Energetyka jądrowa - racjonalnie

Świadomość na temat energetyki jądrowej, a raczej jej brak, jest czymś, co od dawna blokuje jej rozwój w naszym kraju. Zanim, więc ostatecznie ją osądzimy spróbujmy racjonalnie do niej się odnieść.

Tym, czym tak naprawdę zajmuje się energetyka jądrowa to przede wszystkim otrzymywaniem energii na szeroką skalę. Energii, która powstaje z rozszczepienia tzw. ciężkich jąder niektórych pierwiastków (szczególnie Uranu-235 i Plutonu-239, który jednak nie występuje w postaci naturalnej).

Energię jądrową (a nie jak powszechnie określa się energię atomową) można wydobyć w specjalnie przystosowanych do tego celu reaktorach. Budowa tychże najbardziej zabezpieczonych budynków świata to główny koszt pozyskania energii jądrowej i zamiany jej w energię elektryczną. Jeśli chodzi o konstrukcje reaktorów, technologia na tyle posunęła się na przód, że awaria w nowych elektrowniach atomowych jest mniej prawdopodobna niż to, że poniesiemy śmierć od trafienia piorunem. Cały system zabezpieczeń jest tak skonstruowany by wygasić reaktor przy każdej sytuacji prowadzącej do utraty kontroli nad reaktorem. 

Jednak to nie tylko niezwykła konstrukcja reaktorów jądrowych przemawia za wykorzystaniem energetyki jądrowej. Zalety są bardziej subtelne i nie widać ich na pierwszy rzut oka, przynajmniej mało słyszy się o nich w mediach. 

Istotną przyczyną, która przemawia za stosowaniem energetyki jądrowej to przede wszystkim niewiarygodnie duża koncentracja energii zmagazynowanej w paliwie jądrowym – rozszczepienie jądra atomowego powoduje bezpośrednie przekształcenie materii w energię, jest to proces milion razy bardziej energetyczny niż spalanie (reakcja na poziomie atomów – chemiczna), powodujące jedynie zerwanie wiązań chemicznych. Aby bardziej podziałać na wyobraźnię musimy sobie uświadomić, że mniej więcej z tej ilości uranu trzymanej na ręku, którą widzimy na zdjęciu, możemy wytworzyć połowę energii potrzebnej jednemu człowiekowi przez całe jego życie. 

Ponadto uran (czy tor) nie ma w zasadzie innych zastosowań poza wykorzystaniem go jako paliwo w energetyce jądrowej, a ich zasoby są naprawdę obfite. 

Ważnym argumentem jest też fakt, iż wyczerpują się konwencjonalne zasoby paliw organicznych (węgla kamiennego, ropy naftowej, gazu ziemnego). Dostęp do węgla czy ropy naftowej jest naprawdę ograniczony i choć jest tych surowców więcej niż przypuszczano 30 lat temu to i tak ogromnie rosną koszty ich wydobycia. Dodatkowo surowce te mają wiele innych strategicznych zastosowań, szczególnie ropa naftowa jest niezwykle cennym surowcem dla przemysłu chemicznego oraz w komunikacji samochodowej i lotniczej. 

Energetyka jądrowa zajmuje czołowe miejsce przed energetyką z OZE (odnawialne źródła energii: wiatrowa, słoneczna, geotermiczna), która ze względu na ograniczone moce wytwórcze może odegrać jedynie drugorzędną rolę. Przypuszcza się, że do 2020r. energia pozyskana z OZE będzie stanowić 3% energii elektrycznej produkowanej na świecie. Ten rodzaj energetyki dostarcza energii w sposób nie ciągły, a dodatkowo wbrew temu, co powszechnie sądzono wywiera również negatywny wpływ na środowisko. 

Pozyskiwanie energii ze spalania paliw organicznych powoduje wprowadzenie do atmosfery substancji negatywnych dla środowiska takich jak dwutlenek węgla, tlenek siarki, rtęć. Co roku do atmosfery trafia 25miliardów t dwutlenku węgla, co łatwo przekładając na dzienną porcję daje 70mln t lub 800t/s. W Ameryce Północnej w przeliczeniu na jednego mieszkańca trafia do atmosfery 54kg gazów cieplarnianych, w Europie wskaźnik ten wynosi 24kg. Według obecnego stanu wiedzy gazy te są przyczyną efektu cieplarnianego, który polega na tym iż Ziemia przyjmuje dużo więcej ciepła niż oddaje co skutkuje powolnym ale ciągłym podwyższaniem się temperatury naszego globu. Co w dalszym efekcie powoduje podwyższenie mórz czy występowanie suszy. Ustabilizowanie emisji tych gazów jest możliwe jedynie przez ograniczenie o 50% ilości produkowanych gazów cieplarnianych na świecie. Podjęcie tego wyzwania wydaje się szalenie trudne lub wręcz prawie niemożliwe, jeśli weźmiemy pod uwagę ogromną potrzebę podniesienia poziomu życia biedniejszych krajów. Energetyka jądrowa wychodzi temu wszystkiemu naprzeciw, pozwala na produkcję czystej energii elektrycznej na światową skalę, bez emisji dwutlenku węgla czy innych gazów cieplarnianych. 

Kolejną przesłanką za jest chęć uniezależnienia się wielu krajów od koniunkturalnych wahań dostaw i cen paliw kopalnych (przede wszystkim ropy naftowej). Natomiast koszty energii wytworzonej w reaktorach jądrowych w niewielkim stopniu zależą od zmiany ceny paliwa jądrowego; udział kosztów paliwa w łącznym koszcie 1kWh to jedyne 5%, co w przypadku importu gotowego paliwa wzrasta do 10-20% kosztu 1kWh. Porównując, iż koszt gazu w łącznym koszcie 1kWh to aż 70%. Wykorzystanie energetyki jądrowej jest i będzie elementem politycznej stabilności w świecie, czego o kopalnych źródłach energii powiedzieć nie można.

Kwestia energetyki jądrowej w Polsce oraz innych krajach jest hamowana, poprzez ukazywanie błędnego poglądu na jej temat, mówiącego, że jest ona największym zagrożeniem dla ekosystemu. Składa się na to wiele czynników, m. in. te opisane poniżej.

Po pierwsze to przesadna obawa przed promieniowaniem jonizującym, co wyolbrzymia zagrożenie ze strony energetyki jądrowej. Prawda na ten temat jest taka, że i tak żyjemy przecież w świecie promieniotwórczym, tak było i będzie. Promieniowanie, o którym mowa jest częścią natury i czy nam to się podoba czy nie jest faktem życia codziennego. Te promieniotwórcze pierwiastki stanowią integralną część środowiska człowieka od momentu powstania wszechświata. Powietrze, którym oddychamy, ziemia, po której chodzimy, miejsca gdzie mieszkamy, pożywienie, tkanki i kości naturalnie zawierają promieniowanie jonizujące. Warto wspomnieć, że dawka promieniowania jonizującego, jaką otrzymuje przeciętny Polak od naturalnych i sztucznych źródeł w 2002 r. wynosiła 3,36mSv. Udział promieniowania naturalnego w tej dawce to aż 74%, reszta tego promieniowania związana jest z diagnostyką medyczną 25,3%, awarią w Czarnobylu 0,4% oraz innymi 0,3%.

Większość ludzi nie zdaje sobie sprawy z tego, że nasza Ziemia to jedno ogromne składowisko izotopów promieniotwórczych. Tym najbardziej niebezpiecznym jest rad Ra-226, który wraz z izotopami pochodnymi jest ok. 600 razy bardziej szkodliwy niż pluton Pu-239. Chcąc podziałać na ludzką wyobraźnie warto pokazać fakt, iż przeciętny ogród o powierzchni 400m² do głębokości 1m zawiera średnio 2kg uranu, 6kg toru, 0,8 kg promieniotwórczego potasu K-40. Nie zagraża to jednak naszemu zdrowiu ponieważ tolerancja jaką posiadamy w zakresie przekraczania naturalnego tła promieniowania jest dość duża, co już nie jest takie proste jeśli chodzi o tolerancję na temperaturę, ciśnienie, czy zawartość tlenu w powietrzu.

Warto wiedzieć, że wbrew ogólnemu przekonaniu, reaktor jądrowy nie może zamienić się w bombę atomową, gdyż jest to wbrew prawom fizyki. Awarie powstałe w tego typu elektrowniach mogą prowadzić jedynie do wygaszenia reaktora. Jak dotąd można by przywołać jedynie trzy poważne awarie elektrowni jądrowych: w Browns Ferry-1 (Stany Zjednoczone – 1975 r.), w Three Mile Island (Stany Zjednoczone 1979 r.) i w Czarnobylu (Ukraina -1986 r.). Do tej liczby można by dodać awarie jakie miały miejsce w reaktorach badawczych czy wojskowych, np. w Windscale (Wielka Brytania – 1957 r.).

Jeśli chodzi o awarię reaktora w Czarnobylu, nie jest ona reprezentatywnym wypadkiem, który może się zdarzyć w typowej elektrowni jądrowej. Reaktor RBMK jaki został zastosowany w Czarnobylu, ma zasadniczą wadę, która zadecydowała o wycofaniu ich z budowy. Jego moc wskutek awarii rośnie, natomiast obecnie w powszechnie budowanych reaktorach wodnych ciśnieniowych (PWR - ang. Pressurized Water Reactor) czy wrzących (BWR - ang. Boiling Water Reactor) zawsze maleje.

Lęk przed odpadami, których rzeczywista ilość nie jest tak duża, jest przesadny. Każda działalność przemysłowa człowieka, również ta związana z energetyką jądrową niesie za sobą powstawanie odpadów, które są negatywne dla otaczającego nas środowiska. Jednak gdy weźmiemy pod uwagę koncentrację energii zawartej w paliwie jądrowym w stosunku do paliwa konwencjonalnego (w 1kg uranu znajduje się 500 tys. MJ wobec 25MJ w 1kg węgla kamiennego), należy przyjąć też „dużą koncentracje zagrożenia” w odpadach, które powstają w proporcjonalnie mniejszej ilości. Nic w przyrodzie nie otrzymamy za darmo. Jeśli tak podejdziemy do tematu, z łatwością przyjdzie nam akceptacja energetyki jądrowej.

Produkcja odpadów w Wielkiej Brytanii, która posiada rozwiniętą energetykę jądrową wygląda następująco (Rys. 2.):

Rys. 2. Roczna ilość wszystkich odpadów w Wielkiej Brytanii (wg Wot Notes – Scottish Nuclear, Kast Kilbride, 1996r.)

Całokształtt problemów związanych z usuwaniem odpadów promieniotwórczych uważany jest za jedną z głównych przeszkód na drodze wzrostu potencjału energetyki jądrowej. Jednak w rzeczywistości problem ten nie jest aż tak skomplikowany czy nierozwiązywalny, jak to mawiają przeciwnicy energetyki jądrowej.

Ważną sprawą w trzeźwym spojrzeniu na energetykę jądrową jest fakt, iż jej rozpowszechnianie nie przyczynia się zwiększenia niebezpieczeństwa powstania broni jądrowej ani jej powszechności. I chociaż energetyka jądrowa sięga swoimi początkami do stworzenia tak potężnej broni jaką jest bomba atomowa, to w obecnej sytuacji nie jest z tym procederem powiązana.

Ryzyko, jakie towarzyszy wykorzystywaniu elektrowni jądrowych na szeroką skalę, bardzo dobrze opisuje poniższy cytat książkowy:

W życiu robimy wiele rzeczy, które mają w sobie elementy ryzyka (np. opalanie się na słońcu, jazda samochodem, podróż samolotem, wspinaczka w góry, praca górnika, nie wspominając już opaleniu papierosów, nadmiernym spożywaniu alkoholu czy nadwadze), zgadzając się na to, że jest to częścią naszego życia. Inaczej jest jednak z promieniowaniem jonizującym. Większość ludzi uważa to promieniowanie za coś innego; być może jest to związane z czymś nowym, nieznanym. Nie ma techniki ani technologii całkowicie bezpiecznej, jest tylko różne prawdopodobieństwo powstania niebezpieczeństwa. Unikalną cechą energetyki jądrowej jest to, iz społeczeństwo postrzega związane z nią ryzyko jako znacznie większe niż to obliczone przez specjalistów. W tym miejscu warto więc przytoczyć dane opracowane w Stanach Zjednoczonych, dotyczące tzw. średniej oczekiwanej utraty długości życia (liczonej w dniach) z powodu różnego rodzaju ryzyka; wynoszą one odpowiednio:[1]

Dane oznaczone znakiem * dotyczą średnio wszystkich mieszkańców Stanów Zjednoczonych; pozostałe dane odnoszą się tylko do narażonych – wystawionych na działanie.

Całe zamieszanie wokół energetyki jądrowej tworzone przez środki masowego przekazu, choć jest pewnie niezamierzone prowadzi do dezinformacji społeczności na temat rzetelnej analizy energetyki jądrowej. Zauważalnym jest fakt, iż większość informacji jakie pojawiają się w mediach wiąże się często z kolejną kwietniową rocznicą wybuchu reaktora w Czarnobylu. Realne skutki awarii w Czarnobylu są znacznie mniejsze niż można by wnioskować po ilości alarmujących artykułów i programów telewizyjnych. Nagłaśnia się każdy nawet najdrobniejszy wypadek w elektrowni jądrowej, który nieraz nie jest bezpośrednio związany z pracą samego reaktora, a gdy takich brakuje „wysysa się je z palca”. Prasowe komunikaty są zawsze przejmujące, w tym celu używa się barwnych porównań jak „tykająca bomba”, „atomowy wrak”, „nuklearny wulkan”. To co trzeba zarzucić mediom to fakt, iż informacje o istotnych dobroczynnych aspektach promieniotwórczości, szczególnie w medycynie, rzadko docierają do opinii publicznej.

Poważnym problemem, z jakim boryka się energetyka jądrowa jest brak społecznej akceptacji dla lokalizacji takich obiektów w pobliżu miejsca zamieszkania. Naprzeciw temu może wyjść jedynie rzetelna kampania informacyjna dotycząca wszystkich aspektów technicznych lub organizacyjnych dotyczących tej decyzji.

Przy podjęciu ostatecznej decyzji odnośnie energetyki jądrowej należy zwrócić uwagę na fakt, że z tego procesu nie można się wycofać w dowolnej chwili. Jest to nowe zjawisko oparte na nieodwracalności w działalności człowieka, które raz pobudzone będzie towarzyszyć człowieczeństwu przez wiele wieków. Z chwilą uruchomienia reaktora jądrowego inicjuje się procesy, których przez wiele lat nie będzie można zatrzymać. Od tego momentu pojawia się konieczność starannego i nieustannego kontrolowania promieniotwórczych procesów rozpadu, które trwają latami i zagrażają swym promieniowaniem organizmom żywym.

Energetyka jądrowa zapoczątkowała nową erę, w której każda faza działalności przemysłowej musi podlegać technicznemu i politycznemu nadzorowi. Możliwości, jakie otwiera przed nami technologia atomowa dają wszystkim jednakowe szanse sukcesu, ale i na całej Cywilizacji spoczywa ryzyko dotyczące tego rodzaju aktywności.

[1] Jegierski G..: Energia jądrowa wczoraj i dziś, WNT, Warszawa 2005