Ekologia

Jaki jest wpływ elektrowni jądrowej na środowisko naturalne? Dlaczego pochodzącą z niej energię można nazwać „czystą”? Co wpłynęło na zmianę nastawienia do energii jądrowej wsród ekologów? Być może zrobiły na nich wrażenie fakty, które tu przedstawiamy.

Ekologia a energia jądrowa

Oddziaływania na etapie budowy elektrowni jądrowej

Oddziaływania powstające na etapie budowy elektrowni jądrowych są istotne ze względu na czas trwania budowy, który wynosi ok. 6–7 lat.  Prowadzone prace budowlane swoim zakresem, skalą i zasięgiem zbliżone są do oddziaływania jakie zwykle występuje przy budowie dużych obiektów infrastrukturalnych.

Oddziaływanie na wody

W fazie budowy nie przewiduje się znaczącego niekorzystnego wpływu budowy na wody powierzchniowe.  Wystąpić mogą jedynie oddziaływania przejściowe, ograniczone lokalnie, związane z odwodnieniem wykopów budowlanych. Przy zachowaniu podstawowych zabezpieczeń podczas normalnych prac budowlanych nie istnieje zagrożenie skażenia wód podziemnych substancjami z powierzchni terenu.

Oddziaływanie na powietrze

Emisje zanieczyszczeń podczas produkcji materiałów potrzebnych dla elektrowni są stosunkowo niewielkie, ze względu na stosunkowo niewielkie zapotrzebowanie na materiały (przeliczając na jednostkę produkcji energii).  Dlatego w fazie produkcji urządzeń i budowy elektrowni emisje zanieczyszczeń gazowych i pyłowych do powietrza są dużo mniejsze niż związane z budową innych źródeł energii elektrycznej. Wieloletnie prace Unii Europejskiej (program EXTERNE) udowodniły, że przy rozpatrywaniu źródeł energii elektrownie jądrowe okazują się źródłem energii najbardziej przyjaznym dla człowieka i środowiska.

Podczas prac budowlanych może dochodzić do emisji do atmosfery pyłów wskutek prac ziemnych, transportu mas ziemnych i materiałów budowlanych, produkcji betonu czy składowania materiałów sypkich. Oddziaływania te można je skutecznie ograniczać stosując np. zraszanie. Ilości materiałów są stosunkowo niewielkie (przeliczając na jednostkę produkcji energii), odpowiednio małe są więc również wielkości zapylenia okolicy podczas budowy.

W związku ze zwiększonym natężeniem transportu oraz pracy maszyn, nastąpi zwiększona emisja spalin, która będzie typowa dla tego typu prac, ograniczona czasowo i przestrzennie do miejsca  prowadzenia prac budowlanych.

Oddziaływania na powierzchnię ziemi

Oddziaływania na powierzchnię ziemi będą mieć zróżnicowany charakter w zależności od skali oraz fazy realizacji przedsięwzięcia. Główne oddziaływania polegać będą głównie na wyłączeniu powierzchni biologicznie czynnej oraz zmianach struktury gruntu (zagęszczenia, usunięcie warstwy humusu, itp.). Do potencjalnych oddziaływań należy także zaliczyć zanieczyszczenie gruntu substancjami ropopochodnymi, które mogą przedostać się do środowiska gruntowego m.in. w wyniku nieszczelności/awarii pojazdów mechanicznych. Oddziaływania tego typu ograniczone są lokalnie i należy im zapobiegać poprzez właściwe prowadzenie procesu budowlanego i korzystanie ze sprawnych urządzeń, a w przypadku ich wystąpienia należy usunąć wyciek z powierzchni.

Ocena oddziaływania emisji radioaktywnych związanych z funkcjonowaniem elektrowni jądrowych

Etap eksploatacji

Promieniowanie z elektrowni jądrowej nie stwarza żadnego zagrożenia podczas jej normalnej eksploatacji, incydentów i awarii projektowych. Nawet w razie ciężkich awarii, zdarzających się raz na milion lat, zagrożenie ogranicza się do strefy ograniczonego użytkowania. Poza tą strefą ewentualne działania interwencyjne po awariach projektowych nie są potrzebne, a po ciężkich awariach ograniczą się do działań niepowodujących długotrwałego zaburzenia normalnego trybu życia, takich jak podanie tabletek stabilnego jodu osobą przebywającym w najbliższym otoczeniu od elektrowni.

Oddziaływanie związane z emisją hałasu

Jak pokazują doświadczenia z innych krajów, emisja hałasu podczas normalnej pracy elektrowni jądrowej nie przekracza dopuszczalnych norm w odległości 350 m od źródeł hałasu, a więc poszczególnych urządzeń emitujących dźwięki. Emisja hałasu związana jest głównie z pracą chłodni kominowych (w wyniku działania wentylatorów, pomp, czerpni i wyrzutni powietrza, oraz spadających kropel w mokrych chłodniach kominowych), Jednakże można stwierdzić, że praca elektrowni nie jest uciążliwa akustycznie.

Oddziaływanie związane z emisją zanieczyszczeń do powietrza

Energetyka jądrowa nie powoduje emisji zanieczyszczeń powietrza związanych ze spalaniem węgla, m.in. SO2, NOx, pyłów i metali ciężkich. To dlatego energia otrzymywana z elektrowni jądrowych określana jest jako „czysta energia”.

Emisje zanieczyszczeń z chłodni kominowych zachodzą wraz z uwalnianiem wilgoci do atmosfery, która może zawierać zanieczyszczenia chemiczne środkami uzdatniania wody bądź mikroorganizmami, w przypadku niewłaściwego systemu uzdatniania wody. Problemy te są być skutecznie wyeliminowane przez sprawnie działający system uzdatniania wody, więc mają one marginalne znaczenie wśród omawianych oddziaływań.

Oddziaływania związane z zajęciem powierzchni terenu i wpływem na krajobraz

Elektrownia jądrowa stanowi obiekt budowlany o bardzo znaczącej powierzchni zabudowy. W związku z tym z jej budową i eksploatacją związane jest wyłączenie znacznego obszaru.  Możliwa może być również konieczność wycinki drzew znajdujących się na obszarze przeznaczonym pod planowaną zabudowę. Oddziaływanie samego obiektu elektrowni jądrowej na krajobraz jest ściśle uzależnione od lokalizacji budowli i charakteru zagospodarowania sąsiadujących terenów.

Oddziaływanie związane z pracą układów chłodzenia

Możliwe jest zastosowanie dwóch odmiennych instalacji układów chłodzenia: układ otwarty (bez zastosowania chłodni kominowej, produkowane ciepło oddawane jest do wód powierzchniowych) oraz układ zamknięty (z chłodnią kominową, za pomocą której ciepło oddawane jest bezpośrednio do atmosfery).

Otwarty układ chłodzenia elektrowni można zastosować w przypadku lokalizacji, gdzie dostępne są do wykorzystania akweny o dużych zasobach wody chłodzącej. W praktyce jest to możliwe w przypadku lokalizacji: nadmorskich oraz nadrzecznych (w dolnym biegu dużych rzek). Opcja chłodzenia wodą morską jest atrakcyjna ze względu na jej niższą temperaturę oraz praktyczny brak ograniczeń zasobów, jednak rozwiązanie ujęcia i zrzutu wody morskiej stanowi wyzwanie techniczne.

Zamknięte układy chłodzenia mogą być wyposażone w chłodnie mokre (o ciągu naturalnym) i chłodnie hybrydowe (o ciągu wspomaganym wentylatorami).

Poszczególne technologię charakteryzują się różnym zużyciem wód chłodzących (mniejsze w przypadku chłodni hybrydowych), wynoszącym od ok. 1 do 2,5 m3/s (dla elektrowni z 2 blokami energetycznymi), czyli od ok. 25 do 71 mln m3/rok. Lokalizacja elektrowni jądrowej powinna posiadać zasoby wodne umożliwiające pokrywanie tego zapotrzebowania.

Funkcjonowanie układów chłodzenia wiąże się również z emisją ciepła do wód lub atmosfery, jak również z możliwym odprowadzaniem substancji chemicznych do wód w związku z procesami ich uzdatniania. Jak pokazuje praktyka funkcjonowania obiektów elektrowni jądrowych na świecie, oddziaływania te nie powodują znaczących zmian w lokalnym ekosystemie.

Oddziaływanie związane z rozbudową infrastruktury

Budowa każdej elektrowni, nie tylko jądrowej, wymaga zapewnienia odpowiedniej ilości wody chłodzącej (dla jądrowego bloku energetycznego może wynosić ok. 50,2 m3/s), konieczne jest więc stworzenie infrastruktury do jej poborów i zrzutów wód podgrzanych. Dodatkowo niezbędna jest rozbudowa lub modernizacja dróg lokalnych i elementów sieci kolejowej, jak również budowy przystani zdolnych do przyjmowania i rozładunku urządzeń i elementów konstrukcyjnych wielkogabarytowych oraz ponadnormatywnie obciążonych (w przypadku lokalizacji przy dużych rzekach i nadbrzeżach morskich). Rozbudowa infrastruktury skutkować będzie zużyciem zasobów środowiska (szczególnie wody i energii) podobnie jak funkcjonowanie każdego dużego zakładu przemysłowego. Transport osobowy i techniczny będzie skutkował dodatkową emisją spalin do środowiska. Nie są to jednak wielkości znaczące. Należy tu podkreślić, iż transport osobowy będzie bardziej intensywny niż transport techniczny, w uwagi na bardzo niewielkie zapotrzebowanie energii jądrowej na surowce pierwotne, natomiast dużą liczbę zatrudnionych osób. Funkcjonowanie całości infrastruktury związane jest także z produkcją odpadów.

Oddziaływania socjalne i ekonomiczne

Wpływ elektrowni jądrowej należy również rozpatrywać pod kątem jej funkcjonowania jako bardzo znaczącego zakładu produkcyjnego. Stąd, z pewnością jej powstanie będzie miało duży wpływ w aspekcie ekonomicznym na terenie gminy, na której zostanie zlokalizowana oraz na gminy sąsiednie, w postaci:

• zmiany wartości gruntów w okolicy
• wzrostu dochodów gminy
• poprawy infrastruktury
• spadku bezrobocia
• ożywienia gospodarczego regionu
• poprawie bezpieczeństwa dostaw energii w regionie

Oddziaływania związane z cyklem paliwowym

Cykl paliwowy obejmuje dostarczenie surowca do elektrowni jądrowej (wydobycie, przetwarzanie i wzbogacanie uranu, produkcja elementów paliwowych, transport), jego wykorzystanie energetyczne oraz postępowanie z paliwem wypalonym (przetwarzanie, w tym recykling, transport, unieszkodliwianie i składowanie).

Reaktor jądrowy bloku energetycznego o mocy elektrycznej ok. 1000 MW zużywa rocznie mniej niż 20 ton paliwa jądrowego – czyli jeden wagon na rok (dla porównania: w kotle bloku energetycznego elektrowni węglowej o tej samej mocy trzeba spalić ok. 3 milionów ton węgla rocznie – średnio dziennie ok. 160 wagonów). Kampania paliwowa w reaktorze jądrowym, czyli okres wypalania paliwa, po którym następuje jego przeładunek, trwa od 12 do 24 miesięcy, a zestawy paliwowe przebywają w rdzeniu reaktora około 3 kampanie (czyli 3 do 5 lat). Reaktor wypełniany jest tylko częściowo świeżym paliwem w odpowiednio zaprojektowanych konfiguracjach (rdzeń reaktora zawiera kilkaset zestawów paliwowych o różnym wzbogaceniu i wypaleniu), które mają zapewniać jak najefektywniejsze wykorzystanie paliwa.

Paliwo świeże transportowane jest (transportem wodnym, kolejowym, drogowym) w specjalnych kontenerach, których konstrukcja zapewnia ochronę przed uszkodzeniami i bezpieczeństwo, również na ewentualność wypadku. Promieniowanie jonizujące od świeżego paliwa uranowego jest znikomo małe, więc nie są potrzebne osłony przed promieniowaniem.

Wyładowywane z reaktora wypalone paliwo umieszczane jest w baseniewypełnionym wodą, gdzie pozostaje przez co najmniej 3 lata (zwykle do 7-10 lat). Jest ono w tym czasie schładzane, a jego aktywność spada o kilkadziesiąt %. Następnie (o ile nie jest poddane procesowi przetwarzania) zostaje przeniesione do okresowego przechowalnika (zwykle zlokalizowanego na terenie elektrowni jądrowej), w którym może być magazynowane przez kolejne 40-50 lat. Kolejnym krokiem jest depozycja wypalonego paliwa na składowisku w formacjach geologicznych. Wyładowane z reaktora wypalone paliwo jest silnie radioaktywne i wydziela ciepło, które wytwarzane jest na skutek rozpadów promieniotwórczych. Po ok. 4 latach aktywność produktów rozszczepienia zawartych w wypalonym paliwie zmniejsza się 4-krotnie. Zaś po ok. 300 latach aktywność produktów rozszczepienia zmniejsza się 1000-krotnie, i odtąd stają się one praktycznie nieszkodliwe. Wypalone paliwo corocznie wyładowywane z typowego dużego reaktora, o mocy rzędu 1000 MWe, zawiera ok. 300 kg izotopów rozszczepialnych, które mogą być odzyskane z procesie przerobu i ponownie zastosowane w reaktorach energetycznych. Potencjał energetyczny materiałów paliwowych przy jednokrotnym użyciu paliwa w reaktorze termicznym wykorzystywany jest w bardzo małym stopniu. Przetworzenie wypalonego paliwa z recyklingiem pozwala zwiększyć wykorzystanie potencjału energetycznego paliwa i zaoszczędzić ok. 30% świeżego uranu i zredukowanie objętości ostatecznych odpadów (ok. 5-krotne) oraz ich radiotoksyczności (ok. 10-krotnie). Wypalone paliwo jądrowe transportuje się w specjalnych kontenerach, zapewniających osłonę przed promieniowaniem i odprowadzenie ciepła, spełniających rygorystyczne wymagania bezpieczeństwa.

Bezpośrednie promieniowanie z odpadów promieniotwórczych nie stwarza żadnego zagrożenia, bo już kilkumetrowa warstwa ziemi wystarcza, by promieniowanie to nie wydostało się na powierzchnię. Tymczasem odpady składowane są nie kilka, ale kilkaset metrów pod ziemią. Dlatego jedynym zagrożeniem jest możliwość wymycia odpadów przez wodę, w wyniku czego zostaną rozpuszczone i wraz z wodą wypłyną na powierzchnię, gdzie mogą zostać spożyte przez ludzi i spowodować zagrożenie radiologiczne. Aby uchronić się przed taką ewentualnością, przy składowaniu wypalonego paliwa stosuje się system wielu kolejnych barier fizycznych, zapobiegających rozprzestrzenianiu się substancji promieniotwórczych oraz pochłaniających promieniowanie. Skuteczność systemu barier związana jest z ich wielostopniowością, zabezpieczającą odpady przed rozsypaniem, rozproszeniem, rozpyleniem i wymywaniem substancji promieniotwórczych. Z tego też względu stopień narażenia środowiska na ujemne skutki promieniowania jonizującego, pochodzącego od składowanych odpadów, jest bardzo niewielki, nawet przy założeniu najbardziej pesymistycznych scenariuszy wydarzeń.