JAKA ENERGIA JEST LEPSZA?  

Zdjęcie: Elektrownie jądrowe w Europie

 W końcu 2001 roku na świecie pracowało 438 reaktorów jądrowych. Łączna ich moc wynosiła 354 GW(e) i w 2001 roku produkowały one 16% energii elektrycznej na świecie. 150 Elektrowni jądrowych stanowiących 36% mocy zainstalowanej na świecie znajdowało się w Europie Zachodniej, gdzie pokrywały 30% całkowitego zapotrzebowania na energię elektryczną. W Ameryce Północnej 118 reaktorów jądrowych dostarczało 20% energii elektrycznej w USA i 12 % energii elektrycznej w Kanadzie. W Europie Wschodniej i w państwach byłego Związku Radzieckiego pracowało 68 reaktorów jądrowych. Na Środkowym Wschodzie, w Azji Południowej i na Dalekim Wschodzie, gdzie planowany jest dalszy rozwój energetyki jądrowej, szczególnie w Chinach, Indiach. Japonii i w Republice Korei pracowały 84 reaktory jądrowe. W Ameryce Łacińskiej i w Afryce znajduje się mniej niż 2% całkowitej mocy elektrowni jądrowych.

 Normalnie pracująca elektrownia jądrowa nie produkuje popiołów ani pyłów i nie wydala gazów spalinowych. Wprowadza do środowiska mniejsze ilości substancji radioaktywnych niż elektrownia węglowa i to głównie w postaci nie reagujących chemicznie gazów szlachetnych ⁸⁵Kr i ¹³³Xe. Oprócz energii elektrycznej produkuje, jak każda elektrownia, ciepło odpadowe. Jest to czysta energetyka, prawie zupełnie nieszkodliwa dla środowiska. Elektrownia jądrowa o mocy 1000 MW(e) zużywa około 80 kg uranu dziennie, a rocznie produkuje około 30 t wysokoradioaktywnych odpadów w postaci zużytego paliwa, którego zabezpieczenie i przechowywanie wzbudza wiele emocji nie tylko wśród laików.
Jest to główny problem podnoszony przez przeciwników energetyki jądrowej.

Nikomu nie spędzają snu z powiek ilości uranu i toru zawarte w spalanym w Polsce węglu. W spalanych rocznie około 170 mln ton węgla kamiennego i brunatnego znajduje się około 500 ton uranu i toru łącznie, które są usuwane na wysypiska w popiołach lub wydmuchiwane do atmosfery w postaci pyłu. Groźnym produktem rozpadu ²²⁶Ra jest radon ²²²Rn, gaz szlachetny o czasie połowicznego zaniku 3.82 doby, który wydostaje się z gleby i materiałów zawierających ślady uranu, a więc m.in. z materiałów budowlanych. Od rodzaju użytych materiałów i charakteru podłoża zależy stężenie radonu w naszych mieszkaniach. Brak wymiany powietrza z otoczeniem znacznie je zwiększa. Wdychane ²²²Rn i pyły zawierające promieniotwórcze produkty jego rozpadu stanowią główny udział w naturalnej dawce promieniowania otrzymywanego przez ludzi.

Warto zwrócić uwagę na inny aspekt zanieczyszczenia węgla pierwiastkami radioaktywnymi. Moc dawki otrzymywanej przez górników w kopalniach węgla jest tylko 10 razy mniejsza od dawki w kopalni rudy uranu. Ponieważ taki sam efekt energetyczny otrzymuje się z 50 razy mniejszej masy rudy uranu niż węgla, górnictwo węglowe niesie pięciokrotnie większe zagrożenie promieniotwórczością niż kopalnie rudy uranu.

Odpady towarzyszące produkcji przemysłowej stają się zmorą ludzkości. W Polsce stałych odpadów przemysłowych, uciążliwych dla środowiska, w 1995 roku było 123 mln ton, a nagromadzonych odpadów ponad 1.9 mld ton. Zawierają one wiele toksycznych (m.in. rakotwórczych) związków chemicznych i ciężkich metali. Szkodliwe substancje wymywane przez deszcze przedostają się do wód powierzchniowych i gruntowych, dewastują środowisko oraz zagrażają zdrowiu i życiu ludzi. Objętość nieoczyszczonych ścieków przemysłowych i komunalnych odprowadzonych w 1995 roku do wód powierzchniowych przekroczyła 1 mld m³. Większość tych odpadów jest traktowana beztrosko, bez żadnych zabezpieczeń. Na tym tle zestalone w betonie lub bitumie (asfalcie) i zamknięte w metalowych beczkach nisko i średnioaktywne odpady promieniotwórcze stanowią nieistotne zagrożenie. Ludzi jednak przeraża fakt, że są to odpady promieniotwórcze. Wielu osobom wydaje się, że energetyka jądrowa wprowadza do środowiska szczególnie groźny, nowy, poprzednio nie spotykany element. Jest to całkowicie błędne przekonanie.

Wypalone paliwo jądrowe jest przechowywane przez około 10 lat w basenach wodnych na terenie elektrowni. W tym czasie znacznie maleje aktywność produktów rozszczepienia i ilość wydzielanego ciepła. Następnie zużyte paliwo może ulec przeróbce polegającej na odzyskaniu pozostałego w nim uranu oraz wytworzonego plutonu. Obecnie, wobec niskich cen uranu i wielkich zapasów broni jądrowej, taka przeróbka się nie opłaca, toteż paliwo jest składowane w suchych przechowalnikach w celu uniknięcia korozji, gdzie czeka na ewentualne zmiany na rynku paliw jądrowych.

Najlepszym zabezpieczeniem wysokoaktywnych produktów rozszczepienia jest ich zeszklenie i umieszczenie w pojemnikach z nieoddziałujących chemicznie materiałów, które z kolei, otoczone warstwą gliny nie przepuszczającej wody są składowane na dużych głębokościach pod ziemią lub wewnątrz gór. Taka procedura sprowadza praktycznie do zera prawdopodobieństwo przedostania się substancji radioaktywnych do biosfery.

Należy pamiętać, że aktywność odpadów z energetyki jądrowej maleje stukrotnie w ciągu 600 lat, podczas gdy naturalne pierwiastki promieniotwórcze mają czas połowicznego rozpadu rzędu miliardów lat. Można powiedzieć, że w skali tysięcy lat energetyka jądrowa, zużywając uran, a w przyszłości również tor, będzie obniżać, a nie zwiększać zagrożenie ludzkości promieniowaniem jonizującym. Warto w tym miejscu jeszcze raz przypomnieć, że w popiołach usuwanych rocznie na wysypiska z elektrowni węglowej o mocy 1000 MW(e) znajduje się średnio ponad 3 tony uranu oraz około 7 ton toru i substancje te nie są w żaden sposób zabezpieczone.

FUZJA - ENERGIA PRZYSZŁOŚCI?

Dwa jądra lekkich izotopów (na przykład izotopów wodoru) mogą uwalniać duże ilości energii łącząc się w cięższe jądro, na przykład helu. Reakcja fuzji zachodzi w bardzo wysokiej temperaturze - około 200 milionów stopni Celsjusza. Dlatego fuzja nazywana jest reakcją termojądrową. Reakcje takie zachodzą na Słońcu i gwiazdach. Zjawisko to zostało wykorzystane w konstrukcji bomby wodorowej.

ENERGIA FUZJI  

W reakcji fuzji masa końcowego jądra jest mniejsza niż suma dwóch jąder początkowych. Ów defekt masy (przy tej samej liczbie nukleonów) daje energię jeszcze większą niż energia otrzymana w reakcji rozszczepienia. Fuzja wszystkich jąder kilograma mieszanki deuteru i trytu wytworzyłaby tyle energii, co spalenie 10 tysięcy ton węgla!

FUZJA KONTROLOWANA

Fizycy próbują kontrolować reakcję fuzji, która mogłaby być nowym źródłem energii w przyszłości. Kontrolowana fuzja termojądrowa jest tak ważna dla ludzkości, że stała się tematem jedynego programu badawczego skupiającego wszystkie kraje, które osiągnęły wysoki poziom rozwoju nauki i techniki, tzw. programu ITER (z ang. International Thermonuclear Experimental Reactor).

Fotografia przedstawia wnętrze pierścieniowej komory urządzenia nadprzewodzącego "Tore supra" zbudowanego w Cadarache (CEA) w ramach programu EURATOM, którego celem jest zbadanie kontrolowanej fuzji "uwięzionej" w polu magnetycznym.