Polski Atom

Bezpieczeństwo energetyczne

Truizmem jest stwierdzenie, że gospodarka kraju wysokorozwiniętego nie może funkcjonować bez stabilnych dostaw energii elektrycznej. Praktycznie każdy zakład, urząd, szkoła czy szpital, wykorzystuje dziś urządzenia wymagające zasilania. Także w naszym codziennym życiu użytkujemy energię elektryczną w różnorodny sposób: od gotowania, przez transport, aż po rozrywkę. Mniej oczywiste być może jest to, że nawet krótkotrwałe przerwy w zasilaniu mogą bezpośrednio prowadzić do zagrożenia zdrowia oraz życia obywateli ‒ choćby przez to, że gorsze oświetlenie zwiększa szanse na wypadki, a niedziałające windy wydłużają czas dotarcia zespołów ratownictwa medycznego do osób potrzebujących pomocy. Badania przeprowadzone po przerwie zasilania w metropolii nowojorskiej w 2003 roku wykazały, że niecałe dwie doby bez energii elektrycznej doprowadziły do śmierci blisko stu osób, mniej więcej podwajając typową liczbę zgonów w takim czasie ‒ i to pomimo prawidłowego działania systemów zasilania awaryjnego we wszystkich wrażliwych instytucjach takich jak na przykład szpitale.

Do niedawna w krajach wysokorozwiniętych ciągłość i pewność dostaw zapewniały systemy energetyczne oparte o paliwa kopalne. Względna łatwość ich transportu i magazynowania połączona z rozwijaną przez lata dedykowaną infrastrukturą doprowadziły do sytuacji, w której długotrwałe przerwy zasilania są niemal nie do pomyślenia. Niestety jednak w większości państw skutkiem ubocznym jest emisja olbrzymiej ilości zanieczyszczeń, w tym szczególnie gazów cieplarnianych, co niesie ze sobą wymierne zagrożenia dla naszego zdrowia i życia. Dziś rozumiemy już ponad wszelką wątpliwość, że kontynuowanie spalania paliw kopalnych na wielką skalę prowadzi cywilizację do katastrofy; musimy zatem przebudować naszą energetykę, ale w sposób, który nie narazi bezpieczeństwa energetycznego.

Czy OZE nam wystarczy?

Fundamentalnym kierunkiem transformacji energetycznej w kierunku obniżonej emisyjności są odnawialne źródła energii (OZE). Ich podstawowe zalety to właśnie bardzo niska emisyjność (związana w zasadzie wyłącznie z procesem budowy i produkcji urządzeń) oraz brak uzależnienia od jakichkolwiek paliw. Niestety OZE mają też fundamentalne ograniczenia. Energetyka wiatrowa i słoneczna zwyczajnie nie zawsze działa, bowiem słońce nie zawsze świeci, a wiatr nie zawsze wieje. W naszej części Europy zdarzają się okresy bardzo słabych wiatrów i słabego nasłonecznienia trwające nawet około tygodnia. Z kolei pozbawiona w dużej mierze tych wad energetyka wodna nie wszędzie może być rozwijana na dużą skalę, wymaga bowiem istnienia dużych rzek. W Polsce jej potencjał jest niestety niezwykle ograniczony, a próba jego wykorzystania prowadziłaby do dużych szkód środowiskowych. W naszych realiach to wiatr i słońce będą podstawowymi OZE wykorzystywanymi w procesie transformacji energetycznej. Ale to oznacza, że polski system energetyczny musi mieć także źródła działające, kiedy energia z wiatru i słońca nie jest dostępna.

Problem rozwiązywałoby wielkoskalowe magazynowanie energii. Niestety obecnie nie są dostępne rozwiązania pozwalające na zmagazynowanie energii w skali wystarczającej do zasilania całego kraju przez kilka dni. W praktyce zatem rozwiązaniem jest wspieranie źródeł odnawialnych elektrowniami gazowymi. Te niestety jednak są źródłami emisyjnymi, a w dodatku uzależnionymi od dostaw paliwa pochodzącego w większości z zagranicy - często z krajów autorytarnych i niekoniecznie przyjaznych naszemu. Pożądane zatem jest posiadanie źródeł, które mogą pracować niezależnie od pogody, a jednocześnie nieemitujących istotnych ilości gazów cieplarnianych.

Takimi właśnie źródłami są elektrownie jądrowe. Ich emisyjność, podobnie jak w przypadku OZE, związana jest w dużej mierze z budową, a także w pewnej części z procesem produkcji paliwa i przyszłej likwidacji obiektu. W ujęciu statystycznym, w przeliczeniu na jednostkę energii, emisyjność energetyki jądrowej jest nawet nieco niższa, niż źródeł wiatrowych i słonecznych. Jednocześnie energetyka jądrowa może pracować w sposób niemal nieprzerwany – typowa nowoczesna elektrownia jądrowa wymaga tylko jednego zaplanowanego postoju trwającego około miesiąca raz na półtora roku. Oczywiście w przeciwieństwie do OZE, energetyka jądrowa wymaga dostaw paliwa. Paliwo to jednak charakteryzuje się kilkoma korzystnymi cechami: po pierwsze surowce do jego produkcji wydobywane są w szeregu krajów, które są stabilnymi i przyjaznymi Polsce demokracjami, np. w Kanadzie i Australii. Po drugie, olbrzymia gęstość energii w paliwie pozwala na jego łatwe magazynowanie. Typowy duży reaktor potrzebuje rocznie paliwa, które mieści się w jednej naczepie. To pozwala na łatwe zapewnienie wieloletniego bufora zabezpieczającego kraj przed wszelkimi zakłóceniami w dostawach. Warto tu podkreślić, że paliwo do każdego nowoczesnego reaktora może dostarczyć co najmniej kilku dostawców. Z cech tych korzystają dziś np. Czechy – czeskie elektrownie mają zapas paliwa na kilka lat i podpisane równoległe kontrakty z dwoma dostawcami. Jeszcze jedną istotną cechą elektrowni jądrowych jest fakt, że koszt paliwa w relatywnie niewielkim stopniu wpływa na koszt wytworzonej energii (zupełnie inaczej, niż w przypadku elektrowni gazowych), co sprawia że nawet poważne zakłócenia na rynku surowców nie powodują gwałtownych zmian cen wytworzonej energii.

Wszystko to czyni energetykę jądrową źródłem doskonale wpisującym się w cele w zakresie bezpieczeństwa energetycznego i ważnym partnerem OZE w procesie transformacji energetycznej ukierunkowanej nie tylko na niskie emisje, ale także bezpieczeństwo dostaw energii. Energetyka jądrowa pozwoli na stałe pokrycie pewnej części zapotrzebowania, dzięki czemu gaz wspierający z konieczności OZE będzie odgrywał mniejszą rolę w systemie.

Bezpieczeństwo eksploatacji elektrowni jądrowych

Osobnym zagadnieniem jest bezpieczeństwo eksploatacji elektrowni jądrowych, rozumiane jako niestwarzanie zagrożenia dla ich otoczenia, zarówno przyrodniczego, jak i okolicznej ludności. Również pod tym względem energetyka jądrowa wypada bardzo dobrze. Standardowa eksploatacja elektrowni jądrowych w bardzo niewielkim stopniu oddziałuje na otoczenie, przede wszystkim dzięki wielkiej koncentracji mocy – w odniesieniu do niej elektrownie jądrowe zajmują bardzo mało miejsca, co ogranicza szkody w ekosystemach związane z ich budową i istnieniem. Tematem często najbardziej poruszającym opinię publiczną jest jednak kwestia bezpieczeństwa w przypadku potencjalnych sytuacji awaryjnych.

W przypadku elektrowni jądrowych mamy do czynienia z potencjalnie unikalnym zagrożeniem w postaci emisji substancji promieniotwórczych do otoczenia. Gdyby do niej doszło, substancje te mogą stanowić bezpośrednie zagrożenie dla organizmów żywych, które zostaną narażone na kontakt z nimi, a także powodować długoterminowe skażenie terenów. Emisje takie jednak mogą pojawić się tylko w wypadku bardzo poważnych awarii elektrowni, w wyniku których doszłoby do uwolnienia tzw. produktów rozszczepienia, normalnie znajdujących się wewnątrz paliwa jądrowego. Nawet wtedy jednak ich oddziaływanie jest ograniczone.

Konstrukcja współczesnych elektrowni jądrowych ukierunkowana jest na zapobieganie takim zdarzeniom wszelkimi możliwymi środkami. Począwszy od eliminowania już na etapie projektu, możliwości wystąpienia zdarzeń, które mogłyby doprowadzić do uszkodzenia paliwa, po instalację licznych systemów służących tylko zapobieganiu takim zdarzeniom lub zapobieganiu uwolnieniom niebezpiecznych substancji poza elektrownię, jeśli do uszkodzenia paliwa już dojdzie. Z uwagi na swoje znaczenie, takie systemy rozbudowywane są zarówno wszerz, jak i w głąb. Rozbudowanie w głąb oznacza, że w każdej elektrowni istnieje szereg rozwiązań i układów, których zadaniem jest radzenie sobie z coraz bardziej poważnym zdarzeniem, którego rozwojowi nie zapobiegły poprzednie “warstwy” ochrony.

Oznacza to na przykład, że w elektrowni istnieją systemy chłodzenia rdzenia reaktora, a także systemy zalewania reaktora dodatkową wodą na wypadek, gdyby normalne chłodzenie się nie powiodło, a także systemy zapobiegające uwalnianiu skażenia, jeśli i te systemy nie spełniły swojej funkcji. Rozbudowanie wszerz oznacza natomiast, że każdy system bezpieczeństwa ma co najmniej jedną (częściej więcej) kompletną kopię, która niezależnie wystarcza do zrealizowania danej funkcji. Gdyby tę samą logikę przenieść do lotnictwa, jest to mniej więcej tak, jakby samolot posiadał co najmniej dwa zapasowe silniki (przy tym zupełnie niezależne od tych pierwotnych i niepracujące podczas normalnego lotu), a poza tym np. fotel wyrzucany i po dwa spadochrony dla każdego pasażera. Dodatkowym kierunkiem rozwoju nowoczesnych konstrukcji jest pasywizacja systemów bezpieczeństwa, tj. takie ich projektowanie, by nie wymagały one do zadziałania ani zasilania zewnętrznego, ani interwencji operatora (ich działanie opiera się na prawach fizyki, które muszą wywołać określone skutki w określonych sytuacjach).

Wszystko to czyni poważne awarie nowoczesnych elektrowni jądrowych zdarzeniami skrajnie nieprawdopodobnymi, ich wystąpienie wymagałoby bowiem jednoczesnego uszkodzenia bardzo wielu zupełnie niezwiązanych ze sobą urządzeń. Dodatkowo warto zauważyć, że nawet te awarie, do których doszło w starszych elektrowniach (a których scenariusze są już uniemożliwione w nowych konstrukcjach), spowodowały mierzalne zagrożenie jedynie na niewielkim obszarze wokół samych elektrowni, znacznie mniejsze, niż awarie, które zdarzały się w innych branżach przemysłu czy nawet w energetyce wodnej. Choć nawet błahe usterki są nagłaśniane przez media, to według badań i statystyk, energetyka jądrowa jest tak samo bezpieczna jak odnawialne źródła energii: słońce, wiatr i energetyka wodna. Można zatem z całą pewnością stwierdzić, że energetyka jądrowa zapewnia krajowi korzystającemu z niej bezpieczeństwo.