Wyciek radioaktywnego rutenu-106 w rosyjskich zakładach atomowych Majak w 2017 r., który właśnie został potwierdzony przez zachodnich naukowców, uzasadnia obawy przed katastrofami takimi jak w Czarnobylu. Niewidzialny przeciwnik działa szczególnie silnie na wyobraźnię.
Pierwszą elektrownią jądrową o mocy 5 MW była zbudowana w 1954 r. radziecka elektrownia w Obnińsku. Dwa lata później Wielka Brytania wzniosła reaktor grafitowo-gazowy, a w 1957 r. Amerykanie uruchomili w Shippingport swój pierwszy reaktor wodno-ciśnieniowy typu PWR. Te pionierskie wersje reaktorów jądrowych służyły głównie do produkcji wzbogaconych materiałów rozszczepialnych stosowanych do wytwarzania broni jądrowej.
Rodzaj silnika parowego
Obecnie na świecie funkcjonuje kilka typów elektrowni jądrowych. W 2013 r. na całym świecie czynnych było 436 reaktorów energetycznych pracujących w 30 państwach i wytwarzających 13 proc. światowej produkcji energetycznej. Ich cechą wspólną jest zasada wytworzenia i wtłoczenia pod ciśnieniem pary wodnej do turbiny, którą połączono wałem napędzającym generator prądotwórczy. Jest to więc rodzaj silnika parowego, a jedyną różnicą pomiędzy tradycyjną elektrownią a jej jądrową wersją jest sposób pozyskiwania pary wodnej. Paliwem podgrzewającym wodę w reaktorze jądrowym są zanurzone w niej pręty paliwowe. Najszerzej stosowanym jest tzw. reaktor wodno-ciśnieniowy PWR. W reaktorze tym mieści się od 150 do 250 kaset paliwowych. Każda kaseta zawiera od 200 do 300 prętów paliwowych. Cienkościenne pręty paliwowe mają średnicę ok. 10 mm i są zbudowane ze stopu cyrkonu lub stali nierdzewnej. W ich wnętrzu znajdują się kapsułki z rozszczepialnym paliwem uranowym 235U oraz 233U lub paliwem plutonowym 239Pu, uranowo-plutonowym MOX czy torowym 232Th. W najogólniejszym opisie: jądra atomów ulegają samoistnemu rozszczepieniu, co powoduje powstawanie dwóch–trzech wolnych neutronów na pojedyncze rozszczepienie jądra atomu. Neutrony inicjują kolejne procesy rozszczepiania jądra w cyklu reakcji łańcuchowej. Pomiędzy kasetami z prętami uranowymi znajdują się zespoły prętów kontrolnych w formie wykonanych ze stali nierdzewnej prętów lub wypełnionych sproszkowanymi związkami chemicznymi takimi jak: stopy srebra, kadmu i indu, boru, hafnu lub tytanku dysprozu. W reaktorze elektrowni pręty kontrolne są całkowicie zanurzone na początku rozruchu, tamują więc ruch neutronów. Stopniowe i ściśle kontrolowane podnoszenie blokady inicjuje ruch neutronów i rozpoczęcie reakcji rozszczepiania jąder atomów paliwa uranowego czy plutonowego. Zespoły prętów zawieszone są grawitacyjnie nad chłodziwem, a zarazem moderatorem reaktora, którym może być woda, ciężka woda oraz grafit.
Całkowite opuszczenie prętów powoduje blokadę przepływu neutronów i przerwanie reakcji jądrowej. Podniesienie ich ponad dopuszczalny poziom może spowodować niekontrolowany wzrost ilości neutronów, gwałtowny wzrost temperatury rdzenia i chłodziwa w reaktorze.
Narastający problem
Wydawałoby się, że energetyka atomowa jest pod pełną kontrolą specjalistów. Jednak kilkanaście potwierdzonych awarii takich elektrowni w ciągu ostatniego półwiecza dowodzi czegoś dokładnie odwrotnego. Pierwsze zagrożenie napromieniowaniem większej populacji wystąpiło w Nuklearnym Laboratorium Badawczym w Chalk River w 1952 r., kiedy na skutek błędnych decyzji operatorów podniosła się gwałtownie temperatura chłodziwa i pary w reaktorze, a następnie doszło do stopienia części prętów paliwowych i kilkakrotnych eksplozji pary i wodoru. Wśród setek kanadyjskich i amerykańskich żołnierzy biorących udział w oczyszczaniu i odkażaniu reaktora oraz jego otoczenia znajdował się służący w US Navy młody inżynier nuklearny Jimmy Carter – późniejszy prezydent USA.
