Awaria w japońskiej elektrowni Fukushima w 2011 r. podważyła zaufanie do energetyki jądrowej. Świat zaczął intensywniej szukać alternatywnych możliwości wytwarzania bezemisyjnego i taniego prądu. Oczywistym wyborem są odnawialne źródła energii (OZE), jednak wiadomo, że nie są one w stanie zastąpić konwencjonalnych siłowni. Technologia jądrowa stwarza za to coraz większe możliwości.

Uzależniona od prądu współczesna cywilizacja potrzebuje stałych, zdekarbonizowanych i dających czasie dostaw energii.

Czym zastąpić węglowodory?

Fukushima zraziła sporą cześć społeczeństw Zachodu do energetyki jądrowej. Niemcy zdecydowały wręcz o całkowitej likwidacji atomu, ale są pomysły, by zrezygnować z tego planu. Jeszcze w 2011 r. działało tam 17 elektrowni jądrowych. Po dziesięciu latach realizowania programu Energiewende, czyli transformacji energetycznej, sześć siłowni wytwarzało 12 proc. energii. Pod koniec 2021 r. odłączono od sieci kolejne trzy. Obecnie trwa proces stopniowego ich wygaszania. Pozostałe trzy, które wytwarza- ją 5 proc. energii, pierwotnie miały być zamknięte pod koniec 2022 r., wojna w Ukrainie i możliwe odcięcia Niemiec od dostaw rosyjskiego gazu może jednak zmusić Berlin do zmiany decyzji.

Wobec zagrożeń klimatycznych świat zaczął angażować coraz więcej sił i środków w rozwój odnawialnych źródeł energii. Opracowując coraz nowsze, bardziej wydajne i tańsze technologie w dziedzinie OZE, nie udało się jednak dotąd rozwiązać najpoważniejszych problemów związanych z wytwarzaniem zielonej energii: zbytniej zależności od warunków pogodowych, niestabilności poziomu produkcji i nieopłacalności magazynowania nadwyżek. To oznacza, że idąc w kierunku niskoemisyjnych rozwiązań trzeba podeprzeć się konwencjonalnymi metodami.

Gaz miał być przejściową gwarancją bezpieczeństwa dla energetyki, ale… nastąpił kryzys paliwowy. Ceny surowców zaczęły w 2021 r. ostro piąć się w górę wraz z popandemicznym ożywieniem w gospodarce. Wzrost popytu wykorzystała Moskwa, która wcześniej w dużej mierze uzależniła Europę od swoich dostaw paliw. Atak Rosji na Ukrainę pozbawił Stary Kontynent złudzeń co do intencji Kremla. Oczywiste stało się, że trze- ba odciąć się od zaopatrzenia ze Wschodu, żeby zatrzymać strumień gotówki pozwalającej finansować imperialne plany Putina, ale też by zapewnić państwom Starego Kontynentu energetyczne bezpieczeństwo.

Bez emisji

Pierwsze reaktory jądrowe wybudowano w połowie lat 40. XX w. To w nich wzbogaca- no uran i pluton wykorzystywany do produkcji bomb atomowych. W drugiej połowie lat 50. pięć państw: Wielka Brytania, Francja, USA, Związek Radziecki i Szwecja uruchomiło swoje pierwsze komercyjne reaktory energetyczne. Obecnie siłownie atomowe pracują w 35 krajach, między innymi w Indiach, Chinach, Korei Południowej, Brazylii, Meksyku, Argentynie, Niemczech, Finlandii i byłych republikach ZSRR. Wytwarzana w nich energia jest całkowicie wolna od emisji dwutlenku węgla.

Według portalu statista.com w kwietniu 2022 r. na całym świecie trwała budowa 51 nowych reaktorów jądrowych. Najwięcej, bo 15 powstaje w Chinach. Drugie miejsce z sześcioma instalacjami przypadło Indiom. Po cztery nowe reaktory powstają w Korei Południowej i w Rosji.

Polska od wielu dekad przymierza się do postawienia własnej elektrowni atomowej, ale teraz projekt tzw. dużego atomu wydaje się wreszcie bliski realizacji. Program Polskiej Energetyki Jądrowej (PPEJ) przyjęty przez rząd w październiku 2020 r. zakłada powstanie dwóch siłowni o łącznej mocy zainstalowanej od 6 do 9 GWe. Budowa pierwszego reaktora ma ruszyć w 2026 r., jego uruchomienie zaplanowano na 2033 r., a oddanie do eksploatacji ostatniego reaktora w drugiej elektrowni w 2043 r.

Do realizacji projektu pretenduje trzech potężnych wykonawców. Niedawno ofertę techniczną i cenową na budowę elektrowni jądrowych w Polsce przedstawiła należąca do koreańskiego koncernu KEPCO spółka Korea Hydro & Nuclear Power (KHNP). Jesienią 2021 r. francuski EDF złożył swoją wstępną propozycję. Intensywnie o kontrakt zabiegają Amerykanie. Jest międzyrządowe porozumienie o współpracy i wstępne umowy z polskimi firmami zawarte przez koncern Westinghouse.

Rosatom i inni

Od lat największym producentem reaktorów dla siłowni atomowych jest Rosatom – Rosyjska Państwowa Korporacja Energii Jądrowej, zrzeszająca firmy i instytucje zajmujące się energetyką jądrową. Formalnie istnieje od 2007 r., ale kontynuuje działalność przedsiębiorstw, które w czasach Związku Socjali- stycznych Republik Radzieckich zbudowały elektrownie atomowe między innymi w Finlandii, w Czechach, na Węgrzech, w Ukrainie na Słowacji i w Chinach. Większość z nich działa do tej pory. Obecnie Rosja jest zaangażowana w budowę elektrowni jądrowych między innymi w Turcji (Akkuyu) i na Białorusi (Ostrowiec). Specjalną pożyczką sfinansuje również 85 proc. kosztów pierwszej elektrowni w Egipcie, która powstanie w miejscowości El Dabaa.

Przed wojną w Ukrainie rosyjska spół- ka zaspokajała 40 proc. światowego zapotrzebowania na paliwo jądrowe. Z jej usług korzystają także zarządzający pracą jedynego polskiego reaktora badawczego „Maria” znajdującego się w Świerku pod Warszawą.

W Chinach pierwszą elektrownię atomową podłączono do sieci dopiero w latach 90. XX wieku, ale kraj ten jest dziś trzecim na świecie producentem takiej energii, a zapewne niedługo wyprzedzi USA i Francję. W Państwie Środka opracowano niedawno własny projekt reaktora, który ma szansę stać się hitem eksportowym. Wykorzystując technologię Hualong One przedsiębiorstwo China National Nuclear Corp (CNNC) zbuduje elektrownię jądrową Atucha III w Argentynie. Kontrakt pod- pisany w lutym 2022 r. opiewa na kwotę 8 mld dol.

 Europie bardzo aktywny jest francuski EDF (Électricité de France). Zmonopolizo- wał on krajowy rynek energetyki atomowej. Ta należąca do państwa spółka buduje też obecnie siłownie nuklearne między innymi w Wielkiej Brytanii (Sizewell C i Hinkley Point C), w Indiach i w Chinach. W samej Francji EDF stawia obecnie jeden reaktor, ale w lutym prezydent Emmanuel Macron zapowiedział budowę kolejnych sześciu oraz zbadanie możliwości uruchomienia kolejnych ośmiu. Prace nad nowymi blokami energetycznymi rozpoczną się w 2028 r., a pierwszy nowy reaktor ma zostać oddany do użytku do 2035 r.

Na energię z atomu stawia także Korea Południowa. Korea Hydro & Nuclear Power (KHNP) buduje aż cztery nowe reaktory (dwa w Shin-Kori i dwa w Shin-Hanul). KEPCO zarządza 21 z 24 czynnych reaktorów atomowych w kraju. Koreańczycy uczestniczą też w projekcie Barakah w Zjednoczonych Emiratach Arabskich. Dwa bloki ruszyły w 2021 r., dwa pozostałe są jeszcze w budowie.

Z technologii amerykańskiej firmy Westinghouse korzysta obecnie na całym świecie 430 reaktorów jądrowych. Najwięcej z nich znajduje się w Stanach Zjednoczonych, ale są także w Korei Południowej, Chi- nach czy Indiach. Jądrowy potentat z USA to też jeden z trzech finalistów w przetargu na rozbudowę czeskiej elektrowni jądrowej Dukowany, gdzie pozostałymi rywalami są… EDF i KHNP.

Małe jest lepsze

„Duży atom” w wielu krajach jest i będzie bardzo ważnym elementem tzw. miksu energetycznego, ale jego ważnym uzupełnieniem mają szansę stać się małe elektrownie jądrowe. Technologia reaktorów IV generacji, zwanych potocznie SMR na razie dopiero raczkuje, jednak zdaniem specjalistów to do niej będzie należała przyszłość energetyki.

Jednym z największych problemów z jakimi mierzą się współczesne elektrownie atomowe jest utylizacja i składowanie niebezpiecznych odpadów promieniotwórczych.Pręty paliwowe i inne urządzenia mające bezpośredni kontakt z nimi pozostaną radioaktywne przez wiele tysiącleci. Te używane w małych reaktorach modułowych przestaną być niebezpieczne już po kilkuset latach. Dodatkowo uzysk energii z tej samej ilości paliwa jądrowego co w standardowych reaktorach będzie 100–300 razy większy.

Do ich zasilenia posłuży szerszy asortyment paliw. Będą to między innymi przetworzone metale lub azotki zawierające uran i związki transuranowe, a także wypalone paliwo jądrowe ze starszych modeli reaktorów. Dzięki temu energię jądrową będzie można uznać za rodzaj energii odnawialnej.

Wspólną wadą wszystkich nowych technologii reaktorowych jest możliwość zwiększenia ryzyka awarii w początkowej fazie użytkowania, ze względu na niewielkie do- świadczenie operatorów SMR, jednak w ocenie ekspertów zagrożenia w przypadku tej technologii są znikome.

W atomowej awangardzie

Polska ma szansę stać się pionierem we wprowadzaniu rozwiązań SMR. W lutym 2022 r. KGHM podpisał z amerykańską firmą NuScale Power umowę na budowę sześciu modułowych reaktorów nuklearnych. Pierwsza tego typu elektrownia w naszym kraju będzie uruchomiona do 2029 r. Zainstalowaną moc określono na poziomie ok. 1 GW. Energia ma być wytwarzana przede wszystkim na potrzeby KGHM-u, ale koncern nie wyklucza dodatkowego wykorzystania jej w celach komercyjnych. W przyszłości flota SMR miedziowego koncernu może powiększyć się do 12 reaktorów.

Drugą polską spółką zainteresowaną rozwojem SMR jest PKN Orlen. W marcu UOKiK wydał zgodę na utworzenie przez płocki koncern i Synthos Green Energy spół- ki, która ma się zająć budową, eksploatacją i komercjalizacją małych reaktorów jądrowych w szczególności reaktorów BWRX-300

Polski uran zamiast polskiego węgla

Elektrownia atomowa, niezależnie od swojej wielkości, bez paliwa nie będzie produkować energii. Powszechnie stosowanym paliwem w reaktorach jądrowych jest uran. Największym jego producentem od lat jest Kazachstan. Złoża rudy uranowej wydobywane są również w Australii, Kanadzie, Namibii, Rosji, Republice Południowej Afryki i Brazylii. Według danych OECD opublikowanych w 2020 r. łączne zasoby uranu, które opłaca się wydobyć starczą branży energetycznej na co najmniej 240 lat.

Polska również posiada złoża zawierające uran. Po drugiej wojnie światowej wydobywano ten pierwiastek w okolicach Kowar na Dolnym Śląsku i w Kletnie w pobliżu Stronia Śląskiego oraz Kłodzka. Po 1989 r. nie prowadzono poszukiwań nowych złóż. Sytuacja uległa zmianie, gdy rozpoczęły się przygotowania do budowy pierwszej elektrowni atomowej. Wówczas zaplanowano prowadzenie poszukiwań w Sudetach, m.in. na terenie Gminy Stara Kamienica w obszarze koncesyjnym Kopaniec-Kromnów oraz na terenie Gminy Walim w obszarze koncesyjnym Dziećmorowice oraz na Mierzei Wiślanej. Przeprowadzenie dokładnych badań pomoże określić, jak bogate są tam złoża. Dotychczas badane polskie rudy uranowe zawierały od 250 do 1100 ppm (parts per milion, czyli „części na milion” – w tym przypadku gramów na tonę) uranu.

Jak szacuje Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej Polska dysponuje łącznie ok. 100 tys. ton uranu naturalnego (w tzw. zasobach prognozowanych). Niemniej jednak zidentyfikowane zasoby są mniejsze i wynoszą ok. 7 tys. ton. Wystarczyłoby to na ok. 56 lat nieprzerwanej pracy reaktorów o łącznej mocy co najmniej 3000 MW.

Paliwo do polskich elektrowni atomowych można pozyskiwać również ze złóż niekonwencjonalnych. Uran występuje bowiem w krajowych pokładach miedzi, odpadach po produkcji nawozów sztucznych oraz w węglu kamiennym. Wprawdzie zawartość tego pierwiastka w polskich węglach wynosi jedynie 1–9 ppm, ale jeśli weźmie się pod uwagę, że elektrownie konwencjonalne spalają rocznie kilkadziesiąt milionów ton węgla, okaże się, że na hałdy i przez kominy w powietrze trafiają ogromne ilości niezagospodarowanego uranu.

Trudno przewidzieć, jak długo energetyka jądrowa będzie towarzyszyła ludzkości. Pewne jest, że z każdą dekadą rozwiązania proponowane przez naukowców są coraz bezpieczniejsze i łatwiejsze w użyciu, a katastrofy na taką skalę jak w Czarnobylu czy Fukushimie więcej się już raczej nie wydarzą.