Nowoczesne elektrownie atomowe, czyli przyczynek do walki z ciemnotą

Polska dyskusja o energii atomowej niezmiennie rozbija się o mur zbudowany z cegieł złej woli oraz ignorancji. Najgłośniej protestujący wiedzą o elektrowniach atomowych tyle, że są to elektrownie i że są atomowe. Opinię tych osób kształtuje wspomnienie o Czarnobylu. Konstatacja jest banalna: tam wybuchło, to i tu wybuchnie. Zawsze uważałem, że niewiedza i ignorancja jest źródłem zła wszelkiego, dlatego… przyjrzyjmy się elektrowniom atomowym czwartej generacji. 

Gdy głupota rodzi głupotę

Katastrofa w Czarnobylu zdarzyła się na reaktorze RBMK-1000. Jest to jednostka plasująca się między pierwszą a drugą generacją reaktorów, choć niektórzy opisują ją jako urządzenie generacji drugiej. Reaktor wybuchł nie dlatego, że był stary, wadliwy czy po prostu kiepski (choć idealny też nie był). Wybuchł z powodu głupoty i chciejstwa decydentów. Obsługa z premedytacją wyłączyła kilka systemów bezpieczeństwa i wykonała czynności, które normalnie myślącemu pracownikowi elektrowni atomowej nie przechodzą przez myśl.

Zawsze mówię, że poza dwoma wybuchami w reaktorze nastąpił jeszcze jeden, znacznie potężniejszy incydent - eksplodowała skumulowana ludzka głupota. Konstruktorzy RBMK-1000 nie założyli, że pracownicy mogą zachować się tak absurdalnie, i nie zabezpieczyli reaktora przed takimi działaniami. Wszystkiego przewidzieć się nie da, zwłaszcza zachowania ludzkiego.

Od czasu opracowania reaktora RBMK minęło 60 lat! Z technicznego punktu widzenia zmieniło się bardzo dużo, zarówno w kwestii wydajności, jak i bezpieczeństwa. Z mentalnego punktu widzenia nie zmieniło się nic. Protestujący nie chcą poznawać nowych technologii i pogłębiać wiedzy. Więcej satysfakcji sprawia wrzeszczenie i obserwowanie, jak wielcy i bogaci ulegają tym wrzaskom. Tak jest prościej.

Generacja IV

Ale prawda jest znacznie ciekawsza. Prawda i twarde fakty. Obecnie opracowujemy i przygotowujemy się do budowy reaktorów IV generacji. Wspomina się także o technologiach generacji V+, ale są one wciąż w fazie teoretycznej. Szacuje się, że pełne wdrożenie do użytku komercyjnego generacji IV nastąpi jeszcze przed 2030 rokiem.

Pierwsze nowoczesne elektrownie będą powstawać już w 2021 roku, kiedy zakończą się prace nad reaktorem wysokotemperaturowym VHTR.

Zespoły pracujące nad generacją IV mają jasno wyznaczone cele, które muszą bezwzględnie spełniać ich wynalazki:

Zobacz również: Ręczna drukarka 3D

  • Muszą spełniać zasady zrównoważonego rozwoju, czyli być ekologicznie bezpieczne na każdym etapie funkcjonowania (także podczas składowania odpadów).
  • Muszą być niezawodne i bezpieczne.
  • Muszą być opłacalne.
  • Muszą być odpowiednio chronione przed zagrożeniami zewnętrznymi.

VHTR

Pierwszy typem nowoczesnej elektrowni atomowej jest wspomniany wcześniej VHTR. Wysokie temperatury na wyjściu (1000°C) pozwalają na wykorzystanie ciepła procesowego do wybranych celów oraz produkowanie wodoru dzięki zastosowaniu cyklu jodowo-siarkowego. Bazą VHTR jest rdzeń z moderatorem grafitowym.

Pierwszy tego typu reaktor miał dostarczać energię Afryce Południowej w 2010 roku, ale problemy ekonomiczne kraju i niepewny klimat polityczny zmusiły inwestorów do wycofania się z inwestycji.

SCWR

Podobnym rozwiązaniem do VHTR jest technologia SCWR, czyli Supercritical-Water-Cooled Reactor. Woda w stanie nadkrytycznym, czyli pod kolosalnym ciśnieniem i o bardzo wysokiej temperaturze, jest cieczą roboczą. Reaktor jest jednofazowy, co oznacza uproszczenie konstrukcji i zwiększoną niezawodność. Jak się pewnie domyślacie, wydajność cieplna reaktora SCWR jest bardzo wysoka (45%). Między innymi dlatego to rozwiązanie jest hołubione przez naukowców i inżynierów.

Drugą ważną zaletą jest niski koszt wyprodukowanej energii. Zastosowane rozwiązania są już powszechnie znane (LWR — reaktory lekkiej wody oraz kotły na wodę nadkrytyczną), co pozwoli na ich wdrożenie w krajach uboższych.

MSR

MSR to prawdziwa nowość. Chłodziwem oraz niekiedy samym paliwem jest w tym przypadku mieszanina stopionej soli. Drugi składnik mieszanki to uran, który tworzy z fluorowaną solą tetrafluorek uranu (alternatywnie wykorzystuje się tetrafluorek toru). Ciecz ta przepływa przez grafit, gdzie osiąga masę krytyczną. Grafit pełni także funkcję moderatora.

Szczególnym zainteresowaniem cieszy się rozwiązanie wykorzystujące tor (LFTR). Takie elektrownie, mimo większego stopnia skomplikowania, są praktycznie bezobsługowe. Cały proces można bezpiecznie zautomatyzować.

Reaktory prędkie

Na koniec warto wspomnieć o rodzinie reaktorów prędkich - GFR, SFR, LFR. Każdy z nich wykorzystuje widmo neutronów prędkich, a różnią się od siebie użytym chłodziwem. GFR jest chłodzony gazem (hel), który osiąga na wyjściu wysoką temperaturę 850°C. Cechą szczególną jest zastosowanie kompozytowego paliwa ceramicznego, co znacznie podnosi efektywność i bezpieczeństwo.

SFR jest chłodzony sodem. Konstrukcja reaktora pozwala na znacznie bardziej efektywne wykorzystanie uranu oraz eliminację konieczności wywożenia odpadów poprocesowych. Reaktor jest pasywnie bezpieczny, co oznacza, że reakcje łańcuchowe zatrzymują się automatycznie, ponieważ paliwo jądrowe ulega rozszerzeniu termicznemu.

LFR to reaktor, w którym chłodzenie odbywa się za sprawą… ołowiu w formie ciekłej. Rozwiązanie jest bardzo ekonomiczne. Reaktory są dostarczane w formie prefabrykowanych rdzeni łączonych w moduły lub monolity. Moc pojedynczego monolitu może osiągnąć nawet 1200 MW. Chłodziwo wyjściowe osiąga temperaturę nawet 800°C.

Schematy powyższych rozwiązań możecie obejrzeć poniżej.

GFR
SFR
LFR
Podziel się:

Przeczytaj także:

Także w kategorii Technologie:

Sprzedawca w sklepie komputerowym - zawód ograniczonego zaufania 8 cudów techniki z lat 90. Napęd ZIP, robot AIBO i pager BlackBerry. Pamiętasz je? Xanadu - zapomniany przodek WWW. Kto naprawdę wymyślił hipertekst? V3 - mordercza stonoga Hitlera. Największe działo drugiej wojny testowano w Międzyzdrojach Jak prasa pisała o Internecie w 1988 roku? Binairy Talk – dane zapisane w obłokach dymu. Odczytamy je laserem Niesamowity XC-120 Packplane: eksperymentalny samolot z lat 50. Tajny projekt NASA: dlaczego rozsypano w Kosmosie miliony miedzianych igieł? Technologiczne mity. Sony timer, czyli planowe starzenie produktów To lata! Najdziwniejsze samoloty pionierów lotnictwa Najlepsze śmigłowce szturmowe dla polskiej armii Szok i skandal. Okazało się, że w polskich magazynach Amazona trzeba "zapieprzać" PlayStation w Polsce - czym konsola podbiła serca Polaków? Yandex Browser, czyli rosyjska przeglądarka przyszłości. Warto zobaczyć! Nie tylko Project Ara. Puzzlephone też pozwoli zbudować własnego smartfona - w łatwiejszy sposób! Polski wynalazek: Clime. Niepozorna pastylka podłączy nasz świat do Internetu Tarcza Polski - największy polski program zbrojeniowy. Na co wydamy 26 mld? YouWare - człowiek jak bydło. Nowoczesna wizytówka czy ludzkie znakowanie? 11 zapomnianych konkurentów PlayStation: Jaguar, Amiga CD32, Apple Pippin i inne FES Watch - zegarek z e-papieru. Nie jest mądry, ale wygląda świetnie! Xbox One wykorzysta fitnessowe opaski? Strach się bać - Microsoft chce wiedzieć o nas za dużo! Do czego potrzebny jest Kickstarter? Żeby giganci mieli skąd brać pomysły Najlepsze myszy do gier – propozycje prezentowe na każdą kieszeń [zestawienie] Z naszych gadżetów znikną dziwne znaczki i napisy. E-Label to dowód na to, że rządzi nami biurokracja!