Rozwój technologiczny w energetyce nie ogranicza się tylko do zielonej energii, choć szum informacyjny podpowiada taką tezę. Istnieje źródło energii również bez-emisyjne, jednak prawie tak samo wyklęte jak węgiel. To energia nuklearna. W Polsce, niestety, od wielu lat w postaci zalążkowej.

Technologia nuklearna, jak każda, walczy z ograniczeniami natury, rozwija technologie stara się poradzić z efektami własnej działalności. Najważniejsze z nich to odpady nuklearne – proces pozyskiwania energii ze skoncentrowanego izotopu uranu 235 nie jest bowiem doskonały. Po wykorzystaniu energetycznym paliwa pozostają wciąż duże ilości promieniotwórczych odpadów, o skoncentrowanej toksyczności, znacząco przekraczającej tę, która występuje w naturze.

Zatem fundamentalnym wyzwaniem, które stoi przed branżą nuklearną, jest zamknięcie cyklu paliwowego, uczynienie go bezodpadowym, żeby nie pozostawiała po sobie żadnych „śladów”.

Jak bowiem dzisiaj wygląda atomowy cykl paliwowy? Rudy uranu koncentruje się i doprowadza się do stanu sproszkowanego półproduktu, zwanego „yellow cake„, który można przechowywać i transportować. Poddany oczyszczaniu i wzbogacaniu służy do produkcji prętów paliwowych – źródła neutronów w kontrolowanej reakcji jądrowej. Zużyte pręty, usuwane z reaktorów i ostudzone, poddane są obróbce i przez wieki mają być składowane jako odpad promieniotwórczy w miejscach takich, jak choćby oddawany właśnie do użytku magazyn na Ukrainie (nomen omen koło Czarnobyla). Aż czas (to znaczy rozpad połowiczny) zrobi swoje.

Jednak już na skalę przemysłową działają technologie, rozwiązujące ten problem. I to bardzo zaawansowane, a jednocześnie nie wymagające „przewrócenia” całego systemu energetycznego. Zamykanie jądrowego cyklu paliwowego, opiera się na istniejącym dzisiaj systemie reaktorów termicznych. Na czym polega nowość? Zużyte w pracujących reaktorach paliwo nie ląduje w „grobowcu”, ale jest przerabiane na… nowe paliwo.

Z jednej strony surowców do jego produkcji dostarcza dzisiejszy reaktor WWER (wodny, ciśnieniowy, ogromna większość dzisiaj pracujących na świecie), z drugiej – reaktory na szybkich neutronach. Termiczne WWER produkują tanią energię, a szybkie BN – produkując także energię, zabezpieczają bazę paliwową dla całego systemu, utylizując zużyte paliwo jądrowe, wypalają promieniotwórcze resztki. Dwa elementy cyklu paliwowego (termiczny i na szybkie neutrony) pracują w powiązaniu, zaopatrując się nawzajem w paliwo jądrowe.

Otwarty i zamknięty cykl paliwa jądrowego. źródło: Rosatom

Autorem rozwiązania jest Rosatom – potentat nuklearny na skalę światową, taki Gazprom energetyki jądrowej. Dla niego reaktory na szybkie neutrony to nie jest jakaś nowość i rewelacja, pierwsze powstały ponad 60 lat temu. Jednak nikt nie poradził sobie z wyzwaniami technicznymi… oprócz Rosjan. Nad technologiami szybkich neutronów pracują od 60 lat, w 1973 r. zbudowali 350-megawatowy blok. Natomiast reaktor przemysłowej skali BN-800 (800 megawatów mocy) pracuje już od 10 grudnia 2015 r. w elektrowni Biełojarskiej, koło Swierdłowska.

Proces na skalę przemysłową ruszył w styczniu, do bloku tego reaktora załadowano pierwszą partię paliwa MOX (Mixed-Oxide fuel, mieszanka uranu i tlenku plutonu, używana zamiast wzbogaconego uranu). Surowcem dla tego paliwa jest pluton, będący efektem pracy reaktorów termicznych WWER, oraz zubożony uran w postaci fluorku uranu (IV), odpad przy procesie wzbogacania uranu do poziomu potrzebnego w reaktorach.

Zużycie tego, co było dotychczas odpadem produkcyjnym, niezwykle wzbogaci bazę surowcową energetyki jądrowej. Daje też niezwykłe wręcz możliwości wykorzystania paliwa jądrowego wielokrotnie efektywniej, niż w dzisiejszym cyklu wykorzystania i składowania. Likwiduje się przez to ogromne zapasy plutonu wytworzonego przy generacji energii, wykorzystuje nagromadzone zapasy zużytego paliwa jądrowego, którego na świecie i w Rosji jest pod dostatkiem.

Żeby zorientować się w skali zjawiska – każdego roku powstaje 10 tysięcy ton zużytego paliwa jądrowego, (z tego 650 ton w Rosji). Ogólnie w historii powstało 300 tysięcy ton takich odpadów, a przerobiono z tego jedynie 100 tysięcy ton. Potencjał dla pozyskiwania nowego paliwa jest więc ogromny, a technologiami dysponują jedynie Francuzi i Rosjanie. Ci ostatni już od lat w kontraktach budowy nowych elektrowni jądrowych zastrzegają sobie odbiór zużytego paliwa jądrowego, które magazynują u siebie.

To rozwiązanie może zmienić losy energetyki, wytrącić z ręki podstawowy argument przeciwko generacji jądrowej, czyli strach przed odpadami. Choć wiadomo – jak ktoś się boi, to żadne argumenty nie pomagają, szczególnie gdy te obawy są umiejętnie podsycane… Ale może jak strach trochę się zmniejszy, to racjonalne argumenty przemówią do rozsądku. Przecież z żaglowców zrezygnowaliśmy już setki lat temu, a trudno sobie nawet wyobrazić lodołamacze na zieloną energię wiatru czy słońca. Atomowe za to skutecznie działają.


Zdjęcie główne: makieta reaktora BREST, kolejnego kroku w zamykaniu cyklu paliwa jądrowego. Żródło: Rosatom

kwiecień 2020

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here