Wieści z Chin – uzupełnienie

Okazuje się, że próba zrobienia czegoś przed czasem nie musi prowadzić do sukcesu. Tak się stało z moimi ostatnimi podsumowaniami. W ostatnich dniach z Chin napłynęły bowiem nowe wieści dotyczące nowych bloków.

27 grudnia rozpoczęto prace przy wykonywaniu konstrukcji betonowych bloku nr 3 Elektrowni Jądrowej Tianwan w Lianyungang. Rozpoczęcie budowy bloków 3 i 4 w tej elektrowni zatwierdziła 19 grudnia Rada Państwa Chińskiej Republiki Ludowej co pozwoliło na niezwłoczne wydanie licencji na budowę przez Państwową Agencję Dozoru Jądrowego.

Nowe bloki będą wyposażone w rosyjskiej konstrukcji reaktory wodne ciśnieniowe typu Gidropress WWER-1000 W-428 należące do generacji III i osiągać będą moc 1060 MW brutto. Generalnym wykonawcą wysp reaktorowych jest ZAO Atomstrojeksport. Za realizację części konwencjonalnej odpowiada strona chińska a systemy sterowania dostarczą natomiast Areva i Siemens. Umowę na realizację bloków z rosyjskim wykonawcą strona chińska podpisała jeszcze w końcu 2010 roku. W marcu 2011 podpisano zresztą także umowę na realizację dwóch kolejnych bloków (nr 5 i 6) – choć jej realizacja z uwagi na przegląd chińskiego programu jądrowego opóźniła się – a rozważana jest budowa dalszych dwóch z wykorzystaniem nowszych reaktorów WWER-1200.

Warto zwrócić uwagę, że nowe bloki oparte będą o starszy model reaktora rodziny WWER niż budowane obecnie jednostki w rosyjskich elektrowniach nowoworoneskiej i lenigradzkiej, za to analogiczny z dwoma już eksploatowanymi w EJ Tianwan. Dwa pierwsze bloki wybudowano tam w latach 1999-2007 w ramach realizacji porozumienia między rządami Federacji Rosyjskiej i Chińskiej Republiki Ludowej z 1992 r. Zastosowany w nich reaktor stanowi zmodernizowaną wersję konstrukcji stosowanej w radzieckich elektrowniach jądrowych u schyłku lat 80. oraz w czeskiej elektrowni w Temelínie, również w ich przypadku dostarczono zachodnie układy automatyki i sterowania. Bloki Tianwan-1 i 2 były też pierwszymi jednostkami na świecie, w których zastosowano tzw. chwytacz rdzenia, czyli konstrukcję umożliwiającą zatrzymanie stopionego materiału rdzenia w wypadku niepowstrzymanej awarii związanej z przerwaniem chłodzenia reaktora. Teoretycznie w takiej sytuacji niepowstrzymane wydzielanie ciepła powyłączeniowego mogłoby doprowadzić do stopienia materiałów rdzenia (w tym paliwa jądrowego zawierającego silnie radioaktywne produkty rozszczepienia), które następnie mogą przerwać zbiornik ciśnieniowy reaktora, choć warto podkreślić, że do tej pory takie zdarzenie nigdy nie miało miejsca. Mimo to w konstrukcjach nowych bloków energetycznych chwytacze stały się już standardem.

Komunikat prasowy korporacji Rosatom (której częścią jest Atomstrojeksport) dotyczący budowy nowych bloków dostępny jest w języku angielskim oraz rosyjskim (obie wersje nie są identyczne).

 

 

Kolejna wiadomość z Chin nadeszła dzień później: jak informuje portal World Nuclear News 28 grudnia po raz pierwszy zsynchronizowano z systemem elektroenergetycznym blok nr 1 Elektrowni Jądrowej Ningde. Blok wyposażony jest w chińskiej konstrukcji reaktor wodny ciśnieniowy CPR-1000 stanowiący ewolucyjne rozwinięcie francuskiego reaktora M310 i rozwija moc 1080 MW brutto i 1000 MW netto. W budowie pozostają kolejne trzy bloki (realizację bloków 1 i 2 rozpoczęto w 2008 roku, a 3 i 4 – w 2010). Blok nr 1 czeka teraz seria prób eksploatacyjnych, które w przypadku każdej elektrowni muszą poprzedzać jej przekazanie do normalnej eksploatacji. Próby takie typowo trwają kilka miesięcy.

Rok 2012 w energetyce jądrowej [aktualizacja]

Pod wpływem konstruktywnego komentarza (za który bardzo dziękuję! Zachęcam do dalszych!) zaktualizowałem wpis, aktualizacja wyróżniona kolorem. Kolejna aktualizacja pod wpływem chińskich postępów.

Koniec roku to zawsze okres podsumowań. Przyjrzyjmy się więc pokrótce co zdarzyło się w światowej energetyce jądrowej w kończącym się roku. Wedle statystyk Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej:

• Uruchomiono 2 nowe bloki w Republice Korei: Shin-Wolsong-1 oraz Shin-Kori-2, oba o mocy zainstalowanej 960 MW netto, wyposażone w koreańskiej konstrukcji reaktory wodne ciśnieniowe OPR-1000 oraz blok Ningde-1 w Chińskiej Republice Ludowej z chińskim reaktorem CPR-1000 o mocy 1000 MW netto (jeszcze nie wykazany w statystykach MAEA).
• 2 bloki Elektrowni Jądrowej Bruce w Kanadzie (nr 1 i nr 2) przywrócono do eksploatacji po długoterminowym odstawieniu połączonym z modernizacją. Oba bloki wyposażone są w kanadyjskie reaktory ciężkowodne AECL CANDU-791 i osiągają moc netto po 772 MW; do remontu zostały odstawione odpowiednio w 1997 i 1995 roku.
• Ostatecznie wyłączono dwa bloki w Wielkiej Brytanii: Oldbury-A1 (217 MW netto) oraz Wylfa-2 (490 MW netto). Oba wyposażone były w pierwszej generacji brytyjskie reaktory chłodzone dwutlenkiem węgla (GCR – Magnox).
• Rozpoczęto budowę trzech nowych bloków:
• Bałtijsk-1 z rosyjskiej konstrukcji reaktorem wodnym ciśnieniowym WWER-1200 W-491 w Obwodzie Kaliningradzkim Federacji Rosyjskiej, 1082 MW netto,
• Schin-Ulchin-1 z koreańskim reaktorem wodnym ciśnieniowym APR-1400 w Republice Korei, 1340 MW netto,
• Barakah-1 z koreańskim reaktorem wodnym ciśnieniowym APR-1400 w Abu Zabi, 1345 MW netto.
• Zdecydowano o przerwaniu budowy Elektrowni Jądrowej Belene w Bułgarii (2 x WWER-1000, 2 x 953 MW netto). Budowę tej elektrowni rozpoczęto jeszcze w latach 80., następnie zawieszono po transformacji ustrojowej w 1990 roku. Plac budowy został jednak zakonserwowany, co umożliwiło podjęcie decyzji o reaktywacji budowy w roku 2002. Niestety oferty na ukończenie bloków zostały uznane za niesatysfakcjonujące, nie udało się też pozyskać zagranicznego inwestora. Władze bułgarskie zdecydowały jednak o zainstalowaniu jednego z wykonanych już dla EJ Belene reaktorów w nowym, siódmym bloku pracującej EJ Kozłoduj.
• Zadecydowano także o nieprzywracaniu do eksploatacji dwóch bloków kanadyjskiej EJ Pickering (nr 2 i nr 3, 2 x 515 MW netto, reaktory ciężkowodne CANDU-500) odstawionych do potencjalnej modernizacji w roku 1997. Oficjalnie uznano je za permanentnie wyłączone od roku 2007 (blok 2) i 2008 (blok 3).

W chwili obecnej na świecie znajduje się 437 jądrowych bloków energetycznych zdolnych do pracy (choć niekoniecznie w tej chwili eksploatowanych, np. w Japonii) o łącznej mocy niemal 372 GW (czyli przeszło 10-krotnie wyższej niż cała moc zainstalowana w polskim systemie elektroenergetycznym).

 

Jeden reaktor pozostaje oficjalnie w stanie "wyłączenia długoterminowego" – jest to pilotażowy reaktor powielający Monju w Japonii, który jednak nigdy nie wszedł do normalnej eksploatacji. Blok ukończono już w 1995 r., jednak w czasie prób wybuchł na nim pożar. Uszkodzenia naprawiono, jednak do dziś władze japońskie nie zezwoliły na jego eksploatację.

 

W budowie z kolei znajdują się 64 nowe bloki. Warto zauważyć, że statystyki Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej, z których pochodzą wszystkie cytowane liczby, uznają blok za znajdujący się "w budowie" dopiero po rozpoczęciu prac nad konstrukcjami związanymi z bezpieczeństwem eksploatacji reaktora, co może nastąpić nawet w dwa lata po rzeczywistym rozpoczęciu prac na placu budowy. Stąd też statystyki te nie uwzględniają np. dwóch bloków budowanych już w amerykańskiej EJ Vogtle, drugiego bloku w EJ Barakah w ZEA ani trzech nowych instalacji, których budowa rozpoczęła się w Chinach.

 

Ogólnie widać, że pod względem mocy bloków jądrowych globalna energetyka jądrowa cały czas się rozwija, choć niespiesznie. Warto jednak zwrócić uwagę także na kluczowe wydarzenia, które nie odbiły się jeszcze na tegorocznej statystyce. Takie wydarzenia miały miejsce w kilku krajach:

• W Chińskiej Republice Ludowej władze podjęły decyzję o powrocie do szeroko zakrojonego programu rozbudowy energetyki jądrowej. Od czasu katastrofy w Fukushimie w kraju tym, który wyrósł w ostatnich latach na głównego gracza jeśli chodzi o nowe inwestycje, nie rozpoczynano budowy nowych jednostek. Od przyszłego roku ma się to jednak zmienić, co powinno zaowocować ponownym wzrostem liczby nowych inwestycji.
• W Wlk. Brytanii wydano pierwsze decyzje formalne prowadzące do budowy nowych bloków, w tym pierwszą licencję zezwalającą na lokalizację nowej instalacji. W kraju tym planowana jest obecnie budowa czterech nowych instalacji wyposażonych w dwa różne typy reaktorów.
• W Czechach zrewidowano politykę energetyczną uwzględniając dużo wyższy planowany udział energetyki jądrowej w kolejnych dekadach. Zaplanowana jest budowa nowych bloków oraz przedłużenie eksploatacji istniejących.
• We Francji nowowybrany prezydent François Hollande zapowiedział zmniejszenie udziału energetyki jądrowej w krajowym bilansie energetycznym do poziomu ok. 50% w roku 2025 (obecnie pomiędzy 75 i 80%). Nie podjęto jeszcze konkretnych decyzji, wydaje się także, że drogą do osiągnięcia tego celu będzie raczej niezastępowanie istniejących bloków nowymi, a nie przedwczesne wyłączanie instalacji pracujących. Zapowiedziano co prawda wycofanie z eksploatacji dwóch bloków EJ Fessenheim do 2017 r., niemniej są to najstarsze obecnie eksploatowane jednostki we Francji i w tym terminie osiągną projektowy czas eksploatacji na poziomie 40 lat. Jest to zatem raczej decyzja o nieprzedłużaniu eksploatacji niż jej skróceniu. Szczegółowe plany transformacji francuskiej energetyki mają zostać opracowane dopiero w najbliższym czasie, choć zapewne można spodziewać się zaniechania budowy wstępnie planowanego nowego bloku z reaktorem EPR w EJ Penly (stnaowisko prezydenta w tej sprawie nie jest całkowicie jasne, jednak z pewnością nie rozpoczęto jego budowy w roku 2012 tak jak to oryginalnie planowano).
• Na Litwie obywatele w referendum wypowiedzieli się znaczną większością głosów przeciwko budowie elektrowni jądrowej w tym kraju, co najprawdopodobniej spowoduje rezygnację z budowy dwublokowej EJ Visaginas.

Rok wydaje się zatem umiarkowanie optymistyczny dla przemysłu jądrowego. Wydaje się, że – szczególnie w świetle decyzji chińskich władz – można już z całą pewnością powiedzieć, iż katastrofa w Fukushimie nie spowoduje globalnego krachu energetyki jądrowej. Wbrew pozorom decyzje podejmowane przez rządy Niemiec, Szwecji czy Szwajcarii a nawet  nie mają tu wielkiego znaczenia, gdyż kraje te i tak nie planowały budowy nowych instalacji. Także zmiana francuskiej polityki nie oznacza krachu dla branży, gdyż w kraju tym nie planowano także wielkiej rozbudowy energetyki jądrowej – natomiast jest to dla branży bez wątpienia spory cios wizerunkowy. Bardziej poważną sprawą może być przestawienie energetyki amerykańskiej z atomu na gaz łupkowy, które w horyzoncie kilkunastu lat. Warto jednak pamiętać, że Europa Zachodnia i Ameryka Północna od dawna nie są już głównymi placami budowy instalacji jądrowych – podobnie jak w obszarze innych inwestycji środek ciężkości przesuwa się dziś ku Azji. Jednak także w Unii Europejskiej nie zabraknie nowych projektów, w najbliższej przyszłości przede wszystkim w Wlk. Brytanii, Czechach i Finlandii.

Chińska polityka nie tylko na papierze

W ciągu zaledwie dwóch miesięcy, jakie upłynęły od ogłoszenia wznowienia programu jądrowego przez władze Chińskiej Republiki Ludowej, w kraju tym rozpoczęto budowę trzech nowych jądrowych bloków energetycznych. Są to oczywiście projekty, które przygotowane były już wcześniej, a których realizację wstrzymało tymczasowe zawieszenie wydawania pozwoleń na budowę nowych instalacji. Niemniej ich realizacja wskazuje, że Chińczycy traktują swoje zapowiedzi zupełnie serio.

 

Dwa spośród nowych projektów to kolejne bloki w ramach większych inwestycji. Bloki Fuqing-4 (w prowincji Fujian) oraz Yangjiang-4 (w prowincji Guangdong, dawniej znanej jako Kanton) wyposażone będą w chińskie reaktory wodne ciśnieniowe CPR-1000. Konstrukcja ta stanowi wersję rozwojową francuskiego reaktora M310 zastosowanego w pierwszych chińskich elektrowniach jądrowych w latach 90. W obu elektrowniach obecnie znajdują się w budowie po cztery takie bloki o planowanej mocy po 1080 MW brutto i 1000 MW netto. W obu elektrowniach planuje się także budowę kolejnych dwóch bloków wykorzystujących bardziej zaawansowaną wersję reaktora CPR-1000, wolną przy tym od elementów, do których prawa posiadają firmy francuskie. Docelowo zatem każda elektrownia ma dostarczać chińskiemu systemowi po 6 GW.

 

Znacznie ciekawszy jednak jest trzeci projekt – budowa bloku Shidaowan z reaktorami wysokotemperaturowymi HTR-PM w prowincji Szantung. Reaktory w tej instalacji będą chłodzone helem pod ciśnieniem 7 MPa i będą wykorzystywały paliwo w postaci kul (tzw. złoże usypane). Opuszczający reaktor gorący hel (o temperaturze na poziomie 750 °C) posłuży do wytwarzania przegrzanej pary wodnej w wytwornicach pary (parametry pary 13.2 MPa, 566 °C, a więc porównywalne z np. polskimi blokami konwencjonalnymi). Rozwiązanie takie pozwalać będzie na osiągnięcie nietypowo wysokiej (dla bloków jądrowych) sprawności na poziomie 40%. W tradycyjnych reaktorach wodnych jest to niemożliwe ze względu na zbyt niską temperaturę pracy reaktora nieprzekraczającą 320 °C.

 

Model elementu paliwowego reaktora wysokotemperaturowego ze złożem usypanym na ekspozycji Edelstein-Museum w Idar-Oberstein w Niemczech. Tego rodzaju paliwo wykorzystywać będzie instalacja HTR-PM.
Fot. Stefan Kühn via Wikipedia.

 

 

Koncepcja nowego bloku jest w zasadzie powtórzeniem zachodnioniemieckiego eksperymentalnego bloku THTR-300 zbudowanego w latach 80. W Niemczech badania jednak przerwano po niespełna trzech latach od ukończenia budowy bloku ze względu na rosnące koszty związane z nową technologią. Szczegółowych informacji technicznych o THTR-300 można zasięgnąć tutaj (materiał w języku niemieckim).

 

Podobny projekt realizowali wcześniej także Amerykanie, choć również w tym przypadku nie zakończył się on powodzeniem. Pilotażowy blok Fort St. Vrain pozostawał w eksploatacji przez 10 lat, jednak trapiony był przez liczne problemy eksploatacyjne związane z zastosowaną technologią (choć bardziej dotyczyły one urządzeń pomocniczych niż samego reaktora – przede wszystkim dmuchaw podających hel o niesprawdzonej wcześniej konstrukcji). Ze względu na koszty i ogólne załamanie programu jądrowego w USA po awarii Three Miles Island rozwoju tej technologii nie kontynuowano.

 

Na przełomie stuleci rozwój technologii wysokotemperaturowej podjęto w RPA (na podstawie odkupionej technologii niemieckiej), w USA oraz w Chinach (również wg wzorców niemieckich). Projekt południowoafrykański (PBMR) zakładał modyfikację technologii i wykorzystanie gorącego helu bezpośrednio w turbinie gazowej (co pozwalać miało na osiągnięcie sprawności powyżej 45%), jednak został zawieszony w końcu ubiegłej dekady ze względu na kryzys finansowy oraz społeczne protesty przeciwko rozwojowi energetyki jądrowej. Projekt amerykański (GT-MHR) pozostaje głównie na papierze i nie należy spodziewać się rychłej realizacji. 

 

Tymczasem w Chinach od roku 2003 pracuje (zbudowany na wzór wcześniejszch instalacji niemieckich) wysokotemperaturowy reaktor badawczy tego typu, HTR-10, opracowany przez pekiński Uniwersytet Tsinghua. Obecnie, mimo swojego statusu (reaktor badawczy), napędza on turbogenerator o mocy 20 MW zsynchronizowany z krajowym systemem energetycznym. Nowa instalacja będzie już prototypem rozwiązania o skali przemysłowej. Blok Shidaowan ma składać się z dwóch reaktorów i pojedynczej turbiny. Jego moc zainstalowana ma wynieść 210 MW.

 

Szczegółówe informacje o instalacji HTR-PM można znaleźć w prezentacji tutaj.

Ogólną analizę chińskiej energetyki jądrowej wykonaną przez stowarzyszenie World Nuclear Association tutaj.

Informacja prasowa (China Daily) dotycząca budowy instalacji HTR-PM tutaj.

Wszystkie materiały w języku angielskim.

 

Warto zauważyć, że żaden z trzech opisanych bloków nie jest jeszcze uwzględniony w statystykach Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej (system PRIS), ponieważ nie rozpoczęto jeszcze prac nad konstrukcjami bezpośrednio związanymi z bezpieczeństwem reaktora.

Atom na nie, czyli nie ma róży bez ognia

Na samym początku istnienia tego bloga obiecałem poruszyć także temat wad energetyki jądrowej i dziś nadeszła pora aby się temu zagadnieniu przyjrzeć. Nie ulega bowiem wątpliwości, że energetyka jądrowa – jak każde rozwiązanie techniczne – wady posiada. I oczywiście warto o nich także rozmawiać i brać je pod uwagę przy planowaniu polityki energetycznej uwzględniającej tę formę pozyskiwania energii.

 

Co można zatem zapisać po stronie minusów? Oczywiście wielu osobom pod hasłem wad energetyki jądrowej staje przed oczyma hasło "Czarnobyl" (od niedawna i drugie: "Fukushima"), ale ani to największy problem (o czym dalej) ani jedyny. Wśród innych kwestii technicznych i ekonomicznych wymienić można następujące:

• Koszty. To jest argument często podnoszony przez przeciwników energii jądrowej. Jak już pisałem wcześniej (przy okazji omawiania zalet) argument ekonomiczny jest tematem bardzo śliskim i moim zdaniem dyskusja o tym, czy blok o czasie przygotowania i budowy około 10 lat, a czasie eksploatacji 60 lat będzie w ostatecznym rozrachunku rozwiązaniem efektywnym czy nie – nie ma sensu. Zbyt dużo jest tu niewiadomych w kwestii zmienności otoczenia prawnego i gospodarczego (wyjaśnienie mojego poglądu tutaj). Jedną rzecz wiadomo jednak na pewno. Elektrownie jądrowe charakteryzują się wysokim kosztem inwestycyjnym, zarówno w odniesieniu do mocy zainstalowanej, jak i pojedynczej inwestycji (bo w obecnie stosowanym wydaniu małych zakładów tego typu się nie buduje, choć na przyszłość takie koncepcje są rozwijane). Oczywiście to ma pozytywny skutek w postaci uniezależnienia od zakłóceń ekonomicznych w przyszłości, ale ma także jedną prozaiczną wadę. Sprawa banalna – żeby zbudować elektrownię jądrową trzeba mieć pokaźną górę pieniędzy. Nie jest przypadkiem, że energetyka jądrowa do tej pory rozwinęła się (i nadal rozwija) głównie w krajach bogatych (niekoniecznie w przeliczeniu na głowę mieszkańca – vide Chiny i Indie – ale na pewno takich, w których państwu i inwestorom gotówki nie brakuje). Tego problemu przeskoczyć się zasadniczo w przewidywalnej przyszłości z pewnością nie uda.
• Ryzyko polityczne. Branża jądrowa jest w pewnym sensie biznesem specjalnej troski, który wzbudza szczególne emocje społeczne, a co za tym idzie i polityczne. Dlatego nie można absolutnie wykluczyć sytuacji, w której demokratycznie wybrane władze w pewnym momencie mówią energetyce jądrowej "dość". Sama Polska tego doświadczyła w okresie transformacji ustrojowej, gdy podjęto decyzję o nagłym przerwaniu realizacji elektrowni w Żarnowcu, przy tym w sposób uniemożliwiający jej przyszłą reaktywację (a więc gwarantujący, że wszystkie poniesione do tego momentu koszty automatycznie stały się stratami). Bardziej ekstremalny przypadek zdarzył się w Austrii, gdzie po zbudowaniu elektrowni ale przed jej uruchomieniem zorganizowano referendum, wskutek którego zakładu nigdy nie uruchomiono. Decyzje polityczne doprowadziły także do przedwczesnego wyłączenia bloków jądrowych pracujących we Włoszech oraz ostatnio w Niemczech (prowadząc zresztą do sporu jednego z operatorów elektrowni z rządem federalnym). Tego rodzaju ryzyko może mieć konsekwencje zarówno ogólnogospodarcze (nagłe odcięcie dużych źródeł energii od systemu), jak i ekonomiczne (w przypadku przedwczesnego przerwania eksploatacji czy też przerwania budowy inwestor ponosi wymierne straty, przy tym z uwagi na koszty inwestycyjne straty te są niemałe). Wyeliminowanie tego ryzyka z kolei jest trudne, dlatego że nie sposób chyba przewidzieć decyzji podejmowanych przez elektorat (a zatem i polityków) za 5 czy 10 lat, nie mówiąc już o dłuższym horyzoncie. Żeby było jeszcze gorzej, doświadczenie wskazuje, że nawet ci sami politycy potrafią zmienić zdanie o 180 stopni w ciągu bardzo krótkiego czasu, czego najlepszym przykładem rząd kanclerz Merkel.
  
  To jest niestety ryzyko trudne do przecenienia. Najnowsza historia uczy raczej, że w polityce regulacyjnej dotyczącej energetyki decyzje są absolutnie nieprzewidywalne. Dość odwołać się do handlu emisjami dwutlenkiem węgla, którego nikt się jeszcze parę dekad temu nie spodziewał. Albo niespodziewanej (i przeczącej wcześniejszym deklaracjom) decyzji o przyspieszonym odstawieniu niemieckich bloków wskutek japońskiego tsunami (najwyraźniej rząd federalny nagle zdał sobie sprawę z zagrażającego np. Bawarii tsunami...). Moim zdaniem jest to absolutnie największe i najpoważniejsze ryzyko związane z energetyką jądrową, wystarczające do tego, by starać się unikać tej technologii, jeśli istnieje rozsądne i bezpieczne dla państwa rozwiązanie alternatywne.
• Konieczność angażowania państwa w przedsięwzięcie. Połączenie obu powyższych punktów powoduje, że dla realizacji elektrowni jądrowej niezbędne jest zaangażowanie ekonomiczne państwa – w postaci udziału państwowego inwestora lub udzielenia państwowych gwarancji dla inwestora prywatnego. A mówimy o niemałych kwotach liczonych w miliardach euro.
• Konieczność utrzymywania różnorodnych państwowych służb pomocniczych, których użyteczność dla innych branż gospodarki jest ograniczona. Pełnią one zasadniczo tylko rolę służebną wobec energetyki jądrowej, która sama w sobie też jest tylko narzędziem realizacji polityki energetycznej i szerzej rozumianej polityki gospodarczej. Z naszego punktu widzenia oznacza to wydłużenie programu i konieczność złożonych przygotowań do jego realizacji, choć pokonanie problemu nie jest szczególnie trudne, po prostu czasochłonne.
• Złożoność przedsięwzięcia. Proces budowy elektrowni jądrowej jest niebywale skomplikowany i wymaga sprawnej współpracy setek podmiotów gospodarczych oraz wielu instytucji państwowych oraz międzynarodowych. Problem dodatkowo komplikuje się w kraju, w którym elektrowni jądrowych jeszcze nie ma. Najnowsze doświadczenie natomiast uczy, że w XXI wieku, mimo całego postępu technicznego, zdolność ludzkości do realizacji złożonych projektów paradoksalnie spada. W ostatnich latach niemało widzieliśmy przykładów dużych przedsięwzięć technicznych i infrastrukturalnych, które doświadczają problemów i opóźnień graniczących z kompromitacją (i wcale nie mówię o naszym kraju). Obok oczywistych w tym kontekście opóźnień budowy nowych bloków jądrowych (Flamanville, Olkiluoto) można wymienić także przypadki z innych branż: port lotniczy Berlin-Brandenburg International (ostatnio znowu ogłoszono kolejne opóźnienie, to już w sumie ponad 2 lata...), Boeing 787 Dreamliner (coś koło 4 lat do tyłu), problemy z pękaniem nowoczesnych gatunków stali w budowie nowych kotłów energetycznych w Niemczech... Przyczyny tutaj mogą być różne, choć w moim przekonaniu sporo zawdzięczamy sposobowi zarządzania dużymi przedsięwzięciami we współczesnych korporacjach (komunikacja elektroniczna, maksymalny outsourcing, brak oglądu całego projektu przez małą grupę nim kierującą). Przykładem symptomatycznym mogą być tu problemy z montażem pierwszego Airbusa A380 (skutkujące oczywiście opóźnieniami) wywołane... wykorzystywaniem różnych wersji tego samego programu do projektowania różnych jego podzespołów (!), albo niezgodne z projektem wykonanie fundamentu maszynowni (czyli elementu niezwiązanego w ogóle z reaktorem) na budowie bloku w Olkiluoto. Zwracam przy tym uwagę, że we wszystkich wymienionych sytuacjach mamy do czynienia z firmami będącymi światowymi liderami w swoich dziedzinach i projektami realizowanymi w krajach wysokorozwiniętych.
• Ograniczenia lokalizacyjne. Nie wszędzie można zbudować elektrownię jądrową. Ograniczeń jest wiele. Teren nie może być zbyt gęsto zaludniony z uwagi na bezpieczeństwo (nie tyle rzeczywiste zagrożenie, co samą konieczność opracowania planów ewakuacyjnych możliwych do realizacji). Do placu budowy musi dać się dowieźć niezwykle ciężkie elementy o masie rzędu 400-500 ton. Musi być dostępna woda chłodząca dla bardzo dużego bloku. Musi być możliwość wyprowadzenia bardzo dużej mocy. Wszystko to sprawia, że dogodnych lokalizacji wcale nie jest wiele. Może to utrudnić pozyskanie ziemi, poza tym w przypadkach wielu krajów (choć akurat nie Polski) dogodna lokalizacja do budowy elektrowni może mieć się nijak do mapy zapotrzebowania na energię.
• Kwestie społeczne. Elektrownia jądrowa jest i pewnie pozostanie już tematem kontrowersyjnym. Oznacza to, że państwo decydujące się na posiadanie takich zakładów musi włożyć sporo wysiłków w zagadnienie komunikacji społecznej. Oczywiście wysiłki oznaczają tu także koszty, choć w kontekście całego projektu pewnie niewielkie. Większym wyzwaniem może być tu zaplanowanie odpowiednich działań i ich kompetentna realizacja...
• Mała elastyczność. Współczesne elektrownie jądrowe bez wyjątku wykorzystują obieg parowy, który z definicji nie jest przesadnie elastyczny. Elektrownie parowe (niezależnie od tego, czy zasilane energią jądrową, czy spalaniem węgla) nie są zdolne do szybkich rozruchów i odstawień albo bardzo szybkich i dynamicznych zmian mocy. Choć nie jest prawdą rozpowszechniony (także w środowisku technicznym) pogląd, że elektrownie takie mogą pracować tylko z pełnym obciążeniem (czego dowodzi praca energetyki jądrowej we Francji, Niemczech czy Japonii), nie zmienia to faktu, że dynamice zmian mocy instalacji jądrowej daleko do np. energetyki gazowej. Poza tym nawet techniczna możliwość eksploatacji z obciążeniami 60-100% (co jest zakresem typowym) nie zmienia faktu, że w przypadku instalacji drogiej w budowie o tanim paliwie eksploatowanie jej przy obciążeniu częściowym jest nieefektywne ekonomicznie (niezależnie od "konkurencji" jest to pewnego rodzaju marnowanie potencjału, za który już przecież zapłacono). Taka charakterystyka bloków jądrowych ogranicza ich stosowalność do zaspokajania stałego obciążenia podstawowego lub względnie podszczytowego.
• Rozmiar. Oferowane dziś bloki jądrowe są jednostkami dużymi albo nawet bardzo dużymi (typowo od 1200 do nawet 1750 MW). Oznacza to wzrost ryzyka zakłóceń dla krajowego systemu elektroenergetycznego w wypadku nagłego wyjścia z pracy pojedynczego bloku (a to się zdarzać będzie czasami na pewno). W praktyce operator systemu przesyłowego będzie zmuszony utrzymywać większą ilość zdolnych do natychmiastowej interwencji rezerw mocy wirującej – oznacza to utrzymywanie pracujących bloków w pracy z obciążeniem niepełnym w gotowości do nagłego przyrostu mocy (a co za tym idzie pracujących przy pogorszonej sprawności z gorszymi parametrami emisyjnymi). Warto przy tym zauważyć, że do niedawna największe polskie bloki energetyczne miały moc zainstalowaną po 500 MW (w Elektrowni Kozienice), obecnie jest to 858 MW (Bełchatów II), w planach są kolejne bloki klasy 900-1000 MW. Widać zatem, że budowa bloków o mocy 1600 MW może skomplikować życie operatorowi systemu przesyłowego i to w czasach, gdy zagadnienie stabilizacji pracy systemu jest "atakowane" także od drugiej strony przez rozwój niestabilnie pracującej energetyki wiatrowej.
  
  Oczywiście kwestia wielkości wiąże się także z wartością jednorazowej inwestycji, o której była już mowa.

Lista ta z pewnością nie jest kompletna, jednak każdy zaznajomiony choć z grubsza z tematem Czytelnik z pewnością zauważy, że brakuje na niej paru "oczywistych oczywistości": przede wszystkim zagrożenia awarią, czy konieczności pozyskiwania paliwa zza granicy. To akurat jednak nie wynika z przeoczenia. W moim odczuciu bowiem rola tych czynników jest niezwykle wyolbrzymiana, a związane z nimi zagrożenia nie wykraczają poza te wynikające z rozwoju innych branż przemysłu lub innych technologii energetycznych. O takich zagadnieniach napiszę jednak w osobnym poście.

Brytyjskiego atomu ciąg dalszy

Z Wielkiej Brytanii nadchodzą kolejne informacje dotyczące postępów w planowaniu budowy nowych jądrowych bloków energetycznych. W zeszłym miesiącu pisałem już o wydaniu pierwszej od lat licencji lokalizacyjnej dla nowej instalacji realizowanej przez spółkę NBB GenCo z Grupy EDF. Kolejną ważną datą dla obu planowanych przez NBB GenCo inwestycji stał się 13 grudnia, kiedy to brytyjski organ dozoru jądrowego ONR wydał decyzję zatwierdzającą ogólny projekt opracowanego przez firmy AREVA oraz EDF reaktora UK EPR do zastosowania na terenie Zjednoczonego Królestwa, tzw. General Design Acceptance (GDA). Decyzja taka otwiera drogę do zastosowania tej konstrukcji w konkretnych instalacjach, choć samo rozpoczęcie budowy wymaga osobnych pozwoleń opartych o dokumentację konkretnego obiektu.

 

NBB GenCo nie jest jednak jedynym podmiotem, który planuje budowę nowych bloków jądrowych w Wlk. Brytanii. Drugim inwestorem jest spółka Horizon Nuclear Power. Została ona powołana w styczniu 2009 r. jako wspólne przedsięwzięcie niemieckich koncernów energetycznych E.ON oraz RWE specjalnie dla przygotowania i realizacji projektu nowych bloków jądrowych przy istniejących elektrowniach Oldbury i Wylfa. Prawo do budowy nowych instalacji w tych lokalizacjach spółka otrzymała w wyniku wygrania aukcji zorganizowanej w kwietniu 2009 r. (podobnie jak grupa EDF w przypadku swoich projektów). W początkowej fazie oceniano możliwośc zastosowania reaktora EPR konstrukcji francuskiego koncernu AREVA lub reaktora AP1000 oferowanego przez Toshibę i Westinghouse; nowe bloki miały być budowane na początku drugiej dekady XXI w.

 

W marcu 2012 r. niemieccy właściciele ogłosili chęć wycofania się z projektu i wystawili Horizon Nuclear Power na sprzedaż, co zapowiadało problemy z realizacją nowych bloków. 30 listopada opublikowano jednak informację o przejęciu spółki przez japoński koncern Hitachi, który zamierza kontynuować oba projekty, choć w oparciu o technologię reaktorów wodnych wrzących GE Hitachi – konkretnie odpowiednio zaadaptowaną konstrukcję reaktora ABWR. Planuje się budowę dwóch lub trzech bloków w każdej z dwóch wybranych lokalizacji; pierwsze z nich przekazane mają być do eksploatacji w pierwszej połowie lat 20. Oczywiście konstrukcja ABWR będzie musiała także zostać zatwierdzona przez dozór jądrowy przed rzeczywistym zastosowaniem; zgodnie z oświadczeniem inwestora stosowne działania zostaną podjęte "niezwłocznie", choć oczywiście uzyskanie GDA zajmie sporo czasu. Z drugiej jednak strony ABWR to jedyny z rozważanych dla nowych brytyjskich elektrowni typ reaktora, który jest już eksploatowany – cztery takie urządzenia zainstalowane są w japońskich elektrowniach jądrowych w blokach Kashiwazaki-Kariwa 6 i 7, Hamaoka-5 oraz Shika-2.

 

Istniejące elektrownie Oldbury oraz Wylfa posiadają po dwa bloki energetyczne z brytyjskiej konstrukcji reaktorami I generacji chłodzonymi dwutlenkiem węgla (GCR, znane także jako Magnox) uruchomione na przełomie lat 60. i 70. XX w. Trzy z nich (Oldbury-A1, Oldbury-A2 oraz Wylfa-2) zostały niedawno wyłączone, blok Wylfa-1 pozostaje jeszcze w eksploatacji, a jego wyłączenie planowane jest na rok 2014.

 

Poza planami budowy nowych bloków spółka EDF Energy – operator 15 spośród 16 pracujących w Wlk. Brytanii bloków jądrowych (wszystkich poza Wylfa-1) – ogłosiła chęć przedłużenia eksploatacji dwóch bloków w elektrowni Hinkley Point B oraz dwóch w Hunterston B do roku 2023. Dotychczasowe plany mówiły o wyłączeniu tych jednostek w roku 2016 – miały być to pierwsze 4 z 15 bloków jądrowych tego operatora przeznaczone do trwałego odstawienia. Wszystko wskazuje zatem na utrzymanie znacznej roli energetyki jądrowej w brytyjskim bilansie energetycznym. Obecnie bloki jądrowe wytwarzają ok. 18 procent zużywanej w tym kraju energii elektrycznej.

Czasowe wyłączenie bloku w EJ Oskarshamn

6 grudnia szwedzki nadzór jądrowy (Strålsäkerhetsmyndigheten) wydał firmie OKG, należącemu do grupy E.ON operatorowi Elektrowni Jądrowej Oskarshamn, polecenie niezwłocznego odstawienia bloku nr 2 tej elektrowni. Wedle oficjalnego komunikatu organu nadzoru "posiadacz licencji, OKG, nie był w stanie udowodnić, że część urządzeń kluczowych dla zapewnienia bezpiecznej eksploatacji spełnia wymogi Nadzoru pod kątem gotowości do pracy i niezawodności". Konkretnie chodzi o awaryjne agregaty prądotwórcze bloku, urządzenia niezwykle ważne w przypadku zaistnienia sytuacji awaryjnej.

 

Jak pisałem już wcześniej, sprawą kluczową dla zapewnienia bezpieczeństwa jest zapewnienie możliwości odprowadzania ciepła powyłączeniowego generowanego przez samorzutny rozpad krótkożyciowych produktów rozszczepienia już po wyłączeniu reaktora. W ogromnej większości eksploatowanych obecnie reaktorów odprowadzanie ciepła powyłączenoiwego wymaga zasilania bloku energią elektryczną (przede wszystkim do pracy pomp, a także dla zasilania układów automatyki). W normalnych sytuacjach zasilanie takie zapewnia krajowy system elektroenergetyczny, wiele elektrowni jądrowych posiada przy tym niezależną od układu wyprowadzenia mocy linię służącą tylko dostawom energii na teren obiektu. Oczywiście w przypadku elektrowni takiej jak Oskarshamn możliwe jest także zasilanie potrzeb własnych odstawionego bloku przez sąsiedni, pracujący.

 

Kwestia odprowadzania ciepła powyłączeniowego jest jednak zbyt ważna dla bezpieczeństwa radiologicznego, by można było tu polegać na zasilaniu systemowym. Dlatego każdy blok jądrowy wyposażony jest w specjalne awaryjne generatory prądotwórcze napędzane silnikami wysokoprężnymi. Generatory takie mają po kilka megawatów mocy, są utrzymywane w ciągłej gotowości do rozruchu, a pełną moc osiągają już w kilkanaście sekund od sygnału uruchomienia. Maszyny poddawane są także bardzo rygorystycznym próbom, zarówno na etapie odbioru technicznego, jak i podczas eksploatacji bloku. Całe instalacje realizowane są tak, by odporne były na skutki możliwych w danym regionie trzęsień ziemi, a liczba agregatów jest zawsze większa niż wynikałoby to z wymaganej mocy dla zapewnienia rezerwowania.

 

To właśnie zalanie takiego układu agregatów prądotwórczych stało się bezpośrednią przyczyną zdarzeń w japońskiej EJ Fukushima Dai-ichi. W tej elektrowni generatory przetrwały trzęsienie ziemi, ale zostały zalane przez falę tsunami, gdyż nie zainstalowano ich w pomieszczeniach zabezpieczonych przed wtargnięciem wody – znajdowały się one w maszynowni bloku. Dla porównania w sąsiedniej elektrowni Fukushima Dai-ni generatory zainstalowane były w sposób chroniący je przed zalaniem i pozostały w ruchu zgodnie z wymogami projektowymi, dzięki czemu w tej elektrowni nie doszło do żadnych poważnych wypadków.

 

Widać zatem, że sprawność agregatów, choć w codziennej eksploatacji nie odgrywa istotnej roli, jest sprawą kluczową z punktu widzenia zapewnienia bezpieczeństwa radiologicznego. Dlatego proces projektowania, wytwarzania, montażu i eksploatacji tych agregatów podlega niezwykle restrykcyjnym normom i bardzo ścisłej kontroli. Co natomiast stało się w Szwecji?

 

Szwedzki nadzór wykrył, że na jednym z agregatów bloku nie przeprowadzono części zaplanowanych na rok 2011 przeglądów, a na drugim konieczne jest przeprowadzenie próby 48-godzinnej ciągłej pracy. Zalecono także przeprowadzenie szerzej zakrojonych przeglądów osprzętu magistrali zasilania układów bezpieczeństwa.

 

Remont maszyny energetycznej opóźniony o ponad rok wygląda z pozoru groźnie, jednak warto zdać sobie sprawę w jaki sposób eksploatowane są te konkretnie agregaty. Otóż mimo regularnie prowadzonych prób, pracują one przez maksymalnie kilkadziesiąt godzin w roku, podczas gdy tego typu silniki wykorzystywane w zwyczajnych instalacjach energetycznych (lub na statkach) pracują po kilka tysięcy godzin rocznie. W przypadku normalnej elektrowni dieslowskiej, silniki takich samych typów przechodzą przeglądy co 8 tysięcy godzin pracy, a remonty średnie np. co 32 tysiące. Silnik zainstalowany w elektrowni jądrowej oczywiście nigdy w ogóle nie osiągnie 32 tysięcy godzin pracy, dlatego jego remonty czy przeglądy prowadzone są wedle innego grafiku i mają charakter prewencyjny, gdyż trudno tu mówić o zużyciu części.

 

Oczywiście nie zmienia to faktu, że operator nie dopełnił ciążących na nim obowiązków formalnych. A w kwestii jakichkolwiek niejasności związanych z układami bezpieczeństwa organy dozoru jądrowego zobowiązane są do podejmowania szybkich i zdecydowanych działań – i tak właśnie zachował się Strålsäkerhetsmyndigheten. Nie są to przy tym jedyne kłopoty elektrowni z układem awaryjnego zasilania bloku w tym roku. 20 lipca w wyniku nieudanej próby rozruchu jednego z silników podjęto decyzję o odstawieniu bloku do czasu naprawienia awarii. Blok przywrócono do pracy po wymianie generatora agregatu 2 sierpnia. Wtedy jednak obyło się bez interwencji dozoru jądrowego. Obecnie z kolei nieudana próba rozruchu jednego z czterech diesli w zadanym czasie opóźnia przywrócenie do normalnej eksploatacji bloku nr 1 tej samej elektrowni po długotrwałym remoncie. Wydawać się może, że to prawdziwa plaga w systemach bezpieczeństwa elektrowni Oskarshamn, choć jednocześnie podkreślić należy, że w żadnym momencie nie powstało bezpośrednie zagrożenie bezpieczeństwa radiologicznego – na każdym z dotkniętych problemami bloków przynajmniej część silników (absolutnie wystarczająca do zapewnienia bezpiecznego zasilania) pozostawała w pełnej gotowości do pracy. Jendak stopień wzajemnego rezerwowania uznawany był za niewystarczający, stąd decyzje o wyłączeniach jednostek mające charakter całkowicie prewencyjny.

 

Przewiduje się, że wykonanie prac zaleconych przez dozór zajmie około miesiąca; na razie operator elektrowni powiadomił nordycką giełdę energii Nordpool, że blok nie będzie pracował do 15 stycznia 2013 r.

 

Elektrownia Jądrowa Oskarshamn. Fot. Daniel Kihlgren via Wikipedia.

 



Elektrownia Jądrowa Oskarshamn jest jedną z trzech obecnie pracujących elektrowni jądrowych w Szwecji. Wyposażona jest w trzy bloki energetyczne z reaktorami wodnymi wrzącymi dostarczonymi przez firmę ABB:

• O1 o mocy 492 MW uruchomiony w 1971 r.,
• O2 o mocy 661 MW uruchomiony w 1974 r.,
• O3 o mocy 1450 MW uruchomiony w 1985 r.

 

70 lat z energią jądrową

Dokładnie 70 lat temu, 2 grudnia 1942 r. zespół naukowców pod kierownictwem Enrico Fermiego po raz pierwszy przeprowadził kontrolowaną samopodtrzymującą się łańcuchową reakcję rozszczepienia. Przez 28 minut reakcja zachodziła w reaktorze nazywanym CP-1 (Chicago Pile 1 - Stos Chicagowski nr 1) zbudowanym w przebudowanym korcie do squasha pod trybunami stadionu Stagg Field na terenie University of Chicago. Stos zbudowany był z bloków grafitowych o łącznej masie 380 ton wspartych na drewnianej konstrukcji nośnej. Materiałem rozszczepialnym było 6 ton uranu metalicznego oraz 40 ton tlenku uranu. Ciekawostką jest fakt, że Enrico Fermi, który szlifował swoją znajomość języka angielskiego czytając "Kubusia Puchatka", nazwał niektóre przyrządy pomiarowe imionami bohaterów powieści: Tygryska, Prosiaczka, Mamy Kangurzycy i Maleństwa.

 

Reaktor osiągnął moc zaledwie rzędu 0,5 W (podczas dalszych prób osiągnięto jednak chwilowe maksimum na poziomie 200 W). Nie posiadał on przy tym żadnych osłon zatrzymujących promieniowanie ani systemów chłodzenia – przy tak małej mocy nie były one jednak potrzebne. Pręty regulacyjne i bezpieczeństwa, które służyły do włączania i wyłączania reaktora, obsługiwane były ręcznie; potencjalne awaryjne wyłączenie miało polegać na wprowadzeniu do reaktora pręta zawieszonego na linie zamocowanej do balustrady galerii, na której znajdowali się naukowcy. W razie potrzeby lina miała być przecięta toporkiem przez wyznaczonego członka zespołu.

 

Budowa historycznego reaktora rozpoczęła się 16 listopada 1942 r. Po pierwszym uruchomieniu nie pozostał on na miejscu długo, jako że jego głównym celem była weryfikacja założeń teoretycznych (głównie możliwości zaistnienia samopodtrzymującej się reakcji łańcuchowej). Już na początku roku 1943 został on rozebrany. Elementy reaktora przewieziono do Palos Park w stanie Illinois, gdzie wykorzystano je do budowy kolejnego – CP-2.

 

Opis reaktora CP-1 wraz z ilustracjami można znaleźć tutaj, a historię całego eksperymentu tutaj.

Z okazji rocznicy amerykańskie Argonne National Laboratory przygotowało krótki film, w którym dwóch żyjących jeszcze uczestników eksperymentu wspomina historyczny dzień. Można go obejrzeć w serwisie YouTube (uwaga: dość specjalistyczny język!).

 

Zdjęcia z budowy ukazujące warstwy grafitu obejrzeć można tutaj. Tu natomiast znajduje się skan zapisu przyrządów pomiarowych dokumentujący zmiany strumienia neutronów w reaktorze. Dokument ten określany jest dziś mianem "świadectwa urodzenia" reaktora CP-1.

 

Wszystkie materiały dostępne pod powyższymi linkami są anglojęzyczne.

 

Rozbudowa Temelína

W dniu wczorajszym do czeskiego organu nadzoru jądrowego SUJB (Státní úřad pro jadernou bezpečnost) wpłynął złożony przez koncern energetyczny ČEZ wniosek o wydanie licencji zezwalającej na budowę dwóch nowych bloków w Elektrowni Jądrowej Temelín. Zgodnie z podanymi przez SUJB informacjami proces wydawania licencji potrwać może około roku.

 

Elektrownia Temelín obecnie posiada dwa bloki energetyczne z radzieckiej konstrukcji reaktorami WWER-1000. W latach 80. ubiegłego wieku zaplanowano budowę łącznie czterech takich bloków, budowa rozpoczęła się w 1987 r. Po aksamitnej rewolucji rząd czechosłowacki podjął decyzję o zaniechaniu budowy dwóch z nich i dokończeniu dwóch pierwszych. W latach 90. zmodyfikowano jednak znacznie projekt  z wykorzystaniem zachodnich technologii. Warto podkreślić, że wiele podstawowych urządzeń technologicznych (w tym szczególnie zbiornik ciśnieniowy reaktora i turbozespół) wykonały firmy czeskie. Ostatecznie dwa bloki przekazano do eksploatacji odpowiednio w 2003 i 2004 roku.

 

Wkrótce potem powrócono do tematu budowy kolejnych dwóch bloków, którą zawarto już w polityce energetycznej z 2004 roku. W 2008 r. ČEZ  wystąpił do Ministerstwa Środowiska Republiki Czeskiej o ocenę oddziaływania nowej inwestycji na środowisko. W sierpniu 2009 r. rozpisano przetarg na wykonawcę dwóch nowych bloków energetycznych z opcją wykonania trzech kolejnych w innych lokalizacjach w Europie. 31 października 2010 r. wykonawcy, którzy przeszli postępowanie kwalifikacyjne zostali zaproszeni do złożenia kompletnych ofert. Zakwalifikowanym wykonawcami byli:

• konsorcjum Westinghouse Electric Company LLC oraz Westinghouse Electric Company Czech Republic,
• konsorcjum SKODA JS a.s. ZAO Atomstrojeksport oraz OAO OKB Gidropress,
• Areva NP S.A.S.

 Termin złożenia ofert upłynął 2 lipca 2012 r. i w dniu kolejnym dokonano ich otwarcia (oferty złożyli wszyscy trzej zaproszeni wykonawcy). W październiku inwestor poinformował o odrzuceniu oferty firmy Areva na podstawie czeskiego prawa zamówień publicznych ze względu na jej niezgodność z ogłoszoną specyfikacją. W przewidzianym prawem terminie Areva złożyła odwołanie od tej decyzji, jednak zostało ono odruzcone przez inwestora. Francuska firma zapowiedziała podjęcie kroków prawnych przeciwko tej decyzji. Tymczasem inwestora poparł premier Republiki Czeskiej Petr Nečas, który stwierdził, że w świetle obowiązującego prawa dyskwalifikacja była nieunikniona, wyrażając jednocześnie żal z powodu zmniejszonej konkurencji.

 

Wedle informacji inwestora wybór wykonawcy planowany jest na koniec roku 2013. Budowa nowych bloków wpisywać się będzie w ogłoszoną na początku listopada b.r. przez premiera Nečasa politykę energetyczną kraju, która zakłada zmniejszenie udziału źródeł węglowych i wzrost udziału elektrowni jądrowych w krajowym bilansie z obecnego poziomu ok. 30% do co najmniej 50% w roku 2040 (co stanowi wzrost w stosunku do deklarowanej wcześniej przez Ministerstwo Przemysłu i Handlu wartości 35%). Poza budową nowych bloków w Temelínie zaplanowano wydłużenie czasu eksploatacji czterech bloków w EJ Dukovany oraz budowę kolejnego bloku w tej lokalizacji.

 

--------

 

Informacje o wniosku złożonym przez ČEZ  dostępne są na stronie koncernu oraz organu dozoru jądrowego. Inwestor udostępnił także wstępny raport bezpieczeństwa. Wszystkie te materiały są obecnie dostępne tylko w języku czeskim.

 

Anglojęzyczna informacja o nowej inwestycji dostępna jest tutaj.

Tymczasem w Sosnowym Borze...

Jak informuje korporacja Rosatom, dziś na budowę Leningradzkiej Elektrowni Jądrowej 2 w Sosnowym Borze dostarczono pierwszy ciśnieniowy zbiornik reaktora WWER-1200. Zbiornik o masie przekraczającej 330 ton został dostarczony z petersburskich Zakładów Iżorskich kombinowanym transportem lądowo wodnym: najpierw z zakładu na nabrzeże Newy na platformie drogowej, a następnie barką po wodach Newy i Zatoki Fińskiej. W czasie transportu drogowego konieczne było czasowe zawieszenie ruchu kolejowego na kilku magistralach federalnych, które przecinała wybrana do transportu droga.

Warto zwrócić uwagę na to jak dużym wyzwaniem logistycznym jest transport najcięższych elementów energetycznych bloków jądrowych. W przypadku największych konstrukcji (takich jak bloki z reaktorami EPR budowane we Flamanville oraz Olkiluoto) masa pojedynczych urządzeń dostarczanych w całości może przekroczyć nawet 500 ton. Podstawowym środkiem transportu są tu jednostki pływające, jednak w przypadku elektrowni, która nie powstaje bezpośrednio na brzegu żeglownej drogi wodnej, nawet krótki odcinek transportu lądowego może okazać się poważnym wyzwaniem. W przypadku elektrowni w Sosnowym Borze dystans do pokonania nie był wielki - z zakładu do elektrowni jest tylko około 100 km, a do Newy raptem kilka kilometrów. W innych przypadkach zagadnienie może okazać się jednak bardziej złożone. Na budowę nowego bloku Flamanville ciężkie elementy (np. wytwornice pary) transportowane były z Chalon-sur-Saône (na południe od Dijon) w kilu etapach: najpierw barkami  w dół Saony i Loary do Marsylii, następnie statkiem przez Morze Śródziemne, Cieśninę Gibraltarską i wokół Półwyspu Iberyjskiego docierały z powrotem do Francji, tym razem od północy, wreszcie w Cherbourgu były przeładowywane ponownie na barki płynące bezpośrednio do nabrzeża na placu budowy. Podobną trasę pokonywały elementy transportowane do fińskiej elektrowni Olkiluoto. 

Lokalizacje wybrane dla polskich elektrowni jądrowych nie znajdują się jednak bezpośrednio na brzegu morza. Z całą pewnością transport ciężkich elementów takich jak zbiornik reaktora oraz (w przypadku wybrania technologii PWR) wytwornic pary i stabilizatora ciśnienia będzie zatem poważnym wyzwaniem logistycznym, wymagającym przygotowania odpowiedniej infrastruktury. Jednym z wielu, jakie stoją przed wykonawcami tak złożonego przedsięwzięcia, jakim jest budowa elektrowni jądrowej.

(Nuclear) Power is Back!

W dniu dzisiejszym brytyjski organ nadzoru jądrowego – Office for Nuclear Regulation (ONR) – wydał po raz pierwszy od 25 lat nową licencję zezwalającą na lokalizację nowego jądrowego bloku energetycznego na terenie Zjednoczonego Królestwa.

 

Licencja dotyczy nowej inwestycji określanej jako Hinkley Point C zlokalizowanej w hrabstwie Somerset w południowo-wschodniej Anglii. Inwestor, którym jest zależna od francuskiego koncernu EDF spółka NNB Generation Company (NNB GenCo), planuje zbudować tam dwa jądrowe bloki energetyczne z reaktorami wodnymi ciśnieniowymi typu EPR konstrukcji francuskiej firmy AREVA. Będzie to już trzecia generacja instalacji jądrowych w tej lokalizacji. Najwcześniej powstała elektrownia Hinkley Point A z dwoma reaktorami gazowymi konstrukcji brytyjskiej (tzw. Magnox). Instalacja ta pracowała w latach 1965-2000. Później w pobliżu wzniesiono elektrownię Hinkley Point B, w której zainstalowano dwa nowocześniejsze reaktory AGR, również brytyjskiej konstrukcji. Oba bloki tej elektrowni ukończono w roku 1976; pozostają one w eksploatacji do dziś, a ich właścicielem jest spółka British Energy, dziś równiez zależna od EDF.

 

Decyzja wydana dziś przez ONR jest bardzo ważnym (i chyba najtrudniejszym formalnie) etapem na drodze do rozpoczęcia budowy nowej instalacji, jednak nie jest ona jeszcze jednoznaczna z pozwoleniem na rozpoczęcie prac. Zgodnie z informacjami podanymi przez organ dozoru inwestor musi najpierw spełnić szczególne warunki określone w wydanej licencji. Ponadto jak informuje serwis BBC News inwestor oczekuje jeszcze na ostateczną decyzję środowiskową, którą wydać ma brytyjska Environment Agency. Według serwisu informacyjnego obie zgody są jednak oczekiwane jeszcze w tym roku.

 

Wydana dziś licencja jest pierwszą tego rodzaju od 1987 roku. Co ciekawe nie jest to pierwsze podejście do budowy instalacji Hinkley Point C. Poprzedni projekt, po otrzymaniu wstępnej pozytywnej decyzji o warunkach zabudowy, został zarzucony w I połowie lat 90. z uwagi na przewidywaną niską opłacalność. Z kolei współczesny inwestor NNB GenCo planuje również budowę drugiej podobnej instalacji w Wlk. Brytanii – elektrowni Sizewell C.

 

Komunikat ONR dostępny jest tutaj.

Informacja o licencji dla Hinkley Point C wraz ze szczegółową oceną projektu – tutaj.

Szczegółowe informacje na temat procesu zatwierdzania budowy instalacji jądrowej w Wlk. Brytanii dostępne są w tym dokumencie.

Informacje BBC News na temat inwestycji można przeczytać pod tym linkiem, natomiast strona internetowa projektu prowadzona przez inwestora znajduje się tutaj.

ZEA – projekt atomowy szybszy od planów

W kończącym się tygodniu podano do wiadomości publicznej pozytywną informację na temat postępów programu jądrowego w Abu Zabi. Wedle podanego przez agencję prasową tego kraju WH informacji, realizacja budowy pierwszej w regionie Elektrowni Jądrowej Barakah postępuje szbyciej, niż przewiduje to harmonogram.

 

W chwili obecnej trwa realizacja pierwszych dwóch bloków elektrowni (docelowo planowane są cztery). Generalnym wykonawcą nowej elektrowni jest konsorcjum z udziałem koreańskiej firmy Korea Electric Power Corporation (KEPCO), które zwyciężyła w postępowaniu przetargowym i w 2009 r. podpisało umowę wartą 20 mld dolarów. Nowe bloki będą miały moc elektryczną brutto po 1400 MW i oparte będą o własną koreańską konstrukcję reaktora wodnego ciśnieniowego (PWR) APR-1400. Inwestorem i przyszłym operatorem bloku jest powołana specjalnie dla jego budowy firma ENEC – Emirates Nuclear Energy Corporation.

 

Wznoszenie konstrukcji bloku nr 1 oficjalnie rozpoczęto 18 lipca b.r. i ta data jest przyjmowana za oficjalne rozpoczęcie budowy bloku (np. w dokumentacji Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej), choć prace przygotowawcze na placu budowy rozpoczęły się już w marcu 2011 r. Obecny stan zaawansowania wszystkich prac związanych z budową dwóch pierwszych bloków wynosi 22,75%, co oznacza, że faktyczna realizacja projektu wyprzedza założony harmonogram o 8 tygodni. Informację tę podano w ubiegłą środę przy okazji wizyty prezydenta Republiki Korei Lee Myung-baka oraz następcy tronu i jednocześnie szefa rządu emiratu księcia Muhammada ibn Zaid an-Nahajana na placu budowy.

 

Przekazanie pierwszego bloku do eksploatacji planowane jest na rok 2017. Do końca bieżącego roku inwestor planuje z kolei złożenie do organów nadzoru jądrowego ZEA wniosku o wydanie licencji na budowę pozostałych dwóch bloków elektrowni, które mają być ukończone w roku 2020. ZEA podpisały już także umowy na dostawy paliwa uranowego z Francją i Wielką Brytanią.

 

Oczywiście na tak wczesnym etapie budowy trudno przesądzać o ostatecznym jej sukcesie, niemniej nawet informacje dostępne już dziś wydają się bardzo optymistyczne, szczególnie na tle kolejnych doniesień o opóźnieniach bloków realizowanych w Europie. Warte odnotowania jest przy tym, że ZEA to kraj, który dopiero uczy się energetyki jądrowej, a mimo to konsekwentnie realizuje swój program zgodnie z założeniami.

Informacje na temat postępów programu można znaleźć w komunikatach prasowych agencji WH:
1. http://www.wam.ae/servlet/Satellite?c=WamLocEnews&cid=1290001880215&pagename=WAM%2FWAM_E_Layout&parent=Collection&parentid=1135099399973

2. http://www.wam.ae/servlet/Satellite?c=WamLocEnews&cid=1290001922295&pagename=WAM%2FWAM_E_Layout&parent=Collection&parentid=1135099399973


Informacje na temat bloku Barakah-1 na stronie Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej tu:
http://www.iaea.org/PRIS/CountryStatistics/ReactorDetails.aspx?current=1050

Więcej informacji na temat projektu znaleźć można także na stronie internetowej inwestora:
http://www.enec.gov.ae/

Atom - nie do wszystkiego

Dziś dalej w temacie morskim. Jest on bowiem doskonałym przykładem na to, że energia jądrowa nie jest doskonałym rozwiązaniem każdego problemu.

Chodzi mianowicie o napędy jądrowe. Stały się one jednym z pierwszych zastosowań praktycznych energii jądrowej - amerykańskie cywilne programy jądrowe, które doprowadziły do skonstruowania dwóch najbardziej powszechnych typów reaktorów jądrowych (PWR i BWR) były niejako odpryskiem programu prowadzonego przez Marynarkę Wojenną USA mającego na celu opracowanie napędów jądrowych dla okrętów wojennych.

Napęd jądrowy dla okrętów wojennych okazał się sporym sukcesem, jednak tylko w przypadku niektórych ich klas. Pierwszą z nich były okręty podwodne. Dla jednostek podwodnych napęd atomowy okazał się rozwiązaniem podstawowego problemu - uzależnienia od dostępu powietrza. Do momentu zastosowania reaktorów jądrowych (z wyjątkiem kilku eksperymentalnych rozwiązań) okręty podwodne były w istocie jednostkami zaledwie "czasowo zanurzalnymi", których zdolność do przebywania pod wodą była ograniczona pojemnością akumulatorów. Ich naładowanie wymagało (i w przypadku okrętów konwencjonalnych - wymaga i dziś) uruchomienia silników wysokoprężnych, a te do działania potrzebują stałych dostaw dużych ilości powietrza. Próba uruchomienia diesla pod wodą zakończyłaby się szybkim zdławieniem silnika z powodu braku utleniacza. A jeszcze wcześniej uduszeniem załogi.

Napęd atomowy takich ograniczeń nie ma. Dla flot światowych mocarstw była to (i nadal jest) korzyść nie do przecenienia. Atomowy okręt podwodny może pozostawać w zanurzeniu przez cały patrol - typowo do 3 miesięcy, przy czym ograniczeniem jest tu raczej wytrzymałość załogi, niż kwestie techniczne. Czyni go to trudniejszym do wykrycia, a także umożliwia pływanie w rejonach niedostępnych dla innych jednostek - na wodach permanentnie zalodzonych, co jeszcze bardziej utrudnia zniszczenie okrętu. Było to szczególnie ważne dla flot amerykańskiej i radzieckiej w okresie Zimnej Wojny - oba państwa wysyłały wtedy pod lody polarne swoje atomowe okręty podwodne - nosicieli rakiet balistycznych. Ich jedynym zadaniem było pozostać w ukryciu. Oczywiście oba państwa wysyłały pod lód także okręty "myśliwskie", których zadaniem było tropienie tych pierwszych... Zimna Wojna na szczęście się już skończyła, niemniej atomowe okręty podwodne pozostają istotnym składnikiem sił morskich głównych mocarstw światowych. Stanowią one bowiem najtrudniejszy do wykrycia składnik sił odstraszania jądrowego i swojego rodzaju gwarancję, że państwo-posiadacz w razie nawet najbardziej niszczycielskiego ataku na swoje terytorium, będzie zdolne udzielenia "stosownej" odpowiedzi...

Drugim rodzajem okrętów, na których napęd atomowy się przyjął, są największe okręty nawodne - głównie lotniskowce, w niektórych przypadkach także największe krążowniki. Tutaj przyczyna stosowania napędu jądrowego jest bardzo prozaiczna - chodzi o paliwo. Wielki lotniskowiec o napędzie klasycznym to stworzenie niezwykle paliwożerne. Oznacza to, że albo musi względnie często wracać do bazy, albo "ciągać" za sobą flotę zbiornikowców. Pierwsze rozwiązanie ogranicza zdolności ofensywne, drugie może się z kolei okazać zawodne: zbiornikowiec to niezwykle wrażliwy cel, do tego jest zazwyczaj powolny (czym ogranicza mobilność całego zespołu), a w dodatku nie gwarantuje możliwości tankowania (przetaczanie paliwa na morzu możliwe jest tylko przy dobrej pogodzie - i przy braku przeciwdziałania przeciwnika rzecz jasna). Napęd atomowy rozwiązuje problem idealnie, gdyż przeładunek paliwa prowadzi się raz na kilka (albo i kilkanaście) lat w stoczni.

Mimo swoich wojskowych korzeni, technologia jądrowa bardzo szybko została przeszczepiona na grunt cywilny. Na fali ogólnego entuzjazmu próbowano ją przenieść także na pokłady statków handlowych. Zbudowano ich jednak raptem cztery. Pierwszy był amerykański N/S Savannah ukończony w 1962 r. Był to bardziej demonstrator technologii niż produkt komercyjny. Teoretycznie zbudowany jako statek pasażersko-towarowy, miał za zadanie raczej przekonać, że atomowy napęd ma sens (w ramach rządowego programu "Atom dla pokoju"), niż zarabiać pieniądze. I istotnie nie zarabiał, ale przekonać nikogo też się nie udało. W 1971 r. statek wycofano z eksploatacji, dziś jest on obiektem muzealnym.

Drugi był zachodnioniemiecki Otto Hahn, również statek pasażersko-towarowy i przy okazji badawczy. Nazwaną na cześć odkrywcy reakcji rozszczepienia jednostkę przekazano do eksploatacji w 1968 roku. Statek posłużył do roku 1979 bez problemów technicznych, ale przynosił straty, więc podjęto decyzję o wycofaniu go z eksploatacji. Nie był to jednak jego koniec - siłownię jądrową wymieniono na silnik wysokoprężny i w 1983 r. jednostka powróciła do służby jako zwykły kontenerowiec. Statek pod kilkoma różnymi nazwami woził ładunki jeszcze do niedawna, pocięto go na złom dopiero w 2009 r. W muzeum w Bremerhaven ostał się zeń tylko komin.

Kolejna próba - podjęta w Japonii - skończyła się jeszcze gorzej. Ukończony w 1972 r. statek nigdy nie przewiózł żadnego ładunku komercyjnego. Za to w 1974 r. wydarzył się na jego pokładzie wypadek radiacyjny - zdarzenie co prawda bardzo drobne i niegroźne, niemniej nie przysporzyło projektowi popularności ani poparcia politycznego. Po wprowadzeniu modyfikacji w konstrukcji zabezpieczeń statek został przekazany na próby dopiero w roku 1991. Próby przeszedł bez problemów, ale popytu na tego typu jednostkę nie było i już w 1992 r. usunięto z pokładu reaktor. Po dekontaminacji jednostkę przebudowano na statek badawczy Mirai, w tej roli służy do dziś.

Ostatnia próba to wspomniany w poprzednim poście Siewmorput - radziecki (a potem rosyjski) barkowiec i kontenerowiec, którego nazwa nawiązuje do Przejścia Północno-Wschodniego, drogi morskiej z Europy do Oceanu Spokojnego biegnącej wzdłuż północnych wybrzeży Eurazji (której żeglowność zapewniają m.in. atomowe lodołamacze). Statek ukończono w 1988 r. Poza możliwością transportu ładunków posiada on zdolność kruszenia lodu, dzięki czemu może poruszać się po północnych wodach bez asysty lodołamaczy. Planowano wykorzystywanie go w rejsach międzynarodowych, jednak próba uzyskania zgód na jego wejście do portów kanadyjskich napotkała na sprzeciw lokalnych władz (sprzeciwiały się zresztą także władze niektórych portów radzieckich!). Siewmorput udał się kilka razy do Wietnamu, jednak zasadniczo wykorzystywano go głównie na wewnętrznych trasach rosyjskich. Obecnie jest on własnością rosyjskiego Atomfłotu, podobnie jak wszystkie atomowe lodołamacze.  Jeszcze 3 lata temu władze firmy deklarowały, że pozostanie w eksploatacji przez kolejnych 15 lat, jednak w tym roku zapowiedziano, że w najbliższej przyszłości zostanie wycofany z użycia i zezłomowany. Zakończy to symbolicznie przygodę marynarek handlowych z napędem jądrowym.

Warto sobie zatem zadać pytanie: dlaczego się nie udało? Odpowiedź jest banalnie prosta: napęd atomowy oznacza dodatkowe koszty i komplikacje, a niewiele daje w zamian. Kryteria, które uczyniły go atrakcyjnym dla flot wojennych nie mają dla marynarki handlowej żadnego znaczenia: statki handlowe pod wodę zanurzać się nie muszą (a nawet nie powinny), a konieczność odwiedzenia portu w celu zatankowania nie jest żadnym problemem. W końcu statki handlowe z założenia mają do portów zawijać. Potencjalnie wyższa moc także nie jest żadną korzyścią. Dzisiejsze statki handlowe pływają z taką a nie inną prędkością nie dlatego, że napęd konwencjonalny nie pozwala na uczynienie ich szybszymi, a dlatego, że się to nie opłaca. Jedyną potencjalną korzyścią może być bezemisyjność napędu jądrowego, niemniej na dziś napędy konwencjonalne daje się dostosować do zaostrzanych wymagań (choćby poprzez zmianę paliwa ciekłego na gazowe). Tak więc wielkich zalet atomu nie widać, a lista wad jest długa: wysokie koszty, skomplikowana eksploatacja, utrudnione (i wydłużone) szkolenie załóg, problemy prawne z wchodzeniem do portów, konieczność zapewnienia nadzoru i ochrony radiologicznej na pokładzie, w stoczniach i portach... 

Wydaje się zatem, że - z wyjątkiem bardzo specyficznego zastosowania w postaci arktycznych lodołamaczy (o których innym razem) - napęd jądrowy pozostanie jedynie nieudanym epizodem w historii flot handlowych, przynajmniej dopóki nie zużyjemy dostępnych zasobów paliw kopalnych. Nie jest to zresztą przypadek odosobniony - tak samo wszak stało się z koncepcją naddźwiękowych samolotów pasażerskich...

Atomowy lodołamacz na Bałtyku

Kapitan portu handlowego w Petersburgu Piotr Parinow zapowiedział dziś, że w nadchodzącym sezonie zimowym na wodach Zatoki Fińskiej wykorzystywany będzie lodołamacz o napędzie jądrowym "Rossija". Lodołamacz ten ma wspomóc pracę podobnych jednostek o napędzie klasycznym, jego przybycie planowane jest na 20-22 stycznia 2013 r. Jednostka będzie mogła korzystać z trzech portów bałtyckich: Petersburga, Ust-Ługi w Obwodzie Leningradzkim oraz Primorska w Obwodzie Kaliningradzkim.

 

Nie jest to pierwszy przypadek wykorzystania atomowych lodołamaczy na wodach bałtyckich. Na początku tego roku wykorzystywano tu "Rossiję" oraz nowszą jednostkę "50 Liet Pobiedy". Wśród ich zadań znalazło się torowanie drogi dla tankowców płynących do Primorska. Z kolei rok wcześniej w Petersburgu gościł lodołamacz rzeczny Wajgacz.

 

"Rossija" jest jednym z sześciu zbudowanych lodołamaczy typu Arktika. Jednostka mierzy 148 m długości i ma wyporność 23 000 ton. "Rossija" wyposażona jest w siłownię turboelektryczną - bezpośredni napęd zapewniają silniki elektryczne zasilane energią wytworzoną w instalacji jądrowej bardzo podobnej do lądowych elektrowni jądrowych. Lodołamacz posiada dwa reaktory wodne ciśnieniowe typu OK-900A o mocy cieplnej 171 MW każdy. Łączna moc układu napędowego to 54 MW. Jednostka może skruszyć lód o grubości do 2 m. "Rossija" weszła do eksploatacji w 1985 r.

 

Rosyjskie lodołamacze o napędzie jądrowym eksploatowane są przez Atomfłot będący częścią państwowej korporacji Rosatom skupiającej rosyjskie przedsiębiorstwa przemysłu jądrowego. Główną bazą Atomfłotu jest Murmańsk. Obecnie w eksploatacji znajdują się cztery lodołamacze pełnomorskie typu "Arktika", dwa rzeczne typu "Tajmyr" oraz "Siewmorput" - kontenerowiec o konstrukcji przystosowanej do samodzielnego kruszenia lodu.

Crash testy jądrowe

Ostatnio pisałem o bezpieczeństwie elektrowni jądrowej. Do tego tematu będę jeszcze wracał, niemniej warto pamiętać, że energetyka jądrowa na elektrowni się ani nie zaczyna, ani nie kończy – to samo dotyczy zresztą i innych obiektów energetycznych. Skoro jednak w energetyce jądrowej mamy do czynienia ze szczególnie groźnymi substancjami – radioaktywnymi produktami rozszczepienia uranu – to warto przyjrzeć się co się z nimi dzieje, gdy już opuszczą bezpieczne, odporne na trzęsienia ziemi, huragany i upadki samolotów mury elektrowni.

Tak się bowiem składa, że wypalone paliwo jądrowe – zawierające wszystko co najgorsze w energetyce jądrowej – trzeba kiedyś z elektrowni wywieźć. Albo na składowisko, albo do zakładu przeróbki odpadów. W każdym razie transport jest nieunikniony. Przy tym wypalone paliwo jądrowe jest silnie radioaktywne, a jego kontakt z otoczeniem mógłby spowodować znaczne zagrożenie dla środowiska – wszak to właśnie zawarte w wypalonym paliwie substancje wywołały skażenie rejonu Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej. Niezwykle ważne jest zatem takie zapakowanie paliwa, aby nie miało ono szans się do otoczenia przedostać. Innymi słowy konieczne jest zapewnienie niezwykle wysokiej odporności pojemników wykorzystywanych do transportu zużytych elementów paliwowych. Pojemniki muszą nie tylko zatrzymywać promieniowanie – co samo w sobie jest całkiem łatwe – ale także zachowywać szczelność w każdej możliwej sytuacji, także nadzwyczajnej – takiej jak wypadek czy wręcz atak na tego rodzaju transport. Dlatego pojemniki te są jednymi z najbardziej wytrzymałych konstrukcji stworzonych przez człowieka, a przed dopuszczeniem danej konstrukcji do użytku wykonuje się bardzo rozbudowane – a przy okazji i widowiskowe – próby. Mogą one uwzględniać symulowane katastrofy drogowe i kolejowe, eksplozje czy upadki ze znacznej wysokości. Pojemnik poddany takim testom musi bezwzględnie zachowywać szczelność. Parametry prób znacząco wykraczają przy tym poza realne zagrożenia – przykładowo próby katastrof drogowych wykonuje się poprzez ułożenie pojemnika na ciężarówce, która następnie z prędkością maksymalną uderza w betonową ścianę, choć rzecz jasna rzeczywiste transporty nie mają charakteru rajdów samochodowych i są przy tym silnie chronione. Dopiero po pomyślnym przejściu tego rodzaju prób na rzeczywistych egzemplarzach danego typu pojemnika może być on dopuszczony do eksploatacji.

Ponieważ jak wiadomo obraz jest wart tysiąc słów, polecam obejrzenie filmu z tego rodzaju prób. Można ich w internecie znaleźć wiele, przykłądowy dostępny jest tutaj:  http://www.youtube.com/watch?v=U1nvRBk4W3o .

A gdyby tu było nagle przedszkole, w przyszłości…?

Polscy miłośnicy kina z pewnością pamiętają scenę z „Misia”, w której Milicja Obywatelska wykazuje się niezwykłą przenikliwością w dostosowywaniu bezpieczeństwa ruchu drogowego do hipotetycznie możliwych przyszłych wydarzeń. To, co u Barei było jednak czystym absurdem, dla projektanta jądrowego bloku energetycznego jest codziennością.

Z niewielką tylko dozą przesady można powiedzieć, że współczesny jądrowy blok energetyczny jest budowany z założeniem, że dojdzie w nim do awarii. I to nie jakiejś drobnej awarii, jakiejś cieknącej uszczelki, pęknięcia rurki, niegroźnego zwarcia. Przygotowywanie się na takie zdarzenia, to standard w każdym zakładzie przemysłowym. Jednak w dziedzinie energetyki jądrowej zabezpieczenia idą znacznie dalej. W bloku jądrowym instaluje się bowiem nie tylko systemy mające zabezpieczać przed powstaniem poważnych awarii (i to bardzo rozbudowane systemy, przy czym większość układów jest co najmniej dublowana), ale także systemy mające za zadanie zapewnić, że jeśli taka poważna awaria mimo wszystko się wydarzy, to nie stworzy ona zagrożenia dla życia ludzkiego, a skutki środowiskowe będą minimalizowane. Najbardziej obrazowym przykładem (choć nie jedynym) są tu układy chłodzenia reaktora. 

Każdy reaktor jądrowy wymaga odprowadzania ciepła – nie tylko podczas pracy, ale także w okresie następującym bezpośrednio po wyłączeniu – jest to tzw. ciepło powyłączeniowe. To właśnie zakłócenia w  odprowadzaniu ciepła powyłączeniowego odegrały kluczową rolę w rozwoju awarii w Three Miles Island w roku 1979 oraz podczas niedawnych wydarzeń w japońskiej Fukushimie. Potencjalne przegrzanie rdzenia grozi natomiast stopieniem zawartego w reaktorze paliwa i – w skrajnym wypadku – przedostaniem się bardzo rozgrzanych i stopionych substancji przez fundament budynku do otoczenia (co nie zdarzyło się jeszcze nigdy). Inne niebezpieczeństwo to wytworzenie w rejonie reaktora wodoru, powstanie mieszaniny piorunującej i eksplozja, która potencjalnie także może rozprzestrzenić radioaktywne produkty rozszczepienia – ten scenariusz w różnym stopniu spełniał się w najbardziej znanych katastrofach energetyki jądrowej.

Chłodzenie reaktora jest zatem zagadnieniem kluczowym dla bezpieczeństwa eksploatacji bloku jądrowego. Przy tym chłodzenie to musi działać także (a może nawet szczególnie) w sytuacjach awaryjnych – wydzielanie się ciepła powyłączeniowego wynika bowiem z praw fizyki i powstrzymać go zwyczajnie nie można. Z tego powodu każdy współczesny reaktor wyposażony jest w liczne, niezależne od siebie układy chłodzenia. Niektóre z nich działają podczas normalnej eksploatacji elektrowni (tj. po planowych wyłączeniach bloku). Inne przewidziane są tylko na sytuacje awaryjne. Układy te projektuje się tak, by były od siebie w pełni niezależne – są rozdzielone fizycznie (zlokalizowane w innych pomieszczeniach, z różnych stron reaktora), mają niezależne systemy zasilania (w pełni izolowane instalacje zasilane z osobnych, także fizycznie oddzielonych generatorów prądotwórczych), oddzielne układy automatyki. We współczesnych projektach coraz częściej niektóre z tych układów mają charakter pasywny, co oznacza że do ich zadziałania nie jest potrzebne zewnętrzne zasilanie, a nawet sprawność automatyki. Układy takie „sterowane są” działaniem podstawowych praw fizyki – np. grawitacji, różnicy ciśnień – i zapewniają autonomiczne chłodzenie przez pewien czas bez żadnych działań operatorów oraz bez zasilania energią elektryczną przez określony czas po odstawieniu reaktora (np. 48 lub 72 godziny). Układy te są przy tym stosownie przewymiarowane, tak aby praca tylko niektórych z nich była w stanie zapewnić bezpieczne odprowadzenie ciepła.

W tym podejściu jako takim oczywiście nie ma niczego niezwykłego. Podobnie do problemu bezpieczeństwa podchodzą konstruktorzy samolotów komunikacyjnych. Współczesny samolot wyposażony jest w szereg systemów umożliwiających bezpieczne sprowadzenie go na ziemię w wypadku różnorodnych awarii. Przykładowo dwusilnikowy samolot komunikacyjny musi w dzisiejszych czasach być zdolny nie tylko do bezpiecznego lotu i lądowania z jednym tylko pracującym silnikiem,  on musi być w stanie się w takiej sytuacji wznosić – po to by awaria silnika w czasie startu nie powodowała katastrofy. Wszelkie kluczowe układy sterowania są oczywiście rezerwowane. Dla ratowania życia pasażerów dostępne są maski tlenowe zapewniające możliwość oddychania w przypadku dehermetyzacji kabiny na dużej wysokości. Wreszcie elektroniczne przyrządy pokładowe są rezerwowane instalacją staroświeckich wskaźników, według których piloci mogą bezpiecznie sprowadzić maszynę na ziemię nawet w wypadku poważnej awarii nowoczesnej elektroniki.

We współczesnych blokach jądrowych myślenie o bezpieczeństwie poszło jednak krok dalej. Mimo wszystkich rozbudowanych systemów, które mają zapobiegać przegrzaniu wyłączonego reaktora, współczesne bloki jądrowe projektowane są z myślą, że wszystkie te systemy mogłyby zawieść. Że paliwo jądrowe jednak się stopi, rozgrzeje, przepali na wylot zbiornik reaktora. Stąd też różne mniej lub bardziej wymyślne systemy chwytaczy rdzenia – betonowe konstrukcje mające za zadanie przechwycenie rozgrzanej masy i zatrzymanie jej. Nie jest to zresztą zagadnienie szczególnie skomplikowane – ponieważ temperatura potencjalnej masy wynika po prostu z fizyki, to zaprojektowanie odpowiedniej konstrukcji zdolnej do zatrzymania zagrożenia z koncepcyjnego punktu widzenia nie stanowi problemu.

To oczywiście tylko jeden przykład, ale obrazuje najistotniejszą koncepcję dotyczącą bezpieczeństwa nowych bloków jądrowych: instalowane są w nich mianowicie nie tylko systemy zabezpieczające elektrownię przed zaistnieniem poważnej awarii, ale także takie, które mają zapobiec rozprzestrzenianiu się skutków takiej awarii, jeśli mimo wszystko ona zaistnieje. Brane pod uwagę są możliwe błędy ludzkie i najmniej nawet prawdopodobne awarie mechaniczne (np. rozerwanie głównych rurociągów dostarczających chłodziwo) czy zdarzenia zewnętrzne (trzęsienia ziemi, powodzie, upadki samolotów). Przekładając to na porównanie z lotnictwem – to tak jakbyśmy oczekiwali, że samolot bezpiecznie wyląduje nawet w wypadku awarii obu silników, gdziekolwiek by do niej nie doszło. Albo ułamania skrzydła.  To tak jakby oczekiwać, że pasażerom samochodu, który uderzył w drzewo nic się nie stanie. I to nawet jeśli zawiodą poduszki powietrzne (awaria części systemów ratujących życie), a kierowca przekroczył znacząco dopuszczalną prędkość (błąd ludzki). W odniesieniu do samolotów i samochodów takie wymagania wydają się czysto absurdalne, jednak w energetyce jądrowej jest to rzeczywistość.

Oczywiście zapytać można: skoro jest tak dobrze, to skąd się biorą te wszystkie wypadki? Skąd wybuchy i uwolnienia substancji promieniotwórczych w Japonii? Odpowiedź jest tyleż prosta, co prozaiczna – w tamtych blokach tak rozbudowanych układów jeszcze nie było. Przemysł jądrowy – jak każdy inny – uczy się na własnych błędach.

Czy zatem nowe polskie elektrownie jądrowe będą w 100% bezpieczne? W 100% nie – technika nie zna urządzeń stuprocentowo bezawaryjnych. Jednak większość zagrożeń czyhających na pracowników elektrowni jest zupełnie prozaiczna i nie ma nic wspólnego z „jądrowym” charakterem instalacji. Z pewnością też jeśli w Polsce powstaną nowe bloki jądrowe, będą one bezpieczniejsze niż te budowane wcześniej i wyposażone w systemy zdolne do zapobieżenia każdej wyobrażalnej dziś sytuacji awaryjnej.

Elektrownie jądrowe a huragan Sandy [aktualizacja 31.10. 16:10]

[Aktualizacja - 31.10, 16:10]

• Dziś o godz. 3:57 czasu wschodnioamerykańskiego (12:57 czasu polskiego) poinformowano o odwołaniu stanu awaryjnego w elektrowni Oyster Creek. Poziom wody w rejonie ujęcia wody chłodzącej spadł poniżej poziomu dla obu najniższych stanów awaryjnych i nadal opada.

[Aktualizacja - 21:31]

Wg aktualnych informacji NRC w ciągu ostatniej doby wystąpiły zakłócenia eksploatacji następujących bloków:

• Oyster Creek, BWR/2, 652 MWe - w dn. 29.10.2012. o godz. 20:44 czasu wschodnioamerykańskiego* (EDT) ogłoszono alarm z uwagi na przekroczenie przepisowego poziomu wody. Reaktor był odstawiony do przeładunku paliwa. Ponadto z uwagi na złe warunki atmosferyczne awarii uległo 36 z 43 syren alarmowych zawiadamiających ludność o możliwych zagrożeniach.
  Jeszcze o godzinie 20:18 EDT dn. 29.10.2012. zerwane zostało zewnętrzne zasilanie energią elektryczną, układy bezpieczeństwa reaktora zasilane są z pracujących generatorów awaryjnych.
• Nine Mile Point, blok 1, BWR/2, 642 MWe - automatyczne wyłączenie 29.10.2012 o godz. 21:00 EDT z uwagi na zakłócenie wyprowadzenia mocy (najprawdopodobniej zakłócenie pracy sieci elektroenergetycznej w wyniku burzy). Reaktor wyłączył się automatycznie. Blok pozostaje w gotowości do gorącego rozruchu. Ciepło powyłączeniowe odprowadzane jest z użyciem głównego skraplacza bloku. Blok zasilany jest z sieci. Generatory awaryjne pozostają w gotowości, ale nie pracują.
• Nine Mile Point, blok 2, BWR/5, 1205 MWe - utrata zasilania zewnętrznego potrzeb własnych bloku linią napowietrzną 115 kV w wyniku silnego wiatru 29.10.2012. o godz. 21:00 EDT. Uruchomiono awaryjny agregat prądotwórczy. Blok pozostaje w normalnej pracy z pełnym obciążeniem. O godz. 03:26 przywrócono normalne zasilanie.
• Indian Point, blok 3, PWR, 1065 MWe - automatyczne wyłączenie 29.10.2012. o godz. 22:41 EDT z uwagi na wybicie generatora spowodowane zakłóceniami w pracy sieci elektroenergetycznej. Reaktor wyłączył się automatycznie. Blok pozostaje w gotowości do gorącego rozruchu. Odprowadzanie ciepła powyłączeniowego odbywa się normalnie bez wykorzystania układów bezpieczeństwa. Blok zasilany jest z sieci.
• Peach Bottom, bloki nr 2 i 3, PWR (2 x 1171 MWe) - awaria części (ponad 25%) syren ostrzegawczych wywołana silnym wiatrem 30.10.2012. o godz. 00:30 EDT. Oba bloki pracują normalnie.
• Salem, blok 1, PWR, 1228 MWe - ręczne odstawienie bloku 30.10.2012. o godz. 01:09 EDT w wyniku wyłączenia 4 z 6 pomp wody chłodzącej skraplacz. Wyjście z pracy pomp spowodowana jest wysokim stanem rzeki oraz zanieczyszczeniami niesionymi z wodą w wyniku złej pogody związanej z huraganem. Ciepło powyłączeniowe z reaktora odprowadzane było normalnie za pośrednictwem wytwornic pary, obiegu wtórnego i skraplacza turbozespołu. Po odstawieniu bloku zatrzymaniu uległy także dwie pozostałe pompy wody chłodzącej skraplacz, skutkiem czego konieczne było przełączenie obiegu wtórnego na zrzut pary do atmosfery. Jest to para wytwarzana w obiegu wtórnym, a więc nie jest ona skażona. Ubytek czynnika w obiegu wtórnym uzupełniany jest na bieżąco pompami wody uzupełniającej.

Drugi blok elektrowni Salem jest obecnie odstawiony do przeładunku paliwa.

---

Jak wynika z powyższego jak do tej pory huragan wpłynął jedynie na konwencjonalne części elektrowni jądrowych. Wszystkie opisane zdarzenia mogłyby mieć miejsce także w elektrowniach konwencjonalnych pracujących przy użyciu obiegu parowego (np. węglowych). Nie wystąpiło żadne zagrożenie radiacyjne, a reaktory wszystkich odstawionych bloków zostały wyłączone zgodnie z procedurami eksploatacyjnymi. Nigdzie też nie wystąpiły trudności z odprowadzaniem ciepła powyłączeniowego.

Informację o aktualnych zgłoszeniach zdarzeń nadzwyczajnych można znaleźć tu: http://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/event-status/event/en.html

Informacja o bieżącej pracy bloków jądrowych znajduje się tu:

 http://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/event-status/reactor-status/ps.html

Region dotknięty huraganem to Region 1.

*W chwili obecnej różnica pomiędzy czasem polskim a wschodnioamerykańskim wynosi 5 godzin (w strefie wschodnioamerykańskiej obowiązuje jeszcze czas letni).

-----------------------

[Aktualizacja - 11:00]

Informacje wg komunikatu agencji Reuters.

Potencjalne zagrożenie związane jest z możliwością zalania silników napędzających pompy wody chłodzącej. Najbardziej zagrożone są pompy wody układu chłodzenia skraplacza, jednak te pompy nie są istotne z punktu widzenia bezpieczeństwa odstawionego bloku. Potencjalny dalszy wzrost poziomu wody mógłby jednak zakłócić pracę pomp pobierających wodę dla układu chłodzenia basenu wypalonego paliwa jądrowego. W razie całkowitego przerwania chłodzenia woda w basenie byłaby ciągle podgrzewana przez wypalone elementy paliwowe wskutek samorzutnych rozpadów krótkożyciowych produktów rozszczepienia. Jeśli chłodzenie nie zostanie przywrócone a chłodziwo uzupełnione, woda w basenie osiągnąć może temperaturę wrzenia po około 25 godzinach, jednak ewentualne uszkodzenie elementów paliwowych mogłoby nastąpić dopiero po odparowaniu wody w basenie. Operator elektrowni podał jednak informację, że w razie potrzeby do chłodzenia basenu wykorzystana zostanie woda z układu przeciwpożarowego elektrowni.

Poza elektrownią Oyster Creek doszło także do zakłóceń w dwóch innych instalacjach:

• Blok nr 1 w elektrowni Nine Mile Point w stanie Nowy Jork (BWR, 642 MWe) wyłączył się automatycznie wskutek problemów w układzie wyprowadzenia mocy do sieci elektroenergetycznej. Nie jest jasne, czy zdarzenie ma związek z huraganem, natomiast nie spowodowało ono żadnego zagrożenia.
• Moc bloku elektrowni Limerick w Pensylwanii (BWR, 1194 MWe) została ograniczona do 91% wartości znamionowej wskutek zakłócenia pracy skraplacza przez trudne warunki pogodowe.

Do chwili obecnej nie ma informacji o jakichkolwiek zdarzeniach powodujących bezpośrednie zagrożenie dla pracowników elektrowni lub okolicznej ludności.

-------

[Post oryginalny]

Mając w pamięci katastrofę w elektrowni Fukushima Dai-ichi wiele osób z niepokojem obserwuje rozwój sytuacji na amerykańskim wschodnim wybrzeżu, które dotykają skutki huraganu Sandy. W mediach, także polskich, pojawiły się już mniej lub bardziej alarmujące doniesienia o "alarmie" w jednej z elektrowni jądrowych.

Ostatni oficjalny komunikat amerykański nadzór jądrowy - Nuclear Regulatory Commission (NRC) - opublikował 29 października 2012 r. o godzinie 21 czasu wschodnioamerykańskiego (czyli o 1 w nocy czasu polskiego - różnica wynosi 5 godzin, gdyż na amerykańskim wschodnim wybrzeżu obowiązuje jeszcze czas letni). Według niego żaden blok jądrowy nie został wyłączony z powodu huraganu.

Dla jednej z instalacji - Elektrowni Oyster Creek - ogłoszono stan podwyższonego zagrożenia określany jako "Alert". Jest to drugi od dołu stan alarmowy w czterostopniowej skali:

1. Notification of Unusual Event - stopień najniższy wskazujący na możliwość potencjalnego nieznacznego pogorszenia bezpieczeństwa pracy bloku.

2. Alert - rzeczywiste lub potencjalne znaczące obniżenie poziomu bezpieczeństwa, mogące prowadzić jedynie do bardzo nieznacznych uwolnień substancji promieniotwórczych.

3. Site Area Emergency - rzeczywiste lub prawdopodobne zagrożenie bezpieczeństwa publicznego, możliwe uwolnienia substancji radioaktywnych nieprzekraczające wytycznych Agencji Ochrony Środowiska (EPA) z wyjątkiem terenu bezpośrednio sąsiadującego z instalacją.

4. General Emergency - zaistniałe lub nieuniknione uszkodzenie lub stopienie paliwa jądrowego w rdzeniu reaktora połączone z potencjalną utratą szczelności jego obudowy bezpieczeństwa, możliwe uwolnienia substancji radioaktywnych przekraczające wytyczne EPA poza terenem bezpośrednio sąsiadującym z instalacją.

Szczegółowe informacje na stronie NRC: http://www.nrc.gov/about-nrc/emerg-preparedness/about-emerg-preparedness/emerg-classification.html

Elektrownia Oyster Creek w momencie ogłoszenia stanu alarmowego nie pracowała, aktualnie blok jest odstawiony dla przeładunku paliwa. Elektrownia ta posiada jeden blok z reaktorem wodnym wrzącym o mocy 652 MW. Jest to najstarszy pozostający w eksploatacji jądrowy blok energetyczny w Stanach Zjednoczonych. Wprowadzenie stanu alarmowego podyktowane jest przekroczeniem określonego poziomu wody w punkcie poboru wody chłodzącej bloku.