Elektrownia jądrowa na Pomorzu. Dr inż. Marcin Jaskólski: Technologia Westinghouse ma najwięcej zabezpieczeń

Rząd Polski ogłosił wybór technologii amerykańskiej firmy Westinghouse do budowy elektrowni jądrowej na Pomorzu. Jakie są różnice między ofertą z USA, a pozostałymi?

- Mieliśmy trzy podstawowe oferty. Pierwsza z reaktorem amerykańskiej firmy Westinghouse Electric Company, o nazwie handlowej AP 1000 – skrót bierze się od Advanced Passive, pochodzącej od tzw. pasywnych rozwiązań systemów bezpieczeństwa. To jest oferta, która została wybrana, jak wynika z lakonicznego komunikatu rządu. Była też oferta francuska koncernu EDF (niegdyś Areva), producenta reaktora typu EPR 1600 (Evolutionary Power Reactor).

Jest i trzecie rozwiązanie od dostawcy reaktora APR 1400 Korean Hydro & Nuclear Power. Każde z tych rozwiązań bazuje na jednym typie technologii – są to wszystko reaktory wodne ciśnieniowe tzw. PWR. To takie reaktory, w których występują dwa obiegi wody – w jednym z nich znajduje się woda podgrzewana w zbiorniku reaktora w zakresie temperatur od 300 do 330 st. C. (przy ciśnieniu 15-16 MPa), która następnie oddaje ciepło do wytwornicy pary, a ta przekazywana jest do turbiny wytwarzającej energię mechaniczną, zamienianą w generatorze na energię elektryczną. Wszystkie projekty bazują zresztą na licencji Westinghouse. Koncern ten opracował tę technologię w latach w latach 50 XX w., kiedy uruchomił pierwszy reaktor w Shippingport, generujący 60 megawatów.

Przewidywano tę technologię do zainstalowania na okrętach podwodnych z napędem jądrowym. Została ona sprzedana do Francji, a później do Korei Południowej. A wracając do głównej części pytania – poszczególne oferty odróżnia moc zainstalowana – reaktor amerykański zapewnia moc brutto ok. 1150 MW, koreański 1400, a francuski 1700. Poza tym czynnikiem wyróżniającym są systemy bezpieczeństwa reaktorów. Tu są największe różnice. I oceniając, system amerykański wydaje się być tym, który jest najlepiej zabezpieczony.

Jaka jest skuteczność systemów bezpieczeństwa nowoczesnych reaktorów elektrowni jądrowych?

- Wszystkie zaoferowane Polsce technologie muszą mieć systemy, które pozwalają na bezpieczne odprowadzenie ciepła w przypadku, co prawda mało prawdopodobnej, ale jednak możliwej awarii. Chodzi o tzw. station blackout, czyli to, co wydarzyło się w Fukushimie. Ten rodzaj awarii oznacza, że następuje brak zasilania instalacji reaktora, także tych wewnątrz elektrowni, o napędzie diesla. To o tyle ważne, że awaryjne generatory diesla mają podtrzymać obieg wody i zapewnić odprowadzenie ciepła już przez cały czas po wyłączeniu reaktora do osiągnięcia stanu tzw. „zimnego wyłączenia”.

Nawet jeśli uda nam się zatrzymać reakcję łańcuchową, to w wyniku rozpadu promieniotwórczego pozostaje jeszcze pewna moc cieplna. Jest ona wystarczająco duża, żeby stopić rdzeń reaktora w przypadku, gdybyśmy tego ciepła nie usuwali. I to jest przypadek Fukushimy. W reaktorach francuskich usunięcie ciepła uzyskiwane dzięki specjalnym układom chłodzenia. One bazują na mocy dostarczanej z generatorów diesla, a te mają kolejne, zabezpieczające diesle. To swego rodzaju podwójne zabezpieczenie wykorzystujące ten typ paliwa. Ostatnią „instancją”, na wypadek, gdyby i te agregaty zawiodły, jest tzw. „chwytacz rdzenia”, który ma zapobiec wydostaniu się substancji radioaktywnych poza obudowę bezpieczeństwa. W reaktorach amerykańskich zastosowano natomiast zbiornik wody umieszczony powyżej reaktora, z którego czerpie się wodę służącą do usuwania ciepła powyłączeniowego. Tu zresztą jest kilka innych rozwiązań - wykorzystuje się m.in. koła zamachowe, które napędzają pompę wyrzucającą ciepło przez pierwszych kilkadziesiąt sekund po wyłączeniu zasilania, a także pasywny wymiennik ciepła.

Różnica jest w samej obudowie bezpieczeństwa reaktora AP 1000. Ona ma kształt „komina”, co pozwala „zaczerpnąć” powietrza z otoczenia, a to z kolei zapewnia, że w obudowie stalowej w stanie awaryjnym, skrapla się woda i powraca do zbiornika stanowiącego źródło wody dla układu usuwania ciepła powyłączeniowego. Jeżeli powietrze nie wystarcza do efektywnego chłodzenia, na górze obudowy bezpieczeństwa są zbiorniki z wodą, które ochładzają stalową kopułę. Pod względem obudowy są również istotne różnice – w technologii francuskiej jest to monolit betonowy (z wewnętrzną powłoką stalową), zapewniający chyba najlepszą odporność na czynniki zewnętrzne. W reaktorze Westinghouse mamy także beton i stal, ale różnice polegają na liczbie i grubości zastosowanych warstw betonu. Reaktor koreański zakłada z kolei wzmocnioną odporność na trzęsienia ziemi, co przekłada się na nieco inne zaplanowanie elektrowni. Tak, jak dwaj jego konkurenci, to zaawansowany reaktor generacji trzeciej, najtańszy spośród trzech ofert złożonych Polsce.

Co sprawia, że system Westinghouse jest najbezpieczniejszy pańskim zdaniem?

- System ten pozwala na usuwanie ciepła w czasie awarii, aby zapewnić bezpieczną pracę reaktora, bez udziału operatora, przez 72 godziny. Po tym czasie wymagane jest dostarczenie niewielkiej ilości mocy elektrycznej do układów pompujących wodę do zbiorników w górnej części obudowy i do basenu na paliwo wypalone. W Fukushimie zawiodły m.in. agregaty diesla, dlatego nie można było usunąć ciepła. Gdyby taka awaria jak w Japonii miała miejsce w elektrowniach nowego typu, to poradziłyby one sobie znacznie lepiej w takiej, kryzysowej sytuacji.

Podkreślił pan, że moce każdego z oferowanych reaktorów są różne. Polska wybrała najmniejszą…

- Mniejsza moc może być dla nas, wbrew pozorom korzystniejsza. Musimy zakładać, że możemy taką moc z różnych względów utracić, np. w przypadku wystąpienia usterki powodującej zadziałanie zabezpieczeń bloku, elektrownię trzeba będzie wyłączyć. Pamiętajmy, że na taką stratę system elektroenergetyczny musi odpowiedzieć w ciągu kilku sekund, a 1700 MW to nie jest mało. Musimy mieć zatem zabezpieczoną moc z innych źródeł. Ważne są energetyczne połączenia transgraniczne, które mamy z Niemcami, Szwecją, Litwą, Ukrainą, Słowacją i Czechami. Dzięki temu, gdy wypadła nam moc z elektrowni Bełchatów, nic poważnego w naszym systemie energetycznym się nie wydarzyło. Blackoutu nie było. Natomiast nie możemy zakładać, że transgraniczne wsparcie będziemy mieli zapewnione zawsze.

Rząd zapowiadał w komunikacie, że i dla ofert francuskiej i koreańskiej może też w Polsce znaleźć się miejsce, w kolejnych lokalizacjach elektrowni jądrowych. I wiemy już, że podpisano z Koreańczykami list intencyjny w sprawie budowy EJ w Pątnowie w województwie łódzkim...

- Lokalizacje, w których funkcjonowały, bądź jeszcze funkcjonują elektrownie węglowe (takie jak w Bełchatowie lub Pątnowie) są korzystne z tego względu, że istnieje w nich rozwinięta infrastruktura elektroenergetyczna przesyłowa. I były rzeczywiście rozważania dotyczące możliwości zastąpienia elektrowni węglowych jądrowymi. Nie są one wykluczone, choć osobiście, obserwując obecne inwestycje w energetykę jądrową, mam tu wiele wątpliwości.

Prawdopodobnie będzie to raczej polegało na budowie od zera – wyburzeniu starych obiektów budowlanych i postawieniu nowych, niż na instalowaniu reaktora w zmodyfikowanych budynkach elektrowni węglowych. Wybór tej drugiej opcji skomplikowałby proces licencyjny technologii jądrowych. Oczywiście w lokalizacjach, gdzie nie ma dostępu do wody – morza czy rzek (jeziora są wykluczone) budowane są elektrownie o nieco innej konstrukcji układu chłodzenia skraplaczy turbin parowych- głównie z uwagi na wykorzystanie powietrza jako chłodziwa. Wykorzystuje się wówczas tzw. chłodnie kominowe.

Natomiast reaktor każdego typu można zbudować z każdym systemem chłodzenia – wykorzystującym wodę, chłodnie kominowe lub system hybrydowy – wodno-powietrzny, gdzie wykorzystuje się czynnik, który jest w danym momencie chłodniejszy. Przykładem takim jest elektrownia w belgijskim Doel.Technologia APR-1400, oferowana konsorcjum ZE PAK i PGE, z powodzeniem została zbudowana i uruchomiona w Korei Południowej i Zjednoczonych Emiratach Arabskich. W swojej koncepcji systemów bezpieczeństwa jest bardziej zbliżona do francuskiego EPR niż do amerykańskiego AP1000.

Również zawiera elementy pasywnych układów bezpieczeństwa, wykorzystujących naturalne zjawiska, tj. grawitacja, konwekcja lub różnica gęstości, ale liczba tych rozwiązań jest mniejsza niż w AP1000. Wszystkie oferowane nam technologie są bezpieczniejsze od obecnie przeważających w eksploatacji reaktorów generacji drugiej. Prawdopodobieństwo stopienia rdzenia i zniszczenia obudowy bezpieczeństwa w wyniku awarii reaktora zostało znacznie obniżone.

CZYTAJ NA DZIENNIKBALTYCKI.PL: Wiemy jak będzie wyglądała koreańska elektrownia w Polsce!