Jakóbik: Atomowi z USA w Polsce nie zabraknie paliwa jądrowego
Polska elektrownia jądrowa na Pomorzu ma stanąć w 2033 roku. Paliwo będzie pochodziło, przynajmniej na początku, od Amerykanów zaangażowanych w projekt – pisze Wojciech Jakóbik, redaktor naczelny BiznesAlert.pl.
Najwięksi producenci uranu to Kazachstan, Kanada i Australia zapewniające jedną trzecią podaży tego pierwiastka. Rosjanie odpowiadają za około 5,4 procent wydobycia na świecie. Co ciekawe, największym dostawcą uranu do Europejskiej Agencji Dostaw EURATOM (European Supply Agency – ESA) zarządzającej importem był afrykański Niger.
Uran pochodzi z rynku, na którym jest przedmiotem normalnego obrotu, nad którym kuratelę w Europie obejmuje wspomniany EURATOM, ale także coraz częściej pochodzi z recyklingu lub…wody morskiej. Rozwój technologii to jeden ze sposobów na utrzymanie lub zwiększenie podaży tego pierwiastka. Kolejny to rozwój wydobycia różnymi metodami: głębinową jak w kopalni węgla kamiennego, odkrywkową jak przy węglu brunatnym czy otworową, która polega na ługwaniu złoża podziemnego.
Kolejny etap pozyskiwania paliwa jądrowego to jego wzbogacanie. W metodzie kanalikowej przepuszcza się UF6 z dużą prędkością przez drobne kanaliki o kształtach półkolistych. Występująca siła odśrodkowa wypycha składową gazu zawierającą 238U ku obrzeżom toru, co umożliwia oddzielenie jej od składowej gazu zawierającej lżejszy 235U. Oczywiście w ten sposób nie jest możliwe całkowite rozdzielenie obydwu izotopów. Jeśli jednak połączy się wiele opisanych tu układów w tzw. kaskadę, to otrzyma się w rezultacie gaz zawierający wystarczającą koncentrację atomów 235U. W metodzie dyfuzyjnej przepuszcza się gaz UF6 przez przegrody półprzepuszczalne. Lżejsza składowa z 235U dyfunduje przez pory przegród szybciej niż cięższa z 238U. Prowadzi to także do częściowego rozdziału składowych. W metodzie wirówkowej wiruje się gaz w bardzo szybkiej centryfudze. Siła odśrodkowa przyciska składową cięższą silniej do ściany, wobec czego koncentracja lżejszego 235U w środkowej części wirówki wzrasta. Również i tu osiągamy rozdział 235U i 238U, choć konieczne jest połączenie wielu układów szeregowo, by uzyskać pożądane wzbogacenie. Według EURATOM całkowite uniezależnienie Europy od wzbogacania uranu we współpracy z Rosjanami dominującymi w tym obszarze może nastąpić około 2029 roku, czyli na długo przed uruchomieniem pierwszego reaktora w Polsce zaplanowanym na 2033 rok.
Po konwersji i wzbogaceniu sześciofluorek uranu UF6 zamieniany jest w tlenek uranu (UO2). Ze sproszkowanego UO2 wypiekane są w temperaturze ponad 1400 st. C pastylki o przeciętnej długości 1,5 cm i średnicy 1 cm, które umieszcza się najczęściej w cyrkonowych rurkach zwanych koszulkami. Wypełniona i szczelnie zamknięta koszulka określana jest mianem pręta paliwowego. Kilkadziesiąt, a nawet kilkaset takich prętów tworzy tzw. zestaw paliwowy, który umieszczany jest w reaktorze i umożliwia produkcję energii dzięki reakcji rozszczepienia jąder uranu-235.
Polacy, przynajmniej na początku, będą czerpać paliwo jądrowe do reaktorów AP1000 planowanych na Pomorzu z zakładów Westinghouse w USA. W elektrowni jądrowej z reaktorem AP1000 mogą być używane tylko zestawy paliwowe specjalnie zaprojektowane dla tego typu reaktora. Każdy typ i rodzaj reaktorów ma indywidualną dedykowaną konstrukcję paliwa jądrowego. Westinghouse ma zakłady wytwarzania zestawów paliwowych w Wielkiej Brytanii, Szwecji i Stanach Zjednoczonych, lecz tylko w tym ostatnim zakładzie w chwili obecnej powstaje paliwo dla reaktorów AP1000. Ten typ reaktorów nie może korzystać z żadnego paliwa jądrowego używanego w innych reaktorach typu PWR (reaktory ciśnieniowe) i produkowanego w europejskich lub rosyjskich zakładach wytwarzania paliwa jądrowego.
Państwa na świecie posiadające rozbudowaną flotę reaktorów jądrowych jak Francja, Japonia, Korea Południowa, Stany Zjednoczone, Rosja, korzystają przede wszystkim z paliwa jądrowego wytwarzanego na ich terytorium. Kanada ze względu na wykorzystanie specyficznych reaktorów PHWR (ciężkowodne ciśnieniowe) również wytwarza paliwo jądrowe u siebie. Nowy reaktor w Finlandii (Olkiluoto 3) wykorzystuje paliwo francuskie. Słowacja, Czechy, Węgry, Ukraina i część reaktorów w Finlandii wykorzystuje paliwo rosyjskie ze względu konstrukcję ich reaktorów wywodzącą się jeszcze z czasów Związku Sowieckiego. W bliskiej przyszłości istnieje jednak realna szansa na przejście tych państwa na paliwo produkcji Westinghouse, które będzie wytwarzane w ich zakładzie produkcji paliwa jądrowego w Szwecji. Notowane są kolejne postępy w tym zakresie w reaktorach posowieckich na Ukrainie mierzącej się z inwazją Rosji.
Co ciekawe, ukraiński Energoatom oraz amerykański Westinghouse zamierzają uruchomić produkcję paliwa jądrowego do posowieckich reaktorów WWER-1000, by ruszyć z eksportem za trzy lata. Razem zaopatrzą także fabrykę paliwa w Szwecji, z której mają trafiać dostawy do Polski. Minister energetyki German Galuszczenko zapowiedział, że współpraca zakłada produkcję prętów paliwowych do elektrowni jądrowych w technologii posowieckiej. Ma zakończyć licencjonowanie w 2024 roku. Pręty mają trafiać między innymi do zakładu w szwedzkim Vasteras, z którego może pochodzić paliwo jądrowe do polskiej elektrowni jądrowej planowanej przez Polskie Elektrownie Jądrowe oraz Westinghouse na Pomorzu. Podczas konferencji E23: PL for UA w Warszawie przedstawiciele Polski i Ukrainy rozmawiali o współpracy jądrowej Polskich Elektrowni Jądrowych oraz Energoatomu. Westinghouse tworzy centrum usług wspólnych w polskim Krakowie. Ukraińscy eksperci zostali zaproszeni do jego współtworzenia. Współpraca jądrowa Polski, Ukrainy i USA ma być rozwijana dalej.
Jakóbik: Rewizja planu atomu z USA w Polsce byłaby katastrofą, której (prawie) nikt nie chce
