Recenzja: Elektrownie jądrowe w nowoczesnej gospodarce. Technologie, ekonomika, bezpieczeństwo

Krzysztof Rzymkowski

Recenzja wydawnicza monografii

Andrzej G. Chmielewski, Marian Jaskólski, Beata Majkokowska-Marzec, Tomasz Minkiewicz, Andrzej S. Zieliński
Elektrownie jądrowe w nowoczesnej gospodarce. Technologie, ekonomika, bezpieczeństwo
Wydawnictwo Naukowe PWN

Recenzowana monografia stanowi kompendium aktualnej wiedzy na temat energetyki jądrowej.  W krajowych publikacjach tematyka ta była dotychczas przedstawiana sporadycznie i wyrywkowo. W monografii przedstawiono zwięźle najistotniejsze problemy związane z prowadzoną od lat publiczną dyskusją dotyczącą technologii  budowy jądrowych reaktorów energetycznych z uwzględnieniem opisu stosowanych materiałów, paliwa jądrowego, problemów ekonomicznych, problemów ochrony środowiska związanych z wyborem lokalizacji i eksploatacji elektrowni, bezpieczeństwa jej pracy z opisem metod oszacowania powstania awarii.

Przedstawione problemy zostały omówione przez naukowców reprezentujących różne specjalności i dziedziny naukowe od dawna zaangażowanych w badania i dydaktykę związaną z energetyką jądrową. Jak piszą autorzy książka jest wspólnym dziełem dwóch instytucji naukowych, Instytutu Chemii i Technik Jądrowych w Warszawie oraz Politechniki Gdańskiej.

Istotną, zaletą książki, jest bezstronne przedstawienie aktualnych informacji o energetyce jądrowej w chwili gdy ta tematyka coraz bardziej absorbuje opinię publiczną epatowaną w ostatnich latach dyskusją o awariach i wyolbrzymianych zagrożeniach radiacyjnych. Wydaje się, że jest ona głównie adresowana do studentów zamierzających specjalizować się w energetyce jądrowej, ale ze względu na przejrzystość wykładu może być wykorzystywana przez specjalistów różnych dziedzin nie tylko technicznych ale i bardziej oddalonych od techniki np. dziennikarzy, prawników,

Monografia podzielona jest na 7 rozdziałów z podaniem literatury źródłowej oraz opatrzona wstępem i  zakończeniem – podsumowaniem.

Bardzo dobrym wprowadzeniem sygnalizującym problemy związane z budową reaktora jądrowego jest rozdział pierwszy w którym omówiono historię teorii budowy atomu,  reakcję rozszczepienia, będącą podstawą działania reaktora, historię budowy pierwszego reaktora oraz przedstawiono zasady technicznego bezpieczeństwa pracy reaktorów w energetycznych  i zasady ochrony radiologicznej. Ważną zaletą tego rozdziału jest zebranie tych rozproszonych w różnych źródłach informacji w skondensowanej formie tworzącej wademekum wiedzy o rozwoju energetyki jądrowej.

W rozdziale drugim przedstawiono  szeroki zakres  możliwego wykorzystania reaktorów energetycznych w miejskich systemach ciepłowniczych i zakładach przemysłowych, do odsalania wody morskiej. Kontynuując wątek historyczny zapoczątkowany w pierwszym rozdziale, zaprezentowano historię rozwoju reaktorów energetycznych ze szczególnym omówieniem budowy i wybranych parametrów najnowszych rozwiązań reaktorowych  (ciśnieniowych i wrzących) oferowanych obecnie przez ich producentów. Zaznajomienie czytelników z tymi konstrukcjami jest w chwili obecnej bardzo istotne ze względu toczący się proces wyboru typu reaktora dla polskiej energetyki. Omawiając reaktory badawcze skoncentrowano się na przedstawieniu szerokiego spektrum ich zastosowań i następnie opisano ich konstrukcje i obecną ich ilość oraz lokalizację. Bardziej szczegółowo omówiono reaktor badawczy MARIA.

W prowadzonych od lat dyskusjach o celowości i bezpieczeństwie wprowadzenia energetyki jądrowej w Polsce przewija się nieustannie problem paliwa jądrowego. Najwięcej emocji wywołuje kwestia wystarczalności zasobów pierwiastków rozszczepialnych (uranu i toru) oraz metody zagospodarowania wypalonego paliwa i odpadów promieniotwórczych.  Autor uważa, że po wprowadzeniu reaktorów IV. generacji (powielających paliwo), zasoby paliwowe wystarczą na wiele tysięcy lat. Wydobycie surowców do wytwarzania paliwa jądrowego, jego produkcja i sposoby wykorzystania paliwa (cykle paliwowe) oraz  gospodarka wypalonym paliwem  i odpadami promieniotwórczymi  ze szczególnym uwzględnieniem ich składowania są bardzo interesująco omówione w rozdziale trzecim.

W rozdziale czwartym pokazano, na przykładzie z reaktorem wodnym ciśnieniowym , jak bardzo złożonym zakładem przemysłowym jest klasyczna elektrownia jądrowa. W takim zakładzie wyróżnia się trzy powiązane ze sobą obszary: wydzielony obszar obejmujący reaktor jądrowy wraz urządzeniami umożliwiającymi jego bezpieczną pracę, obszarem turbin wytwarzających energię elektryczną oraz obszar techniczny. Przedstawiając pracę elektrowni szczególną uwagę zwrócono na najważniejsze urządzenia, elementy układów obiegu pierwotnego i wtórnego systemu chłodzenia reaktora. Omówiono również wykorzystanie elektrowni jądrowych w systemach energetycznych na świecie wspominając o sytuacji w Polsce, z uwzględnieniem aktualnego stanu w zakresie eksploatacji istniejących i budowy nowych elektrowni  Bardzo interesującym, rzadko omawianym tematem jest wykorzystanie energetyki jądrowej do wytwarzania ciepła dla zakładów przemysłowych i  miejskich sieci ciepłowniczych. W ostatniej części rozdziału przedstawiono przewidywane przyszłościowe rozwiązania reaktorów jądrowych dla elektroenergetyki i przemysłu omawiając reaktory jądrowe generacji IV i reaktory jądrowej małej i średniej mocy (SMR). Wielkie zainteresowanie tym ostatnim rozwiązaniem wykazują polskie zakłady przemysłowe. Zaletami Gen IV mają być: niższe koszty, większe bezpieczeństwo, mniejsze obciążenie środowiska naturalnego odpadami oraz odporność na proliferację (rozprzestrzenianie) broni jądrowej.

Problemy dotyczące wyboru materiału do budowy poszczególnych elementów reaktora jądrowego i wszelkich powiązanych z nim urządzeń są w dyskusjach o energetyce jądrowej zupełnie nieobecne. Należy zwrócić uwagę na ogromny wysiłek inżynierów i naukowców włożony na przeprowadzenie wyrafinowanych skomplikowanych badań różnych kombinacji materiałowych by zbudowane przy ich użyciu urządzenia były niezawodne przez cały czas eksploatacji elektrowni. Dobór materiałów musi być dostosowany do skrajnie trudnych warunków pracy, wymuszających wysoką odporność na np. wysoką temperaturę, ciśnienie, działanie substancjo chemicznych, wytrzymałość mechaniczną. Różnorodność wymagań w jednym urządzeniu jest ogromna. W rozdziale przedstawiono różne grupy materiałowe :różne rodzaje stali, stopy, ceramikę, kompozyty, betony itp. Należy podkreślić, że badania materiałowe trwają cały czas i wymagania zmieniają się zgodnie z postępem zdobytym doświadczeniem. Przedstawienie  tego tematu jest jedna z zalet książki.

Trwałym elementem publicznej dyskusji o energetyce jądrowej są koszty budowy, eksploatacji, udział w cyklu paliwowym (kupno, przerób paliwa, składowanie), likwidacja, Zagadnienia te są omówione w rozdziale szóstym. Omówiono również metody oszacowania nakładów inwestycyjnych, określenia kosztów rocznych oraz jednostkowych kosztów produkowanej energii. Przedyskutowano wpływ różnych czynników wytwarzania energii  na jej zyskowność. Ponadto przedstawiono zagadnienia prawne związane z budową i wyborem lokalizacji elektrowni jądrowej oraz przytoczono konwencje i umowy międzynarodowe regulujące zagadnienia prawne dotyczące budowy, eksploatacji, awarii i likwidacji elektrowni jądrowych.

Innym elementem zawsze poruszanym przy każdej dyskusji o energetyce jądrowej są zagadnienia bezpieczeństwa elektrowni rozpatrywane z różnych punktów widzenia. W rozdziale siódmym omówiono szeroko problem bezpieczeństwa poczynając od zaleceń dotyczących wyboru lokalizacji, doboru materiałów konstrukcyjnych i warunków bezpiecznej eksploatacji i jej wpływ na środowisko. Następnie przedstawiono systemy bezpieczeństwa i stosowane rozwiązania techniczne i logistyczne, przedyskutowano metody oceny ryzyka i inżynierii bezpieczeństwa istotne szczególnie przy rozbudowanym i złożonym systemie jakim jest elektrownia jądrowa.

Bardzo złożone, podstawowe zagadnienia dotyczące elektrowni jądrowej zostały przedstawione w sposób dydaktyczny przypominający styl publikacji popularno – naukowych co przy zawartej ilości istotnych informacji merytorycznych może znacznie rozszerzyć grono czytelników. Należy podkreślić, że na polskim rynku książka o tej tematyce jest unikalna i bardzo potrzebna, szczególnie w okresie przygotowań do rozpoczęcia budowy pierwszej elektrowni jądrowej w Polsce po nie udanej próbie budowy w Żarnowcu.