Elektrownia jądrowa czy termojądrowa?

Powszechnie znany jest sprzeciw międzynarodowej opinii publicznej dla budowy elektrowni jądrowej w Iranie. Elektrownia taka jako jeden ze swoich produktów wytwarza pluton, który jest kluczowym materiałem służącym do budowy bomby atomowej. Jej posiadanie mogłoby zagrozić państwom Bliskiego Wschodu, szczególnie tym, którzy broń te już posiadają. Podobne protesty jakie miały miejsce ok. 40 lat temu w Polsce również miały na względzie niedopuszczenie PRL do broni jądrowej.

Teraz decyzja o budowie u nas takiej elektrowni budzi powszechny entuzjazm. Nareszcie mamy szansę spokojnego wejścia do klubu atomowego. Jest to możliwe, choćby tylko dlatego, że sprzyja nam amerykańska oferta budowy takiej elektrowni w naszym kraju. Tu, jakby na marginesie tej sprawy, można zauważyć, że kraje które posiadają najwięcej tego rodzaju elektrowni, równocześnie dysponują największymi składami broni jądrowej. Jeżeli przyjąć to założenie, to stanowi ono nijako drugie dno decyzji o polskiej budowie elektrowni jądrowej. Od strony politycznej i zaczepno – obronnej ma to swoje uzasadnienie. Jest nim odstraszanie potencjalnego agresora, jakim ma być Rosja, Tym odstraszaniem jesteśmy tak samo zainteresowani, jak i nasz strategiczny sojusznik mający nam zbudować tę elektrownię. Tego rodzaju decyzje budowy elektrowni jądrowych w sytuacji, kiedy na rynku energetycznym mogą już wkrótce pojawić się znacznie bezpieczniejsze, tańsze i bardziej niezawodne technologię termojądrowe (plazmowe), budzą wątpliwości, co do swojego uzasadnienia.

Reaktor jądrowy, czy termojądrowy?

Reaktory jądrowe i termojądrowe to całkiem dwie różne technologie pozyskiwania energii elektrycznej. Pierwsza elektrownia jądrowa powstała w połowie XX w. Jej rozwój trwa, aż po dzień dzisiejszy. Reaktory jądrowe są coraz bardziej sprawne, tańsze i wydajne. Jak wszystkie technologie po ok. pół wieku dość powszechnych zastosowań wyczerpują one swoje możliwości usunięcia najważniejszych wad, które stają się coraz bardziej uciążliwe dla współczesnej cywilizacji. W tym przypadku należy do nich zawsze istniejące ryzyko takiej katastrofy, jaka miała miejsce w 1983 r, w Czarnobylu, oraz w 2011 r. w Fukushimie. Niebezpieczne jest składowanie powstałych w tych elektrowniach odpadów promieniotwórczych, które pomimo ich recyklingu, nie udaje się ich unieszkodliwić w 100%. Technologia ta jak każda inna po ok. 100 latach staje się przestarzała i niebezpieczna. Z tych samych powodów musimy pożegnać się z węglem kamiennym i brunatnym Ich miejsce zajmują nowe odkrycia znacznie lepszych, wydajniejszych i bezpieczniejszych źródeł energii. Istnieje ryzyko, że tuż po oddaniu do użytku nowej polskiej elektrowni jądrowej, trzeba będzie opracowywać plany jej likwidacji. Pomimo podjętych już decyzji i zawarciu umów o jej budowie, warto się zastanowić, czy nie jest to już rozwiązanie przestarzałe. Na taki stan rzeczy wskazuje

1

prowadzona u nas debata i dyskusja na ten temat, która trwa już blisko 40 lat i to bez żadnych efektów. Tymczasem nauka na świecie nie stoi w miejscu. Są już propozycje uzyskiwania znacznie tańszej, bezpieczniejszej i niezawodnej energii z wykorzystaniem innych rozwiązań jej wytwarzania.

Synteza jądrowa, niewyczerpalne źródło energii

Ostatnio prawie równocześnie dwa uniwersytety ogłosiły wyniki swoich badan nad otrzymywaniem energii powstałej podczas syntezy jądrowej. Prace na ten temat opublikowały Massachusetts Institute of Technology (MIT) z USA oraz Curtin University z Zachodniej Australii. Sam proces syntezy jądrowej i utworzenia plazmy, w której zachodzą reakcje termojądrowe podobnej do tej na Słońcu, znany jest już od wielu dziesięcioleci. Praktyczne ich wykorzystanie dla potrzeb energetycznych było dotąd nieosiągalne. Problem polegał na tym, że plazma ta emituje taką energię, która niszczy wszystko, co się wokół niej znajduje. Utrzymanie jej w stanie kontrolowanym wymagało pola magnetycznego, którego wytworzenie pochłaniało znacznie więcej energii, aniżeli otrzymywano jej z termojądrowych reakcji zachodzących w utworzonej plazmie. Teraz naukowcy postanowili odwrócić ten proces, aby otrzymać pod kontrolą plazmę w taki sposób, aby zaangażować mniej energii na jej powstanie, aniżeli ona sama wytwarza. Badania poszły w tym kierunku, aby do minimum zmniejszyć krytyczną ilość plazmy, tak aby dla jej kontroli wytwarzać znacznie słabsze pole magnetyczne. Prowadzone prace na obu wspomnianych uniwersytetach zakończyły się sukcesem. Nie jest on tożsamy i całkiem inny w każdym z tych naukowych eksperymentów. Jednak ich wyniki zmierzają do tego samego celu umożliwienia wykorzystania syntezy jądrowej do wytwarzania energii elektrycznej. Reasumując ten wstępny cykl zarówno teoretycznych, jak i praktycznych eksperymentów, to uzyskany bilans energetyczny ma być ok. 50% większy od dodanej energii krytycznej dla powstania tej plazmy.

Nieograniczone źródło energii

Podstawową przesłanką syntezy jądrowej jest stworzenie wystarczającej ilości kontrolowanych reakcji syntezy jądrowej, tak aby proces stał się samopodtrzymujący dzięki ciepłu samej reakcji, a nie wkładowi dodatkowej energii. Reakcja fuzji termojądrowej wykorzystuje izotopy wodoru, które w przyrodzie występują w dużych ilościach na przykład w wodzie morskiej. Szacuje się, że reaktor termojądrowy mógłby wytworzyć równowartość 18 tys. ton węgla przy wykorzystaniu zaledwie ok. 5,5 kg wodoru. To nadzwyczaj czysta energia. Nie wydziela CO2. Nie wytwarza odpadów, ani nie zanieczyszcza powietrza. Jest najbardziej wiarygodna. Nie jest zależna od stanów pogodowych. Na dodatek ma być to energia wielokrotnie tańsza od uzyskiwanej ze źródeł kopalnych (węgiel, gaz i ropa naftowa), a także od energetyki jądrowej i opartej na OZE. Słońce i wiatr należą do nieciągłych źródeł energii, która dla jej magazynowania wymaga dużych ilości baterii. Natomiast synteza jądrowa zapewniłaby, stałą moc, na każdą porę dnia i roku.  

Reaktor kompaktowy

Naukowcy z MIT są aktualnie w trakcie przygotowań do budowy termoreaktora o nazwie Sparc, który oparty jest na wytwarzaniu energii w procesie termojądrowej syntezy. Na jesieni 2020 r. zespół naukowy pracujący nad tym zagadnieniem opublikował siedem tekstów uzasadniających teoretyczne i praktyczne możliwości takiego reaktora. Jego budowa ma być rozpoczęta w przyszłym roku i ma potrwać 3-4 lata. Uczeni zapewniają, że w latach 30 – tych naszego wieku, energia z tego źródła ma być już powszechnie dostępna. Uważają oni, że jest to konieczne, gdyż szacuje się, że do 2050 r., globalne zużycie energii wzrośnie o prawie 50%, a wraz z nim wzrosną globalne temperatury. Obecnie opieramy się głównie na paliwach kopalnych: 85% światowej energii w 2018 r., pochodziło z ropy naftowej, gazu i węgla – w porównaniu do zaledwie 4% z odnawialnych źródeł energii i tradycyjnej energii jądrowej .

REKLAMA/Advertisement

Promieniotwórczość i fuzja

Jak wspomniano reaktor kompaktowy (termojądrowy) mimo podobnej terminologii, nie ma nic wspólnego z reaktorem jądrowym. Z tego ostatniego źródła pochodzi obecnie ponad 10% światowej energii elektrycznej. Powstaje ona na skutek zjawiska promieniotwórczości i rozszczepiania ciężkich atomów, takich jak uran, w przeciwieństwie do fuzji, która polega na połączeniu dwóch atomów wodoru i wytworzenia podczas tego procesu ogromnej ilości energii. Fuzja jest znacznie wydajniejsza – reaktor termojądrowy tej samej wielkości wytwarzałby cztery razy więcej energii niż reaktor rozszczepialny.

Francuski reaktor termojądrowy

Francja to kraj który zamierza w przyszłości odejść już od elektrowni jądrowych, Dzieje się tak, pomimo, że jest on po USA drugim największym ich użytkownikiem. W połowie tego roku we francuskim mieście Cadarache zainaugurowano uroczyście budowę termojądrowego reaktora tokamaka ITER. Jego konstrukcja typu tokamaka pozwala na przeprowadzenie kontrolowanej reakcji termojądrowej. Według informacji PAP w realizację projektu ITER zaangażowani są również naukowcy z Katedry Mikroelektroniki i Technik Informatycznych Politechniki Łódzkiej. Opracowują oni podsystemy oprzyrządowania i sterowania IC (Instrumentation and Control), zapewniające stabilne sterowanie tokamakiem, gwarantujące bezpieczeństwo pracy, diagnostykę plazmy oraz pozwalające na przeprowadzanie badań fizycznych..

Polska energetyka jądrowa, czy termojądrowa?

Udział polskich naukowców we francuskim programie termojądrowym to dobra wiadomość . To również sygnał dla polityków, aby nie wprowadzać do krajowych systemów energetycznych przestarzałych i niebezpiecznych, rozwiązań jądrowych, których jedynym sensownym uzasadnieniem może być produkcja własnej broni atomowej. Do retorycznych należą pytania, czy broń taka jest nam w ogóle potrzebna? Czy nie wystarczy, że posiadają ją wielkie mocarstwa? Czy potrzebna nam jest elektrownia jądrowa, w sytuacji, kiedy świat zamierza odchodzić od tego rodzaju technologii energetycznych?

Adam Maksymowicz

Adam Maksymowicz – absolwent Wydziału Nauk Przyrodniczych na Uniwersytecie Wrocławskim ze specjalnością geologia. Przez ponad 40 lat pracował w szeregu przedsiębiorstw i instytucji związanych z polskim górnictwem. Pracę zawodową zakończył jako Główny Inżynier w Biurze Zarządu KGHM Polska Miedź S.A. (1994 – 2005). Od 1968 roku publikuje prace naukowe i zawodowe dotyczące swojej specjalności. Zamieszcza liczne publikacje z zakresu biografii gen. Władysława Sikorskiego i Wojciecha Korfantego. Ekspert Instytutu im. Romana Rybarskiego.

Reaktor ITER ma konstrukcję tokamaka – urządzenia, które pozwala na przeprowadzenie kontrolowanej reakcji termojądrowej

REKLAMA/Advertisement