Amerykański atom dla Polski, czyli co oferują reaktory AP1000

Polski sektor jądrowy to na razie reaktor "Maria" w Świerku, Ośrodek Radioizotopów POLATOM i składowisko odpadów promieniotwórczych w Różanie. Do 2033 r. ma do nich dołączyć pierwszy blok polskiej elektrowni jądrowej. Jaką konkretnie technologię oferuje amerykański koncern Westinghouse i czym wyróżniają się amerykańskie reaktory AP1000?

Amerykańska oferta to jedna z propozycji modernizacji polskiej energetyki. Decyzji polskich władz, aby po latach powrócić do rozwoju energetyki jądrowej, towarzyszy problem wyboru zagranicznego partnera, który zapewni odpowiednią technologię i wiedzę. O polskie zamówienia i pieniądze rywalizują m.in. koncerny z Francji (EDF), Korei Południowej (KHNP) i Stanów Zjednoczonych (Westinghouse i Bechtel).

Choć decyzja oficjalnie jeszcze nie zapadła, to właśnie Amerykanie wydają się mieć największe szanse na zdobycie polskiego zamówienia. Przekonanie to opiera się m.in. na opracowanym w związku z planowaną inwestycją "Raporcie o oddziaływaniu na środowisko", w którym spółka odpowiedzialna za powstanie polskiej elektrowni jądrowej – PEJ (Polskie Elektrownie Jądrowe) – przyjęła założenie wykorzystania amerykańskich reaktorów AP1000.

Co więcej, jak zauważa Kacper Świsłowski z serwisu Green News, międzyrządowa umowa pomiędzy Polską i Stanami Zjednoczonymi przewiduje, że PEJ jest "zachęcana do wyboru amerykańskiego projektu reaktora jądrowego", a zaangażowanie amerykańskich podmiotów ma sprawić, że strategiczna współpraca w zakresie energetyki jądrowej będzie "najbardziej skuteczna".

Amerykanie, którzy swoją ofertę złożyli jako ostatni, proponują połączenie technologii koncernu Westinghouse z doświadczeniem spółki Bechtel, działającej w branży budowlanej. Propozycja zakłada budowę elektrowni bazującej na reaktorach AP1000, zaliczanych do generacji III+.

To rozwiązanie, którego twórcy bardzo mocno akcentują kwestie bezpieczeństwa. AP1000 to reaktor typu PWR (pressurized water reactor – reaktor wodny ciśnieniowy). Cechą takiego rozwiązania jest zastosowanie dwóch niezależnych, odseparowanych od siebie obiegów wody.

Pierwszy – z wodą pod wysokim ciśnieniem – pełni podwójną rolę spowalniającego neutrony moderatora, a zarazem chłodziwa. Odebrane z reaktora ciepło jest – poprzez wytwornicę pary – przekazywane do drugiego obiegu wody, działającego pod niższym ciśnieniem. Dopiero drugi obieg służy do generowania prądu, napędzając turbinę parową.

Wykorzystanie dwóch oddzielnych obiegów minimalizuje ryzyko, że spowodowany awarią wyciek będzie oznaczał radioaktywne skażenie. Jednocześnie sam reaktor został zaprojektowany tak, aby kluczowe systemy bezpieczeństwa działały całkowicie pasywnie, wykorzystując nie zewnętrzne zasilanie, ale najprostsze mechanizmy związane z fizyką – cyrkulację podgrzanej wody i grawitację.

W praktyce oznacza to, że bezpieczeństwo nie zależy od urządzeń, jak pompy, wentylatory czy napędzające instalację silniki, a spowodowany jakimś wypadkiem losowym zanik zasilania nie wywoła zagrożenia.

Ponadto w reaktorach chłodzonych wodą wzrost temperatury powoduje zmianę gęstości wody i gorsze spowalnianie przez nią neutronów, co w praktyce oznacza, że awaria powoduje spadek mocy reaktora.

Oferowany przez AP1000 poziom bezpieczeństwa sprawia, że elektrownie wykorzystujące to rozwiązanie powstają – poza Chinami – także w samych Stanach Zjednoczonych. To ważna zmiana, bo amerykański sektor cywilnej energetyki jądrowej miał długą przerwę w rozwoju. Jej powodem był incydent bezpieczeństwa, do jakiego doszło ponad 40 lat temu w Pensylwanii, w elektrowni Three Mile Island, zbudowanej na sztucznej wyspie zlokalizowanej pośrodku rzeki Susquehanna.

Awaria systemu chłodzenia, spotęgowana błędem ludzkim (jednocześnie konserwowano wszystkie pompy awaryjne, nie zostawiając ani jednej na wypadek awarii) i nieprawidłowym działaniem zaworu bezpieczeństwa, doprowadziła do uwolnienia z zamkniętego obiegu skażonej wody, która w postaci oparów trafiła do atmosfery.

Mimo decyzyjnego chaosu, powodowanego przez lokalne władze, awarię udało się jednak opanować i obniżyć temperaturę reaktora, a tym samym zapobiec wyciekowi paliwa jądrowego. Incydent w Three Mile Island miał jednak długotrwałe następstwa, wywołując w Stanach Zjednoczonych lęk przed energetyką jądrową i dając do ręki oręż organizacjom zwalczającym elektrownie atomowe. Spowodowało to trwające kilkadziesiąt lat zamrożenie inwestycji, związanych z budową elektrowni jądrowych – do budowy nowych Amerykanie powrócili dopiero w ostatnich latach.

Równie wyboista okazała się polska droga do atomu. Polska elektrownia jądrowa to inwestycja planowana od połowy poprzedniego wieku. W latach 80. rozpoczęto nawet budowę elektrowni w nadmorskim Żarnowcu, ale protesty środowisk, uważających się za ekologiczne, doprowadziły do jej zatrzymania i – ostatecznie – porzucenia. Zablokowany został także plan budowy elektrowni jądrowej Warta w miejscowości Klempicz w Wielkopolsce.

Niezależnie od kontrowersji, w Polsce powstało Krajowe Składowisko Odpadów Promieniotwórczych. Zlokalizowane 90 km od Warszawy, na terenie porosyjskiego Fortu III w Różanie, ma trzy hektary powierzchni. Pozwala na bezpieczne składowanie odpadów pochodzących z jedynego – na razie – polskiego reaktora jądrowego "Maria" czy Ośrodka Radioizotopów POLATOM.

O tym, jak zabezpieczone są takie obiekty, miała okazję przekonać się Karolina Modzelewska, która w swoim reportażu zauważyła: "Pomimo spędzenia wielu godzin na terenie KSOP mój dozymetr nie wykazał nic niepokojącego. Cały czas wyświetlająca się na nim wartość wynosiła 0,00. Dodatkowo przed opuszczeniem obiektu specjalna maszyna sprawdziła, czy w moim przypadku nie doszło do kontaminacji. Chodzi o weryfikację, czy nie doszło do skażenia ubrań lub ciała. Również w tym przypadku, pomimo kilkukrotnego skorzystania z maszyny, żadnego napromieniowania nie stwierdzono."

Nowa polska elektrownia atomowa powstanie najprawdopodobniej w lokalizacji "Lubiatowo-Kopalino" w gminie Choczewo w województwie pomorskim. Została ona wybrana w grudniu 2021 r. po bardzo długim, kilkunastoletnim okresie niepewności, związanej z brakiem decyzji kolejnych spółek, mających na celu sfinalizowanie budowy polskiej elektrowni jądrowej.

Aktualny plan przewiduje, że jej pierwszy blok o mocy od 1 do 1,6 GW, ma zostać uruchomiony w 2033 r. Kolejne, powstające w maksymalnie trzyletnich odstępach, mają doprowadzić do sytuacji, gdzie w 2040 r. Polska będzie miała do dyspozycji 9 GW pochodzących z "atomu".