Nieodparty urok mocy atomu

Fizycy pasjonują się swoimi „zabawkami" jak dzieci. Miałem szansę obserwować to przy okazji inauguracji stellaratora Wendelstein 7-X w Greifswaldzie (urządzenie do wytwarzania plazmy i przeprowadzania kontrolowanej reakcji termojądrowej). Ale ta zabawka kosztowała ?370 mln euro...

Jacek Jagielski:

Dzięki takim „zabawkom" ktoś w przyszłości będzie zarabiał gigantyczne pieniądze. Takie urządzenia będą gwarantowały dostęp do wielkiej ilości energii na świecie, lekko licząc – tysiąc razy więcej, niż możemy wyprodukować dzisiaj.

Jak to możliwe?

Urządzenia, które w przyszłości będą produkowały prąd, będą się różniły od naszego stellaratora („naszego", bo Polska ma w nim udział procentowy).  Służy on do eksperymentalnego inicjowania i badania zjawiska fuzji jądrowej.

A jak do tego dojdziemy?

Ilość energii, jaką za 100 lat świat będzie w stanie wyprodukować, jest niewyobrażalnie duża. Zapewni ją technologia oparta na fuzji jądrowej. Niemcy o tym wiedzą i aby sobie zapewnić  do niej dostęp i mieć przewagę technologiczną nad innymi krajami, już dzisiaj prowadzą eksperymenty w tym kierunku. Ale na początku tej drogi nie będą to stellaratory czy tokamaki (służące do tego samego celu), takie jak ITER budowany we Francji. Najbliższą przyszłością będą elektrownie jądrowe podobne do tych, jakie znamy dzisiaj, ale oparte na innej technologii. Będzie to czwarta generacja reaktorów jądrowych wykorzystujących zjawisko rozszczepienia. Większość z tych, które obecnie pracują, to druga generacja. Budowane obecnie to trzecia i trzecia plus. Są one mniej więcej dziesięć razy bezpieczniejsze od obecnie stosowanych. Taka katastrofa jak w Fukushimie nie mogłaby się zdarzyć w reaktorze trzeciej generacji.

A co z energią wiatru, słońca?

Odnawialne źródła energii nie są rozwiązaniem zapewniającym podstawowe źródło energii dla świata. Z bardzo prostego powodu. Są nieprzewidywalne: wiatr wieje albo nie, jest słonecznie albo pochmurno, najwięcej prądu potrzeba w zimie, kiedy światła słonecznego jest najmniej. Polska jest płaskim krajem i na elektrownie wodne nie mamy co liczyć. Żeby takie źródła energii stały się podstawą bilansu energetycznego kraju, musi zostać opracowana technologia umożliwiająca masowe magazynowanie energii w ilościach wystarczających dla całego kraju przez wiele tygodni. Nie ma na świecie takiej technologii i  nie  mamy pojęcia, czym ona mogłaby być. Energia odnawialna będzie więc marginesem produkcji energii. Jest to kilka, może kilkanaście procent.

Jesteśmy skazani na paliwa kopalne?

Mniej więcej połowa zasobów energetycznych Ziemi zmagazynowanych w paliwach kopalnych to węgiel, po dwadzieścia parę procent to ropa naftowa i gaz. Około 5 procent to uran 235, który jest paliwem reaktorów obecnych, drugiej i trzeciej generacji. Razem stanowi to ok. 37 zettadżuli energii. Zetta to 10 do 21 potęgi – naukowe określenie na „cholernie dużo". Ale zużywamy również „cholernie dużo" energii. Już widać koniec obecnie dostępnych zasobów paliw kopalnych. Na szczęście są rozwiązania. Za jakieś 30 lat pojawią się pierwsze reaktory czwartej generacji. Prototypy już są budowane, np. francuski projekt ASTRID, belgijsko-rumuński ALFRED lub planowane w krajach Grupy Wyszehradzkiej reaktory chłodzone gazem: ALLEGRO i HTR.

Kiedy takie reaktory wejdą do użytku?

Za 30–40 lat – tyle czasu zajmie zbudowanie prototypu, sprawdzenie go, zaprojektowanie i zbudowanie docelowego urządzenia. Wtedy bilans energii zmieni się dramatycznie. Ropa, gaz i węgiel, to, co dziś stanowi 95 proc. zasobów energetycznych świata, skurczy się do 15 proc., a 85 proc. będzie zmagazynowanych w uranie.

Dlaczego?

Na pierwszy rzut oka wydaje się, że zastąpienie trzeciej generacji reaktorów czwartą to niewielka zmiana. Ale tak nie jest. Druga i trzecia generacja reaktorów wykorzystuje jako paliwo izotop uranu 235, którego jest 0,7 proc. w naturalnych złożach tego pierwiastka na Ziemi. W czwartej generacji reaktorów będzie można wykorzystywać izotop uranu 238, którego jest 99,3 proc. ?To co teraz jest balastem i przelatuje przez reaktor, będzie cennym paliwem. Będziemy mieli do dyspozycji sto razy więcej paliwa.

To będzie jakaś rewolucja?

Wtedy z tych 37 zettadżuli energii na świecie – zakładając, że mówimy tylko o znanych dziś złożach uranu – zrobi nam się 2,5 tys. zettadżuli. To jakieś 70 razy więcej niż dziś. Innymi słowy, ?za 30–40 lat technologia czwartej generacji reaktorów będzie pozwalała kontrolować dostęp do ?85 proc. zasobów energetycznych planety.

Załapiemy się?

Krajem, który w Europie przoduje w energetyce jądrowej, jest Francja. Tam jest mnóstwo reaktorów, a przy nich są baseny,  gdzie przechowuje się zużyte paliwo z reaktorów, które zawiera głównie uran 238. Czyli de facto nie są to odpady radioaktywne, lecz paliwo do reaktorów czwartej generacji! Te zapasy, które zgromadzili  Francuzi, wystarczą na produkcję prądu w reaktorach czwartej generacji przez jakieś 1000 lat! Nie muszą kupować paliwa do przyszłych reaktorów.  Jeżeli jest coś, co może być niezależnością energetyczną kraju w większym stopniu, to ja tego nie znam. Oni nie muszą kupować gazu u Rosjan.

A my, co możemy zrobić?

Wbrew pozorom już robimy.  A teraz  jest dla nas  wyjątkowo korzystny moment. Wszystko zależy jedynie od decyzji politycznej. Istnieje kilka koncepcji reaktorów czwartej generacji. Wśród nich jest obiecujący pomysł reaktora chłodzonego gazem – ciekłym helem. Moglibyśmy wziąć taki projekt i zacząć budować prototyp reaktora. Ponieważ jednak to zbyt rozległy projekt, żebyśmy sobie dali z nim sami radę, moglibyśmy współpracować z krajami Grupy Wyszehradzkiej – Węgrami, Czechami i Słowacją. W ubiegłym roku zarejestrowane zostało stowarzyszenie Centrum Doskonałości V4G4, które organizuje nasze kraje do wspólnych badań. Oczywiście wymagałoby to współdziałania z Francją, która ma największe doświadczenie w technologiach jądrowych. Ale Francuzi z kolei mogą wziąć tylko jeden projekt – bo więcej nie udźwigną: mają już program ASTRID i chcą współpracować z nami w projekcie reaktora chłodzonego gazem. A my mamy nad nimi wielką przewagę...

Jaką?

Możemy wykorzystać  pieniądze strukturalne Unii Europejskiej, a Francja nie może! Każdy z naszej czwórki  krajów wyspecjalizowałby się w czymś innym. Słowacy projektowaliby reaktor, Węgrzy opracowaliby paliwo, Czesi układ chłodzenia, a my materiały strukturalne. Każde z tych laboratoriów mogłoby być finansowane z pieniędzy strukturalnych, które są w dyspozycji rządów poszczególnych krajów. W rezultacie moglibyśmy wejść na rynek jako partner, który ma bardzo dużo do powiedzenia. Francuzi nie rozwiną technologii reaktorów chłodzonych gazem inaczej niż we współpracy z nami. Gdyby nasz pomysł się udał, nie bylibyśmy udziałowcem mającym parę procent, ale dużo więcej.

Koncepcja wydaje się prosta...

Paliw kopalnych jest coraz mniej, a ropa, węgiel albo gaz są jednocześnie surowcami dla przemysłu chemicznego. Natomiast z uranu i deuteru nie da się zrobić niczego innego, tylko energię. Logiczne jest więc, żeby węglowodory wykorzystywać jako surowiec dla przemysłu chemicznego, a prąd wytwarzać z tego, co się nadaje tylko do jego produkcji. Mamy otwarte okno oraz gotową strukturę i możemy z nią wejść w technologię, która za 30 lat będzie kontrolowała 85 proc. wytwarzanej na świecie energii. I moglibyśmy to robić za pieniądze europejskie.

To dlaczego nie robimy?

Mogłoby być, gdyby politycy odpowiedzialni za rozwój kraju podjęli taką decyzję. I tu wracamy do naszego stellaratora. W Niemczech – kraju o większym potencjale niż Polska – uważają, że muszą planować strategicznie w perspektywie nawet stuletniej. Nas na to nie stać, ale obowiązkowe jest planowanie na 30–40 lat. To wymaga od polityków myślenia nie tylko w perspektywie najbliższych wyborów, ale dziesięcioleci. Musimy zdecydować, jak nasz kraj ma wyglądać za 30–40 lat i co chcemy wtedy produkować lepiej i wydajniej niż inni. Albo rozwiniemy nowoczesne technologie, które można sprzedać drogo, jak reaktory czwartej generacji, albo będziemy produkować to, co potrafi zrobić każdy. Będziemy konkurować pensjami  pracowników?