Atomowy dylemat

Dla polskiej energetyki nowy rok ma być przełomowy. Jeśli chcemy uniknąć przerw w dostawie prądu, musi ruszyć rozbudowa elektrowni konwencjonalnych. Wkrótce rząd ma też podjąć decyzję w sprawie Programu Polskiej Energetyki Jądrowej (PPEJ). Ministerstwo Gospodarki zaproponowało harmonogram przewidujący wybór lokalizacji oraz podpisanie kontraktu na budowę pierwszej elektrowni atomowej do 2016 r. Zakończenie prac i uruchomienie siłowni o mocy 3 tys. MW nastąpiłoby w latach 2025-2030. W tym czasie ruszyłaby budowa drugiej elektrowni o zbliżonej mocy. Jeśli rządowe plany zaczną wchodzić w życie, Polaków czeka gorąca debata nad ich sensownością oraz zagrożeniami niesionymi przez energetykę jądrową.

Zwłaszcza że sporu tego jeszcze nikomu nie udało się rozstrzygnąć. W Niemczech rząd Angeli Merkel planuje likwidację pracujących siłowni atomowych do 2022 r. i oparcie energetyki na źródłach odnawialnych, co zamierza promować w całej UE. Odwrotną strategię przyjął brytyjski rząd Davida Camerona, zapowiadając budowę 12 siłowni jądrowych o łącznej mocy 16 GW. Zaś wedle dziennika "The Guardian" w dalszej perspektywie jest rozważany program uruchomienia aż 50 reaktorów o mocy 75 GW.

W tym europejskim sporze Polska znajduje się po środku, jak zwykle sparaliżowana brakiem umiejętności podjęcia decyzji.

Najtańszy w użyciu podgrzewacz wody

Enrico Fermi twierdził, że zbudowanie pierwszego reaktora jądrowego było rzeczą banalną. Włoski fizyk, odpowiedzialny za tę część Projektu Manhattan, zadanie to powierzył zwykłemu rzemieślnikowi. Dlatego że robotnicy firmy Stone & Webster, wznoszący budynek przeznaczony do pomieszczenia reaktora, ogłosili strajk. Fermi wynajął wówczas od chicagowskiego uniwersytetu salę do gry w squasha i zaplanował ułożenie na jej podłodze warstwami 40 tys. kostek z grafitu, który spowalnia reakcję łańcuchową, a pomiędzy nimi kilku ton radioaktywnego uranu238. "Zatrudniliśmy Gusa Knutha, specjalistę od budowy młynów. Wystarczyło, że pokazaliśmy mu, co chcemy, on zrobił kilka pomiarów i konstrukcja szybko stanęła na swoim miejscu" - wspominał asystujący Fermiemu amerykański fizyk Herbert Anderson. Postawiony przez fachowca od młynarstwa reaktor działał od 2 grudnia 1942 r. bez zarzutów, produkując pluton o masie atomowej 239, niezbędny do zbudowania pierwszej bomby atomowej.

Gdy w sierpniu 1945 r. nuklearne wybuchy zmiotły z powierzchni Ziemi Hiroszimę i Nagasaki, w Związku Radzieckim podjęto ogromny wysiłek, by dogonić Amerykanów. Szczęściem dla Józefa Stalina udało się ująć część niemieckich naukowców przygotowujących bombę atomową dla III Rzeszy oraz przejąć kopalnie uranu zlokalizowane w Polsce i Czechosłowacji. Wiele informacji technicznych uzyskano dzięki pracującemu dla sowieckiego wywiadu fizykowi Klausowi Fuchsowi (uczestniczył w Projekcie Manhattan) i małżeństwu Rosenbergów. Dzięki temu zespół akademika Igora Kurczatowa już 25 grudnia 1946 r. uruchomił stos atomowy, bardzo podobny do amerykańskiego, acz kilkakrotnie większy. Niecałe trzy lata później Związek Radziecki mógł się pochwalić własną bombą atomową.

Ubocznym efektem wyścigu zbrojeń stała się konieczność uruchamiania nowych reaktorów. Podczas wytwarzania materiałów rozszczepialnych do bomb atomowych produkowały one sporo ciepła. Sposób zamiany tej energii na prąd okazywał się bajecznie prosty. Wystarczyło użyć reaktora jako podgrzewacza do wody, zaś strumieniem pary wprawić w ruch turbinę prądnicy. Tak w wielkim uproszczeniu wyglądała pierwsza elektrownia jądrowa o mocy 5 MW oddana do użytku 26 czerwca 1954 r. w oddalonym 100 km od Moskwy Obińsku. Zasilała ona urządzenia w pobliskim Instytucie Atomowym. Reaktor ochrzczono imieniem "Atom Mirnyj" (Pokojowy Atom) i Związek Radziecki odtąd chwalił się, że potrafi spożytkować technologię militarną do produkcji zwykłego prądu.

Wyzwanie rzucone przez Kreml podjęto na Zachodzie. Jako że brytyjscy naukowcy uczestniczyli w Projekcie Manhattan, nie zaczynali od zera i skonstruowany przez nich chłodzony dwutlenkiem węgla reaktor "Magnox" (maksymalnie 60 MW) stał się sercem zbudowanej w Calder Hall elektrowni. Na otwarcie 17 października 1956 r. przybyła Elżbieta II. "Ta nowa energia, która okazała się tak przerażającą w swej niszczycielskiej sile bronią, jest po raz pierwszy wykorzystywana dla wspólnego dobra naszej społeczności" - ogłosiła królowa. Anglicy szczycili się, że jako pierwsi uruchomili komercyjną elektrownię atomową. Niewielka moc 196 MW (działały cztery reaktory) nie umniejszała poczucia narodowej dumy, zwłaszcza gdy w pokonanym polu zostawili Amerykanów. Tych do działania usiłował już dwa lata wcześniej zdopingować prezydent Dwight Eisenhower, tworząc program "Atom dla Pokoju". Realizująca go komisja ds. energii atomowej (AEC) wzmogła naciski na koncerny energetyczne, by jak najszybciej budowały w USA siłownie nowego typu. Uczestniczące w programie firmy Westinghouse i General Electric z pewnym ociąganiem wywiązały się z powierzonego im zadania. Elektrownia o mocy 60 MW zlokalizowana w Shippingport (stan Pensylwania) zaczęła dostarczać prąd odbiorcom 26 maja 1958 r. Powstała cztery lata później od sowieckiej i była trzykrotnie mniejsza od angielskiej, niczym więc nie imponowała. Jednak szefowie koncernów dostrzegli, iż z rozpadu kilograma uranu można uzyskać 50 tys. kWh prądu. Spalenie kilograma węgla daje marne 3 kWh. A to znaczyło, że interes może się opłacać.

Chciwość tłumi strach

Choć w latach 60. ceny ropy naftowej i węgla na światowych rynkach były bajecznie niskie, w Stanach Zjednoczonych oraz Związku Radzieckim szybko powstawały nowe elektrownie atomowe. Inne państwa również dołączyły do wyścigu. Nie zmieniła tego katastrofa brytyjskiego reaktora wojskowego w Windscale. W październiku 1957 r. doszło w nim do samozapalenia uranu, po czym rdzeń się stopił, a chmura radioaktywnych gazów wydostała się do atmosfery. Jednak chodziło o izotop jodu 131, z okresem rozpadu połowicznego o długości zaledwie 8 dni. Okolice reaktora pozostawały skażone przez krótki czas i cały incydent zbagatelizowano.

Energia atomowa okazywała się zbyt kuszącą alternatywą, aby rezygnować z niej po jednym wypadku. Zwłaszcza gdy wchodziły do użycia ulepszone reaktory: wodny ciśnieniowy i wodny-wrzący. Wedle opinii konstruktorów nie istniała możliwość, żeby doszło w nich, jak w Windscale, do stopienia rdzenia. Teoretycznie bowiem ilekroć gwałtownie rosła temperatura, równocześnie zwiększała się zdolność pochłaniania wolnych neutronów przez zawarty w paliwie uran 238 i reaktor stabilizował swoją pracę samoczynnie. Dodatkowo grafitowe pręty, sterujące pracą urządzenia były utrzymywane nad rdzeniem przez elektromagnesy. Przy nadmiernym rozgrzaniu następowało odcięcie zasilania, a pręty wpadając do rdzenia, zatrzymywały reakcję jądrową. Nowe konstrukcje zachęcały też tanimi kosztami eksploatacji. Jeden kilowat energii z postawionej na początku lat 60. siłowni w amerykańskim Rowe kosztował poniżej jednego centa.

Nic dziwnego, że w 1966 r. połowę rozpoczętych budów elektrowni w USA stanowiły jednostki wyposażone w reaktory jądrowe. Wzrost ich liczby wygenerował nowy problemem: co zrobić ze zużytym paliwem, które nie traciło promieniotwórczych właściwości i stanowiło zagrożenie dla otoczenia. Przeciętny reaktor wodny ciśnieniowy o mocy 1000 MW wytwarzał aż 20 ton radioaktywnych odpadów rocznie. Udawało się z nich wyodrębnić ok. 200 kg plutonu, bezcennego składnika głowicy atomowej. Pozostałą resztę Amerykanie ładowali do ołowianych kontenerów i topili w oceanie. To natychmiast wzbudziło protesty organizacji broniących środowiska naturalnego. Pojemniki z upływem lat mogły przestać utrzymywać szczelność. Nacisk opinii publicznej sprawił, że metalowe kontenery o trwałości określonej na tysiąc lat zaczęto zakopywać na pustyni Nevada. W innych krajach za składowiska odpadów promieniotwórczych posłużyły sztolnie starych kopalni.

Strach przed niszczącymi dla ludzkiego organizmu skutkami promieniowania radioaktywnego jeszcze nie hamował rozwoju energetyki atomowej. Dlatego w 1970 r. pracowały już 62 takie elektrownie w 15 krajach i budowano 89 kolejnych. Trzy lata później wybuchł pierwszy kryzys naftowy i wydawało się niemal pewne, że państwa wysoko rozwinięte oprą w przyszłości na siłowniach jądrowych swoje systemy energetyczne.

Samospełniająca się przepowiednia

Dzień 13 listopada 1973 r. Szwedzi zapamiętali na bardzo długo. Lokalna rozgłośnia radiowa nadała kilkunastominutowe słuchowisko opowiadające o awarii elektrowni atomowej w Barseback. Wprawdzie dopiero ją budowano, a spektakl przerywał spiker informujący, iż relacja z miejsca katastrofy to jedynie udramatyzowana fikcja, lecz słuchacze i tak wpadli w panikę. W urzędach państwowych zablokowały się telefony z powodu przerażonych osób, które próbowały zdobyć od władz jakieś informacje. Gdy ich zabrakło, ludzie zaczęli się barykadować w domach, uszczelniając okna i drzwi, lub wsiadali w samochody, chcąc uciec na północ kraju.

Wedle badań przeprowadzonych potem przez socjologów, którzy temu wydarzeniu nadali nazwę "Barseback - panic" (paniki z Barseback), w histerię wpadło aż 70 proc. osób słuchających audycji. Potem zarażali przerażeniem innych. Szwedzki incydent zwiastował nieodległą przyszłość. Kryzys naftowy sprawił, że w Europie Zachodniej i USA rządy stworzyły plany uruchomienia w jak najkrótszym czasie ponad 200 nowych elektrowni atomowych. To przyniosło nasilenie się lęków wśród obywateli przed skutkami takich inwestycji. Wszyscy chcieli taniego prądu, lecz nikt nie zamierzał mieszkać w pobliżu reaktora. Tym bardziej że media coraz częściej przedstawiały katastroficzne scenariusze hipotetycznej awarii. "Der Spiegel" w październiku 1975 r. bardzo plastycznie zaprezentował czytelnikom, co by się stało po stopieniu rdzenia rektora w elektrowni budowanej niedaleko Ludwigshafen. "Stopiony rdzeń reaktora przeniknie przez otaczające go budowle ochronne. Z szybkością 2-4 metrów na godzinę pogrąży się w ziemi. Wielkość wyzwolonej przy tym emisji promieniowania odpowiada promieniowaniu tysiąca bomb takich, jak ta zrzucona na Hiroszimę" - prognozowała gazeta, szacując liczbę ofiar na 100 tys. zabitych natychmiast i ok. 1,6 mln "umierających długoterminowo". Tak apokaliptyczne wizje powodowały stały wzrost liczby przeciwników energetyki jądrowej. Chcące odwrócić ten trend koncerny energetyczne w RFN rozpoczęły kampanię reklamową pod hasłem: "Zbyt wielu wie zbyt mało o elektrowniach atomowych".

Tymczasem tematyką zainteresowało się Hollywood, przygotowując katastroficzną superprodukcję pt. "Chiński syndrom" (tak w fachowym slangu nazywano stopienie reaktora). Dwa tygodnie po premierze elektrownia atomowa zlokalizowana na przedmieściach Harrisburga zaserwowała filmowi gigantyczną "kampanię reklamową", inscenizując w realnym życiu historię jakby żywcem wziętą z kinowego ekranu. Siłownię w Three Mile Island koncern Westinghouse budował w wielkim pośpiechu, by zdążyć z uruchomieniem przed 30 grudnia 1978 r., co gwarantowało zapłacenie podatku mniejszego o 40 mln dol. Zmieszczono się w terminie, ale zaraz po Nowym Roku wyszło na jaw, iż rury doprowadzające chłodziwo do reaktora przeciekają. Uszczelniono je, lecz 28 marca 1979 r. pękły, i to w momencie, gdy pompy awaryjne odłączono, by zrobić im przegląd. Pozbawiony dostatecznej ilości chłodziwa rdzeń reaktora natychmiast się rozgrzał. Na szczęście w tym momencie pręty grafitowe wpadły do rdzenia, zatrzymując reakcję łańcuchową. Konstruktorzy nie przewidzieli jednak ludzkiego brakoróbstwa. Z powodu pęknięcia rur woda wylała się na osłonę i natychmiast wyparowała, tworząc pod kopułą bloku energetycznego śmiertelnie niebezpieczną mieszankę tlenu i wodoru. Jedna iskra mogła wysadzić elektrownię w powietrze. Przez następny dzień technicy powoli odpompowywali niebezpieczne, radioaktywne już gazy na zewnątrz.

W tym czasie mieszkańcy Harrisburga wpadli w panikę. Uciec samochodami z miasta próbowało 80 tys. ludzi. Na miejsce zdarzeń natychmiast przybył minister energetyki USA James Schlesinger, ale na nic zdały się jego zapewnienia, że promieniowanie wzrosło jedynie o ok. 0,03 rema i nikomu nie zaszkodzi. Ci, którzy oglądali "Chiński syndrom", wiedzieli lepiej, czego się obawiać, i na pewno nie zamierzali zaufać władzom. Gdy media doniosły, że wiatr zmienił kierunek i niesie radioaktywną chmurę w stronę Waszyngtonu, również mieszkańcy stolicy kraju wybrali ewakuację. Dopiero po pięciu dniach paniki prezydent Jimmy Carter osobiście przyjechał do Three Mile Island i w obecności telewizyjnych kamer zwiedził teren, studząc nastroje. Myśląc o reelekcji, prezydent wkrótce ogłosił, że rząd rezygnuje z ambitnego planu uruchomienia 170 nowych siłowni jądrowych (działało już ok. 100) i w ogóle wstrzymuje ich budowę. Potem w obecności dziennikarzy zainstalowano na dachu Białego Domu panele słoneczne, zapowiadając początek ery odnawialnych źródeł energii. Wprawdzie zaraz po wygranych wyborach nowy prezydent Ronald Reagan kazał panele zdemontować, lecz fatalna passa elektrowni atomowych nie dobiegła końca.

Ludzie zawsze coś sknocą

Gdy Zachód zmagał się z własnymi lękami, Związek Radziecki rozpoczynał wielki program budowy siłowni jądrowych. Na początku lat 80. do 19 już czynnych dołączyło 20 nowych. W odróżnieniu od konstrukcji zachodnich wyposażano je w zaprojektowane przez radzieckich uczonych reaktory rurowo-grafitowe. Różniły się one od wodnych ciśnieniowych tym, że nie posiadały wielu obiegów chłodziwa, osłon zewnętrznych i odpowiedniej liczby zabezpieczeń. Za to były proste, tanie i - przy okazji produkcji prądu - z radioaktywnych odpadów reaktora o mocy 1 tys. MW odzyskiwano rocznie 600 kg plutonu. To pozwalało ZSRR podwoić produkcję głowic nuklearnych.

Względy bezpieczeństwa uznawano za tak trzeciorzędne, iż używano niestabilnych reaktorów rurowo-grafitowych do różnych eksperymentów. Nocą 26 kwietnia 1986 r. w Czarnobylu badano, co przyniesie stopniowe zmniejszanie mocy stosu w bloku IV przy jednoczesnym wyłączeniu automatycznego systemu bezpieczeństwa. Tym sposobem udało się tak rozgrzać reaktor, aż pękły rury doprowadzające doń wodę i, jak w Three Mile Island, pod kopułą powstała mieszanina tlenu i wodoru. Tyle że tym razem doszło do wybuchu. W powietrze wyleciała 500-tonowa betonowa płyta, po czym spadła na reaktor. Na zewnątrz wydostało się 50 ton paliwa jądrowego, a rdzeń się stopił. Gaszących pożar strażaków bombardowało promieniowanie radioaktywne o natężeniu 20 tys. rentgenów. Teoretycznie człowieka bez ubrania ochronnego powinno ono zabić w ciągu 90 sekund. Rosjanie okazywali się odporniejsi, ale niewiele dłużej.

Niefrasobliwość radzieckich uczonych i energetyków sprawiła, że sprawdził się najczarniejszy ze scenariuszy katastrofy elektrowni jądrowej, choć liczba ofiar śmiertelnych (oficjalnie 62 osoby) okazała się dużo mniejsza od spodziewanej. To, co wydarzyło się w Czarnobylu, wstrzymało na wiele lat rozwój energetyki atomowej, a nawet zdawało się zapowiadać jej zmierzch. Na całym świecie działało wówczas 430 elektrowni, lecz ich liczba przestała rosnąć. Jedynie we Francji i w Japonii nadal budowano nowe. Co więcej, Francuzi jako jedyni potrafili wyciągać wymierne korzyści z zaistniałej sytuacji. Na przylądku La Hauge w latach 80. zbudowali zakłady specjalizujące się w odzyskiwaniu z radioaktywnych odpadów uranu i plutonu. Tak otrzymane surowce ponownie się wzbogaca i sprzedaje jako paliwo elektrowniom na całym świecie. Wkrótce swoje odpady zaczęły tam przesyłać kolejne państwa, m.in. Japonia, RFN, Belgia i Szwajcaria, płacąc za usługę ciężkie pieniądze.

W tym czasie trwała intensywna rozbudowa francuskiej energetyki jądrowej i dekadę później tworzyło ją 56 siłowni, zaspokajających 85 proc. tamtejszego zapotrzebowania na prąd. Podobną drogą poszła Japonia, budując 50 elektrowni atomowych. Ale tempo inwestycji sprawiło, że i tam zapomniano o rozsądku. Elektrownię w Fukushimie wzniesiono tuż nad brzegiem morza w kraju, gdzie trzęsienia ziemi są rzeczą normalną. Kiedy 11 marca 2011 r. doszło do potężnych wstrząsów o sile 9 stopni w skali Richtera, systemy bezpieczeństwa zadziałały prawidłowo. Reaktory zostały automatycznie wyłączone, a system chłodzenia przeszedł na zasilanie agregatami awaryjnymi. Nic złego by się nie wydarzyło, gdyby nie pobliski brzeg morza. Wstrząsy tektoniczne wywołały falę tsunami o wysokości 15 m. Falochron tymczasem miał jedynie 6 metrów. Woda przelała się nad falochronem i zalała elektrownię. Padły agregaty prądotwórcze i rdzeń reaktora przestał być schładzany. Wówczas odparowała z jego płaszcza woda i mieszanka wodorotlenowa eksplodowała. Wprawdzie na zewnątrz wydostało się około 10 razy mniej substancji radioaktywnej niż w Czarnobylu, ale skutków katastrofy nie udaje się usunąć do dziś. Aby uspokoić opinię publiczną, japoński rząd zdecydował się unieruchomić wszystkie elektrownie atomowe, choć zaspokajały one jedną trzecią zapotrzebowania energetycznego kraju.

Katastrofa w Fukushimie jeszcze bardziej skomplikowała kwestię, czy warto inwestować w energetykę jądrową. Elektrownie tego typu są bardzo trudnymi i drogimi inwestycjami, ale produkują najtańszy prąd. Nie emitują też dwutlenku węgla, co stało się ostatnio jednym z najmocniejszych ich atutów. Z drugiej strony katastrofy, do jakich dochodziło, nakazują daleko idącą ostrożność.

"W prawach przyrody nie ma niczego, co powstrzymywałoby nas przed budową lepszych elektrowni jądrowych. Powstrzymuje nas głęboki, uzasadniony, powszechny brak zaufania. Społeczeństwo nie wierzy ekspertom, ponieważ głosili, że są nieomylni. Opinia publiczna wie, że istoty ludzkie są omylne" - podsumowuje problem konstruktor pierwszych reaktorów, znakomity fizyk Freeman Dyson w książce pt. "Świat wyobraźni". Ale opinia publiczna potrafi być zmienna w swoich osądach. Zwłaszcza jeśli rzecz dotyczy dostaw prądu. Najlepiej pokazuje to przykład mieszkańców Long Island koło Nowego Jorku, którzy swymi protestami wymusili wstrzymanie budowy siłowni jądrowej. Gdy jednak upalnym latem 1989 r. z powodu używania klimatyzacji dostawy prądu zaczęły się urywać, zasypali władze petycjami, żądając dokończenia inwestycji.

Mieszkańcy Long Island koło Nowego Jorku wymusili wstrzymanie budowy siłowni jądrowej. Gdy jednak upalnym latem 1989 r. z powodu używania klimatyzacji dostawy prądu zaczęły się urywać, zasypali władze petycjami, żądając dokończenia inwestycji

@RY1@i02/2014/006/i02.2014.006.000002000.803.jpg@RY2@

AFP/East News

Sterownia elektrowni atomowej w radzieckim Obnińsku. Tu zaczęła się era cywilnej energii jądrowej

Andrzej Krajewski