Energetyka atomowa na świecie i w Polsce

W obliczu wyczerpywania się zapasów konwencjonalnych źródeł energii świat stanął przed pytaniem: co dalej? W niektórych krajach już od kilkunastu czy nawet kilkudziesięciu lat trwają poszukiwania nowych źródeł energii i testowanie sposobów ich wykorzystywania. Jedną z form energii przyszłości wydaje się być energia atomowa. Warto więc przybliżyć nieco sposób wykorzystywania tej formy energii.

W elektrowniach jądrowych dochodzi mianowicie do wytwarzania energii elektrycznej przy wykorzystaniu ciepła wydzielanego w reakcjach jądrowych. Energia jądrowa wyzwalana jest wskutek reakcji rozszczepienia jąder niektórych izotopów promieniotwórczych oraz na drodze syntezy jąder lekkich. Jednak reaktory bazujące na reakcjach syntezy są ciągle w fazie badań. Energia generowana jest w układzie na skutek przekształcenia masy, zgodnie z zależnością wyprowadzoną przez Einsteina. Chodzi tutaj o równoważność masy i energii czyli o słynny wzór .

Na razie więc we wszystkich elektrowniach jądrowych korzysta się tylko z reakcji rozszczepienia.

Pierwszą kontrolowaną reakcja rozszczepienia był eksperyment przeprowadzony przez Hahna i Strassmana. Obserwowali oni produkty powstałe w wyniku bombardowania atomów izotopu uranu neutronami. Okazało się, że zidentyfikowano jądra baru jako jeden z produktów.

W reakcji rozszczepienia ma miejsce podział jądra ciężkiego na jądra lżejsze. W reakcji tej powstaje także pewna ilość neutronów. Dzieje się tak ponieważ dla jąder lekkich stosunek liczby neutronów do liczby protonów jest mniejszy niż dla jąder ciężkich. W reakcjach tych powstają więc neutrony, które dalej mogą bombardować nowe jądra powodując dalsze rozszczepienia. Jest to przykład jądrowej reakcji łańcuchowej. Przy pewnych warunkach reakcja ta może przekształcić się w proces lawinowy. Taka sytuacja ma miejsce w bombie atomowej.

W reaktorach jądrowych zachodzi więc potrzeba kontroli przebiegu reakcji rozszczepienia. Dochodzi do wychwytu nadmiaru neutronów, aby nie dopuścić do niekontrolowanej reakcji lawinowej. Stosuje się również moderację, czyli spowalnianie neutronów o zbyt dużej energii dlatego, że stają się one mało skuteczne w reakcji rozszczepienia. W tym celu wykorzystuje się grafit lub ciężką wodę.

Jednym z reaktorów powstałych najwcześniej był reaktor w Chicago. W jego skład wchodził aluminiowy zbiornik wypełniony ciężka wodą, która pełniła funkcję zarówno moderatora jak i chłodziwa. W wodzie tej zanurzone były pręty uranowe. Pręty kadmowe natomiast regulowały szybkość reakcji jądrowych.

Jako paliwo w reaktorach jądrowych wykorzystuje się uran 238 wzbogacany uranem 235. Istnieją również tzw. reaktory powielające, w których jako paliwo stosuje się pluton 239. izotop ten otrzymuje się bezpośrednio w reaktorze z uranu.

Elektrownie atomowe maja także cały system zabezpieczeń zapobiegających dochodzeniu do jakichkolwiek niebezpiecznych sytuacji . Wydaje się więc , że w obecnych czasach produkcja energii elektrycznej w elektrowniach jądrowych jest całkowicie bezpieczna. Należy jednak pamiętać o tym, że nigdy nie można mieć 100 % pewności.

Awarie elektrowni atomowych i skala zagrożeń jakie ze sobą niosą to niewątpliwie poważny argument w rękach przeciwników energetyki atomowej. Podczas takiej awarii do środowiska przedostają się niewyobrażalne ilości substancji radioaktywnych. W pierwszej kolejności zatem dochodzi do skażenia terenu w bezpośrednim sąsiedztwie reaktora. Ale substancje promieniotwórcze szybko dostają się do atmosfery i dzięki temu mogą być transportowane na duże odległości. Taki opad promieniotwórczy może powodować skażenie nawet bardzo odległych miejsc. Wystarczy przeanalizować awarię elektrowni atomowej w Czarnobylu żeby uświadomić sobie skalę problemu. Jeśli jednak zachowane są wszelkie środki ostrożności i wszystkie zabezpieczenia funkcjonują to prawdopodobieństwo awarii jest znikome.

Niewątpliwie do minusów tego sposobu produkcji energii elektrycznej należą odpady promieniotwórcze czyli przede wszystkim zużyte paliwo jądrowe. Jest to poważny problem . Odpady takie zanim będą mogły być składowane najpierw musza ulec zatężeniu. Następnie umieszcza się je w specjalnie do tego celu przygotowanych pojemnikach. Pojemniki zaś transportuje się do miejsca składowania. Czas i miejsce składowania zależą od aktywności substancji promieniotwórczych zawartych w odpadach. Zazwyczaj odpady składowane są na terenach przyległych do elektrowni atomowych.

Jeśli chodzi o koszty budowy elektrowni to są one zdecydowanie dużo większe w przypadku elektrowni atomowej. Wiążą się bowiem nie tylko z budowa reaktora jako miejsca wykorzystania energii drzemiącej w atomach ale także ze stworzeniem całego systemu zabezpieczeń w celu zapewnienia maksimum bezpieczeństwa.

Tak więc jest to bardzo kosztowna inwestycja. Jeśli jednak elektrownia jest już fazie rozruchu to koszty produkcji energii elektrycznej są porównywalne a może i nawet mniejsze niż w przypadku elektrowni tradycyjnej. Wystarczy porównać chociażby stosunek ceny paliw wykorzystywanych w obu elektrowniach do ilości jak zostaje zużyta w danym odcinku czasu. Wynik przemawia niewątpliwie na korzyść elektrowni atomowej. W przypadku elektrowni węglowej w krótkim odcinku czasu przetwarzane są ogromne ilości paliwa. Tak duże ilości surowców trudno jest składować. Natomiast w przypadku paliwa jądrowego potrzebne ilości są niewielkie tak więc łatwiej zrobić jakiekolwiek zapasy. Tańszy wiec jest transport surowców dla elektrowni jądrowej.

W wielu krajach przeprowadzono odpowiednie analizy, które pokazały, że produkując energię elektryczną z gazu ziemnego należy wyłożyć środki dziesięć razy przewyższające środki potrzebne na wyprodukowanie takiej samej ilości energii w elektrowni atomowej. Podobne rachunki przeprowadzono również dla węgla kamiennego. I tutaj okazało się ,że koszty te są sto razy większe niż dla elektrowni atomowej.

Jeśli więc chodzi o wydajność procesu produkcji energii to jest to argument przemawiający zdecydowanie na "tak" dla elektrowni jądrowej.

Należy zdać sobie sprawę także z tego, że transport jest źródłem dużego procentu zanieczyszczeń dostających się do atmosfery każdego dnia.

Warto się jeszcze przyjrzeć jak obecnie wygląda sprawa energetyki atomowej na świecie. I tak z energetyki jądrowej korzystają przede wszystkim kraje na Dalekim Wschodzie, Korea Południowa oraz Japonia, Indie , Pakistan i Iran.

Łączna liczba elektrowni atomowych na świcie to 437. Znajdują się one na terenie trzydziestu jeden krajów. Energia produkowana przez te reaktory to około 17 procent całkowitej wytwarzanej na świecie energii.

Jeśli chodzi o Europę to przez długi czas zauważalne było zdecydowanie antyatomowe nastawienie.

Mimo to w niektórych krajach zdecydowano się na budowę reaktorów jądrowych. Było to m.in. na Słowacji i w Czechach. Już dziś wiadomo, że do budowy nowych elektrowni atomowych dojdzie w najbliższym czasie na Ukrainie, we Francji i w Rumunii.

W niedługim czasie także nasz kraj stanie przed koniecznością zastąpienia konwencjonalnych źródeł innymi. I problem elektrowni atomowej pojawi się na nowo.

Wydaje się, ze spór między zwolennikami i przeciwnikami energetyki atomowej jest nie do rozstrzygnięcia i będzie trwał niezależnie od tego jaka liczba elektrowni jeszcze powstanie.