany jest najczęściej skrótami MSR (Molten Salt Reactor) lub LFTR (Liquid Fluoride Thorium Reactor) i dzięki dwu wymienionym wyżej zasadom konstrukcyjnym nie ma wad reaktorów dotychczasowych. Jest więc:

1. samoistnie bezpieczny dzięki tzw. negatywnej reaktywności temperaturowej. Innymi słowy wraz ze wzrostem temperatury rdzenia ponad poziom temperatury eksploatacyjnej, reaktor ciekłosolny sam się zatrzymuje

2. pracuje w ciśnieniu atmosferyczny i nie wymaga chłodzenia wodą, więc może być lokalizowany w miejscach jej pozbawionych

3. brak ciśnienia i wody w systemie czyni zbędnym monstrualnie wielkie obudowy bezpieczeństwa. MSR można umieścić w podziemnej komorze, a całość siłowni zdolnej zaopatrzyć aglomerację miejską lub kompleks przemysłowy (także w ciepło przemysłowe!) zmieścić na obszarze wielkości centrum handlowego

4. jak wynika z powyższego zdecentralizowane na obszarze kraju bloki energetyczne odciążałyby linie przesyłowe, których stan jest u nas, jak wiemy - opłakany

5. wykluczone jest w MSR to, co przeraża wszystkich, czyli stopienie rdzenia, gdyż MSR pracuje na stopionej postaci rdzenia.

CZYSTOŚĆ

6. wypalenie (spożytkowanie) paliwa MSR sięga 99 proc. co w porównaniu z 0,7 proc. spalania w dzisiejszych reaktorach jest samo w sobie zaletą bezcenną.

Oznacza to, że 1 tona naturalnego toru produkuje w reaktorze MSR tyle energii, ile w reaktorach konwencjonalnych 35 ton wzbogaconego uranu (wymagającego wydobycia 250 ton uranu naturalnego) lub też 4.166.000 ton węgla kamiennego - w elektrowniach opalanych węglem.

7. oznacza też, że ilość odpadów jest w reaktorach MSR co najmniej 200 razy mniejsza, niż w reaktorach LWR / BWR

8. odpady składają się w 83 proc. z niezwykle cennych izotopów, mających zastosowanie w przemyśle, w najnowocześniejszych technologiach i medycynie. Pozostałe 17 proc. może być oddzielone po 10 latach i stanowi odpady wymagające składowania tylko przez 300-400 lat, a nie setki tysięcy lat - jak w przypadku odpadów z reaktorów współczesnych

TANIOŚĆ

9. MSR jest w stanie podążać za obciążeniem sieci, co ma kapitalne znaczenie dla elastycznego dysponowania mocą, a tym samym kosztów eksploatacji i produkowanej energii

10. spalanie toru, którego jest w skorupie ziemskiej 3 do 4 razy więcej niż uranu oraz wysoki stopień wypalenia pozwalają szacować, że toru wystarczy ludzkości na setki tysięcy lat

11. tor zużywany w reaktorze ciekłosolnym występuje jako kopalina w postaci jednego izotopu Th232 i nie wymaga wzbogacania czy kosztownej fabrykacji prętów paliwowych

12. MSR w odpowiedniej konfiguracji może „dopalać” odpady z dzisiejszych reaktorów LWR / BWR, a tym samym umożliwi posprzątanie radioaktywnych śmietników po łodziach, bombach i elektrowniach jądrowych na całym świecie.

Do walorów obniżających koszty eksploatacji tych reaktorów wliczyć trzeba również punkty 3 i 4.

Źródło: Polski LFTR

​