Kraje rozwijające się stawiają na energię jądrową w szybkim tempie

Szybkie reaktory, których szybkie neutrony mogą rozkładać odpady jądrowe, są na drodze do komercjalizacji. Przesłanie to zostało z całą mocą wysunięte przez Rosję, Chiny i Indie.

Szybka ścieżka: Szybki reaktor testowy w kompleksie jądrowym Kalpakkam w Indiach.

Na światowej konferencji sponsorowanej przez Międzynarodową Agencję Energii Atomowej w zeszłym tygodniu w Paryżu, Rosja i Indie opisały duże elektrownie demonstracyjne, które zaczną działać w przyszłym roku, oraz dalsze wdrożenia, które wciąż znajdują się w fazie projektowania. Tymczasem Chiny opisały szeroko zakrojone prace badawczo-rozwojowe, aby do 2030 r. szybkie reaktory obejmowały co najmniej jedną piątą ich mocy jądrowej.

Rozbijając najtrwalsze i najgorętsze składniki wypalonego paliwa z reaktorów lekkowodnych, szybkie reaktory potrzebowałyby tylko 2% przestrzeni wymaganej przez konwencjonalny reaktor do przechowywania wypalonego paliwa. Szybkie reaktory skróciłyby również czas przechowywania odpadów z około 300 000 lat do zaledwie 300. Czy wyeliminują potrzebę składowania geologicznych? Nie. Ale zmniejszy to obciążenie, mówi Thierry Dujardin, zastępca dyrektora generalnego Agencji Energii Jądrowej Organizacji Współpracy Gospodarczej i Rozwoju z siedzibą w Paryżu.

Jednak pomimo tej kuszącej obietnicy nieodłączne zagrożenia związane z dzisiejszymi najnowocześniejszymi szybkimi reaktorami pojawiły się również w paryskiej konfabulacji, która zakończyła się kilka dni przed poniedziałkową dwuletnią rocznicą wypadku w Fukushimie w Japonii. Na konferencji Dujardin powiedział, że bezpieczeństwo paliwa i zapobieganie poważnym awariom muszą być priorytetami w badaniach nad reaktorami prędkimi.

Problemem większości reaktorów prędkich, które są konstruowane lub opracowywane, jest stopiony sód, który chłodzi ich rdzenie. Stopiony sód jest silnie żrący i wybucha w kontakcie z wodą i tlenem. Najbardziej niebezpieczne jest jednak to, że prędki reaktor chłodzony sodem (SFR) wykazuje to, co fizycy nazywają dodatnią reaktywnością. W przeciwieństwie do konwencjonalnych reaktorów, które doświadczają najszybszej możliwej reakcji łańcuchowej podczas pracy z pełną mocą, reakcja łańcuchowa SFR jest zdolna do dalszego przyspieszenia, niż jest do tego przystosowane jego wyposażenie. Naraża to takie reaktory na większe ryzyko niekontrolowanej reakcji, która może spowodować stopienie rdzenia lub naruszenie jego stalowego pojemnika zabezpieczającego.

Wiele prezentacji technicznych podczas zeszłotygodniowego spotkania koncentrowało się na ulepszonych materiałach i projektach mających chronić SFR przed najbardziej ekstremalnymi wypadkami, jakie można sobie wyobrazić. Ale alternatywne projekty podstawowe były również dobrze reprezentowane, a niektóre kraje zabezpieczają swoje zakłady, testując alternatywy. firma amerykańska, Moc transatomowa , niedawno ujawniono projekty nowego rodzaju reaktora na stopioną sól, który ma inne parametry bezpieczeństwa niż reaktor chłodzony stopionym metalicznym sodem i powinien być kompaktowy i tani w produkcji (patrz Bezpieczniejsza energia jądrowa za połowę ceny ).

To podwójne podejście jest widoczne w programie reaktorów prędkich Rosatomu, państwowej rosyjskiej korporacji jądrowej. Valery Rachkov, dyrektor naukowy Instytutu Fizyki i Energetyki im. Leipuńskiego w Rosatom, mówi, że Rosja potrzebuje szybkich reaktorów, aby utrzymać swój program energetyki jądrowej. Budowane w Rosji reaktory lekkowodne zapewnią temu krajowi dodatkowe 10 gigawatów mocy jądrowej do 2020 r. — skok o 42 procent — ale dalszy wzrost stanie się trudny, jeśli Rosja nie będzie w stanie zarządzać wypalonym paliwem, mówi Raczkow.

Stąd inwestycja Rosatomu o wartości 2,5 miliarda euro (3,25 miliarda dolarów) ukierunkowana nie tylko na technologię reaktorów prędkich, ale także na urządzenia do recyklingu zużytego paliwa na paliwo do reaktorów prędkich. Rosatom eksploatuje swój BN-600, 600-megawatowy reaktor prędki, od 1980 roku w elektrowni jądrowej w Biełojarsku. Rosatom spodziewa się, że w przyszłym roku uruchomi w Belojarsku zmodernizowaną wersję o mocy 880 megawatów. Byłoby to zbliżone do wielkości 1000 megawatów niektórych komercyjnych reaktorów jądrowych.

Ivanovich Zagorulko, specjalista od reaktorów prędkich w Instytucie Leipunski Rosatom, mówi, że BN-600 doświadczył poważnych wycieków sodu tylko podczas pierwszych czterech lat eksploatacji. I mówi, że incydent z 1987 r. — w którym zanieczyszczenia cząsteczkowe gromadzące się w chłodziwie sodowym spowodowały przyspieszenie jego reakcji łańcuchowej — został rozwiązany dzięki ulepszonemu systemowi oczyszczania i ściślejszej kontroli przepływu powietrza podczas konserwacji, aby zapobiec zanieczyszczeniom. Dodaje, że BN-800 zapewnia dalsze ulepszenia bezpieczeństwa.

Zagorulko twierdzi jednak, że nadal istnieje duża luka między projektem BN-800 a międzynarodowymi kryteriami bezpieczeństwa, które Rosatom zamierza spełnić, wprowadzając 1200-megawatowy reaktor prędki na skalę komercyjną BN-1200, który jest obecnie w fazie projektowania. Sergey Shepelev, przedstawiciel Afrikantov OKBM, spółki zależnej Rosatomu, odmówił omówienia incydentu BN-600 z 1987 roku podczas otwartej sesji. Zapytany po sesji, Shepelev powiedział, że istnieje wiele wersji incydentu i że nie wiadomo, która jest słuszna, ale jest przekonany, że BN-1200 jest całkowicie bezpieczną konstrukcją.

Rosatom opracowuje również kolejny reaktor prędki chłodzony stopionym ołowiem. Chłodziwo ołowiowe jest mniej korozyjne niż sód i chemicznie obojętne na wodę i powietrze. Nigdy nie był używany w elektrowni, ale reaktory w rosyjskich atomowych okrętach podwodnych od dawna są chłodzone stopem ołowiu. Plan Rosatomu zakłada uruchomienie 300-megawatowej instalacji demonstracyjnej chłodzonej ołowiem w Biełojarsku do 2020 roku.

Niektóre kraje są bardziej zaangażowane w istniejącą technologię reaktorów prędkich. Na spotkaniu w Paryżu indyjscy naukowcy ostro argumentowali za bezpieczeństwem reaktorów chłodzonych sodem. Indyjska 500-megawatowa elektrownia demonstracyjna SFR dobiega końca w Kalpakkam, a państwowa Indian Nuclear Power Corporation ma zielone światło na budowę dwóch kolejnych 500-megawatowych SFR w tym miejscu.

Według Narayanasamy Mahendran, inżyniera z Indian Nuclear Power, jedną z odpowiedzi są nadmiarowe pasywne systemy bezpieczeństwa. Na przykład zapasowe pętle chłodzące wykorzystują samą konwekcję do pobierania ciepła z reaktora i odprowadzania go do powietrza nad budynkiem reaktora. Ich roślina ma cztery takie pętle o dwóch różnych wzorach. Dowolna dwójka powinna być w stanie utrzymać reaktor w chłodzie w przypadku awarii stacji, takiej jak ta, która doprowadziła do upadku Fukushimy. Podobnie, mówi, pręty sterujące rdzenia są zawieszone na elektromagnesach i mogą w ten sposób pasywnie opadać grawitacyjnie, aby natychmiast zaburzyć reaktor podczas zaciemnienia stacji.

Europejscy, japońscy i amerykańscy naukowcy z Paryża mieli do odnotowania postępy w badaniach, ale nie mieli funduszy na wsparcie dużych projektów demonstracyjnych. W Stanach Zjednoczonych nacisk kładziony jest na znalezienie składowisk do tymczasowego i długoterminowego przechowywania odpadów. Stany Zjednoczone będą koncentrować się na utylizacji geologicznej przez co najmniej kilka dekad, mówi Peter Lyons, asystent sekretarza ds. energii w energetyce jądrowej.

Brak finansowania w Japonii i Europie jest w dużej mierze spowodowany korozyjnym wpływem Fukushimy. Francja robi to sama w ramach jedynego w Europie dobrze finansowanego programu dotyczącego reaktorów prędkich: wartego 650 milionów euro projektu o nazwie Astrid, który zawiera odważne komponenty nowej generacji. Na przykład, elektromagnetyczne pompy półprzewodnikowe pompują chłodziwo sodowe. Oczekuje się, że będą bardziej wydajne i niezawodne niż pompy z ruchomymi częściami.

Jednak przyszłość Astrid zależy od przeglądu francuskiej polityki energetycznej, który rozpoczął się w zeszłym miesiącu, w którym kraj może jeszcze odwrócić się od energii jądrowej (patrz Czy Francja zrezygnuje z roli elektrowni jądrowej?). Pierre Le Coz, kierownik projektu we francuskiej Komisji Energii Atomowej, mówi, że jeśli Francja zacznie odchodzić od energii jądrowej w ciągu pięciu lat, kiedy projekt Astrid będzie dojrzały, prawdopodobnie nie dostaną zielonego światła na budowę.

Japoński program reaktorów prędkich kiedyś prowadził świat, ale teraz jest zamrożony – wraz ze wszystkimi japońskimi reaktorami jądrowymi poza dwoma. Kolejni japońscy premierzy starają się na nowo zdefiniować politykę energetyczną Japonii po katastrofie w Fukushimie. Każdy z japońskich mówców w zeszłym tygodniu rozpoczął swoje rozmowy od przypomnienia o ponad 100 000 ludzi, którzy wciąż są wysiedleni ze swoich domów – z których część nigdy nie powróci – oraz o łowiskach i dużych lasach, które wciąż są skażone.

Byli tak samo świadomi wpływu wypadku na wysiłki ich kolegów na rzecz rozwoju energetyki jądrowej. Jak ujął to w swoim wystąpieniu przewodniczący Japońskiej Komisji Energii Atomowej Shunsuke Kondo: Fakt, że ten wypadek wzbudził obawy na całym świecie o bezpieczeństwo wytwarzania energii jądrowej, jest czymś, co Japonia traktuje z wielką powagą.

ukryć