Dane INFORMACYJNE

2. Dane INFORMACYJNE • Nazwa szkoły: • Zespół Szkół PonadgimnazjalnychI Liceum Ogólnokształcące • w Goleniowie • ID grupy: 97/48_MF_G1 • Opiekun: Dorota Żurawska • Kompetencja: matematyczno-fizyczna • Temat projektowy: • Czy boimy się elektrowni atomowej? • Semestr/rok szkolny: IV/2011/2012

3. Czym jest elektrownia atomowa? • obiekt przemysłowo-energetyczny (elektrownia cieplna), wytwarzający energię elektryczną poprzez wykorzystanie energii pochodzącej z rozszczepienia jąder atomów, najczęściej uranu (uranu naturalnego lub nieco wzbogaconego w izotop 235U), w której ciepło konieczne do uzyskania pary wodnej, jest otrzymywane z reaktora jądrowego.

4. Historia powstania • Pierwsza elektrownia jądrowa, o mocy 5 MW powstała w 1954 r. w Obnińsku (ZSRR). Produkcja prądu nie była jednak w latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych głównym zadaniem elektrowni jądrowych. Pierwszoplanowym celem ich budowy była produkcja wzbogaconego materiału rozszczepialnego do produkcji broni atomowej. W latach siedemdziesiątych zaczęło gwałtownie przybywać bloków energetycznych z reaktorami atomowymi. Na świecie uruchamiano kilkanaście reaktorów rocznie (dla porównania w latach 1980-1989 średnio 22, a 1990-2004 – 5). Obecnie przeciętne elektrownie mają moc ok. 1000-2000 MW.

5. Te zmiany były spowodowane prawie bezawaryjną pracą pierwszych elektrowni w tamtym czasie, co doprowadziło do zwiększenia zainteresowania tym rozwiązaniem, natomiast w latach 90. na jego spadek wpływ miały dwie poważne awarie: w Three Mile Island w 1979 r. i w Czarnobylu w 1986 r. oraz wzrost wymagań dotyczących bezpieczeństwa bloków jądrowych. Cykl projektowania i budowy elektrowni atomowej trwa około 10 lat, na liczbę uruchamianych w latach 80. reaktorów wpływ miały więc decyzje podjęte najczęściej jeszcze przed awarią w elektrowni Three Mile Island.

6. W latach 80. i 90. XX wieku, wiele krajów wstrzymało się z podejmowaniem decyzji o budowie kolejnych bloków jądrowych. Obywatele Szwecji w referendum w 1979 roku zdecydowali o zupełnym wycofaniu się z energetyki jądrowej. Wycofanie się planowały także: Holandia, Niemcy, Słowenia, a Włochy zrealizowały już te plany w 1990 r.[potrzebne źródło] Buduje się natomiast nowe reaktory w Azji (Chiny, Indie, Japonia, Korea Południowa i Korea Północna, Iran, Pakistan). Jednak po roku 2000 wiele krajów zaczęło ponownie rozpatrywać możliwość budowy elektrowni jądrowych. Jest to spowodowane głównie zobowiązaniami dotyczącymi ograniczenia emisji dwutlenku węgla, prognozami wzrostu cen paliw kopalnych, ciągłego wzrostu zużycia energii elektrycznej oraz chęcią dywersyfikacji jej źródeł. Energia jądrowa jest najbardziej skondensowanym źródłem energii z jakiego obecnie korzysta człowiek. Uważa się, że przy rozsądnym gospodarowaniu jest to także jedna z najczystszych obecnie znanych form produkcji energii, znacząco pod tym względem przewyższająca np. technologie oparte o paliwa kopalne. Szacuje się, że występujące na Ziemi zasoby uranu wystarczą na pokrycie zapotrzebowania energetycznego ludzkości na wiele tysięcy lat. Natomiast, przy obecnym poziomie wykorzystania, paliwa kopalne wyczerpią się prawdopodobnie już za kilkadziesiąt lat.

7. Budowa nowych reaktorów trwa w Finlandii (Olkiluoto-3), Francji (Flamanville-3) i Armenii (w celu zastąpienia starej elektrowni w Mecamor), gdzie do 2010 roku przewiduje się oddać do użytku jeden reaktor. Decyzję o budowie nowych bloków podjęto również w Bułgarii (nowa elektrownia w Belene), Słowenii (rozbudowa elektrowni w Krsku), i na Litwie (rozbudowa elektrowni w Ignalinie)[potrzebne źródło]. • Elektrownie jądrowe bywają mylnie nazywanymi elektrowniami atomowymi. Elektrownią atomową jest każda elektrownia spalająca np.: węgiel kamienny, brunatny, gaz. Reakcje w tym wypadku zachodzą na poziomie atomu. W elektrowni jądrowej reakcje zachodzą na poziomie jądra, stąd nazwa.

8. Budowa elektrowni • Ogólna zasada działania elektrowni atomowej (na przykładzie obiegu PWR): • W reaktorze jądrowym w wyniku reakcji rozszczepienia jąder atomowych wydzielają się duże ilości ciepła, które jest odbierane przez czynnik roboczy (najczęściej wodę pod wysokim ciśnieniem w tak zwanym obiegu pierwotnym – reaktory PWR i WWER). Czynnik przepływa do wytwornicy pary, gdzie oddaje ciepło wrzącej wodzie z obiegu wtórnego o niższym ciśnieniu, a następnie powraca do reaktora. Para wodna (para mokra, która jest osuszana przed dojściem do turbiny – cząsteczki wody w parze mokrej, pod wysokim ciśnieniem, zniszczyłyby turbinę, więc para mokra przechodzi najpierw z wytwornicy pary przez systemy osuszające, zanim trafi do turbiny) napędza następnie turbinę parową połączoną z generatorem. Separacja obiegów zapewnia większe bezpieczeństwo w przypadku wycieku pary z turbiny.

9. Schemat cieplny elektrowni jądrowej z reaktorem wodnym ciśnieniowym. 1. Blok reaktora 2. Komin chłodzący 3. Reaktor 4. Pręty kontrolne 5. Zbiornik wyrównawczy ciśnienia 6. Generator pary 7. Zbiornik paliwa 8. Turbina 9. Prądnica 10. Transformator 11. Skraplacz 12. Stan gazowy 13. Stan ciekły 14. Powietrze 15. Wilgotne powietrze 16. Rzeka 17. Układ chłodzenia 18. I obieg 19. II obieg 20. Para wodna 21. Pompa

10. Schemat elektrowni z reaktorem wodnym wrzącym (Boiling Water Reactor)

11. Stan elektrowni jądrowych na świecie

12. Elektrownie jądrowe w Polsce • W Polsce nie ma elektrowni jądrowych. Jedynym działającym reaktorem jądrowym jest badawczy reaktor Maria, zarządzany obecnie przez Instytut Energii Atomowej. W latach 80. XX wieku rozpoczęto budowę elektrowni Żarnowiec w woj. pomorskim. Prace przerwano na początku lat 90., głównie pod naciskiem protestów przeciwników energetyki atomowej. Zakończono tylko inwestycję towarzyszącą, elektrownię szczytowo-pompową. • W dniu 4 stycznia 2005 rząd przyjął dokument Polityka energetyczna Polski do 2025 roku, w którym napisano: • Ze względu na konieczność dywersyfikacji nośników energii pierwotnej oraz potrzebę ograniczenia emisji gazów cieplarnianych do atmosfery, uzasadnione staje się wprowadzenie do krajowego systemu energetyki jądrowej • Ponieważ prognozy wskazują na potrzebę pozyskiwania energii elektrycznej z elektrowni jądrowej w drugim dziesięcioleciu rozpatrywanego okresu, to biorąc pod uwagę długość cyklu inwestycyjnego konieczne jest niezwłoczne rozpoczęcie społecznej debaty na ten temat. • Według telefonicznych badań Millward Brown na zlecenie portalu Money.pl w dniach 22-24 sierpnia 2008 na reprezentatywnej grupie 1004 osób, 48% pytanych opowiedziało się przeciw budowie w Polsce elektrowni jądrowej. Odmienną opinię wygłosiło 42%, podczas gdy 10% nie ma zdania w tej kwestii. Przeciw jest aż 62% kobiet (dla porównania mężczyzn – 32%), a także większość osób żyjących na obszarach wiejskich i miastach do 100 tysięcy mieszkańców.

13. Państwowa Agencja Atomistyki zamierza zająć się ewentualnym planowaniem rozmieszczenia elektrowni jądrowej. Ma być jedną z wielu elektrowni zapewniających bezpieczeństwo energetyczne kraju, która (według opinii PAA) nie zagraża środowisku bardziej niż konwencjonalne elektrownie. Przeciwko budowie elektrowni jądrowej w Polsce są m.in. Greenpeace i partia Zieloni 2004. • 9 listopada 2008 w Gdańsku, premier Donald Tusk zapowiedział budowę co najmniej dwóch elektrowni atomowych w północno-wschodniej Polsce. Prawdopodobne lokacje to Żarnowiec na Pomorzu, oraz tereny Podlasia. • W marcu 2009 roku Departamentu Dywersyfikacji Dostaw Nośników Energii w Ministerstwie Gospodarki przemianowany został na Departament Energii Jądrowej. • 8 stycznia 2010 roku Ministerstwo Gospodarki podało listę 28 miejscowości, które są brane pod uwagę pod kątem lokalizacji pierwszej elektrowni atomowej w Polsce. • 25 listopada Polska Grupa Energetyczna wskazała trzy potencjalne lokalizacje elektrowni jądrowej: Żarnowiec, Choczewo, Gąski. • Do końca 2011 zostanie ogłoszony przetarg na dostawę reaktorów. Chęć uczestnictwa w przetargu zgłaszają między innymi firmy General Electric, Mitsubishi i Atone.

15. Wady i zalety energetyki jądrowej • Energetyka jądrowa budzi wiele kontrowersji. Większość zarzutów kierowanych przeciwko elektrowniom jądrowym wynika tylko z niewiedzy bądź strachu po awarii w Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej. • Najważniejszym zarzutem jest kwestia powstawania, transportu i składowania odpadów promieniotwórczych. O ile odpady wysokoaktywne produkowane są tylko przez elektrownie jądrowe, to już odpady średnio- i nisko aktywne są produkowane w każdym rozwiniętym kraju głównie przez instytucje medyczne i naukowe. Wszystkie rodzaje odpadów są przechowywane w odpowiednich składowiskach a wypalone paliwo często poddaje się recyklizacji. Przewiduje się, że nowa generacja reaktorów jądrowych opartych na torze rozwiąże problem odpadów radioaktywnych całkowicie poprzez wykorzystanie ich w procesach spalacyjnych. • Kolejnym zarzutem są ogromne koszty związane z zamknięciem elektrowni i utylizacji odpadów. W tym wypadku, elektrownie jądrowe tworzą zazwyczaj fundusz, na który odkładana jest część zysków ze sprzedaży prądu. We Francji jest to około 0.14 eurocenta za każdą sprzedaną kilowatogodzinę. • Inną ważną kwestią jest rozprzestrzenianie broni jądrowej związane z rozwojem energetyki jądrowej (np. Iran, Korea Północna) oraz zamachy terrorystyczne, stanowiące nowy wymiar zagrożenia dla instalacji jądrowych.

16. Kwestie bezpieczeństwa działania pojawiają się przy okazji awarii i wycieków, które w 2008 roku zdarzyły się w elektrowniach na Słowenii, Węgrzech i we Francji. Warto dodać że te wycieki miały miejsce w obiegu zamkniętym elektrowni i nie spowodowały żadnego zanieczyszczenia środowiska zewnętrznego. • Pojawiają się także głosy wskazujące na wyczerpywanie się złóż uranu, jednak najnowsze badania dowodzą że jego zasoby starczą na co najmniej kilkaset lat. Rozwiązaniem tego problemu jest wprowadzenie reaktorów powielających, które potrafią wytworzyć więcej paliwa niż same zużywają. Innym rozwiązaniem jest użycie toru w reaktorach jądrowych IV generacji. • Największą zaletą energetyki jądrowej jest wysokie bezpieczeństwo i brak emisji szkodliwych dla środowiska gazów oraz pyłów. Energetyka jądrowa jest także najbardziej skondensowanym źródłem energii obecnie wykorzystywanym przez człowieka. Światowe zasoby materiałów rozszczepialnych pozwalałyby na pokrycie wszelkich potrzeb energetycznych ludzkości na wiele tysięcy lat. Zasoby tradycyjnych surowców energetycznych są ograniczone, już obecnie podaż ropy naftowej ledwo nadąża za popytem. Szacuje się, że najtańsze w eksploatacji złoża ropy są na wyczerpaniu, a wysokie koszty eksploatacji pozostałych sprawią, że już za kilkadziesiąt lat paliwa będą bardzo drogie. Kwestia czasu wyczerpania zasobów na świecie jest dyskusyjna. Tak zwane "Raporty Rzymskie" przewidywały wyczerpanie zasobów do roku 1992, ale nowe metody poszukiwania i eksploatacji odsunęły tę granicę o co najmniej 20 lat. • Liczba miejsc pracy powstająca przy rocznej produkcji 1 TWh energii elektrycznej wynosi dla: elektrowni jądrowej - 75, gazowej – 250 do 265, węglowej – 370, a w przypadku energetyki wiatrowej od 918 do 2400.

18. Ekonomika elektrowni jądrowych • Ekonomika nowych elektrowni jądrowych jest kwestią kontrowersyjną, co wynika z różnych podejść do tego problemu, jak również z tego, że z wyborem źródła energii wiążą się inwestycje warte wiele milionów dolarów. Elektrownie jądrowe zazwyczaj charakteryzują się wysokimi kosztami kapitałowymi budowy elektrowni, ale niskimi kosztami paliwa. W związku z tym porównanie z innymi metodami pozyskiwania energii w dużym stopniu zależy od założeń przyjętych w odniesieniu do czasu trwania budowy oraz finansowania kapitału dla elektrowni jądrowych. Szacowane koszty muszą także obejmować koszty zamknięcia elektrowni i przechowywania odpadów nuklearnych. Z drugiej strony środki podejmowane dla złagodzenia ocieplenia klimatu, takie jak podatek węglowy czy handel emisjami, mogą poprawiać opłacalność energetyki jądrowej. W ostatnich latach obserwujemy spowolnienie wzrostu zapotrzebowania na energię, a finansowanie inwestycji w energetykę stało się trudniejsze, co ma wpływ na duże projekty takie jak reaktory jądrowe, z dużymi kosztami początkowymi i długim czasem budowy, co pociąga za sobą różne rodzaje ryzyka. W Europie Wschodniej znaczna część długoterminowych projektów boryka się z trudnościami w znalezieniu źródeł finansowania, między innymi budowa elektrowni jądrowej w Belene w Bułgarii czy dodatkowych reaktorów w Cernavodzie w Rumunii, a część inwestorów wycofała się.

19. Znacznym problemem dla projektów nuklearnych jest także dostępność taniego gazu i relatywne bezpieczeństwo jego dostaw w przyszłości[9]. W analizie ekonomiki energetyki jądrowej trzeba wziąć także pod uwagę kwestię tego, kto ponosi przyszłe ryzyko z tytułu nieprzewidywalności elektrowni atomowych. Do tej pory wszystkie działające elektrownie nuklearne były budowane przez przedsiębiorstwa znacjonalizowane lub regulowane przez państwo, gdzie wiele rodzajów ryzyka związanych z kosztami budowy, pracą, cenami paliwa, wypadkami itd. było ponoszonych raczej przez konsumentów niż przez producentów. Co więcej, z uwagi na wymiar odpowiedzialności za wypadek nuklearny, całkowity koszt ubezpieczenia jest generalnie ograniczany przez rząd, co amerykańska Jądrowa Komisja Regulacyjna uznała za znaczącą dotację. Wiele krajów obecnie zliberalizowało swoje rynki energii elektrycznej w ten sposób, że koszt wspomnianych niebezpieczeństw, jak również ryzyka pojawienia się tańszych alternatyw przed zwróceniem się nakładów pokrywają konstruktorzy i operatorzy elektrowni, a nie konsumenci, co prowadzi do innej oceny ekonomiki nowych elektrowni jądrowych.

21. Wypadki i bezpieczeństwo • Na skutek trzęsienia ziemi, tsunami oraz awarii systemów chłodzenia w elektrowni jądrowej Fukushima I, a także problemów w innych jednostkach nuklearnych, 11 marca 2011 r. w Japonii ogłoszono stan zagrożenia nuklearnego. Był to pierwszy przypadek zagrożenia nuklearnego w Japonii, ewakuowano 140 tysięcy osób zamieszkałych w obrębie 20 km od elektrowni. Wybuchy i pożary spowodowały niebezpieczny wzrost poziomu promieniowania, co doprowadziło do załamania na japońskiej giełdzie i masowego wykupowania zapasów z supermarketów. Wielka Brytania, Francja i niektóre inne państwa doradzały swoim obywatelom opuszczenie Tokio, w odpowiedzi na obawy przed rozprzestrzenieniem promieniotwórczego zanieczyszczenia. Platts poinformował, że „kryzys w japońskich elektrowniach jądrowych w Fukushimie sprowokował państwa będące największymi konsumentami energii do rewizji bezpieczeństwa swoich reaktorów oraz wywołał wątpliwości co do tempa rozwoju energetyki jądrowej i skali planowanych inwestycji na całym świecie”. W marcu 2011 r. Unia Europejska zdecydowała, że reaktory nuklearne we wszystkich 27 państwach członkowskich powinny zostać poddane testom bezpieczeństwa.

23. Energetyka jądrowa a środowisko • Opublikowana przez Benjamina K. Sovacoola w 2008 r. synteza 103 badań na temat oddziaływania energii jądrowej na środowisko pokazała, że wartość emisji dwutlenku węgla w elektrowni jądrowej w ciągu całego cyklu pracy wynosi 66,08 g/kWh, co było wartością średnią z wszystkich 103 badań. Dla porównania wyniki energii wiatrowej, hydroelektryczności, energii słonecznej oraz fotowoltaiki wynoszą odpowiednio 9-10 g/kWh, 10-13 g/kWh, 13 g/kWh oraz 32 g/kWh. Porównanie analiz cyklu życiowego (LCA) emisji dwutlenku węgla pokazuje energię nuklearną jako porównywalną do odnawialnych źródeł energii. Ten wniosek jest podważany przez inne badania. • Według firmy Capgemini rezygnacja z energii jądrowej w Unii Europejskiej doprowadzi do ograniczenia samowystarczalności energetycznej, stabilności dostaw energii oraz zwiększenia emisji dwutlenku węgla.

24. Elektrownie atomowe? Tak, są potrzebne • Jeśli Polska wstrzyma program energetyki nuklearnej, zabraknie jej prądu. A wtedy będzie go sprowadzać z elektrowni jądrowej w Kaliningradzie - pisze Marcin Piasecki. • Być może Niemców stać na drogą energię. Jednak nas już nie. Dlatego prawdziwym nieszczęściem byłoby, gdyby obecnym lub innym rządzącym przyszło do głowy zatrzymanie i tak bardzo niemrawego programu energetyki nuklearnej w Polsce, według którego pierwsza siłownia ma powstać do 2020 roku. Mamy jeszcze mniejsze pole manewru niż państwa Zachodu i grozi nam, że najpóźniej za lat kilkanaście prądu będzie brakować. Przyczyny są znane od lat: zużycie będzie wzrastać, elektrownie węglowe się sypią, nowych inwestycji jest mało. To ostatnie spowodowane jest między innymi restrykcjami dotyczącymi emisji CO2 – wkrótce siłownie opalane węglem niekoniecznie będą dochodowym interesem.