Elektrownie atomowe w Polsce

Nie ma odwrotu – prędzej czy później w Polsce powstaną elektrownie jądrowe. Czy ich obecność naprawdę oznacza zagrożenie nuklearną katastrofą?

Statystyki są jednoznaczne: elektrownie jądrowe należą do najbezpieczniejszych i najczystszych ekologicznie źródeł energii. Na zdjęciu elektrownia jądrowa w okręgu Lincolnshire w Wielkiej Brytanii.
Bezpieczeństwo instalacji nuklearnych przestało być przeszkodą w upowszechnieniu energetyki jądrowej. Największym problemem jest obecnie niewiedza, która sprzyja utrzymywaniu się społecznej niechęci, często umiejętnie wykorzystywanej przez osoby i firmy zainteresowane zachowaniem znaczenia tradycyjnych źródeł energii lub rozwojem metod alternatywnych. W rezultacie statystycznemu Kowalskiemu elektrownia jądrowa kojarzy się z kataklizmem: drugą Hiroszimą tuż za oknem w najgorszym przypadku, w najlepszym – z potężnym skażeniem materiałami promieniotwórczymi, prowadzącym do choroby popromiennej, potwornych mutacji i setek tysięcy zgonów.
Upowszechnianie każdej nowej technologii – szczególnie takiej, która wywiera istotny wpływ na życie dużej części społeczeństwa – zawsze wywołuje opory i niechęć części ludności. W swoim czasie sprzeciwiano się opalaniu węglem (protesty ustały, gdy zabrakło drzew), samochodom, kolei żelaznej i tramwajom elektrycznym. Andrzej Strupczewski z Instytutu Energii Atomowej w Świerku, ceniony polski specjalista w zakresie energetyki jądrowej, operuje nawet przykładem wydanej w 1900 roku w Polsce publikacji, w której anonimowy autor przeciwstawia się planom wprowadzenia kanalizacji miejskiej w Warszawie, widząc w niej zapowiedź zagłady. Warto również pamiętać, że prąd zmienny – dobro dzisiaj tak pożądane, główny cel istnienia wszelkich elektrowni – w swoim czasie uchodził za tak niebezpieczny, że zalecano stosowanie prądu stałego. Na tym tle sprzeciwy wobec energetyki jądrowej nie są czymś wyjątkowym. To naturalne zjawisko społeczne, mające zresztą dobroczynny wpływ na technologię: przed upowszechnieniem musi ona rozwinąć się do poziomu gwarantującego bezpieczeństwo tak wysokie, że argumenty nawet najbardziej zagorzałych przeciwników stracą rację bytu.
Fizyka gwarantuje, że elektrownia jądrowa nie eksploduje jak wojskowy ładunek nuklearny. Sensowne staje się jednak pytanie, czy można ją przekształcić w brudną bombę, której wybuch konwencjonalny doprowadzi do rozproszenia materiałów promieniotwórczych na dużym obszarze i skażenia? Aby skutek był największy, należałoby uwolnić materiały promieniotwórcze uwięzione w pastylkach paliwowych. W tym celu należałoby stopić rdzeń reaktora.
Łatwo powiedzieć, trudniej zrobić. Przegrzanie rdzenia reaktora może nastąpić, jeśli reakcje rozszczepienia przebiegają zbyt szybko lub w sytuacji, gdy występują problemy z odbiorem ciepła. Zajmijmy się najpierw pierwszym przypadkiem. Szybkość reakcji łańcuchowej zależy od liczby neutronów. Jeśli chcemy ją zmniejszyć, należy do rdzenia wprowadzić pręty z materiału silnie je pochłaniającego. W nowoczesnych elektrowniach jądrowych pręty sterujące są zawieszone nad rdzeniem za pomocą elektromagnesów. W chwili awarii elektromagnesy wyłączają się – na sygnał układów zabezpieczających lub wskutek uszkodzenia, np. braku zasilania elektrycznego – i pod wpływem grawitacji samoczynnie opadają do rdzenia (niekiedy proces ten dodatkowo się przyspiesza, instalując napędy sprężynowe). Neutrony są wówczas efektywnie pochłaniane i reakcja łańcuchowa zostaje przerwana. Co więcej, współczesne elektrownie jądrowe są konstruowane na zasadzie sprzężenia ujemnego. Gdy temperatura rdzenia wzrasta, gorąca woda (lub, w sytuacji ekstremalnej, para wodna) coraz gorzej spowalnia neutrony, które mają wówczas dostatecznie dużo energii, aby wylecieć poza rdzeń. Te, którym się to uda, są pochłaniane przez elementy konstrukcyjne w pobliżu rdzenia. W rezultacie liczba neutronów zdolnych doprowadzać do rozszczepień spada i reaktor samoczynnie się wyłącza. Zasada ta jest fundamentalna w energetyce jądrowej: wszystkie układy współczesnej elektrowni są projektowane tak, aby w sytuacji awaryjnej samoczynnie przyjąć położenie bezpieczne.
Spróbujmy wywołać inną awarię. Przypuśćmy, że w obiegu pierwotnym dochodzi do wyłączenia pomp, co może nastąpić wskutek ich uszkodzenia lub – mało prawdopodobnego – braku zasilania (elektrownia jądrowa dysponuje zazwyczaj awaryjnymi generatorami prądu, napędzanymi silnikami Diesla; często jest również podłączona do pobliskiej elektrowni konwencjonalnej). Brak przepływu może spowodować, że gromadząca się w zbiorniku nad rdzeniem para zacznie wypychać wodę i odsłoni rdzeń, tym samym narażając go na stopienie. Również w tym przypadku zabezpieczenie jest oparte na najprostszych prawach fizyki: podczas budowy elektrowni dba się, aby rdzeń znajdował się znacznie niżej od wytwornicy pary. Przy takiej konstrukcji sama różnica gęstości między wodą gorącą (w reaktorze) a chłodną (w wytwornicy) prowadzi do wystąpienia naturalnej konwekcji, co wymusza cyrkulację w układzie.

Przyjmuje się, że niewielkie przecieki z obiegu pierwotnego, o powierzchni wypływu rzędu milimetrów kwadratowych, mogą występować raz na 10 lat pracy reaktora, a większe raz na 20-200 lat. Praktyka i obliczenia wskazują, że rozerwanie rurociągu wyposażonego w systemy detekcji przecieków to awaria zachodząca z prawdopodobieństwem raz na… milion lat pracy.
(WiZ)