Elektrownie atomowe – czy to jest opłacalne?

W naszym kraju zdecydowanie najwięcej energii elektrycznej produkowanej jest w elektrowniach zasilanych węglem kamiennym i brunatnym. Elektrownie bazujące na odnawialnych źródłach energii, w tym farmy fotowoltaiczne czy elektrownie wiatrowe, mają niewielki udział w ogóle produkcji. 

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

W 2022 roku w ponad 50 proc. elektrownie na terenie Polski zasilane były węglem kamiennym, a w 30 proc. węglem brunatnym. Farmy wiatrowe miały 5,34 proc. wkładu w produkcję energii, a inne elektrownie odnawialne – około 9 proc. 

Powoli wzrasta udział OZE przy produkcji prądu w naszym kraju, ale wkrótce do struktury elektrowni produkujących energię mogą dołączyć elektrownie atomowe. 

Istnieje wiele obiegowych, krzywdzących, negatywnych opinii dotyczących działania elektrowni atomowej. Ludzie obawiają się, że będzie ona miała negatywny wpływ na wszystko, co znajduje się w jej otoczeniu. Tymczasem tak nie jest.

Podstawowa zasada działania typowej elektrowni jądrowej jest prosta, ponieważ jest ona podobna do produkcji prądu z węgla. Pod wpływem wysokiej temperatury są gotowane ogromne ilości wody, która przekształca się w parę. Para ta obraca turbinę elektrowni połączoną z generatorem wytwarzającym energię elektryczną. Jednak w nieco inny sposób w elektrowni atomowej produkowane jest ciepło, które podgrzewa wodę. Elektrownia jądrowa wytwarza je w wyniku łańcuchowej reakcji rozszczepienia jądra atomu. 

By móc zrozumieć, jak działa elektrownia atomowa, trzeba mieć świadomość, że w skład jąder atomów wchodzą protony i neutrony, połączone za pomocą mocnych fizycznych sił. Jeśli jednak jądro atomowe jest bombardowane przez neutrony, może zostać rozbite. Szczególnie do tego celu nadaje się uran, który ma duży atom, a jego rozbicie wymaga mniejszej energii do rozszczepienia. 

W momencie zbombardowania jądra uranu neutronami rozpada się ono i uwalnia własne neutrony, zderzające się z kolejnymi atomami. Wyzwalana jest reakcja łańcuchowa, a w całym procesie powstają ogromne ilości energii, również jako ciepło. 

W elektrowniach atomowych w reaktorach dochodzi do ograniczania i kontrolowania procesu rozszczepienia atomowego. Wewnątrz reaktora, w jego rdzeniu, znajduje się izotop w postaci najczęściej prętów paliwowych, a same pręty zanurzone są w wodzie. Działa ona jako element chłodzący i moderator. W rdzeniu są też pręty kontrolne, wykonane z boru lub kadmu, które pochłaniają neutrony i w ten sposób ograniczają tempo rozpadu radioaktywnego. 

W wyniku reakcji rozszczepienia atomu uranu powstaje ciepło pochłaniane przez ciecz przepływającą przez rdzeń reaktora elektrowni jądrowej. Ciecz płynie do generatora pary, gdzie podgrzewana jest woda, a para przesyłana jest rurami do turbiny połączonej z generatorem elektrycznym, gdzie w istocie produkowany jest prąd. Po oddaniu ciepła para ta ulega kondensacji i wraca do generatora.

Zwykli obywatele, zwłaszcza ci, którym przyjdzie mieszkać w bezpośrednim sąsiedztwie elektrowni atomowej, zawsze mają w pamięci słynny wybuch w Czarnobylu. Obawiają się skażenia na miarę czarnobylskiej elektrowni, ale czy słusznie? Niekoniecznie, bowiem naukowcy szacują, że elektrownie jądrowe mogą być nawet 350 razy bezpieczniejsze niż te, które uzyskują energię z węgla kamiennego i 40 razy bezpieczniejsze od elektrowni gazowych. 

Warto podkreślić, że atutem elektrowni atomowych jest to, że pozwalają one na produkcję energii elektrycznej bez jednoczesnej produkcji dwutlenku węgla i bez emisji pyłów. 

W Polsce planowana jest budowa najnowocześniejszych reaktorów III generacji, które są bezpieczniejsze od reaktorów II generacji pracujących m.in. w Unii Europejskiej czy w USA. Przewidziano w nich układy bezpieczeństwa wystarczające do tego, by opanować ewentualną awarię, choć prawdopodobieństwo jej zaistnienia jest znikome. Każdy rdzeń elektrowni atomowej III generacji znajduje się wewnątrz obudowy bezpieczeństwa, czyli w hermetycznym budynku o walcowatym kształcie lub w kopule o żelbetonowo-stalowych ścianach. Takie obiekty wytrzymają nadciśnienie kilku atmosfer i w razie awarii miałyby stanowić osłonę przed promieniowaniem oraz ucieczką substancji promieniotwórczych. 

Z jednej strony elektrownia atomowa pozwala na zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego dla danego kraju. Z drugiej, jeśli chodzi o kwestie czysto ekonomiczne, to jej wadą jest długi czas budowy instalacji jądrowej i bardzo wysokie koszty początkowe inwestycji. Jednak w obliczu rosnących cen węgla czy gazu oraz faktu, że są to złoża wyczerpywalne, inwestycje w elektrownie atomowe stają się bardziej uzasadnione, nawet pomimo wysokich nakładów, jakie trzeba w związku z nimi ponieść. 

Elektrownie jądrowe produkują energię elektryczną dla obywateli Francji, Słowacji czy Ukrainy. Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej (MAEA) podaje, że w 2021 roku Francja korzystała w 69 proc. z energii elektrowni jądrowych. Ukraina w 55 proc., a Słowacja w 52,3 proc. Energia jądrowa stanowiła ponad 50 proc. pozyskiwanej energii także w Belgii. Elektrownie tego typu istnieją również na Węgrzech, w Finlandii, Szwecji, Szwajcarii, w Wielkiej Brytanii czy w Niemczech. 

Rząd ma w planach wybudowanie na terenie Polski pierwszej elektrowni atomowej. Rzecz jasna sama inwestycja pociągnie za sobą wysokie koszty. Wytypowano już lokalizację pierwszego polskiego reaktora do produkcji energii elektrycznej – miałby on znaleźć się w gminie Choczewo na Pomorzu, w okolicy wsi Lubiatowo i Kopalino. Na razie jednak państwowa spółka Polskie Elektrownie Jądrowe ubiega się o niezbędne do tego celu decyzje administracyjne, a w przygotowaniu znajduje się też raport o oddziaływaniu inwestycji na środowisko. 

Według założenia Programu Polskiej energetyki Jądrowej w przyszłości mają być zbudowane na terenie kraju reaktory wodne ciśnieniowe, tj. reaktory typu PWR.