Odtrutka na przekłamania i mity jądrowe. Kto wierzy w bajki, ten ma kłopoty z zasilaniem
Wokół energetyki atomowej narosło mnóstwo mitów. Wiele z nich, pomimo licznych i częstych sprostowań, uparcie krąży w obiegu. Charakterystycznym przykładem takiego mitu lub przesądu jest czarna legenda spowijająca "te grube kominy" siłowni nuklearnych, które są przez osoby o znikomej wiedzy traktowane jako źródła emisji do atmosfery szkodliwych (a nawet promieniotwórczych) substancji. W rzeczywistości kominy te to wieże chłodnicze a wydobywający się z nich "dym" jest zwykłą parą wodną.
Odpadów jest niewiele i na ogół nie tak groźne, jak je malują
Najpopularniejszą czarną legendą związaną z elektrowniami jądrowymi jest kwestia odpadów, które są według często spotykanej mitologii podobno śmiertelnie niebezpieczne i stanowią problem nie tylko trudny do rozwiązania, ale również wyrok dla ludzkości na wieki i tysiąclecia.
Jeśli chodzi o mit ilość zużytego paliwa. Amerykanie podają, że całe zużyte w USA paliwo jądrowe wytworzone we wszystkich ich elektrowniach jądrowych w ciągu ostatniego pół wieku wypełniłoby jedno boisko piłkarskie na głębokość mniejszą niż 10 metrów. 96% tych "odpadów", jak mówią eksperci, można poddać recyklingowi i wykorzystać ponownie. Niewielki ich wolumen pozwala na bezpiecznie przechowywane. Naukowcy obecnie uważają, że optymalnym rozwiązaniem jest geologiczne unieszkodliwianie takich odpadów. Nie każdy być może zdaje sobie sprawę, że elektrownie węglowe podczas swojego działania produkują więcej odpadów radioaktywnych. Decyduje wielokrotnie większa objętość popiołów. Warto podkreślić, że odpady niebezpieczne powstają w większości głównych procesów przemysłowych.
To prawda, że niektóre odpady z siłowni atomowych mają okres połowicznego rozpadu wynoszący nawet 24 tys. lat. To jednak jedynie ułamek. Ponad 90% z nich jest klasyfikowanych jako odpady o niskiej lub średniej aktywności. Mniej niż 1% odpadów jest radioaktywnych przez okres przekraczający 10 tys. lat. A i te nie są dużo bardziej radioaktywne niż niektóre obiekty i miejsca znane w przyrodzie. Tak niewielka ilość może być stosunkowo łatwo i skutecznie zabezpieczona.
Zużyte paliwo jest bezpiecznie transportowane ciężarówkami, koleją i statkami towarowymi. Do tej pory przewieziono tysiące transportów odpadów nuklearnych w specjalnie zaprojektowanych pojemnikach. Globalnie, około 15 milionów opakowań materiałów radioaktywnych jest transportowanych każdego roku po drogach publicznych, koleją i statkami. Na wiele milionów kilometrów pokonanych przez te transporty nie odnotowano żadnego przypadku uwolnienia substancji promieniotwórczych, które spowodowałoby szkody dla ludzi, mienia lub środowiska. Opakowania, w których przechowuje się odpady podczas transportu, są zaprojektowane w taki sposób, aby zapewnić osłonę przed promieniowaniem i zatrzymanie odpadów, nawet w najbardziej ekstremalnych warunkach wypadku (1). Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej (IAEA) opracowała różne standardy pakowania w zależności od właściwości i potencjalnego zagrożenia, jakie stwarzają różne rodzaje materiałów jądrowych.
Pojemniki z wypalonym paliwem nie rozleją "świecącego płynu", po prostu dlatego, że komercyjne paliwo jądrowe jest ciałem stałym (2). Składa się z małych, ceramicznych granulek paliwa uranowego, ułożonych wewnątrz metalowych prętów paliwowych. Paliwo jest ciałem stałym, gdy trafia do reaktora i pozostaje nim, gdy z niego wychodzi. Według amerykańskiej NRC szanse na uwolnienie materiału radioaktywnego z pojemnika SNF w wypadku podczas transportu wynoszą mniej niż jedna na miliard.
Obecnie odpady jądrowe są składowane nad ziemią. Te składowane na powierzchni mogą być bezpieczne przez dziesiątki lat. Unieszkodliwianie geologiczne polega na umieszczeniu odpadów jądrowych w specjalnych pojemnikach, które są następnie umieszczane w tunelach i sklepieniach pod wieloma setkami metrów litej skały. Długoterminowe składowiska składają się z wielu warstw ochrony. Odpady są zamykane w wysoce zaawansowanych technologicznie skrzyniach w stabilnej, zeszklonej formie i umieszczane na głębokościach znacznie poniżej biosfery. Natura daje przykłady udanego składowania odpadów radioaktywnych w stabilnych formacjach geologicznych.
Około dwa miliardy lat temu, na terenie dzisiejszego Gabonu w Afryce, bogate naturalne złoże uranu wytworzyło spontaniczne reakcje jądrowe, które trwały przez wiele lat. Od tego czasu, pomimo tysięcy wieków tropikalnych deszczy i wód podpowierzchniowych, "odpady" radioaktywne z tych naturalnych "reaktorów" przemieściły się na odległość mniejszą niż dziesięć metrów.
Wiele krajów wymaga od operatorów elektrowni jądrowych pokrywania kosztów składowania. Jednak, jak się szacuje, koszty gospodarki odpadami nie powodują dużych wzrostów ceny energii elektrycznej. Zazwyczaj koszty zagospodarowania i utylizacji zużytego paliwa stanowią około 10% całkowitych kosztów związanych z produkcją energii elektrycznej w elektrowni jądrowej.
Według Światowego Stowarzyszenia Energii Jądrowej, składowane obecnie zużyte paliwo jądrowe może być poddane recyklingowi i pozwolić uzyskiwać energię. Kraje, takie jak Francja czy Rosja, przetwarzają swoje odpady w tym celu. Nowe i projektowane reaktory jądrowe czwartej generacji często przewidują wykorzystanie "odpadowego" zużytego paliwa. W efekcie np. we Francji zaledwie 0,2% wszystkich odpadów promieniotwórczych pod względem objętości klasyfikuje się jako rzeczywiste odpady wysokoaktywne (HLW). Jednak gdzie indziej, choćby w USA władze odrzucają tę możliwość z obawy, że radioaktywny pluton powstały jako produkt uboczny może wpaść w niepowołane ręce i zostać wykorzystany do produkcji broni.
Amerykańska Komisja Nadzoru Jądrowego (NRC) w odpowiedzi na sugestie, że odpadowe paliwo jest podatne na działania terrorystyczne, wyjaśniała kilka lat temu: "Składowiska wypalonego paliwa jądrowego nie są ani łatwo dostępne, ani łatwe do naruszenia. To mocne konstrukcje zbudowane z bardzo grubych ścian z betonu zbrojonego stalą z wykładzinami ze stali nierdzewnej". Już dwie dekady temu w raporcie opublikowanym 25 czerwca 2002 r. przez amerykańską Narodową Akademię Nauk analizowano ewentualność zbudowania i ataku brudną bombą. Nawet gdyby się to komuś udało, piszą uczeni, to "liczba ofiar byłaby prawdopodobnie niska, a skażenie mogłoby zostać wykryte i usunięte ze środowiska, chociaż takie oczyszczenie byłoby prawdopodobnie drogie i czasochłonne". Główne w ich ocenie zagrożenia związane z takim atakiem wynikałyby z paniki przezeń wywołanej i niewiedzy, jak sobie w tej sytuacji radzić.
Duży reaktor (1 GWe, mocy cieplnej) wytwarza około 25-30 ton zużytego paliwa rocznie. Z reaktorów na całym świecie usunięto około 400 tysięcy ton zużytego paliwa, z czego około jedna trzecia została ponownie przetworzona. Reaktory, które są obecnie projektowane i mogą zadebiutować w latach 30. XXI wieku, pracujące w wyższych temperaturach i wykorzystujące chłodziwa na bazie soli, mogłyby produkować energię z przechowywanych obecnie odpadów jądrowych. TerraPower, wspierana przez Billa Gatesa firma nuklearna, szacuje, że jej projekt reaktora fali postępującej mógłby produkować energię przez setki lat, wykorzystując jedynie zasoby zużytego paliwa jądrowego.
Według Światowego Stowarzyszenia Energii Jądrowej "od początków cywilnej energetyki jądrowej odpady jądrowe nigdy nie wyrządziły szkody ludziom". Choć rzeczywistość wskazuje, że odpowiednio traktowane odpady jądrowe są nieszkodliwe i tak naprawdę wcale nie są odpadami, błędne poglądy utrzymują się. Obalenie tych mitów może przynieść społeczeństwom tylko korzyści.
Energetyka atomowa niewiele znaczy na ogólnym tle promieniowania
Większość pierwiastków ma formę radioaktywną (radioizotop) i wiele z nich występuje naturalnie. Żyjemy w otoczeniu materiałów naturalnie promieniotwórczych i jesteśmy stale skąpani w promieniowaniu pochodzącym ze skał i gleby, materiałów budowlanych, nieba (kosmosu), żywności i… od ludzi.
Promieniowanie występuje naturalnie w żywności, w orzechach, bananach i kawie. Jest wszędzie wokół nas i występuje naturalnie, jak również jest wytwarzane sztucznie (3). Typowy poziom narażenia na promieniowanie tła wynosi 2-3 milisiwertów rocznie. Tło naturalne (w tym radon i toron) jest niemal równe średnim rocznym ekspozycjom medycznym, których ogólna suma wynosi około 6,2 mSv/rok, przy czym najwyższa średnia roczna dawka pracownicza, 3,1 mSv dotyczy załóg samolotów komercyjnych. Przepisy ograniczają dodatkowe narażenie na promieniowanie wynikające z działalności człowieka (innej niż medycyna) do 1 mSv/rok w przypadku zwykłych ludzi i średnio 20 mSv/rok w przypadku osób zawodowo narażonych na zwiększone dawki. Nie wykazano szkodliwości poziomów do 50 mSv/rok.
Przy tym ogólnym poziomie tła dawka pochodząca od energii jądrowej jest nieistotna. Osoba stojąca przez rok w sąsiedztwie elektrowni jądrowej będzie narażona na dodatkowe promieniowanie w ilości mniejszej niż jeden milirem. Dla porównania - wedle oszacowań, podczas prześwietlenia klatki piersiowej człowiek jest narażony jednorazowo na 4 miliremy, podczas lotu samolotem na 2 do 5 miliremów, a w dużym budynku nawet na około 200 miliremów pochodzących z cegieł, betonu, kamienia i innych materiałów używanych w budownictwie. W USA podaje się, że jedynie 0,005% rocznej dawki promieniowania, na które narażony jest przeciętny Amerykanin pochodzi z elektrowni jądrowej. To sto razy mniej niż z radioaktywność pochodząca z węgla, 200 razy mniej niż narażenie podczas lotu samolotem i mniej więcej tyle samo, co zjedzenie jednego banana rocznie.
Można to ująć jeszcze inaczej. Energia uwolniona w pojedynczej reakcji rozszczepienia w reaktrze wynosi około 200 MeV, podczas gdy w przypadku reakcji spalania jest to mniej więcej 1 eV na atom. Zatem ilość pozyskanej energii na masę wytworzonych odpadów, na zużyte paliwo, na materiały budowlane (4) itp. jest znacznie większa w przypadku energii jądrowej. Mniejsza ilość odpadów jest łatwiejsza do bezpiecznego kontrolowania, mniejsza ilość materiałów na kWh jest bardziej przyjazna dla środowiska itd.
Węgiel (podobnie jak większość pierwiastków występujących na Ziemi) wykazuje koncentrację pierwotnych radionuklidów na poziomie kilku części na milion. Większość elementów radioaktywnych z węgla uwalnia do atmosfery podczas spalania. W zależności od terminów źródłowych stosowanych w elektrowni węglowej wykazano, że sam uwolniony radon może przekraczać maksymalne dopuszczalne stężenia dopuszczalne dla obiektów jądrowych.
Reaktor nie emituje i nie może wybuchnąć
Podobnie jak wiele przytoczonych tu faktów faktem znanym jest, iż reaktory jądrowe podczas pracy nie emitują żadnych gazów cieplarnianych, ale mimo to warto o tym przypominać. W całym cyklu eksploatacji ich emisja jest porównywalna z emisją odnawialnych form energii, takich jak wiatr i słońce (5). Energia jądrowa wykorzystuje również grunty w mniejszym stopniu niż większość innych źródeł energii w tym odnawialne. Mając zalety OZE energia atomowa nie ma wad typowych dla niestabilnych odnawialnych źródeł. Niezależnie od pogody zawsze zapewnia zasilanie.
Ludzie jednak boją się awarii i potencjalnych wycieków substancji radioaktywnych z nimi związanych. W umysłach wielu osób przykłady wypadków w Three Mile Island, Fukushima-Daiichi i w końcu Czarnobyla wystarczą, by uznać energetykę jądrową za niebezpieczną. Jednak pełna i racjonalna analiza historii funkcjonowania energetyki jądrowej i tamtych znanych wypadków szybko obala ten mit. Jak wynika z wielu różnych analiz, nawet po uwzględnieniu pamiętnych wypadków w elektrowniach jądrowych są one znacznie bezpieczniejsze niż jakiekolwiek źródło energii oparte na paliwach kopalnych (6). Badanie NASA z 2013 r. wykazało, że energia jądrowa zapobiegła średnio ponad 1,8 mln zgonów netto na świecie w latach 1971-2009, wypierając elektrownie wykorzystujące paliwa kopalne i związane z nimi zagrożenia dla górników, pracowników i ogółu społeczeństwa. A tak na marginesie - znane ofiary śmiertelne z Czarnobyla to w większości ratownicy pierwszego kontaktu.
Nie jest możliwe, aby reaktor wybuchł w taki sposób jak broń jądrowa. Głowice nuklearne zawierają specjalne materiały w bardzo szczególnych konfiguracjach, z które nie występują w reaktorach jądrowych. Do produkcji broni jądrowej potrzebny jest wysoko wzbogacony uran lub pluton. Uran-235 używany w reaktorach komercyjnych nie jest wystarczająco skoncentrowany, aby produkować broń jądrową. Paliwo to zatem nie zawiera ilości uranu wystarczającej, aby było wybuchowe. Dodatkowo reaktory są zbudowane z wielu warstw zabezpieczeń i funkcji samoograniczających. Na przykład, jeśli temperatura reaktora osiągnie pewien poziom podczas pracy, proces rozszczepiania jest naturalnie tłumiony. Nie jest możliwe, aby ktoś celowo lub nieumyślnie zmodyfikował komercyjny reaktor jądrowy, jego układ sterowania lub paliwo w taki sposób, aby wybuchł.
Drogie ale tańsze niż kryzysy i niepewność
W ostatnich latach można przeczytać również wiele informacji o tym, że elektrownie jądrowe są zamykane, a nawet rezygnuje się z nich w trakcie budowy, ponieważ są zbyt drogie. To prawda, że w niektórych miejscach rynek produkcji energii elektrycznej czyni energetykę jądrową mniej opłacalną, ale jest wiele miejsc, w których OZE są mniej wydajne i po prostu nie zaspokajają stabilnie popytu na energię.
Chociaż zwolennicy energii odnawialnej upierają się często, że wiatr i słońce to wszystko, co nam potrzebne do zasilania, to raz po raz mamy dowody, że to nieprawda. Słabe warunki wietrzne i mała ilość nasłonecznienia w 2022 r. przekonały kraje o silnie rozwiniętej infrastrukturze odnawialnej, takie jak Wielka Brytania czy Niemcy, że stawianie wszystkiego na jedną kartę jest nierozsądne. Brytyjczycy pod koniec roku zaczęli nawet mówić o ponownym otwieraniu elektrowni na węgiel w celu ustabilizowania dostaw energii. W tej sytuacji lepszym rozwiązaniem stabilizującym jest oczywiście bezemisyjna energetyka jądrowa. Już analiza MIT z 2017 r. dowodziła, że połączenie energii jądrowej ze źródłami odnawialnymi byłoby najtańszym sposobem elektryfikacji przyszłości opartej na czystej energii.
I jeszcze jeden mit - o cenie paliwa jądrowego. Jego cena stanowi tylko około 25% kosztów produkcji w elektrowni jądrowej. Pozostałe 75% to stałe koszty eksploatacji i utrzymania. Oznacza to, że produkcja energii jądrowej jest mniej wrażliwa na kryzysy i zmiany kosztów paliwa niż w przypadku elektrowni węglowych, gdzie cena paliwa może sięgać ponad 3/4 kosztów produkcji.
Mirosław Usidus
