KOMENTARZ
Adam Rajewski*, Maciej Lipka**
W ostatnich dniach ubiegłego roku polskie serwisy branżowe opublikowały informację o zawarciu przez ukraiński koncern energetyczny Enerhoatom oraz amerykańsko-japoński Westinghouse Electric Company umowy na dostawy paliwa jądrowego do ukraińskich bloków jądrowych. Jednocześnie podawano informację o niepokoju wyrażonym przez służby dyplomatyczne Federacji Rosyjskiej.
W Moskwie z niepokojem przyjęto oświadczenie premiera Ukrainy Arsenija Jaceniuka z 30 grudnia o podpisaniu umowy z amerykańską firmą Westinghouse w sprawie dostaw paliwa jądrowego dla ukraińskich elektrowni atomowych – czytamy w komentarzu rosyjskiego MSZ cytowanym przez portal CIRE.pl. Dalej CIRE informuje, że [strona] rosyjska przypomina, że koncern Westinghouse już od wielu lat usiłuje zająć miejsce na rynku paliwa jądrowego dla reaktorów atomowych rosyjskiej konstrukcji WWER-1000. Jednak – jak twierdzi MSZ – paliwo to nie nadaje się do reaktorów tego typu. Według niego miały miejsce próby wykorzystania tego paliwa w czeskiej elektrowni Temelin, co doprowadziło do poważnego incydentu. Do wypadków doszło też przy wykorzystaniu tego paliwa w elektrowniach na Ukrainie.
Te komentarze brzmią groźnie, jednak nie są ścisłe, warto więc odwołać się do faktów.
Wszystkie jądrowe bloki energetyczne eksploatowane obecnie na Ukrainie wykorzystują reaktory wodne ciśnieniowe dwóch głównych typów: WWER-440 (dwa bloki) oraz WWER-1000 (trzynaście). Reaktory WWER skonstruowano i następnie produkowano w Związku Radzieckim, a potem w Rosji bez bezpośredniego wykorzystania technologii zagranicznych. Oparte są one jednak na dokładnie takim samym procesie technologicznym, co zachodnie reaktory wodne ciśnieniowe. Różnice ograniczają się do rozwiązań konstrukcyjnych, przede wszystkim wykorzystywana jest odmienna geometria wielu elementów. Dotyczy to również paliwa do reaktorów tego typu – jest ono co do zasady takie samo jak do reaktorów zachodnich (wywodzących się z pierwszych konstrukcji firmy Westinghouse z lat 50. ubiegłego wieku), ale różni się geometrią. Konkretniej: w obu przypadkach wykorzystywane są pastylki dwutlenku uranu ładowane do zaspawanych szczelnie koszulek (rurek ze stopu cyrkonu). Takie gotowe elementy paliwowe są następnie montowane w zestawy paliwowe. Zasadnicza różnica między reaktorami zachodnimi, a radzieckimi/rosyjskimi to kształt kasety. Konstrukcje zachodnie wykorzystują kasety o przekroju kwadratu (np. 17 x 17 lub 18 x 18 elementów), podczas gdy rosyjskie są sześciokątne. Nie wprowadza to jednak zasadniczych różnic do procesu ich produkcji, zresztą zachodnie zestawy do różnych reaktorów (z różnych lat albo różnych wytwórców) także różnią się między sobą.
Rysunek 1. Schemat ustawienia kaset w rdzeniu reaktora WWER-1000 (po lewej) i reaktora PWR konstrukcji zachodniej (po prawej). Widoczne odmienne kształty zestawów paliwowych. Rys. Das steinerne Herz via Wikipedia.
Pomysł na wytwarzanie paliwa do reaktorów rosyjskich przez firmę Westinghousenie jest żadną nowością. Takie paliwo było już produkowane i wykorzystywane w przeszłości w fińskiej elektrowni Loviisa (1998-2008) oraz w czeskim Temelinie (2000-2009).
W Loviisie (2 reaktory WWER-440) paliwo Westinghouse’a wykorzystywano w latach 1998-2008 i nie stwierdzono żadnych związanych z tym problemów. Powrót do dostawcy rosyjskiego w roku 2008 nastąpił z przyczyn ekonomicznych. Z kolei w Temelinie (2 x WWER-1000) Westinghouse został dostawcą paliwa od początku eksploatacji elektrowni w 2000 roku. Tutaj pewne problemy istotnie występowały; były one związane głównie z niedopasowaniem elementów paliwowych do siatek dystansujących (mechanicznych elementów zapewniających utrzymanie geometrii całego zestawu), co powodowało ich wyginanie. Nie były jednak one groźne z punktu widzenia bezpieczeństwa radiologicznego. Skutkowało to wprawdzie drobnymi przeciekami z elementów paliwowych do pierwotnego obiegu chłodzenia (a więc wewnątrz reaktora), były jednak one ponad 100 razy poniżej limitu wynikającego z przepisów, bardzo konserwatywne podejście do bezpieczeństwa jądrowego nakazywało jednak ich wymianą lub naprawę. Więcej można o tym przeczytać na stronach czeskiego Państwowego Urzędu Dozoru Jądrowego.
Niezależnie od tych drobnych problemów, czeska elektrownia pracowała wyłącznie na takim paliwie przez cały okres 2001-2009, co trudno nazwać – jak czyni to rosyjski MSZ – próbami wykorzystania, a przez cały ten okres nie zarejestrowano w niej zdarzenia przekraczającego pierwszy stopień na siedmiostopniowej Międzynarodowej skali zdarzeń jądrowych i radiologicznych (INES). Pierwszy stopień oznacza tzw. anomalię, czyli „zdarzenie naruszające zatwierdzony reżim eksploatacyjny, ale z zachowaniem znaczącego stopnia sprawności systemów zabezpieczeń”. Spośród 25 takich zdarzeń tylko jedno miało związek z uszkodzeniem paliwa, tyle tylko, że poza reaktorem, tak więc twierdzenie, iż paliwo Westinghouse doprowadziło do jakiegoś incydentu, i to jeszcze poważnego, także wydaje się nieco przesadzone. Od roku 2010 elektrownia pracuje na paliwie rosyjskim w wyniku wygrania przez rosyjską firmę TWEŁ w 2006 roku przetargu na dostawy paliwa w okresie 2010-2020. Dostarczane w ramach nowej umowy paliwo umożliwiło zwiększenie mocy reaktora, a jego odmienne parametry przyczyniły się do decyzji o całkowitym przestawieniu czeskich reaktorów na rosyjskie paliwo na przełomie 2009 i 2010 roku, co wiązało się z niewykorzystaniem pozostałego paliwa Westinghouse.
Poza wymienionymi powyżej dwiema elektrowniami, które przez kilka lat pracowały wyłącznie na nierosyjskim paliwie, zestawy Westinghouse’a były już także wcześniej wykorzystywane w reaktorach WWER-1000 na Ukrainie. W wyniku decyzji podjętych w 1999 roku, w 2005 roku dostarczono pierwszych sześć zestawów na próby w bloku nr 3 Południowoukraińskiej Elektrowni Jądrowej (w każdym reaktorze znajdują się normalnie 163 zestawy – resztę w tym przypadku stanowiło standardowe paliwo rosyjskie). W 2008 roku Enerhoatom zamówił kolejnych 630 sztuk dla trzech reaktorów: bloków 2 i 3 Południowoukraińskiej EJ oraz bloku nr 5 Zaporoskiej EJ. W połowie 2009 roku dostarczono 42 sztuki, które były następnie miały być wykorzystywane przez trzy lata. W 2011 roku wyniki uznano jednak za niesatysfakcjonujące, Enerhoatom zarzucał dostawcy błędy w procesie produkcyjnym, Westinghouse bronił się, że przyczyną zaistniałych problemów były błędy popełnione na etapie załadunku. Niezależnie od przyczyny, wadliwe lub uszkodzone zestawy doprowadziły do nieplanowanych postojów dwóch bloków (choć bez jakichkolwiek skutków radiologicznych). Tymczasem w czerwcu 2010 roku Enerhoatom zdecydował się na nowy długoterminowy kontrakt z Rosjanami. We wrześniu tego samego roku ukraińskie Ministerstwo Paliw i Energetyki wybrało TWEŁ także jako partnera do wspólnej budowy fabryki paliwa jądrowego w Smolinie (drugim oferentem był Westinghouse). Prace przygotowawcze rozpoczęto w 2012 roku, a rzeczywista budowa miała się rozpocząć w połowie roku 2014. W lipcu tego roku poinformowano jednak o opóźnieniu z uwagi na różnice zdań w kwestii warunków kontraktu. W sierpniu TWEŁ poinformował o gotowości do rozpoczęcia dostaw urządzeń natychmiast po osiągnięciu porozumienia handlowego, co do tej pory nie nastąpiło.
Tymczasem w warunkach pogarszających się stosunków rosyjsko-ukraińskich po aneksji Krymu, 11 kwietnia 2014 roku strona ukraińska zdecydowała się na przedłużenie umowy z Westinghouse’em, która miała teraz obejmować dostawy paliwa (produkowanego w Västerås w Szwecji) do roku 2020. Co ciekawe Siergiej Kirijenko, prezes rosyjskiej państwowej korporacji Rosatom, której częścią jest dostawca paliwa TWEŁ, komentował wtedy sytuację tak: Każda firma ma absolutne prawo do decydowania od kogo kupi paliwo, a decyzje polityczne nie powinny mieć [na to] żadnego wpływu.
W czerwcu 2014 r. minister energetyki Ukrainy informował, że kraj posiada zapasy paliwa wystarczające na okres do czerwca 2015, oczekiwano wówczas, że dostawy paliwa rosyjskiego będą kontynuowane do listopada 2014, a w grudniu dotrą na Ukrainę pierwsze zestawy szwedzkie. Zostaną one załadowane do reaktora bloku nr 3 Południowoukraińskiej EJ, który został odstawiony do planowego remontu 8 grudnia a ma powrócić do pracy na początku kwietnia. Wreszcie 30 grudnia Enerhoatom podpisał z Westinghouse’em dodatkową umowę na dostawy paliwa dla trzynastu reaktorów – dopiero ten kontrakt wywołał zaniepokojenie rosyjskiej dyplomacji.
Pozostaje faktem, że jak do tej pory paliwo Westinghouse sprawiało problemy w reaktorach WWER-1000. Z dostępnych informacji wynika jednak, że wynikały one głównie z usterek natury mechanicznej – można domniemywać, że wyższa jakość zestawów rosyjskich wynikała głównie z braku doświadczenia Westinghouse’a w technologii WWER, w których prędkość przepływu wody chłodzącej jest w wyniku odmiennej geometrii wyższa, niż w konstrukcjach zachodnich. Nawiasem mówiąc podobnych problemów doświadczali i sami Rosjanie w latach 90., przy okazji zmiany sposobu planowania kampanii paliwowych (z dwuletnich na trzyletnie). Podsumowując, póki co nie ma przesłanek, by traktować ukraińską decyzję o zmianie dostawcy jako jakiekolwiek zagrożenie bezpieczeństwa eksploatacji ukraińskich bloków jądrowych. Ewentualne kłopoty, o ile wystąpią, mogą być może pogorszyć dyspozycyjność elektrowni, ale nie powinny mieć żadnego wpływu na bezpieczeństwo radiologiczne.
***
*Adam Rajewski jest absolwentem Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej i pracownikiem Instytutu Techniki Cieplnej tej samej uczelni. W ramach pracy badawczej uczestniczył w realizacji dwóch zadań z zakresu energetyki jądrowej w ramach Strategicznego Programu Badawczego Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. Poza uczelnią Adam pracuje w międzynarodowym koncernie dostarczającym urządzenia dla energetyki konwencjonalnej oraz prowadzi blog poświęcony energii i energetyce jądrowej.
**Maciej Lipka. ukończył energetykę na Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej, tam też, w Instytucie Techniki Cieplnej jest obecnie doktorantem. Pracuje w Zakładzie Techniki Reaktorów Badawczych Narodowego Centrum Badań Jądrowych.
