Prace nad bezpieczeństwem elektrowni jądrowych w IPJ

źródło: IPJ/CIŚ/Tentaris/Maciej Frołow

W Instytucie Problemów Jądrowych w Świerku (IPJ) utworzono zespół specjalistów, zajmujący się komputerowym symulowaniem pracy elektrowni jądrowych - poinformował rzecznik IPJ dr Marek Pawłowski. 

Zadaniem Zespołu Analiz Reaktorowych są prace nad coraz lepszym zrozumieniem procesów zachodzących na wszystkich etapach działania elektrowni atomowych oraz wykształcenie grupy fachowców, którzy zapewnią bezpieczną pracę przyszłych polskich instalacji nuklearnych.

Jak zauważa dr Pawłowski, ponieważ bezpieczeństwo ma absolutny priorytet we wszystkich zagadnieniach związanych z energetyką jądrową, to na długo przed wybudowaniem w Polsce pierwszej elektrowni jądrowej konieczne jest przeprowadzenie wielu symulacji komputerowych pozwalających określić poziom bezpieczeństwa różnych typów elektrowni jądrowych. Na późniejszym etapie należy ustalić procedury pracy dla ich operatorów.

"Każdy kraj angażujący się w energetykę jądrową musi dysponować odpowiednią wiedzą o elektrowniach jądrowych, gwarantującą ich bezpieczną eksploatację. Tę wiedzę zdobywa się przede wszystkim dzięki tysiącom symulacji komputerowych" - podkreśla Tomasz Jackowski, kierownik niedawno powstałego zespołu.

Analizy reaktorowe polegają na przeprowadzaniu za pomocą specjalizowanego oprogramowania komputerowego wielokrotnych symulacji zjawisk, jakie zachodzą lub mogą zajść zarówno podczas zwykłej eksploatacji elektrowni jądrowej, jak i w najmniej prawdopodobnych sytuacjach awaryjnych.

"Poziom bezpieczeństwa we współczesnych siłowniach nuklearnych jest tak duży, że prawdopodobieństwo wystąpienia niektórych zjawisk szacuje się nawet na jeden przypadek na 10 milionów lat pracy instalacji. Tak rzadkie sytuacje trudno badać inaczej niż za pomocą symulacji komputerowych" - wyjaśnia Jackowski.

Dzięki analizom reaktorowym możliwe jest wypracowanie procedur gwarantujących, że wszelkie problemy w elektrowni jądrowej, nawet najmniej prawdopodobne, w razie wystąpienia zostaną natychmiast zneutralizowane przez operatorów - i to bez wpływu na otoczenie instalacji.

Dr Pawłowski zwraca uwagę, że na obecnym etapie programu budowy elektrowni jądrowych w Polsce jednym z najważniejszych zadań jest utworzenie grona fachowców wyspecjalizowanych w obsłudze narzędzi programistycznych stosowanych zarówno w reaktorach europejskich, jak i amerykańskich.

"Wykształcenie wysokiej klasy specjalistów z zakresu bezpieczeństwa elektrowni jądrowych trwa nawet do dziesięciu lat, nie licząc okresu studiów" - dodaje prof. dr hab. Wojciech Wiślicki, szef projektu budowy Centrum Informatycznego Świerk (CIŚ).

Inżynierowie dysponujący odpowiednią wiedzą z fizyki i matematyki poznają w tym czasie wszystkie etapy pracy siłowni, od samego rozpadu jądra uranu poprzez zagadnienia związane z oddziaływaniem na siebie cząstek w rdzeniu reaktora i konstrukcją tego rdzenia, po przepływy cieplne w pełniącej rolę chłodziwa wodzie i inne zjawiska fizyczne zachodzące wewnątrz obudowy bezpieczeństwa reaktora.

Zespół Analiz Reaktorowych zapoznaje się obecnie z narzędziami symulującymi zjawiska cieplno-przepływowe w obiegu reaktora, przekazanymi przez Międzynarodową Agencję Energii Jądrowej w Wiedniu. Jak wyjaśnia Pawłowski, woda odgrywa w reaktorze szczególnie ważną rolę, ponieważ transportuje ciepło do turbin. W reaktorach nowej generacji woda krąży w układzie chłodzenia bez pomocy pomp, pod wpływem samej grawitacji. To niezawodne rozwiązanie, bo w przeciwieństwie do pomp i ich zasilania, grawitacja nie zepsuje się nigdy. Operatorzy muszą jednak dokładnie rozumieć, jak przebiega wymiana ciepła w takiej elektrowni.

Rzecznik IPJ zapowiada, że docelowo grupa w Świerku będzie liczyła kilkunastu pracowników, przy czym w każdym zestawie programów komputerowych dla danego typu elektrowni będą się specjalizowały przynajmniej dwie osoby. Dane z symulacji przeprowadzonych przez zespół będą ciągle porównywane z wynikami otrzymywanymi przez grupy innych użytkowników, działających w ramach współpracy międzynarodowej.

"Elektrownie jądrowe nowego typu z założenia mają działać 60 lat z możliwością przedłużenia do 80. Decyzje dotyczące ich wyboru muszą więc być podejmowane z najwyższą ostrożnością. Jednym z celów naszego zespołu jest dostarczenie opinii, które pomogą dokonać optymalnego wyboru" - podsumowuje Jackowski.

Zespół Analiz Reaktorowych działa w ramach Centrum Informatycznego Świerk, właśnie powstającego dużego ośrodka komputerowego, którego jednym z zadań są obliczenia związane z bezpieczeństwem energetycznym kraju. Wybudowanie i uruchomienie Centrum będzie kosztowało niemal 98 mln złotych. Projekt w 85 proc. jest finansowany w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka na lata 2010-2015, a w 15 proc. z dotacji celowej Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

Centrum Informatyczne Świerk (CIŚ, http://www.cis.gov.pl/) ma świadczyć usługi przetwarzania danych na potrzeby energetyki jądrowej i konwencjonalnej, symulacji procesów paliwowych, symulacji i monitorowania zagrożeń radiologicznych, a także udostępniać zasoby i usługi do badań naukowych i technologicznych.

PAP