Po katastrofie w Japonii wiele krajów uznało energię atomową za zbyt groźną dla ludzi i środowiska. Niemcy ogłosiły, że będą wycofywać się z energetyki jądrowej, a Szwajcaria wstrzymała prace nad trzema elektrowniami – choć obydwa te kraje leżą daleko od stref zagrożonych trzęsieniami ziemi i tsunami. Nikt nie słuchał naukowców podkreślających, że liczące 40 lat reaktory w Fukushimie nie zostały uszkodzone przez trzęsienie ziemi o magnitudzie 9.0, a sama ta awaria nijak się ma do ponurej historii Czarnobyla. Politycy zapomnieli też, że technologia jądrowa ciągle ewoluuje i staje się coraz bezpieczniejsza. Współcześnie budowane reaktory są mniej podatne na awarie dzięki pasywnym systemom zabezpieczeń. Starsze konstrukcje wymagają chłodzenia, do którego niezbędna jest energia elektryczna. W Fukushimie po uderzeniu tsunami zabrakło prądu, dlatego doszło do niebezpiecznego przegrzania instalacji. Nowe konstrukcje w takich warunkach schłodzą się same. Co więcej, niektóre z nich będą pracować w znacznie niższych temperaturach, co dodatkowo ogranicza ryzyko.

W przyszłości elektrownie prawdopodobnie będą też mniejsze niż dotychczas. Oznacza to mniejszą ilość paliwa nuklearnego w jednym miejscu, mniejszą moc, a więc mniejsze ryzyko awarii. „Mały reaktor po prostu trudniej uszkodzić niż duży” – wyjaśnia prof. Michael Podowski z amerykańskiego Rensselaer Polytechnic Institute. Co więcej, takie rozproszenie produkcji energii jest także opłacalne. Duża elektrownia wymaga sieci przesyłowej, dostarczającej elektryczność do odbiorców – budowa linii wysokiego napięcia jest kosztowna, a straty podczas przesyłania sięgają nawet 10 proc. Mniejsze „atomówki” będą mogły zasilać pojedyncze regiony, metropolie czy wręcz gminy, zmniejszając ryzyko przeciążenia sieci i przerw w dostawie energii.

Generacja III plus

Do niedawna historia znała tylko dwa przypadki poważnych awarii w elektrowniach jądrowych – Three Mile Island (1979 r.) i Czarnobyl (1986 r.). Z obu projektanci wyciągnęli wnioski i ulepszyli konstrukcje budowanych współcześnie reaktorów, które zaliczane są do tzw. generacji III i III plus. W porównaniu z instalacją w Fukushimie są one w pewnym sensie o wiele prostsze – zawierają mniej elementów ruchomych, zaworów itd., czyli tego, co może się zepsuć. W razie awarii zaczynają działać pasywne systemy zabezpieczeń, wykorzystujące naturalne zjawiska (np. siłę grawitacji) do schłodzenia reaktora. Takie mechanizmy nie potrzebują elektryczności ani obecności człowieka i są w stanie zadziałać praktycznie w każdej sytuacji. Elektrownie generacji III plus są już budowane m.in. przez francuską firmę Areva i amerykańską Westinghouse. „Te reaktory mają wiele rozwiązań technicznych, które nie istniały 30 czy 40 lat temu” – podkreśla prof. Michael Podowski. Podobne elektrownie mają powstać w Polsce.

Więcej:www.areva.com

ap1000.westinghousenuclear.com     

Pływające atomówki

Pierwszy tego typu statek zbudowano w USA w latach 60. XX w. – był to Sturgis z reaktorem MH-1A o mocy 10 MW na pokładzie. W 1975 r. został wycofany z użytku i od tamtej pory Amerykanie nie interesowali się pływającymi elektrowniami. Pomysł podchwycili natomiast niedawno Rosjanie. Ich pierwsza pływająca „atomówka” zacznie działać w przyszłym roku. To Akademik Łomonosow – statek długości 114 m, szerokości 30 m i wyporności 21,5 tys. ton. Na jego pokładzie zainstalowano dwa zmodyfikowane reaktory KLT-40, stosowane dotychczas w lodołamaczach o napędzie atomowym.  Pływająca elektrownia ma dostarczać 70 MW elektryczności lub 300 MW energii cieplnej teoretycznie w dowolnym miejscu, w którym zacumuje i zostanie podłączona do sieci. Akademik Łomonosow będzie zaopatrywał miasto Wiluczyńsk na Półwyspie Czukockim. Rosja planuje budowę kolejnych jednostek tego typu – w 2015 r. ma być ich co najmniej siedem. Ekolodzy twierdzą jednak, że takie elektrownie stwarzają wielkie zagrożenie dla środowiska.

Więcej: www.rosatom.ru

Baterie nuklearne

W szalonych latach 50. – na początku ery atomu – nie brakowało optymistycznych wizji przyszłości zdominowanej przez samoloty, samochody, a nawet lodówki zasilane energią jądrową. Dziś wiemy, że na takie wynalazki na razie nie ma co liczyć, ale pojawiają się już projekty elektrowni tak małych, że z łatwością zmieściłyby się w garażu czy piwnicy. Jeden z nich opracowali uczeni z Los Alamos National Laboratory, którzy założyli firmę Hyperion Power Generation. Ich  reaktor to swego rodzaju atomowa bateria – ma średnicę półtora metra, wysokość 2,5 m, moc 25 MW i będzie dostarczany w jednym „kawałku”, gotowy do pracy. Po zużyciu całego paliwa, co potrwa 8–10 lat, może być odebrany przez firmę i zastąpiony nowym. Hyperion zbiera już zamówienia – w kolejce ustawili się producenci energii z Czech, Kenii, Kambodży czy Arabii Saudyjskiej. Minielektrownia ma być tania – do jej wybudowania wystarczy 100 mln dolarów (klasyczne kosztują kilka miliardów), a do obsługi – zaledwie 25 osób. Takie nuklearne baterie mogą zaopatrywać w prąd niewielkie miasta, pojedyczne fabryki, a nawet statki pasażerskie. „Nasza technologia zmieni reguły gry. To taki iPhone wśród reaktorów” – mówi John Deal, prezes Hyperion Power Generation. Czy tak się stanie? Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, pierwsze minielektrownie trafią do użytku w 2013 r.

Więcej: www.hyperionpowergeneration.com

Konstrukcje modułowe

 

Typowa elektrownia jądrowa – np. taka, jaką planuje się wkrótce wybudować w Polsce – ma moc ponad 1000 MW. Problem z takimi instalacjami polega na tym, że nie są skalowalne – gdy potrzeba będzie więcej prądu (bo np. wzrośnie liczba mieszkańców pobliskiej metropolii), trzeba będzie albo dostarczyć go siecią przesyłową z innych źródeł, albo wybudować nową wielką elektrownię. A gdyby tak dało się ją zbudować z „klocków”, takich jak mniejsze reaktory? Ta idea przyświeca firmom, które projektują modułowe elektrownie jądrowe. Pojedynczy „klocek” może mieć mniejszą moc – kilkaset albo nawet kilkadziesiąt megawatów – i gdy potrzeby rosną, do istniejącego kompleksu dodajemy po prostu jeszcze jeden element. Całością można sterować z jednego miejsca, w razie potrzeby wyłączając poszczególne reaktory czy wymieniając je na nowe, gdy skończy się w nich paliwo. Takie rozwiązanie może też być tańsze dla firm energetycznych – nie trzeba od razu inwestować miliardów dolarów.
 
Więcej: www.babcock.com

Elektrownie podziemne

Niemal wszystkie nowe projekty zakładają, że reaktory zostaną ukryte pod ziemią. Takie rozwiązanie ma wiele zalet – instalacja jest wówczas zabezpieczona przed atakami z powietrza (czy to wojskowymi, czy terrorystycznymi), a do tego mniej szpeci krajobraz i nie wywołuje niemiłych skojarzeń u ludzi mieszkających w pobliżu. W ten sam sposób można ukrywać „pełnowymiarowe” elektrownie – tak jest np. w przypadku reaktorów działających w rosyjskim Żeleznogorsku. Teoretycznie można by w tym celu wykorzystać np. nieczynne kopalnie. Zużyte paliwo byłoby składowane obok podziemnej elektrowni, a po zakończeniu działalności cały obiekt zostałby zabezpieczony i zalany betonem.

Reaktor na odpady

Prawdziwym przełomem może być technologia firmy TerraPower, wspieranej kapitałowo m.in. przez Billa Gatesa. Zwykłe elektrownie jądrowe potrzebują dużo uranu-235 – izotopu, który w naturze występuje o wiele rzadziej niż uran-238. Dlatego paliwo atomowe musi najpierw przejść proces wzbogacania. Dzięki niemu zawartość U-235 rośnie do co najmniej kilku procent, ale przy okazji powstają duże ilości U-238, który jest traktowany jako niebezpieczny odpad. Opracowany przez TerraPower reaktor fali podłużnej (TWR) potrafi uzyskiwać energię z uranu-238 (potrzebuje tylko trochę U-235, by zainicjować reakcję),przy czym robi to w niższych temperaturach i wolniej niż typowe elektrownie jądrowe. A to oznacza, że instalacja jest bardziej odporna na przegrzanie i raz załadowana paliwem – może działać przez co najmniej 70 lat. Co więcej, w samych Stanach Zjednoczonych na składowiskach znajduje się blisko 800 tys. ton U-238 – gdyby wszystkie elektrownie mogły go wykorzystywać, wystarczyłoby to na tysiące lat i można by nawet zamknąć kopalnie tego pierwiastka. TerraPower chce wybudować instalację testową o mocy ok. 500 MW, ale na razie nie wiadomo, gdzie i kiedy miałoby to nastąpić.