MATERIAŁ POWSTAŁ WE WSPÓŁPRACY Z WESTINGHOUSE

– Elektrownie nuklearne, z ich możliwościami niezawodnego i bezemisyjnego działania przez od 60 do nawet 100 lat, w połączeniu z odnawialnymi źródłami energii, oferują Europie najlepszą – a być może też jedyną - możliwość osiągnięcia celów klimatycznych – zapowiadał w połowie sierpnia prezes działu systemów energetycznych Westinghouse David Durham.

To wizja, którą podziela coraz więcej ekspertów i decydentów na świecie, również w Polsce. – Ponieważ węgiel jest przyczyną większości zmian klimatycznych i jednocześnie stałym źródłem energii, najbardziej skutecznym rozwiązaniem jest intensywny program budowy elektrowni jądrowych na całym świecie – pisali autorzy książki „Energia dla klimatu” Joshua S. Goldstein i Staffan A. Qvist. – Czas na atom dla klimatu. I klimat dla atomu. Jak mawiała Maria Skłodowska-Curie, niczego nie warto się bać. Trzeba to po prostu zrozumieć – sekundowała im w książce „Atom dla klimatu” Urszula Kuczyńska.

Na podobne podejście zdecydowała się Unia Europejska: przyjęta przez Parlament Europejski na początku lipca nowa taksonomia uznaje energetykę nuklearną za przyjazną polityce klimatycznej, a zatem – w gruncie rzeczy – rekomendowaną państwom członkowskim. Impulsem do zainteresowania się nią była tu również kryzysowa sytuacja na rynku energetycznym, jaka zapanowała już poprzedniej jesieni, a eskalowała w lutym br., gdy w ramach sankcji na Rosję Europa zdecydowała o raptownym zredukowaniu zakupów rosyjskich surowców kopalnych. Potencjalny deficyt energii skłonił Paryż, Londyn czy Pragę do podjęcia decyzji o budowie nowych elektrowni atomowych, a Holendrów, Finów czy Słoweńców do rozbudowy bądź wydłużenia czasu eksploatacji istniejących obiektów.

Niewykluczone, że nawet Niemcy – państwo, w którym przeciwnicy energetyki nuklearnej triumfowali po 2011 r., gdy rząd kanclerz Angeli Merkel zdecydował o likwidacji posiadanego potencjału atomowego – odwrócą, a przynajmniej wstrzymają realizację decyzji, jakie zapadły ponad dekadę temu. Nowe władze w Berlinie sugerują, że ostatnie trzy działające elektrownie będą pracować dłużej niż do końca 2022 r. Najwyraźniej obawy przed chłodnymi grzejnikami przeważają nad strachem przed atomową awarią.

Priorytetowe bezpieczeństwo

Bezpieczeństwo przez lata rozwoju było jednym z najważniejszych kryteriów inżynierów pracujących nad technologiami nuklearnymi. Na przykład zaprojektowany przez Westinghouse Electric Company reaktor AP1000 to efekt doświadczeń i rozwiązań, nad którymi specjaliści firmy pracowali przez 60 lat. Projekt AP1000 w sposób szczególny uwzględnia doświadczenia eksploatacyjne reaktorów energetycznych, które mają gwarantować tym elektrowniom najwyższy stopień bezpieczeństwa.

AP1000 to reaktor wodno-ciśnieniowy (PWR) o mocy 3415 MWt w rdzeniu oraz, w zależności od warunków lokalizacyjnych, nominalnej mocy 1200 Mwe. Opiera się na konwencjonalnej konfiguracji z dwoma obiegami pierwotnymi i dwiema wytwornicami pary – zastosowano tu system „defense-in-depth” („głęboki system ochrony”) oparty na systemie bezpieczeństwa, uzupełniającym i wzmacniającym naturalne cechy reaktora. Pomiędzy radioaktywnym rdzeniem reaktora a jego otoczeniem stworzono szereg fizycznych barier, każdy z licznych mechanizmów bezpieczeństwa ma zapasowy obwód i jest projektowany tak, by zadziałać również w sytuacji błędu popełnionego przez człowieka. Zresztą przeciwdziałanie to nie koniec: systemy bezpieczeństwa reaktora AP1000 mają również łagodzić skutki potencjalnej awarii: minimalizować ryzyko zalania obudowy, podniesienia ciśnienia w reaktorze i jego rozgrzania. W ramach „defense-in-depth” zebrano całą kluczową wiedzę o materiałach, konstrukcjach, technologii, procedurach, które ostatecznie przekładają się na bezpieczeństwo obiektu i jego, tak bliższego, jak i odległego, otoczenia. Istotą systemu jest mnogość mechanizmów. Dzięki temu, gdy jedne z jakiegoś powodu zawiodą, inne będą w stanie przejąć ich rolę.

Jak podkreślają amerykańscy twórcy elektrowni AP1000, jej system bezpieczeństwa jest pasywny. Oznacza to, że nie wymaga działań operatora. Aby zadziałać, wykorzystuje siły fizyki i natury: grawitację, naturalną cyrkulację czy sprężony gaz. Nie ma tu urządzeń, które mogłyby ulec awarii lub zawiesić się, dotyczy to pomp, wentylatorów, silników, agregatów chłodniczych czy innych elementów mechaniczno-regulacyjnych. Są jedynie automatyczne zawory uruchamiające pasywne systemy bezpieczeństwa, a całość została w olbrzymiej mierze zainstalowana w systemie obudowy, co z kolei zmniejsza ryzyko jej przebicia.

W konsekwencji AP1000 przeszedł wszystkie wymyślne współczesne testy bezpieczeństwa, w tym dla wszystkich zdarzeń awaryjnych stanu II, III i IV, aż do zakładanego odcięcia części rurociągów chłodzenia reaktora, nazywanego „podwójną gilotyną”. Rozpatrywany jest również scenariusz, w którym następuje całkowita utrata zasilania energii elektrycznej w elektrowni i poza nią. „Nie ma na świecie reaktora PWR, który zostałby poddany tak ekstremalnemu traktowaniu specjalistów od bezpieczeństwa. Co więcej, systemy chłodzenia reaktora AP1000 przetrwają co najmniej 72 godziny bez zasilania prądem przemiennym. Zostało to zaprojektowane i wdrożone w reaktorze AP1000 w taki sposób, aby nie tylko doprowadzić elektrownię do stanu kontrolowanego po zaniku napięcia zasilania urządzeń, lecz także automatycznie uruchomić i bez udziału operatora doprowadzić i utrzymać elektrownię w stanie bezpiecznego wyłączenia przez co najmniej 72 godziny” – informuje ekspert firmy. „Elektrownia AP1000 zapewnia możliwość łagodzenia skutków awarii w elektrowni przez czas nieokreślony” – dodaje.

Tę wyjątkowość widać też w scenariuszu całkowitego wyłączenia stacji, będącym podstawowym zdarzeniem projektowym dla łagodzenia skutków tzw. stanów nietypowych (i podstawą licencjonowania). Oznacza to, że AP1000 ma też znacznie większą „odporność” na kataklizmy, takie jak choćby ten, który doprowadził do niesławnej awarii w japońskiej Fukushimie.

Wpływ na gospodarkę

Innymi słowy, w AP1000 nic nie zostało pozostawione przypadkowi. W efekcie jest to pierwszy na świecie pasywny reaktor typu PWR i konstrukcja generacji III+, która dostała certyfikat amerykańskiej Nuclear Regulatory Commission, tamtejszej Komisji Nadzoru Jądrowego. Oczywiście, ta technologia spełnia też międzynarodowe standardy innych światowych agencji nadzoru jądrowego, jest licencjonowana w Azji i Europie.

Mało tego: choć technologię amerykańskich konstruktorów można by śmiało uznać za nowatorską i innowacyjną, została sprawdzona pod względem eksploatacji. Cztery bloki AP1000 pracują już w Chinach – dwa w Sanmen w prowincji Zhejiang oraz dwa inne w Haiyang w prowincji Shandong. Oddano je do użytku cztery lata temu i od tamtej pory są stale w eksploatacji, jako elektrownie podstawowe. Wnioski z funkcjonowania w tym okresie sprowadzają się do stwierdzenia, że AP1000 stabilnie współpracuje z siecią, zapewniając wydajność od początkowego załadowania paliwa aż po ukończenie pierwszego cyklu pracy i pierwszych przestojów związanych z uzupełnianiem paliwa. Elektrownia w Sanmen ustanowiła wręcz rekord w tym zakresie, potrzebowała tylko 19 dni postoju na załadowanie paliwa.

Wysoka dyspozycyjność, niezawodność reaktorów AP1000 oraz osiągane parametry techniczne spowodowały, że Chiny zdecydowały się wybudować cztery dodatkowe jednostki, które aktualnie są w budowie (w sumie osiem bloków). W Vogtle, w stanie Georgia, na ukończeniu są dwa bloki AP1000, których uruchomienie planowane jest na lata 2022–2023. Spowoduje to, że w najbliższym czasie w eksploatacji będzie dziesięć bloków, potencjalnie kolejnym blokiem wybudowanym w technologii AP1000 mogłaby być jednostka w Polsce. Wnioski wyciągnięte z budowy tych elektrowni są systematycznie gromadzone, co pozwala na dalszą optymalizację i wzrost efektywności procesu inwestycyjnego, pewność i niezawodność dostaw dla wszystkich przyszłych projektów.

Co istotne, elektrownia oparta na koncepcji Westinghouse Electric Company bazuje na technologii modułowej, co – zgodnie z deklaracjami amerykańskiego koncernu – daje wielkie możliwości pod względem zaangażowania w projekt polskich firm. Według szacunków Westinghouse realizacja polskiej elektrowni atomowej będzie impulsem do dalszego rozwoju gospodarczego Polski oraz wielu polskich podmiotów. Firma przewiduje, że bezpośrednio przy budowie będzie zaangażowanych ponad 10 tys. wysoko wykwalifikowanych pracowników oraz zagwarantowanych będzie między 20–30 tys. miejsc pracy w firmach realizujących kontrakty na rzecz budowy elektrowni. Po uruchomieniu przybędzie na stałe ponad 2000 miejsc pracy do bezpośredniej obsługi oraz kolejne w obszarze usług serwisowo-remontowych, w całym okresie eksploatacji: ponad 60 lat. Kilka miesięcy temu firma Westinghouse rozpoczęła współpracę z wieloma przedsiębiorstwami w Polsce, podpisując porozumienia między innymi z takimi firmami jak Rafako, ZKS Ferrum, KB Pomorze, Polimex Mostostal, FUD SA, OMIS, GP Baltic, Protea Group, Mostostal Kraków, Fogo czy Zarmen Group. Skądinąd szacunki amerykańskiego Departamentu Energii wskazują, że może to być znaczna siła w gospodarce tak na szczeblu lokalnym, jak i krajowym. „Przemysł nuklearny wspiera w Stanach Zjednoczonych pół miliona miejsc pracy i przyczynia się do dodawania co roku 60 mld dol. do amerykańskiego PKB. Amerykańskie elektrownie mogą zatrudniać nawet do 700 pracowników, których pensje są o 30 proc. wyższe niż lokalna średnia” – podkreślają na stronach internetowych departamentu jego analitycy.

Współpraca na dekady

Niewątpliwie w konkurencji o realizację polskiego programu jądrowego Westinghouse ma jeszcze wiele asów w zanadrzu: know-how i historia firmy mówią same za siebie. To firma, która już w XIX wieku wprowadzała do użycia komercyjne wykorzystanie prądu zmiennego, a potem była jednym z pionierów technologii atomowych, m.in. uruchamiając pierwszy podwodny reaktor nuklearny dla US Navy (na pokładzie okrętu USS „Nautilus”). Dostarczyła też pierwszy na świecie komercyjny wodny reaktor ciśnieniowy (1957).

Dziś na technologiach dostarczanych przez koncern bazuje około połowy funkcjonujących elektrowni atomowych na świecie. AP1000 ma być kolejnym etapem tej historii: oprócz użytkowanych w Chinach reaktorów wkrótce kolejne ruszą w Vogtle w stanie Georgia (na początku sierpnia NRC – amerykańska Komisja Nadzoru Jądrowego – zezwoliła na załadowanie paliwa jądrowego i uruchomienie komercyjne bloku nr 3 w tej elektrowni). Kolejne mogą trafić do czeskiej elektrowni Dukovany. Inne produkty koncernu znajdą zastosowanie w obiektach w Bułgarii, na Słowacji czy w Niemczech. Firma oferuje bowiem nie tylko dostarczenie rozwiązania w postaci elektrowni, lecz także dostawy paliwa, serwisowanie, przedłużanie okresu eksploatacji, aż po tzw. decommissioning. Do tego należałoby dodać opracowywane jeszcze innowacyjne rozwiązania, jak mikroreaktory eVinci oraz prace nad rozwiązaniami SMR i magazynowania energii.

Trudno się zatem dziwić, że Polska – kraj pod względem wykorzystania technologii nuklearnych niemal dziewiczy – budzi takie nadzieje amerykańskiego koncernu. Przy obecnym zainteresowaniu i rozwoju technologii nuklearnych nad Wisłą może zrodzić się rynek, który stworzy perspektywy współpracy liczonej w dekadach.

MATERIAŁ POWSTAŁ WE WSPÓŁPRACY Z WESTINGHOUSE