Subiektywny przegląd elektrowni jądrowych świata [cz.1.]

Rocznica trzęsienia ziemi i tsunami w Japonii oraz polskie problemy z redukcją emisji CO2 przypomniały temat energetyki nuklearnej. Aby dać odpór demagogii ekologizmu zalewającego media, proponuję dziś i w piątek wycieczkę po architekturze takich elektrowni. Na początek te bardziej niezwykłe, czasami odległe i chyba przez to mniej znane, a niesłusznie.

Elektrownia Palo Verde w Tonopah w Arizonie, niedaleko Phoenix, głównego odbiorcy jej prądu. Kompleks składa się z 3 reaktorów wodnych, ciśnieniowych (ang. PWR) typu System 80 firmy Combustion Engineering kupionej przez Westinghouse Electric Company (od 2006 r. własność Toshiby). Palo Verde wytwarza ok. 3,3 GWe rocznie i jest najpotężniejszą elektrownią jądrową w USA. Ale nie to jest w niej najbardziej interesujące.

Jako jedyna siłownia jądrowa stoi na pustyni, bez dostępu do naturalnych źródeł wody. Wykorzystuje za to deszczówkę i wodę ze ścieków przesyłanych z okolicznych miast. Nieopodal elektrowni jest sztuczny zbiornik magazynujący tak odzyskaną wodę. Żelbetowe kopuły nakrywające reaktory należą do jednych z największych na świecie. Każda ma objętość 74 tys. m3, a ich ściany mają 1,2 m grubości. Ocenia się, że Palo Verde od 1988 r. pozwoliła uniknąć emisji 484 mln ton CO2, 253 mln ton SO2 i 618 mln ton NO.

Elektrownia w Biełojarsku (BAES) w Rosji. Dość niepozorna, ale chyba najbardziej interesująca rosyjska siłownia jądrowa. Pierwszymi jej reaktorami były AMB-100 i 200 typu RBMK (odpowiednio 102 i 170 MWe). Jeden wyłączono w 1983 r., a AMB-200 w 1990 r. Obecnie jedynym pracującym reaktorem jest BN-600 (moc 600 MWe), tzw. reaktor prędki, chłodzony ciekłym sodem.

W reaktorach chłodzonych wodą spowalnia ona (jako moderator) neutrony. W reaktorach prędkich nie zachodzi to zjawisko, nie mają moderatora, a reakcję rozszczepienia wywołują neutrony prędkie. Problemem jest sam sód, ponieważ ulega zapłonowi w kontakcie z powietrzem i jest substancją silnie korodującą. BN-600 jest jedynym przemysłowym reaktorem prędkim na świecie. Konstrukcje z innych krajów nigdy nie wyszły poza stadium reaktorów badawczych. Obecnie na ukończeniu jest blok z reaktorem BN-800 (zdj. poniżej, 800 MWe), który ruszy w 2013 r. W budowie jest kolejny – BN-1200 (1200 MWe).

Ten malowniczo ulokowany nad Renem obiekt to Superphénix, francuskie podejście do reaktorów prędkich. Także chłodzony ciekłym sodem, zawiódł pokładane w nim oczekiwania. Teoretycznie miał dysponować mocą 1,2 GWe, ale osiągnął tylko 33% tej wartości. Uruchomiony w 1986 r., pracował do 1997. W latach 1994-96 podłączony był do sieci przesyłowej. W 1996 wyprodukował 3 400 GWh energii elektrycznej wartej 850 mln ówczesnych franków. Jednak przez większość czasu dostarczał usterek, głównie wycieków sodu. Łącznie Superphénix pochłonął 9,1 mld euro (ok. 60 mld franków).

Najciekawszy incydent z Superphénix to atak terrorystyczny na niego. Nie był to jednak sabotaż ekologistów, ale podobno atak słynnego Carlosa „Szakala” i jego żony. W 1982 r. ostrzelali plac budowy z granatnika RPG-7. Z 5 wystrzelonych pocisków 2 trafiły w stojącą już betonową osłonę reaktora, nie robiąc poważnych strat.

Zaporoska Elektrownia Atomowa (ZAES) jest największą europejską elektrownią jądrową. Zbudowana nad Dnieprem, do chłodzenia czerpie wodę ze Zbiornika Kachowskiego, który powstał w efekcie budowy Kachowskiej Elektrowni Wodnej w latach 50. ZAES działa od 1985 r., kiedy uruchomiono pierwszy blok reaktorowy. Łącznie do 1995 r. postawiono ich 6 - każdy z reaktorem PWR rosyjskiego typu WWER-1000/320 o mocy 1000 MWe. ZAES i jej 6 GWe pokrywa ponad 20% zapotrzebowania na prąd całej Ukrainy. Warto pamiętać, że ukraińska energetyka jądrowa to nie tylko Czarnobyl.

Południowokoreańska elektrownia Yeonggwang też należy do największych na świecie. Obecnie 5,875 GWe z jej 6 reaktorów daje jej 5 lokatę. Jej pozycja będzie spadać, również w samej Korei, co po prostu wynika z rozbudowy innych siłowni. Najciekawsze w niej jest to, że wykorzystuje 3 różne modele reaktorów. 2 najstarsze (z lat 1986-87) to Westinghouse WH F, 2 kolejne to System 80 (1995-96), 2 najmłodsze to OPR-1000 (2002). Wszystkie należą do kategorii PWR.

Historia tej elektrowni skupia jak w soczewce rozwój południowokoreańskiego przemysłu energetyki jądrowej. Zaczęło się od współpracy z USA (Westinghouse/Combustion Engineering) i importu amerykańskich technologii. Pozwoliło to wyszkolić własne kadry i rozpocząć prace konstrukcyjne. Ich efektem jest reaktor OPR-1000 (zwany też Korean Standardized Nuclear Plant, KSNP) bazujący na System 80. Obecnie Korea Płd. sama jest eksporterem reaktorów wraz ze swoim najnowszym modelem APR-1400 (1,4 GWe).

Sąsiednia Japonia, również ze względu na zeszłoroczny kataklizm, jest obecnie mocno kojarzona z energetyką jądrową. Na zdjęciu widać jedną z ponad 20 japońskich siłowni nuklearnych, w mieście Shika. Obiekt ten dobrze, w moim odczuciu, reprezentuje technologie nuklearne z Kraju Kwitnącej Wiśni. Elektrownia ma 2 reaktory, Shika-1 z 1993 r. o mocy 540 MWe i Shika-2 z 2006 o mocy 1,358 GWe. Producentem obu jest Hitachi. W branży nuklearnej japońska firma współdziała z General Electric jako GE Hitachi Nuclear Energy (GEH).

Oba reaktory należą to kategorii reaktorów wodnych wrzących (ang. BWR), w których woda pełni rolę moderatora i chłodziwa, krążąc w jednym obiegu. Podgrzana woda przechodzi w parę, która napędza turbiny, skrapla się w kondensatorze i powtórnie wraca jako chłodziwo do reaktora. Shika-2 to ABWR, czyli zaawansowany reaktor wrzący, zaliczany do tzw. III generacji. GEH liczyło, że ABWR stanie się ich hitem eksportowym, ale złe skojarzenia z Fukuszimą mogą pokrzyżować te plany. Warto wspomnieć, że w Japonii działa największa elektrownia jądrowa świata, czyli Kashiwazaki-Kariwa o mocy ponad 8,2 GWe (5 reaktorów BWR i 2 ABWR).

Źródło: różne