Energia jądrowa

Energia jądrowa: historia

Historia energii jądrowej liczy ponad dwieście lat. Zaczęło się, gdy Martin Heinrich Klaproth (1743-1817) odkrył uran, a po nim Antoine Henri Becquerel (1852-1908) odkrył zjawisko radioaktywności uranu podczas badania fluorescencji rud uranu. Maria Curie-Skłodowska i jej mąż Pierre odkryli dodatkowe właściwości atomów, m. in. rad i polon na początku XX wieku, a Albert Einstein opublikował swój słynny wzór na równoważność masy i energii (E=mc2). Następnie Ernest Rutheford (1871-1937) przeprowadził pierwszą sztuczną reakcję jądrową i odkrył proton (razem z neutronem jeden z dwóch składników jąder atomowych). W dodatku niemieccy fizycy Otto Hahn (1879-1968) i Fritz Strassman (1902-1980) przeprowadzili pierwszą reakcję rozszczepienia jądra atomu, co umożliwiło następnie rozwój energii atomowej w celach przemysłowych i wojennych.

Energia atomowa, jak to działa?

Elektrownia jądrowa produkuje prąd z ciepła. Zasada działania reaktora jądrowego jest dość złożona. Choć gruntownie działa jak każda inna elektrownia (węglowa, gazowa), sposób produkowania ciepła oraz ilość wyprodukowanej energii znacznie się różnią. W centrali jądrowej nie spala się paliw jak w innych elektrowniach, a zatem produkcja energii atomowej nie powoduje tak wysokich emisji CO2 do atmosfery. Wytworzenie energii w klasycznych reaktorach jądrowych wynika z rozszczepienia (rozbicia) atomów wzbogaconego uranu (U-235) we wnętrzu reaktora. Wkłada się specjalnie uformowane pastylki uranu do rur (tzw. prety paliwowe). Pod wpływem neutronów, w reaktorze tworzą się fragmenty rozszczepienia, na dwa jadra mniejszych i lżejszych pierwiastków, a też na neutrony oraz promieniowanie gamma. Te produkty rozszczepienia podlegają dalszym przemianom jądrowym, tworząc kolejne jednostki, a przy tym uwalniając energię. To właśnie ta reakcja łańcuchowa pozwala produkować tak znaczną ilość energii w formie ciepła. Ciepło jest wykorzystane do grzania wody pod bardzo wysokim ciśnieniem (jak w szybkowarze). Woda zmienia się w parę, następnie para jest skierowana do turbin, które kręcą się na bardzo wysokich obrotach i przy tym aktywują prądnicę. Proces ten pozwala na produkcję wielkich ilości energii, którą należy potem przetransportować do odbiorców końcowych poprzez sieć przesyłu i dystrybucji.

Schemat działania reaktora PWR (obraz pobrany z amerykańskiej Nuclear Regulatory Commissionpoprzez Encyklopedię Wikipedia)

Energia jądrowa: za i przeciw

Często trudno jest rozróżnić mity i rzeczywistość na tema energii jądrowej. Wchodzą w grę różne zagadnienia : jakie są zalety energii jądrowej, jak gwarantować bezpieczeństwo dla obywateli, itd. Dlatego przedstawiamy podstawową listę argumentów, aby każdy mógł sobie zbudować własną opinię o tym, czy energia jądrowa to dobrodziejstwo czy zagrożenie.

Argumenty za:
– Energia jądrowa jest stosunkowo tania, a przynajmniej znacznie tańsza od energii elektrycznej produkowanej w centralach na węgiel, gaz lub ropę. Przykładowo stosowanie energii jądrowej w Polsce pozwoliłoby zwiększyć stopień krajowej autonomii energetycznej i przy okazji byłaby to szansą obniżenia wydatków związanych z importem paliw służących do tej pory do produkcji prądu. Rozwój energii jądrowej mógłby zadziałać jako dźwignia dla rozwoju gospodarczego, tym bardziej że jest to technologia o wysokiej wartości dodanej, która by pozwoliła rozwinąć inne innowacyjne technologie w dziedzinie energii lub komunikacji i oferować ciekawe posady pracy.
– Elektrownie jądrowe produkują znacznie większe ilości energii : 1 tona węgla pozwala wytworzyć tyle co 1 gram uranu. Zajmuje to też mniej miejsca. W dodatku oszczędziłoby się na zasobach naturalnych, wydobywając mniej węgla, gazu i ropy. Uran też istnieje w ograniczonych ilościach, ale są to wystarczające ilości na kilkaset lat.
– Produkcja energii z centrali jądrowej kosztuje mniej niż z elektrowni zasilanych paliwami kopalnymi. Jest to tym bardziej stosowne w krajach, w których nie ma zbyt wiele zasobów naturalnych tak jak w Polsce.
– Proces produkcji energetyki jądrowej pozwala znacznie obniżyć poziom emisji gazów cieplarnianych (prawie nie powoduje emisji CO2), i wydaje się wiarygodnym rozwiązaniem w walce z ociepleniem klimatu. Zatem na pytanie czy energia jądrowa jest odnawialna, można odpowiedzieć że wprawdzie jeszcze nie (choć naukowcy próbują rozwinąć taką technologię obecnie), lecz pozostaje znacznie mniej szkodliwa pod względem emisji, a środowisko może być w ten sposób lepiej chronione.

Argumenty przeciw:
– System jądrowy może okazać się niebezpieczny. Zerowe ryzyko nie istnieje i mimo licznych systemów bezpieczeństwa, trudno jest gwarantować 100% bezpieczeństwo. W historii zalicza się już kilka wypadków, w Stanach Zjednoczonych, na Ukrainie (Czernobyl) oraz w Japonii (Fukuszima).
– Ogromny problem stanowią także odpady jądrowe, często promieniotwórcze. Przemysł jądrowy ciągle produkuje odpady, które albo trzyma w specjalnych przechowalniach albo zakopuje kilkaset kilometrów pod ziemią, jednak nie wiadomo do końca co się z nimi stanie i jak się one będą ewoluowały w czasie. Poza tym, transport i unieszkodliwianie tych odpadów jest bardzo kosztowne.
– Budowa elektrowni jądrowej wymaga więc ogromnych czynności zaradczych i jest z tego powodu bardzo kosztowna na początku, gdyż wymaga konsekwentnych inwestycji. Polska nie posiada technologii nuklearnej i będzie musiała korzystać z płatnych usług zagranicznych firm, co stanowi dodatkowy koszt i dodatkowe uzależnienie.
– Inwestycje w filii energii jądrowej są dodatkowym obciążeniem, które obniżają poziom inwestycji w celu rozwoju OZE (tak jak energia słoneczna, wiatrowa czy hydrauliczna).
– Obok elektrowni jądrowych istnieje ryzyko zanieczyszczenia środowiskaa zatem przedstawia ryzyko dla zdrowia osób mieszkających w pobliżu.
– Na koniec, istnieje zawsze ryzyko wykorzystania części odpadów jądrowych w celach wojskowych.

Energia jądrowa na świecie

Produkcja energii elektrycznej poprzez centrale jądrowe znacznie się rozwinęła od lat siedemdziesiątych. W ciągu ostatnich 40 lat, produkcja ta wzrosła dziesięciokrotnie, od 203 TWh w 1973 r. do 2584 w 2012 r. Wprawdzie w skali światowej, energia jądrowa stanowi zaledwie 12% całej produkcji prądu, ponad 400 reaktorów działa w 32 krajach, obok 68jest w budowie lub w planach w roku 2014.

Produkcja energii za pomocą techniki jądrowej jest bardzo nierównie rozłożona na świecie : w 2011 roku, według międzynarodowej agencji energii (IEA), 80,8% prądu wytworzonego z elektrowni atomowych pochodziło z krajów OECD (czyli krajów “rozwiniętych”). Główni producenci to Stany Zjednoczone, Francja, Rosja, Korea Południowa, Chiny, Szwajcaria. Na skalę światową w 2011 roku, Chiny przyczyniały się do 3,3% całkowitej produkcji światowej energii jądrowej, a Francja do 17 %. Przy tym należy pamiętać, że Francja to szczególny kraj, który najbardziej polega na energii jądrowej na świecie, gdyż około 75% prądu produkowanego we Francji (czyli 541 TWh) w 2012 r. pochodzi z elektrowni jądrowych. Francja posiada 19 elektrowni atomowych, co stanowi łącznie 58 reaktorów nuklearnych. Francja jest drugim producentem energii jądrowej po Stanach Zjednoczonych, gdzie w 2010 r. wyprodukowano 807 TWh z 70 elektrowni (czyli z 104 reaktorów).

Prąd wyprodukowany w elektrowniach jądrowych jest stosunkowo tani. Bazując na przykładzie francuskim, w 2013 roku, Francja była jednym z najtańszych krajów pod względem cen prądu. Zawdzięcza to swym elektrowniom atomowym, które obecnie są amortyzowane i dość ekonomiczne w stosunku do innych elektrowni wykorzystujących inne paliwa. Zatem energia z elektrowni jądrowych jest ciągle wykorzystywana, a włącza się inne elektrownie tylko w okresach szczytowych (np. w zimie).

Energia jądrowa w Polsce? Czy i kiedy?

W roku 2009 opracowano wieloletni program “Polityka energetyczna polski do 2030 roku” w której wspomniano ponownie o rozwoju energetyki jądrowej. W styczniu 2009 roku podjęto uchwałę w tym kierunku, a w marcu powołano Departament Energii Jądrowej (obecnie jego dyrektorem jest Pan Zbigniew Kubacki) w ramach Ministerstwa Gospodarki. W 2011 powołano także do życia Państwową Agencje Atomistyki, (PAA), odpowiedzialną za nadzór nad bezpiecznym rozwojem programu jądrowego. Ponadto, badawczy Instytut Energii Atomowej POLATOM w Otwocku-Świerku przekształcił się w 2011 roku, wchodząc w skład nowego Narodowego Centrum Badań Jądrowych.

Według rządowego dokumentu “Perspektywy Polskiego Programu Jądrowego” (z 2014 roku), argumentem rozwoju tego typu energii w Polsce jest konieczność dywersyfikacji źródeł energii, konieczność gwarantowania bezpieczeństwa energetycznego, potrzeba ograniczenia emisji gazów cieplarnianych (np. CO2) do atmosfery, równolegle z przewidywalnym wzrostem zapotrzebowań energetycznych kraju. W dodatku, biorąc pod uwagę długość cyklu inwestycyjnego dla instalacji jądrowych, rozwinięto plany do roku 2035 roku.

PGE EJ1 Sp z.o.o. : budowa i zasady działania programu jądrowego w Polsce

Za rozwój pierwszych elektrowni jądrowych w Polsce odpowiedzialna będzie firma Polska Grupa Energetyczna (PGE), która planuje instalacje dwóch elektrowni, każda o mocy 3000 MWe. Każdy projekt szacuje się na około 50 miliardów złotych, w ramach filii PGE EJ1 Sp z.o.o.

W listopadzie 2009, Francja i Polska podpisały umowę w zakresie energii i środowiska. PGE podpisało wstępną niezobowiązującą umowę o współpracy z francuskimi grupami EDF oraz Areva. Inne porozumienie powstało z firmami GE Hitachi (2010) oraz Westinghouse. Każda z tych firm posiada odrębną technologie i stara się przekonać PGE do stosowania swoich rozwiązań w Polsce. W drugiej połowie roku 2015, Polska Grupa Energetyczna (PGE) chce ogłosić przetarg na partnera strategicznego budowy i eksploatacji elektrowni jądrowej.

Prawdopodobną lokalizacją jednej z elektrowni będzie Żarnowiec, według dawnych planów z lat osiemdziesiątych. Drugą elektrownię planuje się zbudować we wschodniej części kraju, jednak miejsce dokładnie nie jest ustalone. PGEposiada 70% udziałów w projekcie poprzez spółkę PGE Energia Jądrowa. Innymi mniejszościowymi udziałowcami są KGHM Polska Miedz SA, Tauron Polska Energia S.A., oraz ENEA (każda po 10%, czyli łącznie 30% udziałów, w ramach transakcji wartej łącznie 48 mln zł). PGE planuje przyjąć ostatecznie plan inwestycji i budowy pierwszej elektrowni jądrowej do 2018 roku, w tym decydując ostatecznie o miejscu i technologii, aby następnie rozpocząć budowę w 2020 roku. Powinna być uruchomiona w 2029 roku. Druga elektrownia zaplanowana jest natomiast na rok 2035. W 2030 roku energia z elektrowni jądrowych ma pokryć około 6,5 % krajowego zapotrzebowania.

Według sondażu z roku 2014 Polskiego Instytutu Stosunków Międzynarodowych, około 64% obywateli popiera projekt rozwoju energii jądrowej w Polsce, a 23 % wypowiedziało się stanowczo przeciwko. Według innej ankiety z 2014 roku na zlecenie Ministerstwa Gospodarki, wsparcie do energii jądrowej sięga 58 %, podczas gdy 35 % jest przeciwko, a 7 % nie ma zdania na ten temat. Jest to stanowcza zmiana, w porównaniu z poprzednimi latami, podczas których większość Polaków wypowiadała się przeciwko energii jądrowej. Warto przypomnieć że pod koniec lat osiemdziesiątych, rząd odstąpił od pomysłu budowy pierwszej elektrowni atomowej w Żarnowcu z powodu licznych protestów społecznych oraz katastrofy w Czarnobylu (w 1986 roku). W latach 2005-2006, gdy powrócił pomysł rozwoju energii jądrowej w Polsce, piersza reakcja obywateli była w większości negatywna. Mieszkańcy gmin Choczewo i Gąski mocno sprzeciwiali się instalacji elektrowni jądrowej w ich pobliżu i korzystali z poparcia większości obywateli : według badań CBOS z lipca 2006 roku, 58% obywateli była przeciwna budowie takiej elektrowni.

Energia jądrowa a atomowa, czy jest różnica ?
Na co dzień używa się obu określeń „jądrowa” i „atomowa” wymiennie, nie wiedząc do końca czy się różnią. Według dr hab. Jerzego W. Mietelskiego, “atom jest zbudowany z jądra i powłok elektronowych. Jako że wszystkie procesy chemiczne zachodzą z udziałem powłok elektronowych atomu, są one procesami atomowymi. Na przykład, każde spalanie, które jest gwałtownym utlenianiem, to reakcja chemiczna pomiędzy atomami. A więc bardzo formalnie rzecz biorąc, elektrownią atomową jest też każda elektrownia spalająca cokolwiek: węgiel kamienny, brunatny, gaz, biomasę, odpady komunale itd”. Natomiast określenie “jądrowa” jest używane tylko w nawiązaniu do procesu zachodzącego w jądrze atomowym (czyli to co się dzieje w reaktorze elektrowni jądrowej). Czyli to co zachodzi w jądrze zachodzi też w atomie. Stąd elektrownie jądrowe nazywane są też atomowymi. Historycznie jednak rzecz biorąc, badania zjawiska promieniotwórczości doprowadziły do odkrycia jądra atomowego, a następnie protonu i neutronu. Początkowo badania te dotyczyły więc ogólnie atomu. Stąd termin atomistyka – czyli dziedzina nauki zajmująca się wykorzystaniem zjawisk, procesów i technik jądrowych”.

Masz firmę i chcesz płacić mniejsze rachunki za prąd? Wyślij fakturę za prąd Twojej firmy na adres : [email protected] a my przedstawimy Ci Tańszą ofertę. Zmieniając sprzedawcę prądu można zaoszczędzić do 30% na rachunkach za prąd. Zmiana sprzedawcy jest bezpłatna, prosta i bezpieczna.