Promieniowanie z pracującej elektrowni atomowej nie ma negatywnego wpływu na zdrowie. Woda używana do chłodzenia jest oczyszczana, a pyły wyłapywane są w filtrach - zapewnia profesor Stefan Chwaszczewski z Instytutu Energii Atomowej.
• Minęło już ponad 20 lat od katastrofy w elektrowni atomowej w Czarnobylu, ale nadal dyskusje o energetyce jądrowej w Polsce są obarczone syndromem tamtej awarii. Co się faktycznie stało w Czarnobylu?
- Katastrofa w Czarnobylu to był skutek nagromadzenia błędów człowieka i wad technicznych samej elektrowni. Obsługa reaktora, chcąc przeprowadzić pewien eksperyment, obniżyła moc reaktora i wyłączyła system zabezpieczeń, bo przeszkadzał w eksperymencie. Reaktor atomowy ma jednak taką właściwość, że po zmniejszeniu mocy i utrzymaniu jej w dłuższym okresie na niskim poziomie, wpada w tzw. jamę jodową. Dochodzi wtedy do zatrucia reaktora izotopami ksenonu pochodzących z rozpadu jodu wchodzącego w skład produktów rozszczepienia paliwa jądrowego.
Aby skompensować wzrastające zatrucie, obsługa zaczęła podnosić pręty regulacyjne reaktora. Liczba podniesionych prętów była większa od ustalonych limitów dla tego reaktora i w sytuacji działającego systemu zabezpieczeń nastąpiłoby wyłączenie reaktora. Ale system zabezpieczeń był wyłączony i w dalszym ciągu reaktor pracował na małej mocy. Po pewnym czasie przystąpiono do przeprowadzenia eksperymentu i rozpoczęto procedurę zwiększania mocy reaktora poprzez podniesienie pozostałych prętów regulacyjnych. Moc reaktora zaczęła wzrastać, co spowodowało wypalanie nagromadzonego ksenonu poprzez reakcje jądrowe wywołane neutronami. Zatrucie ksenonu zmniejszało się i moc reaktora zaczęła wzrastać coraz szybciej.
Operatorzy zaczęli opuszczać pręty regulacyjne, jednakże pewne wady konstrukcyjne prętów spowodowały jeszcze zwiększenie szybkości wzrastania mocy reaktora. Woda w kanałach chłodzenia paliwa zaczęła wrzeć, co spowodowało w tym typie reaktora dodatkowy efekt zwiększania mocy. Operatorzy nie zdołali opanować tego procesu. Przy wysokich temperaturach elementów paliwowych doszło do reakcji pary wodnej z cyrkonem koszulek i z samym paliwem, co doprowadziło do wytwarzania wodoru. Nastąpiła eksplozja wodoru, który zniszczył konstrukcję reaktora. Doszło do pożaru grafitu znajdującego się w rdzeniu. Pożar ten powodował uwolnienie do atmosfery znacznych ilości radioaktywnych substancji z wypalonego paliwa. Awaria ta pokazała konieczność zatrudniania przy eksploatacji reaktorów energetycznych wysoko wykwalifikowanych pracowników oraz eliminacji błędów w konstrukcji reaktorów, które mogą spowodować podobne skutki. A już zupełnie niedopuszczalne jest wyłączanie systemów zabezpieczeń reaktora.
• W potocznych opiniach reaktor atomowy służący do produkcji energii elektrycznej to jednak synonim bomby atomowej. Czy awarię reaktora można zasadnie porównywać z wybuchem bomby atomowej?
- Nie jest łatwo skonstruować bombę jądrową. Trzeba w bardzo krótkim czasie doprowadzić materiał jądrowy do stanu znacznej nadkrytyczności (zazwyczaj doprowadza się to wybuchem ładunku konwencjonalnego), oraz do tego celu należy wykorzystać wysoko wzbogacony uran lub tzw. militarny pluton (pluton o odpowiednim składzie izotopowym). Następnie reagujący ładunek jądrowy należy utrzymać w całości, aby wytworzona została znaczna ilość energii. Reaktor nie może wybuchnąć jak bomba atomowa. To jest niemożliwe, bo do tego, żeby reaktor pracował, żeby zachodziła w nim reakcja rozszczepienia potrzebny jest moderator - na przykład woda (generalnie inna substancja spowalniająca neutrony, która pozwoli na podtrzymanie reakcji jądrowej). To jest konieczne, bo wzbogacenie uranu w izotop rozszczepiany jest tak małe, że bez obecności tej dodatkowej substancji nie ma szans na wywołanie reakcji rozszczepienia. Przy wzroście mocy reaktora woda paruje i uran bez wody nie może już wejść w reakcję jądrową. Mogą być efekty uboczne, jak wybuch wodoru czy stopienie rdzenia reaktora, ale nie wybuch jądrowy. Największa katastrofa atomowa (w Czarnobylu) była wybuchem wodoru, który wytworzył się wskutek anormalnego wzrostu mocy reaktora, ale mimo wszystko reaktor wtedy został wyłączony. Nie doszło do wybuchu jądrowego, ale wodoru było tyle, że on wybuchł i doszło do zniszczenia rdzenia reaktora.
• Boimy się też promieniowania radioaktywnego i opadów pyłów radioaktywnych, do czego ma dochodzić podczas pracy elektrowni atomowej. Czy tak faktycznie jest, że produkcja energii jądrowej oznacza niebezpieczne promieniowanie?
- Generalnie żyjemy w radioaktywnym świecie. W glebie zawarte są promieniotwórcze substancje, jak uran czy tor - wraz z całą rodziną produktów rozpadu tych substancji. Cały czas działa na nas promieniowanie kosmiczne. W Polsce w średnich warunkach człowiek dostaje rocznie mniej więcej 2,5 mSv (minisiverta) dawki promieniowania jonizującego, a są na świecie rejony, gdzie ta dawka wynosi 70-80 mSv rocznie. To są dawki bezpieczne i nie zarejestrowano negatywnych skutków takich dawek.
Normy dawek granicznych dla personelu zatrudnionego przy eksploatacji urządzeń wykorzystujących promieniowanie są większe i nie wdając się w szczegóły wynoszą 20 mSv rocznie. Natomiast dawki graniczne dla ogółu ludności pochodzące z eksploatacji urządzeń wytwarzających promieniowanie są ograniczone do 1 mSv, a w zasadzie nie przekraczają 0,1 mSv rocznie. Takie promieniowanie nie ma żadnego negatywnego wpływu na zdrowie. Pyły są z kolei wyłapywane w filtrach, a filtry są wymieniane i utylizowane jako odpad promieniotwórczy. Nie dają się wyłapać gazy szlachetne. Są jednak nieszkodliwe, bo szybko się rozpadają.
• Niepokój budzi też składowanie odpadów radioaktywnych. Ile takich odpadów powstaje rocznie w elektrowni atomowej o mocy 1000 MW?
- W takim reaktorze jest wytwarzane 7-7,5 TWh energii rocznie (to nieco więcej niż potrzebuje teraz Warszawa - red.). Do zasilenia takiego bloku potrzeba rocznie około 15 ton paliwa uranowego, które zajmuje około 10 metrów sześciennych. Po roku mamy więc 15 ton odpadów paliwa jądrowego i dodatkowo około 50 metrów sześciennych odpadów promieniotwórczych z układów oczyszczania elektrowni. Zupełnie inaczej traktuje się wypalone paliwo, a zupełnie inaczej odpady promieniotwórcze. Wypalone paliwo przez co najmniej dziesięć lat przetrzymywane jest w basenie wodnym koło reaktora, bo jest zbyt radioaktywne, zbyt dużo wydziela energii cieplnej, żeby można było je przewozić. Nie ma innego wyjścia. W zasadzie można to paliwo trzymać do 50 lat w basenach wodnych, ale po dziesięciu latach można je już przerabiać na nowe paliwo. To, co zostanie, składuje się w złożach geologicznych, a właściwie będzie się składować, bo elektrownie atomowe są tak młode, że pierwsze składowiska dopiero powstają.
Natomiast odpady radioaktywne po około 500 latach przechowywania w izolacji od środowiska tracą swoją aktywność i stają się normalnymi odpadami komunalnymi.
Proszę te wielkości porównać z ilością popiołów powstających w elektrowniach opalanych węglem kamiennym. W przypadku elektrowni 1000 MW jest to kilkaset ton popiołów zawierających nie tylko szkodliwe pierwiastki, jak arsen, ale także substancje radioaktywne - uran i tor.
• Woda używana do chłodzenia jest zatruwana. Jak ten problem skażenia jest rozwiązywany?
- Woda w obiegu chłodzenia paliwa w reaktorze zawiera pewną ilość substancji radioaktywnych. Woda ta jest oczyszczana w filtrach mechanicznych i w filtrach jonoobmiennych. Radioaktywne wkłady w tych filtrach traktuje się jako odpad radioaktywny i przechowuje się w składowiskach odpadów promieniotwórczych. Para wodna wytworzona w generatorach pary elektrowni z reaktorem wodnym ciśnieniowym nie jest zatruwana i posiada te same charakterystyki, jak para wytworzona w elektrowniach konwencjonalnych.
• Wypalone paliwo wraca do producenta czy zostaje u użytkownika? Co się robi z odpadami promieniotwórczymi?
- Odpady promieniotwórcze z eksploatacji elektrowni (na przykład pyły), mają tę charakterystykę, że po 300-500 latach stają się normalnymi odpadami komunalnymi. Trzeba je tylko przez ten czas bezpiecznie przechować. Przechowuje się je najczęściej niezbyt głęboko pod ziemią. W Polsce nie ma składowiska, które mogłoby zabezpieczać potrzeby elektrowni. Wypalone paliwo ma czas rozpadu, który się liczy w setkach tysięcy lat, ale po kilku tysiącach lat radioaktywność spada na tyle, że staje się taka sama, jak rudy uranowej. Polska przystąpiła w 2007 roku do porozumienia, które umożliwia takim krajom jak Polska niezajmowanie się wypalonym paliwem, bo istnieje możliwość nabycia paliwa w leasingu - po wychłodzeniu może wrócić do wytwórcy. Ramy prawne takiego postępowania są gotowe. I raczej nie trzeba się martwić, że uranu zabraknie. Jest wszędzie w ziemi i jego wydobycie to tylko kwestia kosztów, ale nie wyczerpania - tak jak gazu czy węgla.
• STEFAN CHWASZCZEWSKI
specjalista energetyki jądrowej, fizyki jądrowej i fizyki reaktorów jądrowych, sekretarz naukowy Instytutu Energii Atomowej w Świerku, wicedyrektor IEA