Elektrownia jądrowa nie może wybuchnąć jak bomba atomowa — nie pozwala jej na to sama fizyka. Aby doszło do wybuchu nuklearnego, zawartość uranu U-235 w materiale rozszczepialnym bomby jest sztucznie podnoszona w trudnym i skomplikowanym procesie technologicznym do ponad 90% (w paliwie do elektrowni jest go zaledwie 3-5%). W głowicach jądrowych mocno wzbogacony uran trzeba jeszcze przed właściwą eksplozją odpowiednio ścisnąć za pomocą konwencjonalnego ładunku wybuchowego. Warunki te nigdy nie wystąpią w żadnej elektrowni jądrowej.  

Wszystkie współczesne elektrownie jądrowe są tak zaprojektowane, aby w przypadku awarii moc reaktora zawsze malała, a systemy zabezpieczeń samoczynnie przełączały się w konfiguracje gwarantujące bezpieczeństwo całej instalacji.  

Odczyty kluczowych parametrów reaktora, takich jak temperatura rdzenia czy ciśnienie pary, są dokonywane przez przynajmniej trzy czujniki działające według różnych zasad fizycznych. Za poprawną uznaje się wartość wskazywaną przez co najmniej dwa czujniki.  

W elektrowni jądrowej do największych skażeń dochodzi wskutek stopienia prętów paliwowych w rdzeniu reaktora. Sytuacja ta może zaistnieć, gdy reakcje rozszczepienia przebiegają za szybko lub gdy występują problemy z odbiorem ciepła generowanego przez reaktor.  

Tempo reakcji rozszczepienia zależy od liczby neutronów. Kontroluje się ją wsuwając do rdzenia lub z niego wysuwając stalowe pręty z węglikiem boru, substancją silnie pochłaniającą neutrony. W reaktorach z wodą pod ciśnieniem pręty kontrolne są zawieszone za pomocą elektromagnesów. Gdy znika zasilanie, opadają do wnętrza rdzenia pod wpływem grawitacji, która działa zawsze i wszędzie. Rdzeń zostaje w ten sposób wyłączony.  

Wzrost temperatury w rdzeniu nowoczesnego reaktora prowadzi do podgrzania wody i powstania pary. Para znacznie gorzej spowalnia neutrony niż ciekła woda. W efekcie neutrony wylatują poza rdzeń nie inicjując kolejnych rozszczepień. Moc reaktora zaczyna samoczynnie maleć.  

Po wytłumieniu reakcji łańcuchowej rdzeń nadal się grzeje. Aby nie doszło do jego przegrzania, ciepło powyłączeniowe musi być dalej sprawnie odprowadzane. Aktywne i pasywne układy zabezpieczające, odpowiedzialne za to zadanie, są powielone nierzadko trzy, a nawet cztery razy.  

Aktywne układy bezpieczeństwa to przede wszystkim zespoły pomp. Dostarczają one wodę ze zbiorników zapasowych, w ilości gwarantującej całkowite zanurzenie rdzenia. Pompy są zasilane przez kilka linii energetycznych z konwencjonalnej elektrowni. Jeśli linie ulegną awarii, zasilanie przejmuje kilka dieslowskich awaryjnych generatorów prądu, chronionych przed zagrożeniami zewnętrznymi. Jeśli i one zawiodą, do elektrowni można podłączyć mobilne generatory prądu, które zapewnią dalsze zasilanie. Pozwala to utrzymywać chłodzenie do czasu, aż generowanie ciepła nie zmaleje do wielkości bliskich zera.  

Pasywne układy bezpieczeństwa w układzie chłodzenia działają dzięki naturalnym zjawiskom fizycznym i nie wymagają akcji ze strony operatora. Przykładowo, w obiegu pierwotnym reaktora ciśnienie wody jest wyższe niż w awaryjnych zbiornikach z wodą. Jeśli wskutek awarii ciśnienie w obiegu pierwotnym spadnie, zawory zwrotne między obiegiem pierwotnym a zbiornikami otworzą się samoczynnie i rdzeń zostanie zalany wodą.   

Podczas najgorszej katastrofy — stopienia rdzenia — gorący materiał promieniotwórczy opada na dno zbiornika z wodą. Nawet jeśli się przez nie przetopi, trafi do chwytacza rdzenia. Jest to specjalnie przygotowany podziemny zbiornik z żaroodpornych materiałów, chłodzony wodą. Jego konstrukcja gwarantuje, że stopiony materiał promieniotwórczy nie przedostanie się do środowiska. Pozostanie w chwytaczu, gdzie z czasem się schłodzi i zostanie usunięty.  

Nowoczesne reaktory oraz ich budynki z kluczowymi układami zabezpieczającymi są otoczone podwójnymi obudowami bezpieczeństwa. Obudowy składają się z dwóch kopuł o ścianach ze zbrojonego betonu, każda grubości około półtora metra. Kopuły te są w stanie wytrzymać uderzenie dużego samolotu wypełnionego paliwem.  

Gdy dochodzi do przegrzania rdzenia, cyrkon koszulek paliwowych zaczyna reagować z wodą. Produktem reakcji są duże ilości wodoru, który łącząc się z tlenem zawartym w powietrzu mógłby doprowadzić do eksplozji. W celu zapobieżenia takim sytuacjom, wewnątrz obudowy reaktora instaluje się obecnie pasywne systemy spalające wodór do pary wodnej.  

Obudowy bezpieczeństwa nowoczesnych reaktorów są wyposażone w pasywne systemy chłodzenia oraz w systemy kontrolowanego uwalniania nadmiaru gazów do atmosfery. Przed uwolnieniem gazów układy filtrów usuwają z nich większość substancji promieniotwórczych. Kontrolowane uwolnienia są tak niewielkie, że nawet w przypadku najcięższych awarii nie wymagają podjęcia działań poza elektrownią.  

Szacuje się, że w nowoczesnej elektrowni jądrowej do stopienia rdzenia może dojść raz na 100 tys. lat pracy reaktora, a do niekontrolowanego uwolnienia materiałów promieniotwórczych do atmosfery — zaledwie raz na milion lat pracy reaktora.

ELEKTROWNIE JĄDROWE SĄ DOBRYMI SĄSIADAMI

Wywiad z prof. nzw. dr. inż. Andrzejem Strupczewskim, rzecznikiem do spraw energetyki jądrowej Narodowego Centrum Badań Jądrowych w Świerku.

Gdyby na terenie Polski wybudować elektrownię jak w Fukushimie, czy mogłoby w niej dojść do podobnej awarii co w Japonii?  

Awaria w Japonii była wywołana potężnym trzęsieniem ziemi połączonym z falą tsunami wysokości 15 m. W Polsce nie występują żadne katastrofy naturalne o podobnej sile. Nie ma więc sposobu, w jaki można byłoby u nas w jednej chwili odciąć kilka linii energetycznych, unieruchomić kilkanaście znajdujących się w różnych miejscach generatorów diesla i unieszkodliwić zespoły baterii zasilania awaryjnego. Nawet gdybyśmy mieli starą elektrownię jądrową, drugiej generacji — a więc taką jak w Fukushimie — do podobnego wypadku z pewnością by nie doszło.   

Elektrownia jądrowa pracuje idealnie, procedury bezpieczeństwa działają, mimo to zawsze pozostaje ryzyko ataku terrorystycznego.  

Rzeczywiście. Na przykład w 1982 roku francuska elektrownia w Creys-Malville została ostrzelana z granatnika RPG-7. Dwa z pięciu pocisków trafiły w cel. Nie wyrządziły większych szkód. Co ciekawe, znacznie później się okazało, że autor tego zamachu był w latach 80. genewskim radnym z ramienia szwajcarskiej partii zielonych...  

Nasze elektrownie jądrowe będą należały do trzeciej generacji, odpornej na największe występujące zagrożenia zewnętrzne. Na przykład reaktor EPR jest tak zaprojektowany, aby wytrzymać uderzenie dużego samolotu i pożar znajdującego się w nim paliwa. Bezpieczeństwo zapewnia kopuła wokół reaktora. Składa się ona z dwóch ścian wykonanych ze zbrojonego betonu. Ściana wewnętrzna ma grubość 1,2 m, zewnętrzna — 1,8 m. Razem daje to trzy metry ciężko zbrojonego betonu. Dodatkowo obie kopuły są oddzielone w taki sposób, aby wstrząs ściany zewnętrznej, spowodowany ewentualnym uderzeniem samolotu, nie zniszczył ściany wewnętrznej.  

Nie trzeba atakować samego reaktora. Wypadek w Fukushimie pokazuje, że wystarczy zniszczyć układy bezpieczeństwa zapewniające jego obsługę. 

W elektrowni EPR układy te znajdują się w czterech budynkach w czterech narożnikach elektrowni. Do zapewnienia bezpiecznej pracy elektrowni wystarcza, aby działał jeden z nich. Zatem terroryści musieliby uderzyć czterema samolotami jednocześnie. Konstruktorzy wzięli pod uwagę nawet tak abstrakcyjny przypadek. Dlatego dwa budynki są zabezpieczone takimi samymi kopułami bezpieczeństwa, jak te wokół reaktora. Dodam tu, że elektrownie jądrowe trzeciej generacji radzą sobie także w innych ekstremalnych sytuacjach, od trzęsienia ziemi przez brak wody do chłodzenia reaktora po utratę zasilania elektrycznego w całej prowincji.  

Czy zatem elektrownię jądrową trzeciej generacji można w ogóle zniszczyć?  

Można, za pomocą broni jądrowej. Ale po takim ataku awaria elektrowni będzie najmniej istotnym problemem.  

Opinia publiczna żyje w przekonaniu, że jakikolwiek wypadek w elektrowni jądrowej pociąga za sobą tysiące ofiar. Czy tak jest w rzeczywistości?  

Elektrownie jądrowe są dziełem człowieka. Podlegają różnego typu uszkodzeniom, dochodzi w nich do awarii. Są jednak konstruowane w taki sposób, aby na miejsce jednego uszkodzonego elementu można było zawsze wprowadzić drugi, sprawny. Albo i trzeci. Lub nawet czwarty.  

Każde odbiegające od normy wydarzenie w elektrowni jądrowej jest rejestrowane, klasyfikowane i analizowane. Najmniej istotne wydarzenia mają rangę 0, najgroźniejsze — 7. W ciągu roku w elektrowniach na całym świecie zachodzi tysiąc-półtora tysiąca wydarzeń na poziomach 0 i 1, czasami 2. Na jedną elektrownię przypadają więc rocznie dwa takie zdarzenia. Żadne z nich nie stanowi najmniejszego zagrożenia dla pracowników, a tym bardziej dla ludności.  

Wydarzenia sklasyfikowane na wysokich poziomach można policzyć na palcach jednej ręki. W klasie 5 mamy tylko awarię elektrowni Three Mile Island, która doprowadziła do całkowitego zniszczenia reaktora i nie spowodowała żadnego zagrożenia dla zdrowia i życia ludzi. Fukushima została sklasyfikowana przez japoński dozór jądrowy jako wydarzenie najwyższej rangi, czyli 7. Mimo to dawki promieniowania uwolnione w czasie tej awarii nie były przyczyną żadnej śmierci, ba, nie spowodowały u nikogo zagrożenia zdrowia.  

Awaria w Czarnobylu doprowadziła do kilkudziesięciu ofiar śmiertelnych...  

...i jest to jedyny przypadek w historii energetyki jądrowej, kiedy ludzie tracili życie i zdrowie. Jednak Czarnobyl to nieco inna historia. Tamtejszy reaktor był wzorowany na reaktorach do produkcji plutonu do celów militarnych. Aby taka produkcja była możliwa, reaktor zmodyfikowano. Przeoczono przy tym, że po modyfikacji moc reaktora w przypadku niektórych awarii może samoczynnie wzrastać. No i w pewnym momencie wzrosła, co doprowadziło do wybuchu. Był to zwykły wybuch, wynikający z gromadzenia się ciepła powstającego wskutek pracy reaktora. Gdyby była kopuła bezpieczeństwa, skutki eksplozji miałyby najprawdopodobniej charakter lokalny. Ale tam nawet nie było tej kopuły...  

Zobacz komentarze (42)..

Wyślij mailem..

Wersja do druku    PDF    MS Word