Energetyka jądrowa z polskiej perspektywy
Z dniem 13 stycznia 2009 roku została podjęta uchwała rządowa o rozpoczęciu prac nad Polskim Programem Energetyki Jądrowej, przewidującym budowę co najmniej dwóch elektrowni atomowych. Prąd z pierwszej takiej elektrowni, przy założeniu, że wszystko pójdzie zgodnie z planem, miałaby zacząć płynąć do końca 2020 roku. Zadaniem powołanego w maju 2009 r. Pełnomocnika Rządu ds. Polskiej Energetyki Jądrowej jest koordynowanie i nadzorowanie działań służących przygotowaniu instytucjonalnemu i regulacyjnego tego przedsięwzięcia. Za budowę ma odpowiadać specjalnie powołane konsorcjum, w którym pakiet większościowy ma mieć PGE Polska Grupa Energetyczna S.A.
To nie pierwsze polskie podejście do energetyki jądrowej. Już w latach siedemdziesiątych ubiegłego wieku podjęto decyzję o budowie pierwszej elektrowni atomowej w Żarnowcu (1860 MWe), której budowa ruszyła w latach osiemdziesiątych. Do 2000 roku miała stanąć druga elektrownia w Klempiczu (4000 MWe) i dwa z czterech bloków trzeciej elektrowni po 1000 MWe, tymczasem nie ukończono budowy nawet pierwszej. Fatalna decyzja o postawieniu Elektrowni Jądrowej Żarnowiec w budowie w stan likwidacji spowodowała nie tylko zmarnotrawienie włożonego już w budowę miliarda dolarów, ale i zaniechanie całego programu energetyki jądrowej, który właśnie od tej inwestycji miał się zacząć. Tysiące kosztownych urządzeń, przeznaczonych do zainstalowania w elektrowni (w tym dwa reaktory jądrowe) zostały zezłomowane. Za symboliczne pieniądze jeden z dwóch pozostałych reaktorów odkupiła fińska elektrownia w Loviisa, w której działa on bezawaryjnie po dziś dzień. Czwarty reaktor znajduje się obecnie na Węgrzech w Centrum Szkoleń Elektrowni Jądrowej Paks.
Foto 1. Hinkley Point A – elektrownia jądrowa nad Kanałem Bristolskim położonym u południowo-zachodnich wybrzeży Wielkiej Brytanii. Jak widać elektrownia doskonale współegzystuje z bogatą przyrodą. (Wikipedia brytyjska, Richard Baker, Creative Commons Attribution Share-alike license 2.0)
Foto 2. Jednostkowy koszt wytworzenia energii elektrycznej netto. O&M – koszty eksploatacji i remontów. Źródło: Energoprojekt-Katowice.
Foto 3. Roczna ilość wszystkich odpadów w Wielkiej Brytanii. Odpady promieniotwórcze stanowią mniej niż 0,1 %, z czego odpady wysokoaktywne jedynie 0,2 % tej liczby.
Duży wpływ na zamknięcie budowy EJ Żarnowiec miała katastrofa w Czarnobylu. Przeciwnicy energetyki jądrowej, protestujący przeciwko budowie elektrowni w Żarnowcu, wrzucali często całą energetykę jądrową do jednego worka, nie zdając sobie sprawy, że istnieją różne typy reaktorów, a reaktory typu czarnobylskiego, gdzie doszło do awarii w 1986 r., nie są bynajmniej reprezentatywne dla całej energetyki jądrowej! Tymczasem reaktory, które miały pracować w elektrowni w Żarnowcu, wyposażonej w wieżę likwidacji nadciśnienia awaryjnego, w odróżnieniu od reaktorów czarnobylskich były reaktorami lekkowodnymi i nie specjalnie się różniły pod względem poziomu bezpieczeństwa od zachodnich reaktorów PWR i BWR. Dziś klimat wokół energetyki jądrowej się zmienia, ale wciąż niewielu ludzi zdaje sobie sprawę, że np. stanowiące około 80 % pracujących reaktorów energetycznych reaktory lekkowodne (w których neutrony są spowalniane przez zwykłą wodę) należą do najbezpieczniejszych urządzeń przemysłowych na świecie. W reaktorach z moderatorem wodnym istnieje ujemne sprzężenie zwrotne, które w przypadku nadmiernego przegrzania wody zapewnia obniżenie mocy reaktora (czego nie ma w reaktorach RBMK, jakie instalowano wyłącznie w elektrowniach jądrowych w byłym ZSRR, m.in. w Czarnobylu, a które ponadto nie były wyposażane w obudowy bezpieczeństwa). Dzięki temu m.in. w ciągu kilkunastu już tysięcy reaktorolat wypracowanych przez około 350 reaktorów tego typu nie wydarzył się żaden śmiertelny wypadek, nikogo też z okolicznych mieszkańców nie trzeba było ewakuować.
Warto porównać te liczby z liczbą ofiar chociażby w polskim górnictwie. Według Wyższego Urzędu Górniczego tylko w latach 2002-2008 zginęło w Polsce 217 górników, a na wydobycie 2 milionów ton węgla przypada średnio śmierć jednego górnika. Jeszcze bardziej przerażające są statystyki policyjne, z których wynika, że co roku ginie na polskich drogach około 5000 osób, a jednak nikt nie nawołuje do rezygnacji z transportu samochodowego. To są realne ofiary rozwoju przemysłu, a nie skutki gdybania „co by było, gdyby”.
Energetyka jądrowa ma około 16% udziału w wytwarzaniu energii elektrycznej na świecie i ok. 30% w Unii Europejskiej. Jej istotną zaletą jest to, że koszt energii elektrycznej z elektrowni atomowych tylko w niewielkim stopniu zależy od wahań cen paliwa jądrowego. Dlatego mimo, iż wahania te są znaczne, to nie są aż tak odczuwalne na rynku energii, jak podobne zmiany cen ropy naftowej czy gazu ziemnego. Jak podaje G. Jezierski („Energia jądrowa wczoraj i dziś”, WNT, Warszawa 2005): „udział kosztu paliwa (koncentratu uranu) w łącznym koszcie 1 kWh wynosi jedynie ok. 5% a w przypadku importu gotowego paliwa reaktorowego stanowi on 10-20 % kosztu 1 kWh”. Dla porównania, koszt gazu w całkowitym koszcie 1 kWh z elektrowni gazowej stanowi ok. 70%.
Rozszczepienie jądra atomowego, powodujące bezpośrednią zamianę materii w energię, jest reakcją jądrową milion razy bardziej energetyczną od reakcji spalania węgla czy innych paliw kopalnych, która jest reakcją chemiczną. Już z 10 g pastylki paliwa UO2 można uzyskać 600 kWh energii elektrycznej, co stanowi ok. 1/4 rocznego zapotrzebowania w energię elektryczną na jedno gospodarstwo domowe w Polsce. Elektrownia jądrowa o mocy 1000 MWe zużywa w ciągu roku tylko 20 – 35 t paliwa jądrowego, węglowa natomiast o takiej samej mocy aż 2,5 – 3,5 mln t węgla rocznie, czyli od 3 do 5 pociągów na dobę! Oszczędność na transporcie paliwa jest oczywista, ponadto paliwo reaktorowe może być gromadzone na terenie elektrowni w zapasie na kilka lat. Wpływa to bardzo korzystnie na zapewnienie bezpieczeństwa dostaw materiału paliwowego, co jest szczególnie istotne w przypadku krajów takich jak Polska, które nie posiadają własnych zakładów wzbogacania uranu czy produkcji paliwa jądrowego. Fundamentalne znaczenie ma również konkurencyjność energetyki jądrowej na tle innych źródeł energii z uwzględnieniem takich czynników, jak koszty inwestycyjne, koszty paliwa, koszty obsługi i eksploatacji elektrowni, a wreszcie jej likwidacji. Nawet w prognozach długoterminowych, zakładających ponad 20% udział paliwa jądrowego w jednostkowym koszcie wytwarzania energii elektrycznej w najnowocześniejszych elektrowniach jądrowych (22% dla reaktorów EPR i 26% dla AP 1000) przewaga energetyki jądrowej nad innymi źródłami pozyskiwania energii elektrycznej jest dość wyraźna (Foto 2).
Jak widać na powyższym diagramie, energetyka jądrowa nie generuje kosztów związanych z zakupem uprawnień do emisji CO2. Elektrownie jądrowe mogą być uważane za bezemisyjne także ze względu na emisję dwutlenku siarki, tlenków azotu oraz popiołów i pyłów. Pozostaje problem odpadów radioaktywnych, który wobec znaczącego zwiększenia bezpieczeństwa elektrowni atomowych pozostaje główną kością niezgody między zwolennikami energetyki jądrowej, a jej przeciwnikami. Odpady promieniotwórcze czy to z elektrowni jądrowych czy zastosowań medycznych nawet w takich państwach jak Francja (78% energii elektrycznej pochodzi tam z elektrowni jądrowych) zajmują jednak znacznie mniejsze objętości niż odpady z wielu innych gałęzi przemysłu. Dla przykładu można podać statystyki dla rocznych ilości wszystkich odpadów w Wielkiej Brytanii (28% udział energetyki jądrowej w krajowej elektroenergetyce) w połowie lat dziewięćdziesiątych (Foto 3, tabela).
Jak widać, udział energetyki jądrowej w produkcji odpadów jest niewspółmiernie mały w stosunku do roli, jaką ona odgrywa; poza tym ilość odpadów można częściowo ograniczyć, poddając zużyte paliwo recyklingowi. Warto jednocześnie podkreślić, że Polska ma już kilkadziesiąt lat doświadczeń ze składowaniem odpadów promieniotwórczych z reaktorów badawczych i źródeł medycznych, zarówno jeśli chodzi o przyreaktorowe baseny wodne (Świerk), jak i stałe składowiska odpadów radioaktywnych (Różan), toteż problemów z bezpiecznym składowaniem takich odpadów nie należy się przesadnie obawiać. Problem leży nie tyle w możliwościach bezpiecznego składowania odpadów, ile bardziej w wyznaczeniu nowych składowisk odpadów promieniotwórczych (przewiduje się, że składowisko w Różanie zapełni się do ok. 2025 r.) i akceptacji społecznej dla ich lokalizacji. Szerzej zagadnienia bezpieczeństwa ekologicznego, nie tyle związane z eksploatacją samych elektrowni, ile z gospodarką odpadami, zostaną omówione innym razem. Zanim jednak zostaną rozwiązane główne problemy związane z pojawieniem się w Polsce energetyki jądrowej, warto odnotować wzrost zainteresowania samorządów umiejscowieniem elektrowni jądrowych na ich terenie. Przytoczę tu dwie wypowiedzi przedstawicieli samorządów:
Pewnie, że jestem za budową elektrowni. Bo to praca dla ludzi, drogi, pieniądze na rozwój (Adam Furier, sołtys Klempicza w Wielkopolsce).
Badania gruntów nie wykazały uskoków tektonicznych, mamy rozbudowaną infrastrukturę, jeśli chodzi o przesył energii, dużo wody do chłodzenia bloków, wreszcie – społeczeństwo świadome korzyści, jakie przyniosłaby budowa elektrowni (Henryk Piłat, burmistrz Gryfina).
Pod uwagę jako lokalizacje pierwszej elektrowni atomowej są brane również Żarnowiec, Kopań, Konin i Nowe Czarnowo w woj. zachodniopomorskim. Wojewoda zachodniopomorski powołał przy Urzędzie Wojewódzkim zespół, mający zająć się sprawdzeniem potencjalnych lokalizacji. Wojewoda i marszałek zachodniopomorski napisali list intencyjny do premiera, w którym przekonują, że pierwsza elektrownia jądrowa powinna stanąć w ich województwie.
Na lata 2015-2018 planowano otwarcie nowej siłowni jądrowej w litewskiej Ignalinie. Jest to wspólny projekt państw bałtyckich i Polski, z którego polskie władze oczekiwały co najmniej 1000 MWe przydziału mocy. Jednak litewska prezydent Dalia Grybauskaite oświadczyła, że w związku z kryzysem gospodarczym Litwa może nie udźwignąć kosztów budowy i że w związku z tym trzeba przemyśleć jej sens. Obecnie Litwini mówią już o latach 2018-2020 i 700-1700 MWe, a nie ponad 3000 MWe docelowej mocy, z czego Polska miałaby mieć zapewnione 22%. Tymczasem Rosja chce już w 2015 r. uruchomić pierwszy blok elektrowni jądrowej w obwodzie kaliningradzkim o docelowej mocy 2300 MWe, proponując eksport energii na Litwę i … do Polski.
Krzysztof Kowalczyk
Artykuł na podstawie pracy licencjackiej Krzysztofa Kowalczyka z fizyki, obronionej w 2009 r. na Uniwersytecie Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie na specjalności „Bezpieczeństwo jądrowe i ochrona radiologiczna”.
W połowie marca 2010 Ministerstwo Gospodarki poinformowało, że pierwsza polska elektrownia jądrowa powstanie prawdopodobnie w Żarnowcu (wygrał w rankingu z 27 innymi lokalizacjami). W czołówce znalazł się też Kopań (woj. zachodniopomorskie) oraz Klempicz w Wielkopolsce, co oznacza, że w przyszłości mogą powstać tam kolejne siłownie.
