Szukaj

sobota, 21 paĹşdziernik 2017
Strona główna arrow Przyszłość


Przyszłość PDF Drukuj E-mail
Dodał wtorek
wtorek, 22 marzec 2005

Opłacalność energii jądrowej

Porównanie paliw
Porównanie paliw
Jeśli brać pod uwagę pełny obieg paliwowy, a ponadto także dalsze koszty, wynikające z unieruchomiania starych elektrowni jądrowych, to można łatwo odnieść wrażenie, że koszt energii jądrowych jest olbrzymi. Badania przeprowadzone przez Uniwersytet w Essen wykazały jednak, że 1 kWh prądu "jądrowego" jest prawie tak droga jak uzyskana z węgla brunatnego, ale tańsza niż węgla kamiennego. Z tych badań jedno wynika jasno, mianowicie to, że energia jądrowa może konkurować z energią uzyskiwaną w innych typach elektrowni. Podobnie jest w Anglii, gdzie stosunek kosztu prądu "jądrowego" do "węglowego" wynosi 16,5 : 18,5 oraz w Japonii, gdzie mamy 11 : 15. Francja ma szczególnie wiele elektrowni jądrowych, tam stosunek ten wynosi 19 : 31 (dane z elektrowni oraz źródeł państwowych). W opozycji do powyższych stwierdzeń stoją pesymistyczne wypowiedzi instytutów ekologicznych, które za punkt wyjścia obierają wysokie koszty unieruchomienia elektrowni jądrowych oraz przerobu zużytego paliwa. Według nich koszt prądu "jądrowego" jest o dwie trzecie większy niż z elektrowni węglowych. Ten wynik jest jednak sprzeczny z wypowiedziami niezależnych instytutów uniwersyteckich. A ponieważ nasze doświadczenie z przerobem paliwa, ze składowaniem w mogilnikach oraz z demontażem elektrowni jądrowych jest mizerne, chyba dopiero historycy po kilku wiekach będą w stanie poznać prawdziwy koszt 1 kilowatogodziny prądu "jądrowego", tym bardziej, że nie jesteśmy w stanie wycenić skutków ewentualnej katastrofy. Według dzisiejszych rozeznań cena ta powinna najprawdopodobniej odpowiadać cenie prądu "węglowego".

Inne źródła energii

Wiatr
Turbina wiatrowa
Turbina wiatrowa
Wiatrak Hook
Wiatrak Hook
Wiatr to właściwie rodzaj energii słonecznej, efekt nierównego nagrzewania powierzchni Ziemi oraz jej obrotu wokół osi. Także wiatr sam w sobie jest źródłem energii.
Najwcześniejszą próbę wykorzystania siły wiatru do obracania skrzydeł wiatraka zanotowano w VII wieku w Persji. Przed XIII wiekiem technologia ta dotarta do Europy, gdzie ostatecznie wykształciły się dwa rodzaje wiatraków: palowe, których skrzydła, przymocowane do poziomej belki, kręciły się na centralnym, pionowym słupie, oraz wieżowe, mające skrzydła przymocowane do obrotowej "czapki". Te dwa modele przeniesiono na teren Ameryki Północnej. Pod koniec XIX wieku w USA pracowało 6,5 miliona wiatraków, używanych najczęściej do mielenia ziarna lub pompowania wody.
Ostatnio wiatrak, przemieniający energię wiatru w siłę mechaniczną, przyjął formę turbiny wiatrowej, używanej do produkcji energii elektrycznej. W niektórych regionach Danii, zwłaszcza w Jutlandii, turbiny wiatrowe wytwarzają od 40 do 95 proc. energii elektrycznej. W 1998 r. w Kalifornii działało około 13 tyś. turbin wiatrowych. "Farmy wiatrowe" w tym stanie zapewniają dość mocy, by pokryć zapotrzebowanie gospodarstw domowych w mieście dwa razy większym niż San Francisco. Jest to ponadto energia tania i bezpieczna dla środowiska.
Naukowcy, którzy na początku lat 80. XX wieku poszukiwali sposobów wykorzystania energii wiatru, uznali przełęcz Altamont w Kalifornii za znakomitą lokalizację dla zespołu turbin wiatrowych. Obecnie jest to ich największe skupisko na świecie. Około 50 kilometrów na wschód od San Francisco przez siodło między górami wiatr wpada do upalnej Doliny Centralnej. Na przełęczy zwiększa prędkość.
Turbina-mikser
Turbina-mikser
Wzgórza farmy wiatrowej w Kalifornii
Wzgórza farmy wiatrowej w Kalifornii
Jest to ważny czynnik w wyborze lokalizacji turbin, bowiem niewielki nawet wzrost siły wiatru przekłada się na wyraźne zwiększenie jego mocy. Moc wiatru rośnie w sześcianie w stosunku do jego szybkości. A zatem podwojenie prędkości wiatru oznacza ośmiokrotne zwiększenie mocy. Pierwsze próby wykorzystania energii wiatru na przełęczy Altamont nie byty zachęcające. Zdarzało się, że skrzydła źle zaprojektowanych i mato wydajnych turbin odpadały od głowicy, a generatory przepalały się.
Naukowcy uczyli się na własnych błędach. Obecnie na obszarze Altamont stoi ponad 7000 turbin wiatrowych różnych kształtów i rozmiarów, a każda ma moc od 40 do 750 kilowatów.
Większość tych turbin ma formę wiatraków o poziomej osi, zwanych HAWT (od pierwszych liter angielskiego określenia Horizontal-Axis Wind Turbines). Są to wysokie wieże, na których szczycie umieszczono połączone z generatorami turbiny, zaopatrzone w dwa lub trzy obracające się skrzydła z włókna szklanego, zakreślające krąg o średnicy do 45,5 metra. Skrzydła wiatraków działają podobnie jak skrzydła samolotu: powietrze przechodzące nad ich powierzchnią powoduje ciąg, który wywołuje ruch skrzydeł, obracających oś i napędzających generator. Kable przesyłowe prowadzą od generatora do transformatora u podstawy wieży, następnie do podstacji, a w końcu do sieci energetycznej.
Jedna z największych turbin na świecie
Jedna z największych turbin na świecie
Turbiny wiatrowe
Turbiny wiatrowe
Przy budowie ponad 150 turbin stojących w Altamont wykorzystano pomysł francuskiego inżyniera Georges'a Darrieus, który w 1931 r. wynalazł turbinę "mikser" o pionowej osi, czyli VAWT (Vertical-Axis Wind Turbines). Inaczej niż HAWT, w której mechanizm skrzydeł jest komputerowo ustawiany w kierunku wiatru, turbina Darrieus o długich, zakrzywionych skrzydłach może chwytać wiatr z dowolnego kierunku.
Nowe technologie, zastosowane w mechanizmie przekładniowym i systemie kontroli, pozwalają obecnie turbinom o osi poziomej na działanie ze zmienną prędkością, dzięki czemu wyzyskują one 10 proc. więcej siły wiatru i redukują napięcia w układzie kontrolnym. Nowe, skuteczniejsze i bardziej niezawodne urządzenia sprawiają, że koszty energii wytwarzanej w technologii wiatrowej stają się konkurencyjne wobec kosztów energii produkowanej w elektrowniach na węgiel. Niektórzy eksperci przewidują, że w ciągu najbliższych 30 lat nawet 25 proc. zapotrzebowania na energię elektryczną w USA będzie pokrywane przez elektrownie wiatrowe.

W Polsce budowa takich elektrowni jest nierealna ze względów na koszty (grunty na których mają stanąć turbiny, urządzenia pozwalającą na stałe oddawanie energii ze stałą jakością) ponoszone przy uruchomieniu takich elektrownii, a także ze względów ukształtowania terenów oraz warunków 'wiatrowych'.
Woda
Zapora Itaipu
Zapora Itaipu
Zapora Itaipu w Ameryce Południowej, o wysokości 196 metrów, jest - w ocenie prezesa koncernu, który ją zbudował - "dziełem stulecia". Niewielu nie zgodziłoby się z tym stwierdzeniem. Itaipu, przedzielająca rzekę Parane na granicy Paragwaju i Brazylii, to jedno z największych przedsięwzięć hydroenergetycznych na świecie. Ma 8 kilometrów szerokości, zużyto na nią 28 milionów ton betonu, a w chwili najbardziej intensywnych prac budowało ją 40 tyś. robotników. 18 generatorów jest w stanie produkować 12 600 megawatów mocy. Nic dziwnego, że budowa zapory była niezwykle kosztowna - pochłonęła 18,3 miliarda dolarów.
Prace rozpoczęto w 1974 r. po stronie brazylijskiej. Najpierw wykopano kanał roboczy, którym popłynęła Parana, omijając wyznaczony teren budowy zapory. By zbudować dwukilometrowy, biegnący równolegle do rzeki kanał, robotnicy w ciągu czterech lat musieli usunąć około 50 milionów ton skał. Następnie przy wejściu do nowego kanału i przy jego ujściu zbudowano powstrzymujące wodę grodzę, aby między nimi wznieść pierwszy odcinek głównej zapory. Ukończono go pod koniec 1978 roku. Wówczas zburzono grodzę, pozwalając rzece przepływać przez kanał roboczy. By podczas budowy głównego odcinka zapory utrzymać rzekę w kanale roboczym, również i tu, w górze i w dole terenu budowy, wzniesiono grodzę.
Schemat elektrowni wodnej
Schemat elektrowni wodnej
Z przestrzeni między nimi wypompowano wodę, a następnie oczyszczono teren aż do litej skaty. Na skałę wylano beton i powoli wznoszono zaporę główną wraz z elektrownią. Równocześnie rozpoczęto konstrukcję przelewu spływowego oraz zapory pomocniczej, łączącej przelew z zaporą główną. Podczas wznoszenia konstrukcji Itaipu, ukończonej w 1984 r., zapotrzebowanie na beton było tak wielkie (zużyto go ponad pięciokrotnie więcej niż w zaporze Hoovera, zbudowanej na granicy Arizony i Newady), że na miejscu wzniesiono trzy betoniarnie. Inaczej niż w tukowo-grawitacyjnej zaporze Hoovera, główną zaporę itaipu zbudowano ze scementowanych pustych betonowych segmentów, tworzących kolosalny mur, w którego wnętrzu zmieściłby się ogromny hangar lotniczy. Ponadto Itaipu składa się głównie z dwóch innych rodzajów zapór, wykorzystujących niewiele betonu. To niemal pięć kilometrów grobli wykonanej z milionów ton ziemi i kamieni, łączącej się z zaporą, wypełnioną kamieniami strukturą podpartą masywnymi przyporami betonowymi.
Konstrukcyjnej wielkości Itaipu odpowiada jej hydroenergetyczna moc. Każdy z 18 generatorów, umieszczonych w gigantycznej sali elektrowni, zasilany jest 142-metrowm rurociągiem. Generatory - są jednymi z największych w swoim rodzaju -każdy z nich ma 15,8 metra średnicy, wysokość 13 pięter i imponującą wagę 7000 ton. Razem produkują one dość energii elektrycznej, by pokryć pełne zapotrzebowanie Paragwaju i jedną trzecią potrzeb Brazylii.
Elektrownia wodna
Elektrownia wodna
Istnieje jescze jeden rodzaj elektrowni wodnej. Są to elektrownie, w których zbiornik wody znajduje się na szczycie góry. Przykładem może być elektrownia na górze Żar w Beskidzie Żywieckim (woj. śląskie). Została ona wybudowana ponad dwadzieścia lat temu przekraczając przy tym planowane koszty budowy dziesięciokrotnie. Obecnie pracuje tylko w nadzwyczajnych wypadkach, gdyż nasz kraj i tak sprzedaje energię elektryczną. Sama elektrownia na górze Żar byłaby nie opłacalna gdyby nie istniały różne taryfy opłat za energię. Otóż woda jest pompowana do zbiornika na górze w nocy, gdy prąd jest tańszy, a spuszczana, przez wielki lej zwężający się na dole, w dzień. W ten sposób bilans elektrownii jest dodatnii.
Na powyższych przykładach widać, że budowa elektrowni wodnej pochłania ogromne środki. Jest nadzieja, że będzie powstawać więcej elektrowni wodnych ze względów bezpieczeństwo ludzi. Chodzi mi tutaj o zbiorniki retencyjne, przy okazji budowy których można budować elektrownie wodne.
W Polsce istnieje wiele elektrownii wodnych w postaci zalewów lub też służących jako zbiorniki retencyjne. Działają one tylko w sytuacjach wyjątkowych i nie produkują zbyt dużo energii elektrycznej. Gdyby zmienić politykę energetyczną w Polsce możliwa byłaby tańsza produkcja energii, ale wtedy elektrownie węglowe nie spalałyby takich ilości węgla i tym samym kopalnie, już mające ciężką sytuację, straciłyby dużych klientów, co doprowadziłoby je do bankructwa.
Słońce
Zespół ogniw słonecznych
Zespół ogniw słonecznych
Ogniwa słoneczne w Kalifornii
Ogniwa słoneczne w Kalifornii
Chociaż Słońce jest odległe od Ziemi o 150 000 000 kilometrów, stanowi dla nas najważniejsze źródło energii. Co więcej, w ciągu jednej minuty dociera na Ziemię więcej energii słonecznej, niż cała ludzkość zużywa w ciągu roku. Konieczne jest oczywiście gromadzenie energii słonecznej, jej koncentrowanie, przechowywanie i przekształcanie w inne, bardziej użyteczne formy.
Gromadzenie i koncentracja promieni słonecznych są stosunkowo proste - wystarczy ustawić w stronę słońca soczewkę skupiającą. Znacznie trudniejsze jest przekształcenie tego promieniowania w inne formy energii. Dopiero pod koniec XIX wieku europejskim naukowcom udało się przetworzyć słoneczną energię świetlną na energię elektryczną. W XX wieku te wczesne doświadczenia doprowadziły do odkrycia dwóch sposobów wykorzystania energii słonecznej: systemu, w którym promienie słoneczne zostają przekształcone bezpośrednio w energię elektryczną za pośrednictwem fotoogniw, oraz systemu termicznego, w którym energia świetlna zostaje przekształcona w energię cieplną.
Piec słoneczny w Odeillo
Piec słoneczny w Odeillo
Kontroler w elektrowni Carrizo
Kontroler w elektrowni Carrizo
Efekt fotoelektryczny po raz pierwszy dostrzeżono w 1839 roku. Pewien francuski fizyk odkrył, że niektóre półprzewodniki po naświetleniu produkują prąd elektryczny. To z kolei doprowadziło do opracowania fotoogniw, czyli ogniw słonecznych.
Ogniwa słoneczne wykonuje się z oczyszczonego krzemu i innych półprzewodników. Mają one różne właściwości elektryczne i w miejscach styku wytwarzają różne napięcia. Gdy ogniwo pochłania światło, uwalniane są elektrony w półprzewodnikach. Następnie pole elektryczne kieruje je do obwodu zewnętrznego, tworząc prąd. Pierwsze ogniwa, dość prymitywne, przekształcały światło w energię elektryczną ze sprawnością zaledwie jednego procenta. Obecnie komercyjnie stosowane ogniwa mają stopień efektywności rzędu 14 procent. W laboratorium uzyskuje się dwukrotnie lepsze efekty. Ogniwa zazwyczaj grupuje się w moduły, a te z kolei w większe układy. Najprostszy układ wykorzystuje moduły płaskie. Najczęściej mają one przezroczystą osłonę, podpory konstrukcyjne z przodu lub z tyłu oraz warstwy laminatów, obejmujących ogniwa słoneczne. Systemy fotoelektryczne pracują cicho, nie wymagają paliw i nie produkują zanieczyszczeń. Są lekkie i przenośne. Amerykański program kosmiczny po raz pierwszy wykorzystał energię słoneczną w 1958 r. do zasilania radia satelity. Obecnie niewielkie systemy zasilają kalkulatory i zegarki, natomiast duże - oświetlają drogi i domy.
Krajowe Laboratorium Energii Odnawialnej w Kolorado
Krajowe Laboratorium Energii Odnawialnej w Kolorado
Schemat pieca słonecznego
Schemat pieca słonecznego
Niektóre instalacje słoneczne dostarczają energię do sieci komunalnych. W 1984 r. na równinie Carrizo w Kalifornii zbudowano największą (w owym czasie) elektrownię słoneczną. Chociaż już jest nieczynna, dostarczyła danych wykorzystanych w projektowaniu następnej generacji wielkich systemów komunalnych, działających teraz w wielu miejscach Stanów Zjednoczonych.
Z kolei słoneczne systemy termiczne nie produkują bezpośrednio energii elektrycznej. Przekształcają światło słoneczne w energię cieplną, która może służyć do produkcji pary, napędzającej generatory. Jednak ciepła nie zawsze używa się do tego celu. Większość instalacji termicznych służy do podgrzewania wody. Systemy termiczne wykorzystują dwa podstawowe typy kolektorów słonecznych. Najprostsze, zwane płaskimi, służą głównie do podgrzewania wody w basenach. Woda przepływa przez rury przymocowane do czarnych płyt (paneli) wykonanych z metalu lub związków syntetycznych.
Typ drugi to kolektor skupiający, najczęściej wykorzystywany na skalę przemysłową. Opiera się na różnie ukształtowanych reflektorach, zwiększających konwersję cieplną. Są to paraboliczne rynny o przekroju w kształcie litery U, wklęsłe paraboliczne talerze oraz duże, płaskie lustra, zwane heliostatami. Wszystkie one kierują odbite światło słoneczne na odbiorniki, najczęściej wypełnione wodą, olejem lub solanką.
Niespotykana konfiguracja
Niespotykana konfiguracja
W urządzeniach wykorzystujących odbiorniki centralne, heliostaty kierują promienie słoneczne na usytuowaną pośrodku wieżę. Ciecz w odbiorniku na szczycie wieży zostaje ogrzana i przesłana do konwertora energii w podstawie wieży. W kalifornijskiej Solar One, jednej z największych tego typu elektrowni na świecie, 1818 heliostatów kieruje promienie słoneczne na 76-metrową "wieżę energii". Co najmniej pięć elektrowni słonecznych w południowej Kalifornii wykorzystuje technologię parabolicznej rynny. Światło słoneczne kierowane jest na wypełnioną cieczą (wodą, olejem, solanką) rurę, biegnącą wzdłuż osi każdej rynny.
Talerze paraboliczne odbijają promienie słoneczne na odbiornik zamontowany nad środkiem każdego talerza. Talerze obracają się za słońcem, a ciecz w odbiornikach zostaje podgrzana do temperatury ponad 2222°C. Ten system może działać autonomicznie lub jako część większego układu. Najwyższe temperatury uzyskuje się w piecu słonecznym. Jeden z największych pieców zbudowano w latach 60. XX wieku w Odeillo we Francji. Testowano w nim żaroodporne płytki ceramiczne, stosowane w amerykańskich wahadłowcach kosmicznych. Najnowszej generacji piec słoneczny w Krajowym Laboratorium Energii Odnawialnej w Kolorado skupia energię słoneczną do 21 000 razy. Przy szybkości nagrzewania rzędu milionów stopni na sekundę pieca można używać do produkcji nowych, twardych stopów; może też być wykorzystywany jako środek do niszczenia odpadów wytwarzanych przez starsze technologie.
W Polsce, ze względu na klimat i środki finansowe na energetykę ten sposób otrzymywania energii wydaje szczególnie odległy.

Bezpieczeństwo elektrowni jądrowych

Sześć barier bezpieczeństwa
Sześć barier bezpieczeństwa
W trakcie eksploatacji elektrowni jądrowej powstaje w prętach paliwowych coraz więcej promieniotwórczych produktów rozpadu oraz jąder plutonu, które to materiały w żaden sposób nie powinny przedostać się do środowiska naturalnego. W zachodnioniemieckich elektrowniach jądrowych stworzono sześć barier, które w warunkach normalnych są dla tych śmiercionośnych jąder atomowych nie do pokonania:
1. Produkty rozpadu pozostają we wnętrzu pastylek paliwowych.
2. Szczelnie zamknięte koszulki prętów paliwowych nie przepuszczają żadnego niebezpiecznego materiału.
3. Kolejną barierę stanowi zbiornik ciśnieniowy reaktora.
4. Wszelkie pomieszczenia, w których mieszczą się źródła zagrożeń promieniotwórczych, są otoczone grubymi ścianami betonowymi.
5. Wszystkie dotychczas wymienione urządzenia otacza stalowy pojemnik zabezpieczający.
6. Ostatnią barierę stanowi osłona betonowa ponad metrowej grubości, która nie powinna ulec zniszczeniu nawet przez spadający samolot.
Pręty paliwowe, kontrolne oraz moderator
Pręty paliwowe, kontrolne oraz moderator
Pastylki luzem oraz w koszulce
Pastylki luzem oraz w koszulce
Materiały promieniotwórcze w dużych ilościach mogą się przedostać do otoczenia tylko wtedy, gdy pokonają wszystkie wymienione bariery. Byłoby to możliwe tylko wtedy, gdyby zawiodły wszystkie systemy chłodzenia. Wprawdzie nastąpiłoby wtedy natychmiastowe przerwanie reakcji łańcuchowej, ale nie odprowadzane ciepło powyłączeniowe mogłoby doprowadzić do stopienia pojemnika ciśnieniowego reaktora. Aby temu zapobiec, stosuje się w niemieckich elektrowniach jądrowych cztery niezależne systemy chłodzenia. Największą z możliwych awarii w elektrowni jądrowej byłoby nagłe pęknięcie pierwotnego obiegu chłodzenia. Zbiornik zabezpieczający wypełniłby się wtedy natychmiast gorącą parą, ale w tym samym momencie nastąpiłoby automatyczne włączenie odpowiednich procesów zapobiegawczych. Pręty sterujące spadają gwałtownie do reaktora i przerywają reakcję łańcuchową. Wodę w zbiorniku ciśnieniowym reaktora uzupełnia najpierw zasobnik ciśnieniowy, a następnie pojemnik zalewowy.
Badania
Badania
Badania
Badania
Gdyby się nawet zdarzyło, że zbiornik ciśnieniowy reaktora ulegnie stopieniu, to niebezpieczna stopiona masa zetknie się najpierw z grubym na metr fundamentem z betonu i stali. Wierzchnie warstwy betonu stopiłyby się tworząc szkliwo, które działa jak warstwa izolacyjna między stopioną masą a głębszymi pokładami fundamentu. Budowle reaktorowe muszą prócz wspomnianych uderzeń spadających samolotów być odporne na trzęsienia ziemi, powodzie oraz określone ciśnienia eksplozyjne.
Oczywiście nie ma skutecznego sposobu zabezpieczenia elektrowni jądrowych przed skutkami działań wojennych, przede wszystkim przed bezpośrednim ostrzałem rakietowym czy bombardowaniem. Do elektrowni jądrowej mogą się także wedrzeć uzbrojeni terroryści i wyrządzić niepowetowane szkody, choć w czasie pokoju zapobiega się temu stosując wiele środków zabezpieczających.
Elektrownia atomowa w tle
Elektrownia atomowa w tle
Podsumowując, można powiedzieć, że solidnie zabezpieczone elektrownie jądrowe - jeśli założyć stabilne czasy - nie stanowią istotnego zagrożenia.
Wprawdzie gdyby zbombardowano czy wysadzono w powietrze elektrownię jądrową o mocy 1300 MW, która już pewien czas pracowała, to ilość uwolnionego materiału promieniotwórczego byłaby równa tej, jaka powstałaby przy eksplozji 1000 bomb zrzuconych na Hiroszimę.
Olbrzymie obszary byłyby przez stulecia niezdatne do zamieszkania. Znacznie większe źródło zagrożenia leży w tych państwach, w których zasady bezpieczeństwa nie są tak ostre jak w Niemieckiej Republice Federalnej. Czarnobyl jest dowodnym tego przykładem.

Zanieczyszczenie środowiska naturalnego

Przykład awarii
Przykład awarii
Choć stosowane są wszelkie środki ostrożności, to jednak z elektrowni jądrowych przedostaje się do atmosfery i wody pewna ilość materiałów promieniotwórczych. Znikoma część ich promieniowania jest wchłaniana przez człowieka, a dawka, którą z tego powodu otrzymuje ludność wynosi średnio 0,0005 milisieverta (mSv) rocznie. Jest to niewiele w porównaniu z dawką 2 mSv, którą człowiek wchłania rocznie z naturalnych źródeł promieniowania, np. promieni kosmicznych. Porównywalnie duża jest dawka, jaką otrzymujemy średnio rocznie podczas badań rentgenowskich (ok. 0,5 - 1 mSv). Nieco mniej korzystnie wygląda sprawa u pracowników elektrowni jądrowych. Oni wchłaniają dawkę, wynoszącą średnio 4,4 mSv rocznie. W bezpośrednim sąsiedztwie zakładów atomowych może też wzrosnąć średni roczny poziom dawki do ok. 0,02 mSv, co stanowi zaledwie jeden procent tego, co człowiek i tak wchłania. Podane tu wartości zmieniają się od pomiaru do pomiaru, niemniej leżą zawsze daleko poniżej wartości dawki szkodliwej dla zdrowia. Z drugiej strony elektrownie jądrowe odciążają także środowisko naturalne. Obecnie prawie co trzecia kilowatogodzina energii elektrycznej w RFN pochodzi z elektrowni jądrowej. Tym samym do tej pory zaoszczędzono środowisku naturalnemu - szacując ostrożnie - ok. 2,7 milionów dwutlenku siarki, 1,4 miliona ton tlenków azotu i 300 000 ton pyłu, które to zanieczyszczenia, istotnie przyczyniające się do obumierania lasów, wyemitowałyby elektrownie opalane kopalinami.

Zakłady przerobu paliwa jądrowego a bezpieczeństwo

Jedyny niemiecki zakład przerobu paliwa jądrowego
Jedyny niemiecki zakład przerobu paliwa jądrowego
Zakłady przerobu paliwa jądrowego, podobnie jak elektrownie jądrowe, podlegają przepisom ochrony radiologicznej, według których dawka wchłaniana przez ludność ze ścieków i emitowanych gazów nie może przekroczyć po 0,3 mSv rocznie. Obecnie, np. w RFN istnieje tylko jeden niewielki zakład przerobu w Karlsruhe; jego promieniotwórcze obciążenie środowiska jest, jak dotąd, daleko poniżej dopuszczalnych wartości. Niemniej należy pamiętać o zagrożeniu ze strony dużych zakładów przerobu. Pręty paliwowe są bowiem rozpuszczane w kwasie azotowym, podczas czego wydzielają się lotne produkty rozpadu. Wprawdzie wyłapuje się te produkty wydajnymi filtrami, jednak ich całkowite zatrzymanie nie jest możliwe. Zawsze przedostają się do atmosfery promieniotwórcze gazy, np. niebezpieczny jod-129, uszkadzający u ludzi szczególnie tarczycę, oraz krypton-85. Zakłady przerobu paliwa jądrowego nawet w trakcie normalnej pracy uwalniają znacznie więcej materiału promieniotwórczego niż elektrownie jądrowe. Znacznie gorsze byłyby jednak przypadki awarii czy sabotażu. Jeżeli przykładowo przestanie działać chłodzenie basenu składowiska pośredniego odpadów promieniotwórczych, wtedy do otoczenia może się przedostać znaczna ilość zagrażających życiu materiałów i uczynić całe połacie ziemi niezdatne do zamieszkania. Jest oczywiste, że w państwie o tak rozwiniętej świadomości bezpieczeństwa i ochrony zdrowia jak RFN czyni się wszystko co w ludzkiej mocy, by do takich wypadków nie dopuścić. Prawdopodobieństwo katastrofy jest więc znikome. Przy powyższych rozważaniach nie należy stracić z oczu faktu, że prawidłowo funkcjonujące urządzenia atomowe zapobiegają znacznym szkodom w środowisku naturalnym, które powstałyby przez spalanie paliw kopalnych.

Mogilniki

Pokłady solne, przewidziane na mogilniki odpadów promieniotwórczych, gwarantują według obecnego stanu wiedzy znaczne bezpieczeństwo. Dzięki swojej odkształcalności sól kamienna jest pozbawiona pęknięć, przez które mogłaby przepływać woda. Nowo powstałe pustki i rysy zamykają się dość szybko. Pokłady solne są także bardzo trwałe i stabilne. Te, które w RFN przeznaczono na mogilniki, od 100 milionów lat nie mają połączenia z warstwami wodonośnymi, a dramatyczne zmiany, które zachodziły w ich otoczeniu, jak np. ruchy górotwórcze, nie wywarły na nie istotnego wpływu. Sól kamienna ma ponadto wysokie przewodnictwo cieplne, co w okresie pierwszych stuleci składowania jest bardzo ważne. Jak już opisywaliśmy, wysoko aktywne odpady promieniotwórcze stapia się ze szkłem tak, że stanowią one składnik szkliwa i nie mogą zostać z niego wypłukane. Szkliwo zamyka się w pojemnikach odpornych na korozję. Widzimy więc, że nic promieniotwórczego nie może się pojawić nawet wtedy, gdyby wbrew oczekiwaniom jednak woda do pokładów soli przeniknęła. Środowisko naturalne byłoby zagrożone wówczas, gdyby zanieczyszczona promieniotwórczo woda wzniosła się o setki metrów poprzez leżące nad pokładem solnym góry i zmieszała z wodami gruntowymi. A to według naszej współczesnej wiedzy jest nie do pomyślenia. Dodajmy jeszcze, że zarówno radioaktywność, jak i produkcja ciepła odpadów promieniotwórczych po tysiącleciu znacznie się obniża.

Wieże chłodnicze a pogoda

Wieża chłodnicza
Wieża chłodnicza
Schemat wieży chłodniczej
Schemat wieży chłodniczej
Wieża chłodnicza elektrowni jądrowej o mocy 1500 MW dostarcza do atmosfery około jednej tony pary na sekundę. W roku daje to około 30 milionów ton wody. Jest to prawie 16% tego, co odparowuje z Jeziora Bodeńskiego. To ostatnie ma jednak sporą powierzchnię, podczas gdy wypływ pary wodnej z wieży chłodniczej jest ograniczony do małej powierzchni. Przy określonym stanie pogody może to spowodować ujemne zmiany w lokalnym klimacie, objawiające się tworzeniem mgieł i chmur, zmniejszeniem napromieniowania słonecznego i częstszymi opadami. Szczególnie problematyczna staje się sytuacja w jesieni, gdy wilgotność powietrza z natury rzeczy jest wysoka. Przy suchym powietrzu nie zauważa się ujemnego wpływu na lokalny klimat. Wieże chłodnicze nie mają wpływu na ogólny stan pogody. Opisane wyżej zjawiska zachodzą także we wszystkich typach elektrowni, które stosują wodne wieże chłodnicze, nie stanowią one więc problemu charakterystycznego dla elektrowni jądrowych.

Elektrownie atomowe w innych państwach

Wieże chłodnicze w elektrowni jądrowej Biblis
Wieże chłodnicze w elektrowni jądrowej Biblis
Z promieniotwórczością obchodzono się w wielu państwach jeszcze do niedawna niezmiernie lekkomyślnie. Po części zdarza się to jeszcze i dziś. Bez ograniczeń odpalano wszelkiego rodzaju bomby atomowe nad powierzchnią Ziemi, nieprawidłowo zakopywano, czy topiono w morzu odpady radioaktywne. l tak w Związku Radzieckim - jak podaje futurolog R. Jungk-jeszcze przed katastrofą w Czarnobylu ewakuowano całe osady, skażone promieniotwórcze. We francuskim zakładzie przerobu paliwa jądrowego La Hague zdarzyło się szereg drobnych wypadków, których skutkiem było mniejsze lub większe skażenie środowiska naturalnego. Po zaprzestaniu nadziemnych wybuchów jądrowych maleje na szczęście skażenie naszego globu substancjami radioaktywnymi. Niemniej może niepokoić, że w wielu państwach poczucie odpowiedzialności za bezpieczeństwo i ekologię nie osiągnęło jeszcze poziomu obowiązującego np. w Niemczech. Awaria reaktora w Czarnobylu w Związku Radzieckim uświadomiła nam, jakie zagrożenie może się wiązać z instalacjami atomowymi. A przed działaniami przestępczymi, terroryzmem czy też skutkami działań wojennych nie ma stuprocentowej ochrony.

Czy elektrownia nuklearna może stać się bombą atomową?

Eksplozja nuklearna w elektrowni jądrowej jest niemożliwa, nawet gdyby zawiodły wszystkie zabezpieczenia czy zawładnęliby nią terroryści. Paliwo, używane w reaktorach, składa się zaledwie w 3% z rozszczepialnego U-235. Do wywołania eksplozji jądrowej konieczny jest uran znacznie bardziej wzbogacony. Nawet prędki reaktor powielający ma za mały stopień wzbogacenia, by eksplodować jak bomba atomowa, choć tak stale twierdzą przeciwnicy tego urządzenia. Jego elementy paliwowe zawierają tylko 20% - 30% materiału rozszczepialnego, podczas gdy bomba atomowa prawie 100%.

PODSUMOWANIE

Elektrownie jądrowe w normalnych warunkach nie szkodzą środowisku i zużywają takie materiały, jak uran i pluton, nieprzydatne do innych celów. Ponadto uzyskujemy ze względnie małych ilości uranu bardzo duże ilości energii. Można więc bez nadmiernych kosztów składowania zgromadzić zapasy paliwa jądrowego na wiele lat. Podsumowując, możemy powiedzieć, że znacznym korzyściom współczesnych form uzyskiwania energii jądrowej jest przeciwstawiana możliwość olbrzymich promieniotwórczych skażeń. Prawdopodobieństwo zaistnienia takich nieszczęśliwych wypadków będzie znikome, gdy wszystkie państwa dostosują się do niemieckich standardów bezpieczeństwa, do czego po sygnale ostrzegawczym z Czarnobyla bezwzględnie należy dążyć. Dalsze spalanie paliw kopalnych doprowadzi ostatecznie do wielkich szkód w środowisku naturalnym. Dlatego ropa naftowa, jak i węgiel, ale również uran i pluton powinny w przyszłym stuleciu ustąpić miejsca nieszkodliwym dla środowiska technikom uzyskiwania energii. Dla ich rozwoju musimy poświęcić wszystkie nasze siły.

Materiały zawarte w tym artykule pochodzą głównie z Atlasu 'Co i Jak' Tom 5 - "Energia Atomowa".

Sponsor
Hosting w KEI.pl
Reklama
Copyright © 2001 - 2006. Wszystkie prawa zastrzeżone. Mambo. powered by www.webdeco.pl. Hosting w Kei.pl - serwery dedykowane, kolokacja, Kalendarz rajdowy

agencja reklamowa wrc rpp agencja reklamowa rsmp agencja reklamowa wymiana plików tworzenie grafiki rastrowej catholic music sklep taneczny w Szczecinie wyszukiwarka mp3 nowości babia góra catering Warszawa