Elektrownie atomowe

Początek energetyki jądrowej przypada na lata 50.

XX wieku

Pierwsza elektrownia jądrowa, o mocy 5

W powstała w

1954

r. w

Obnińsku

(

ZSRR). W Wielkiej Brytanii pierwszy reaktor energetyczny (grafitowo-gazowy)
powstał w 1956 roku. Rok później w USA zaczął pracę pierwszy prototypowy
reaktor PWR w

elektrowni jądrowej

Shippingport

. W latach siedemdziesiątych

zaczęło gwałtownie przybywać bloków energetycznych z

reaktorami jądrowymi

Na świecie uruchamiano kilkanaście reaktorów rocznie (dla porównania w latach
1980-

1989

średnio 22, a

1990

2004

– 5). Obecnie przeciętne elektrownie mają

moc ok. 1000-2000

. W latach 80. i 90. XX wieku, wiele krajów wstrzymało

się z podejmowaniem decyzji o budowie kolejnych bloków jądrowych. Obywatele
Szwecji w referendum

, w 1980 roku zdecydowali o zupełnym wycofaniu się z

energetyki jądrowej, później jednak z tego zrezygnowano. Wycofanie się
planowały także: Holandia, Niemcy,

Słowenia

, a Włochy zrealizowały już te plany

w 1990 r. Buduje się natomiast nowe reaktory w

), a także w Rosji i Kanadzie. Po

roku 2000 wiele krajów zaczęło ponownie rozpatrywać możliwość budowy
elektrowni jądrowych. Jest to spowodowane głównie zobowiązaniami dotyczącymi
ograniczenia emisji dwutlenku węgla, prognozami wzrostu cen paliw kopalnych,
ciągłego wzrostu zużycia energii elektrycznej oraz chęcią dywersyfikacji jej źródeł.
Energia jądrowa jest najbardziej skondensowanym źródłem energii z jakiego
obecnie korzysta człowiek. Uważa się, że przy rozsądnym gospodarowaniu jest to
także jedna z najczystszych obecnie znanych form produkcji energii, znacząco pod
tym względem przewyższająca np. technologie oparte na paliwach kopalnych.
Szacuje się, że występujące na Ziemi zasoby uranu wystarczą na pokrycie
zapotrzebowania energetycznego ludzkości na wiele tysięcy lat. Natomiast, przy
obecnym poziomie wykorzystania, paliwa kopalne wyczerpią się prawdopodobnie
już za kilkadziesiąt lat.

Historia elektrowni

atomowych :

Budowa elektrowni:

W reaktorze jądrowym w wyniku reakcji rozszczepienia jąder
atomowych wydzielają się duże ilości

ciepła

, które jest odbierane

przez czynnik roboczy (najczęściej wodę pod wysokim
ciśnieniem w tak zwanym obiegu pierwotnym –

reaktory

PWR

WWER

). Czynnik przepływa do wytwornicy pary, gdzie oddaje

ciepło wrzącej wodzie z obiegu wtórnego o niższym ciśnieniu, a
następnie powraca do reaktora. Para wodna (

para mokra

, która

jest osuszana przed dojściem do turbiny – cząsteczki wody w
parze mokrej, pod wysokim ciśnieniem, zniszczyłyby turbinę,
więc para mokra przechodzi najpierw z wytwornicy pary przez
systemy osuszające, zanim trafi do turbiny) napędza następnie

turbinę parową

połączoną z

generatorem

. Separacja obiegów

zapewnia większe bezpieczeństwo w przypadku wycieku pary z
turbiny.

Różnice do bomby atomowej:

Z różnic między budową bomby i reaktora jądrowego, oraz
różnic w stosowanych w nich materiałach rozszczepialnych,
wprost wynika, że nie może on wybuchnąć jak bomba
atomowa

Bomba atomowa działa na zasadzie wybuchowego
(inicjowanego tradycyjnym ładunkiem wybuchowym),
gwałtownego zbliżenia do siebie i utrzymania w tym stanie
mas uranu przez czas potrzebny do wybuchu jądrowego.
Wybuch powoduje wyrzucenie w przestrzeń atomów nim
ulegną w całości rozszczepieniu

Reaktor zbudowany jest zaś nie pod kątem
najgwałtowniejszego zajścia reakcji łańcuchowej, tylko jej
długotrwałej efektywności. Jakiekolwiek jego zmiany
geometryczne mogą jedynie pogorszyć tą efektywność

Co więcej, w uranowych bombach jądrowych stosuje się
niemal czysty U, a w paliwie jądrowych stanowi on tylko
kilka procent składu. Dlatego też paliwo elektrowni jądrowej
„nie może wybuchnąć, podobnie jak nie może wybuchnąć
kawałek węgla”.

Zagrożenia związane z eksploatacją :

Podstawowe zagrożenie związane z użytkowaniem
elektrowni jądrowej wynika z faktu, że w reaktorze
jądrowym znajdują się produkty rozszczepienia, gromadzące
się tam podczas jego pracy. Grożą one napromieniowaniem
człowieka, czy innych organizmów żywych, gdy wydostaną
się poza elektrownię

Procesy rozpadów atomowych charakteryzują się pewną
bezwładnością. Ich aktywność promieniotwórcza nie ustaje
w momencie przerwania reakcji łańcuchowej. Przemiany
pierwiastków przebiegają nadal. Powodują one nagrzewanie
się reaktora po jego wyłączeniu, tzw.

ciepło

powyłączeniowe

Pierwsze oszacowanie skutków stopienia rdzenia powstało w 1957 na
zlecenie

Amerykańskiej Komisji Energii Atomowej

. Autorzy studium

WASH-740

rozpatrzyli w nim trzy różne awarie reaktora o mocy cieplnej

500 MW: uszkodzenie

koszulki paliwowej

bez uwolnienia produktów

rozszczepienia poza zbiornik reaktora (prawdopodobieństwo ocenione na
raz na 100 - raz na 10 000 lat pracy reaktora); stopienie paliwa i
rozerwanie obiegu pierwotnego; stopienie paliwa, rozerwanie obiegu
pierwotnego i zniszczenie

obudowy bezpieczeństwa

. W trzeciej

hipotetycznej awarii (prawdopodobieństwo ocenione na raz na 10 000 -
raz na 1 miliard lat pracy reaktora) stwierdzono, że przy gęstości
zaludnienia 150 osób/km² awaria spowodowałaby 3400 zgonów z powodu
promieniowania, 43 0000 zachorowań na choroby nowotworowe i skażenie
terenu w promieniu 70 kilometrów. Te bardzo pesymistyczne oceny
(zakładano uwolnienie się wszystkich produktów rozszczepienia) wynikały
z niskiej jeszcze wtedy wiedzy o zachowaniu się produktów rozszczepienia.
Z drugiej strony, od razu zwróciły uwagę na zagrożenia związanego z
uwolnieniem do środowiska dużych ilości substancji promieniotwórczych i
skłoniły władze do wprowadzenia obudów bezpieczeństwa jako
niezbędnego elementu każdej amerykańskiej elektrowni jądrowej. Studium
WASH-740 stało się podstawą ustawy Price Anderson Act, ustanawiającą
odpowiedzialność za skutki awarii elektrowni jądrowych w USA. W 1950
roku ustanowiono generalną zasadę, że w przypadku najciężej awarii
wymagana może być ewakuacja ludności w promieniu zależnym od mocy
cieplnej reaktora. Dla typowego reaktora o mocy elektrycznej 1000 MW
(3000 MW mocy cieplnej) promień ten wynosi ok. 30 kilometrów.

Awarie jakie zdarzyły się w pierwszych latach rozwoju energetyki
jądrowej,

pożar w

Windscale, awaria kanadyjskiego reaktora badawczego

NRX

, czy amerykańskiego reaktora wojskowego

SL-1

, pokazały jednak, że

nawet w wyniku dużych awarii z rdzenia wydostaje się mniej niż połowa
najtoksyczniejszych produktów rozszczepienia. Na podstawie tych
doświadczeń w 1962 powstało studium TID-14884, w którym oceniono, że
w wyniku awarii ze stopieniem rdzenia uwolni się 100% gazowych
produktów rozszczepienia, 50% izotopów jodu i 1% stałych produktów
rozszczepienia. Przy zachowaniu szczelności obudowy na zewnątrz
wydostawałyby się tylko ilości związane z jej nieszczelnościami. W
przypadku całkowitego

zniszczenia reaktora nr 4 elektrowni czarnobylskiej

, który nie miał

obudowy bezpieczeństwa, liczby te wynosiły odpowiednio, ~100%, 20% i
3-4%.

Document Outline