Elektrownie atomowe za i przeciw.
Elektrownia atomowa to zakład energetyczny, w którym następuje wyzwalanie energii jądrowej, a następnie cieplnej w procesie rozczepienia jąder atomowych np. uranu, plutonu lub toru. Energia cieplna w wyniku dalszych przemian jest zamieniana na energię elektryczną. Z energii jądrowej uzyskuje się znaczną ilość energii, ale elektrycznej bez konieczności wykorzystania, będącej i tak na wyczerpaniu, naturalnych paliw kopalnianych, jak węgiel kamienny, węgiel brunatny, ropa naftowa np. 1 g uranu 235 U ma wydajność energetyczną odpowiadającą 2,7 t węgla kamiennego lub 13,7 baryłek ropy naftowej. Energia atomowa o mocy 1.000 MW zużywa dziennie około 3 kg tego izotopu. Energia atomowa nie degraduje środowiska, ponieważ nie emituje do atmosfery szkodliwych produktów spalania, a więc pyłów i gazów. Jednakże w ostatnich latach obserwuje się narastający protest społeczeństw przeciwko energetyce jądrowej spowodowanej skutkami składowania odpadów radioaktywnych, a przede wszystkim skutkami awarii reaktorów jądrowych zwłaszcza po awarii Three Mile Island (w 1979 r.) i elektrowni w Czarnobylu w 1986 r. Mimo negatywnych reakcji społeczeństw wielu naukowców i praktykantów energetyki uważa oddziaływanie elektrowni jądrowej na środowisko za mniej szkodliwe niż elektrownie cieplne.
Budowa elektrowni atomowych jest tematem bardzo kontrowersyjnym. Od dłuższego czasu mamy do czynienia z "małą wojną" między naukowcami przedstawiającymi argumenty "za" i ekologami przedstawiającymi argumenty "przeciw". Obydwie strony oczywiście uważają, że ich teoria jest słuszna i nie chcą słyszeć o innej. Na podstawie zdobytych przeze mnie materiałów postaram się przedstawić w miarę obiektywnie argumenty jednej i drugiej strony. Jako, że nie zaliczam się do żadnej z tych grup mam nadzieję, że mi się to uda.
Obecnie w 31 krajach działa 437 reaktorów jądrowych. Wytwarzają one ok. 17% energii elektrycznej. Na energetykę jądrową postawiły kraje Dalekiego Wschodu. Dynamicznie rozwija się energetyka jądrowa w Korei Południowej oraz Japonii. Nowe elektrownie pojawiają się również w krajach rozwijających się takich jak Indie, Pakistan czy Iran. Uruchomienie elektrowni jądrowej w Słowacji oraz decyzja rządu czeskiego o kontynuacji budowy elektrowni atomowej świadczą o tym, że także kraje europejskie liczą się z możliwością znacznego wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną.
Dziś większość ludzi uważa elektrownie jądrowe za zagrożenie. Naukowcy zastanawiają się, czy i kiedy Polska będzie zmuszona sięgnąć po energię atomową ,aby zaspokoić potrzeby energetyczne kraju. Szacuje się, że zapotrzebowanie na energię wzrośnie do 2020 roku od 60 do 120 %. Jest to więcej niż są w stanie wyprodukować obecnie działające elektrownie.
Prof. Andrzej Hrynkiewicz - jeden z najbardziej zagorzałych zwolenników rozwoju energii atomowej-:
"Na całym świecie energia elektryczna jest uważana za najlepszą postać energii końcowej, czyli tej, która powinna dotrzeć do konsumentów. Tymczasem w naszym kraju tylko niewielka część energii dociera do odbiorców pod tą postacią. Aż 27% energii dostarczanej odbiorcom to węgiel. Ale to nie koniec problemu - aż 97% energii elektrycznej w Polsce produkowana jest z węgla kamiennego lub brunatnego. Sytuacja taka budzi niepokój, gdyż energia z węgla jest bardzo szkodliwa dla środowiska" .
Ze względu na bezpieczeństwo energetyczne kraju należałoby - wg Piotra Kieracińskiego - doprowadzić do większej dywersyfikacji źródeł pozyskiwania energii. I tu wprowadzenie energetyki jądrowej byłoby korzystne. Poza tym, energetyka atomowa jest jedyną czystą postacią energii, nie emitującą żadnych szkodliwych zanieczyszczeń. Zdaniem wielu analityków, przy obecnej strukturze pozyskiwania energii możliwe jest spełnienie zobowiązań ekologicznych do ok. 2010 roku. Dalej może ono okazać się zbyt kosztowne. Wtedy jedną z opcji stanie się wybudowanie elektrowni atomowych. Panują różne opinie, jedni uważają, że będzie to rok 2010, inni przesuwają tą datę jeszcze o 10 lat.
Czy energia atomowa warta jest zachodu ... Koszty inwestycyjne są ogromne. Wybudowanie elektrowni atomowej jest o połowę droższe od wybudowania nowoczesnej elektrowni węglowej. ALE ... okazuje się, że najdroższym paliwem energetycznym jest w tej chwili gaz ziemny. Przewiduje się, że będzie on drożał w przyszłości. Najbardziej stabilna sytuacja panuje natomiast na rynku paliwa jądrowego. Ponieważ potrzeba go niewiele, łatwo jest zgromadzić zapasy paliwa na wiele lat . Tymczasem paliwa kopalne są nie tylko kosztowne, ale i ich zapasy szybko się wyczerpują. Trzeba także zwrócić uwagę na to, że transport - który jest bardzo drogi i wciąż stanowi jedno z poważniejszych źródeł emisji zanieczyszczeń atmosfery - w przypadku elektrowni atomowych ogranicza się do cyklu inwestycyjnego a do pracy elektrowni węglowych potrzeba go bardzo dużo. Dochodzą jeszcze ogromne ilości odpadów. Do pracy elektrowni gazowych trzeba miliardów metrów sześciennych gazu ziemnego, przesyłanego ogromnymi kosztownymi rurociągami.
W latach 90. Kraje zachodnie zrealizowały dwa programy, na podstawie których ustalono koszty dla wytwarzania energii elektrycznej z węgla, gazu ziemnego oraz rozpadu atomu. Okazało się, że koszty produkcji energii z gazu są o rząd wielkości (10x) wyższe od kosztów energii uzyskanej w elektrowni atomowej, a koszty energii z węgla - stukrotnie wyższe. Według Tomasza Terleckiego z "Federacji Zielonych" argumentacja zwolenników energetyki jądrowej opiera się na założeniu, że aby uniknąć kryzysu energetycznego należy produkować więcej energii, tym czasem logika ekologiczna zaczyna się od przekonania, że lepiej racjonalnie i oszczędnie używać tego co jest, niż wytwarzać rzeczy nowe. W kraju, który nie cierpi na nadmiar pieniędzy, żeby na coś dać trzeba skądś wziąć. Wydatki na energetykę jądrową zablokują środki na strukturalne zmiany w gospodarce, na wykonanie programu oszczędnościowego, oraz przekreślają nadzieję na ograniczenie emisji zanieczyszczeń konwencjonalnych." Nie licząc innych przyczyn, samo przyjęcie planu rozwoju energetyki jądrowej spowoduje wzrost zadłużenia kraju w roku 2010 do 79 mld dolarów i nie zaspokoi zapotrzebowania na energię. Według źródeł oficjalnych, w przypadku kontynuowania budowy elektrowni jądrowych, zapotrzebowanie na energię wzrośnie do 2010r. przynajmniej o 20% a elektrownie te (jeśli zostaną wybudowane n a czas, co można między bajki włożyć) pokryją najwyżej 3-7% ogólnego bilansu energii" - twierdzi Terlecki. Według niego, nie dość, że każda elektrownia atomowa zamiast poprawiać - pogarsza problemy energetyczne kraju, to stwarza zagrożenia dla życia. Awarie w elektrowniach konwencjonalnych mają zasięg lokalny a ich skutki odczuwalne są przez ograniczony czas. Z elektrowniami atomowymi jest niestety inaczej. Radioaktywne pary, które przedostają się do środowiska nawet podczas bezawaryjnej pracy, zawierają pierwiastki promieniotwórcze, krążące w przyrodzie przez tysiące lat i zabijające wielokrotnie. Do tego należy dodać wycieki radioaktywne z innych ogniw łańcuch obiegu paliwa jądrowego, bez którego elektrownia działać nie może.
Awarie w elektrowniach atomowych są nieuniknione. Według raportów Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej od początku lat 70 - tych zdarzyło się na świecie ok. 400 wypadków tzw. poważnych. Dokładnie ile ich było - nie wiadomo, gdyż nie ma obowiązku informowania MAEA i opinii publicznej o awariach. Informacje na ten temat są ukrywane, aby nie straszyć ludzi i nie hamować rozwoju energetyki atomowej. Chmura radioaktywna ma tę zaletę, że jest niewidoczna. Nikt jednak nie zliczy ilu ludzi i innych żywych istot dotąd zabiły i ilu jeszcze uśmiercą.
Energetyka jądrowa niesie ze sobą jeszcze jeden nierozwiązywalny problem - pozbywanie się odpadów. Kto da gwarancję, że jakiekolwiek miejsce na Ziemi oraz jakikolwiek pojemnik wytrzymają w nienaruszonym stanie pół miliona lat? Bo tyle właśnie pluton- 239 - najbardziej śmiercionośna substancja stworzona przez człowieka - powinien być odizolowany od środowiska. Aby nie unicestwić ludzkości energetyka jądrowa wymaga absolutnie niezawodnych technologii oraz doskonale perfekcyjnego człowieka - mówi Terlecki. Są to marzenia nierealne i groźne. Normalne jest, że maszyna czasem się psuje a człowieka nieomylnego próżno by szukać. Każda technologia powinna to uwzględnić.
Rozwój naszego kraju nie może być oparty na nieodnawialnych paliwach kopalnych. Trzeba się zacząć przestawiać na czerpania energii ze źródeł, które są odnawialne, bądź niewyczerpywalne. Najprostszym, najtańszym i najwydajniejszym sposobem zwiększania podaży energii jest jej oszczędzanie. Każda złotówka przeznaczona na zmniejszenie energochłonności przynosi kilkakrotnie więcej energii niż złotówka włożona w budowę nowej elektrowni. W latach 1973-1978 95% całkowitej dodatkowej podaży energii w Europie pochodziło z jej oszczędniejszego wykorzystania. Tym sposobem miliony zabiegów oszczędzających energię w skali indywidualnej przyczyniły się do uzyskania niemal 20 razy więcej energii, niż w tym czasie dały wszystkie nowe elektrownie europejskie razem wzięte, z elektrowniami jądrowymi włącznie.
Energia słoneczna dociera na Ziemię w ilościach prawie nieograniczonych w stosunku do potrzeb człowieka. Dlaczego nie wykorzystać tego? Energetyka geotermalna polegająca na wykorzystaniu ciepła Ziemi jest obiecująca. Według obliczeń krakowskich profesorów Romana Neya i Juliusza Sokołowskiego, tą drogą można pokryć 23% krajowego bilansu energii pierwotnej.
Wpływ na środowisko
W Polsce podstawowym aktem prawnym, normującym działalność w zakresie wykorzystywania energii jądrowej na potrzeby społeczno-gospodarcze kraju jest ustawa z dnia 10 kwietnia 1986 roku "Prawo atomowe".
Elektrownia jądrowa podczas eksploatacji wywiera wpływ na środowisko poprzez:
* wydzielenie produktów promieniotwórczych do atmosfery
* wydzielenie produktów promieniotwórczych do wód zrzutowych
* wydzielenie ciepła odpadowego do wody chłodzącej.
Oprócz korzyści, jakie czerpie człowiek z istnienia promieniotwórczości, istnieją też straty i zagrożenia związane ze skażeniem środowiska substancjami radioaktywnymi. Zagrożenie środowiska pierwiastkami promieniotwórczymi wynika ze świadomej, zamierzonej bądź też niezamierzonej, a niekiedy bezmyślnej działalności człowieka. Najczęściej jest spowodowane wskutek:
• bezpośredniego zrzucania radioaktywnych odpadów do mórz i oceanów bądź składowania ich w ziemi
• przeprowadzanie próbnych wybuchów jądrowych
• awarii reaktorów
• eksploatacji i przerabiania rud, np. uranu
• spalania paliw kopalnianych, z których następuje uwalnianie Ra, Th
• produkowania i stosowania nawozów fosforowych zawierających znaczne ilości 238 U, 226 Ra, 232 Th, 40 K
• nieprzestrzegania norm dotyczących produkcji materiałów budowlanych z wykorzystaniem radioaktywnych popiołów i żużli, powstających ze spalania węgla kamiennego i brunatnego
W wyniku tych działań następuje koncentracja pierwiastków radioaktywnych w powietrzu, glebie i w wodzie, co stanowi poważne zagrożenie dla życia organizmów, gdyż daje początek radioaktywnemu skażeniu łańcucha pokarmowego, prowadzącego – wcześniej czy później – poprzez skażone rośliny, zwierzęta do człowieka.
Kopalnie uranu i zakłady wzbogacania uranu są źródłem zanieczyszczeń środowiska substancjami radioaktywnymi. Radioaktywne są odpady z tych zakładów - hałdy ich powinny być pokrywane asfaltem lub chlorkiem poliwinylu. Podczas produkcji paliwa jądrowego również powstają odpady radioaktywne - ciekłe i w postaci aerozolu. Pierwszą barierą ochronną przed promieniotwórczymi produktami rozszczepiania są koszulki, w których umieszczane są tzw. pastylki paliwowe. Ich zadaniem jest odprowadzanie ciepła wytworzonego w paliwie do wody chłodzącej i uniemożliwienie przedostania się produktów rozszczepienia na zewnątrz. Wypalone paliwo jądrowe wskutek swej promieniotwórczości jest niebezpieczne dla człowieka. Z tego względu musi być ono trwale usunięte do przestrzeni, gdzie jego promieniowanie jest niegroźne, bądź długo przechowywane w sposób bezpieczny, bądź wreszcie przerobione na produkty bezpieczne dla otoczenia. Pierwszy sposób to gromadzenie wypalonego paliwa w głębokich, wyeksploatowanych kopalniach soli np. w Niemczech lub pod dnem mórz np. Szwecja. Drugi sposób polega na przechowywaniu wypalonego paliwa w zbiornikach wodnych lub w zbiornikach betonowych, chłodzonych powietrzem. Przerób wypalonego paliwa jądrowego ma na celu usunięcie produktów rozszczepienia i odzyskanie niewypalonego uranu i plutonu, pozostałego w paliwie. Wypalone paliwo jest przerabiane w specjalnych zakładach przetwórczych, do których paliwo jest transportowane po jego wstępnym wystudzeniu na terenie elektrowni. Przerób wypalonego paliwa jądrowego w celu uzyskania uranu i plutonu jest procesem radioaktywnym. Głównym źródłem radioaktywności są produkty korozji pojemników, w których przechowuje się wypalone paliwo jądrowe przed jego przerobieniem. Potencjalnym źródłem skażenia środowiska może być transport materiałów promieniotwórczych, takich jak wypalone elementy paliwowe i zestalone odpady wysoko aktywne. Transport koncentratów uranu i wypalonego paliwa jądrowego jest obwarowany szczegółowymi przepisami, mającymi na celu wyeliminowanie niebezpieczeństw ich promieniowania podczas drogi. Wypalone paliwo jądrowe jest dużo bardziej niebezpieczne niż koncentraty uranu - musi być przewożone w pojemnikach stalowych, które zapewniają eliminację promieniowania na zewnątrz pojemników i ich szczelność nawet przy bardzo ciężkich wypadkach drogowych i pożarze. Transport pojemników następuje koleją lub samochodami.
Działanie na rzecz ochrony środowiska wokół elektrowni jądrowej mają na celu zapobieżenie przedostaniu się na zewnątrz elektrowni jądrowej izotopów promieniotwórczych zarówno podczas normalnej eksploatacji elektrowni, jak i podczas potencjalnej awarii. Nuklidy (tj. atomy określonego rodzaju scharakteryzowane przez skład jądra ) promieniotwórcze powstają w licznych procesach wewnątrz reaktora jądrowego. Powstają one w wyniku wzajemnego oddziaływania neutronów z materiałami reaktora. Większość powstałych nuklidów promieniotwórczych powstaje wewnątrz paliwa i w materiale reaktora. Większa część tych nuklidów promieniotwórczych ulega rozpadowi promieniotwórczemu albo pozostaje wewnątrz reaktora. Jedynie znikoma ich ilość dostaje się do atmosfery w postaci gazów i do zbiorników wodnych w postaci odpadów ciekłych. Natomiast nuklidy w postaci odpadów stałych są składowane w specjalnie do tego przygotowanych pomieszczeniach. Poszczególne nuklidy promieniotwórcze różnią się okresem półrozpadu, a także ilościami, a także ilościami które po wchłonięciu przez oddychanie lub przez przewód pokarmowy mogą być odłożone w różnych narządach ciała oraz szybkością wydalania ich z organizmu. W celu uwzględnienia rodzaju promieniowania i jego skutków biologicznych wprowadzono pojęcie równoważnika dawki. Operowanie równoważnikiem dawki pozwala dodawać dawki napromieniowania wywołane przez różne rodzaje promieniotwórczości, sprowadzać je do wspólnego mianownika pod względem skutków biologicznych. Należy pamiętać, że aktywność odpadów z energetyki jądrowej maleje stukrotnie w ciągu 600 lat, podczas gdy naturalne pierwiastki promieniotwórcze mają czas połowicznego rozpadu rzędu miliardów lat. Można powiedzieć, że w skali tysięcy lat energetyka jądrowa, zużywając uran, a w przyszłości również tor, będzie obniżać, a nie zwiększać zagrożenie ludzkości promieniowaniem jonizującym. Warto w tym miejscu jeszcze raz przypomnieć, że w popiołach usuwanych rocznie na wysypiska z elektrowni węglowej o mocy 1000 MW(e) znajduje się średnio ponad 3 tony uranu oraz około 7 ton toru i substancje te nie są w żaden sposób zabezpieczone. Poza tym człowiek jest poddawany promieniowaniu kosmicznemu i ziemskiemu, a także promieniowaniu materiałów budowlanych w pomieszczeniach zamkniętych i promieniowaniu zawartych w jego ciele pierwiastków promieniotwórczych.
Wybór lokalizacji elektrowni jądrowej następuje na podstawie raportu bezpieczeństwa lokalizacji, zawierającego charakterystykę terenu lokalizacji pod względem demograficznym, meteorologicznym, geologiczno-inżynierskim, hydrogeologicznym, komunikacyjnym, hydrotechnicznym , sejsmologicznym itp. oraz dane o napromieniowaniu ludności w otoczeniu elektrowni spowodowane eksploatacyjnym odprowadzaniem materiałów promieniotwórczych z elektrowni.
Rodzaje awarii mogących wystąpić w elektrowni jądrowej są rozpatrywane w raporcie bezpieczeństwa. Są one dzielone na trzy kategorie:
- awarie przeciętne, prowadzące co najwyżej do wyłączenia reaktora, po usunięciu awarii reaktor wznawia pracę;
- awarie rzadkie, nie powodujące jednak utraty szczelności obiegu pierwotnego lub odbudowy bezpieczeństwa i nie stanowiące zagrożenia na obszarze leżącym poza strefą ochronną;
- maksymalna awaria projektowa, przy której może wystąpić wydzielenie maksymalnej określonej w raporcie bezpieczeństwa ilości produktów rozszczepienia, ale możliwe być musi wyłączenie i wychłodzenie reaktora.
Gospodarka odpadami stałymi
Odpady stałe powstające w czasie eksploatacji elektrowni jądrowej, ze względu na stężenie substancji promieniotwórczych dzieli się na:
- wysoko aktywne, do których należą części wewnętrzne reaktorów znajdujące się w strefie promieniowania neutronowego, zużyte filtry do oczyszczania gazu i powietrza;
- średnioaktywne, do których zalicza się części konstrukcyjne obiegu pierwotnego takie jak: rurociągi, armatura, izolacja termiczna, wkłady filtracyjne niektórych układów wentylacyjnych, części pomp, odpady metalowe, wymienialne elementy układu pomiarów i automatyki;
- niskoaktywne, którymi są części konstrukcyjne i drobne wyposażenie układów pomocniczych obiegu pierwotnego, skażona odzież i obuwie specjalne, drewno, tworzywo sztuczne, odpady budowlane.
Odpady stałe wysokoaktywne przechowuje się stale w przechowalnikach w pobliżu basenu wypalonego paliwa. Pozostałe odpady stałe średnio i niskoaktywne przekazuje się do budynku zestalania odpadów. W budynku tym są one przechowywane od 3 do 5 lat w celu obniżenia aktywności. Po tym okresie, dla zmniejszenia ich objętości odpady są cięte lub prasowane i zestalane w asfalcie lub w beczkach lub prostopadłościennych pojemnikach. W ten sposób przygotowane i opakowane odpady okresowo magazynuje się na terenie elektrowni, a następnie wywozi do składowiska odpadów promieniotwórczych.
Gospodarka odpadami ciekłymi
W wyniku pracy układów oczyszczania ścieków promieniotwórczych powstają następujące odpady ciekłe:
* koncentrat powyparny
* zużyte wysokoaktywne jonity
* zużyte niskoaktywne jonity
Odpady te przekazuje się do budynku zestalania odpadów i przechowuje przez okres 3 do 5 lat w celu zmniejszenia ich aktywności, a następnie odparowuje, zestala i miesza z asfaltem. Pozostają one na trenie elektrowni do czasu wywiezienia do składowiska odpadów promieniotwórczych. Kryzys gospodarczy w latach 1989-1992 spowodował spadek zapotrzebowania na energię elektryczną, tak więc budowa nowych źródeł mocy stała się - przejściowo niepotrzebna. To sprawiło, że budowa elektrowni jądrowych w Polsce może być odłożona na okres po roku 2000. Planuje się budowę kilku elektrowni gazowych, które są mniej uciążliwe dla środowiska od cieplnych węglowych. Jak dotąd nie produkujemy energii elektrycznej z ekologicznie czystego źródła jakim jest reakcja rozszczepienia uranu przeprowadzona w sposób kontrolowany w reaktorze jądrowym. Miernikiem naszego zacofania w tej dziedzinie jest fakt iż w 34 krajach świata funkcjonuje kilkaset bloków jądrowych (432 w 1995r.) dając średni udział 17% w całości dostawy energii. Aż w 15 krajach udział energii elektrycznej z elektrowni jądrowych stanowi co najmniej 30%.
Podsumowanie
Pozytywne i negatywne skutki funkcjonowania elektrowni atomowych w środowisku
KORZYŚCI RYZYKO
nie emituje szkodliwych pyłów i gazów (SO2, CO2, CO0 przez co w ograniczonym stopniu degraduje środowisko
ograniczenie eksploatacji paliw kopalnianych
zajmuje niedużą powierzchnię
nie wymaga hałaśliwych urządzeń do nawęglania
eliminuje problemy usuwania i składowania lotnych popiołów
zmniejsza transport paliw i pracę kopalni
wielokrotnie zmniejszona ilość odpadów oraz powierzchnia ich składowania
stanowi zagrożenie reaktywnością w przypadku awarii reaktora atomowego
możliwość wydzielania nuklidów promieniotwórczych podczas eksploatacji reaktora atomowego
kłopotliwy problem składowania i gospodarowania radioaktywnych odpadów powstających z reaktora atomowego
możliwość skażenia wód, powietrza, gleb znajdujących się w rejonie składowania odpadów
Zgodnie z przepisami obowiązującymi w Unii Europejskiej Polska będzie musiała stopniowo przechodzić od energii węglowej do energii ze źródeł odnawialnych. Nie ma jednak przepisu, który nakazywałby korzystanie z energii atomowej. O tym będą musiały zdecydować władze naszego kraju.... Jak wynika z wyżej przedstawionych przeze mnie argumentów nie jest jednoznaczne to, czy należy budować oraz rozwijać elektrownie atomowe, ani to czy należy zaniechać rozpowszechnianie wiedzy na ich temat. Dlatego też nie mogę konsekwentnie stanąć po żadnej ze stron konfliktu. Natomiast mam nadzieję, że temat pracy został w pełni wyczerpany.
Bibliografia:
I. Ewa Pyłka – Gutowska Ekologia z ochroną środowiska
II. Marek Siemiński Fizyka zagrożeń środowiska
III. Stanisław Góra Elektrownie jądrowe
IV. J. Peńsko i L. Łabędzki Pierwiastki transuranowe w środowisku człowieka