Múlt és jelen

Az elmúlt közel hetven évben sok érdekes megoldás született a világban. Itthon alaperőműként a villamosenergia kb. 37%-át adják a paksi blokkok. Ezt az energiát az elkövetkezendő pár évtizedben nem nélkülözhetjük

A múlt

Az első ember által épített reaktor 1942 december másodikán 15:25-kor érte el a kritikus állapotot. A Pile-1 nevű szerkezetet Enrico Fermi vezetésével építették. Az egész, mint a neve is mutatja nem volt egyéb, mint egy rakás, grafit (350t), urán (fém 5.6t, oxid 36.5t) tégla, amikbe lukakat fúrtak a szabályozó rudaknak. 9:45-kor fogtak neki az első kísérletnek. A biztonságra már itt is figyeltek, bár eléggé érdekes volt a koncepció. Egy csoport "liquid-control squad" a reaktor tetején foglalt helyet, hogy baj esetén kadmiumsós vízzel öntse nyakon a reaktort. Norman Hilberry egy fejszével állt készenlétben, hogy ugyanekkor a vészleállító rudak köteleit elvágva leállítsa a reaktort. Az anekdota szerint innen származik a vészleállító rendszer rövidítése SCRAM: Safety Control Rod Axe Man. Hillberry azt írta később, hogy Ő is csak évekkel később hallotta ezt a megnevezést. A rudakat fokozatosan húzták ki, végül 11:35-kor a láncreakció beindulni látszott, de az automatikus szabályozást túl érzékenyre állították, ezért az leállította a folyamatot. Fermi ekkor ebédszünetet rendelt el, csak 2 órára értek vissza az ebédből. Egy olasz mindig a hasára gondol 3:25-kor érték el a kritikus szintet, 28 perccel azután, hogy történelmet írtak leállították a reaktort.

A következő fontos esemény 1951 december 20-án volt, amikor először termeltek elektromos áramot atomreaktorral az USA-ban. Az EBR-I tesztreaktor teljesítménye elég volt, hogy az üzemet árammal lássa el. Először ezen a reaktoron próbálták ki nem csak az áram termelést, de a tüzelőanyag tenyésztését is. Fermi elmélete szerint a reaktorban lévő fölös neutronokkal bizonyos izotópok átalakíthatóak hasadóanyaggá (U-238 -> Pu-239), így a reaktor akár több tüzelőanyagot termelhet, mint amennyit elfogyaszt.

A Szovjetunióban sem tétlenkedtek az elvtársak, 54 június havában az obninszki reaktor volt az első civil reaktor, ami már a normál elektromos hálózat részére termelte az áramot. Az angolok nem maradtak le sokkal, 56-ban átadták az első kereskedelmi célú reaktort 50MW teljesítménnyel.

A közlekedési célú felhasználást sem szabad elfelejteni. A Nautilus nyitotta az atommeghajtású vizi járművek sorát. 1954 decembere óta több nemzet is (Amerikaiak, Szovjetek, Britek, Franciák) vízre bocsájtotta a saját nukleáris meghajtású harci egységeit. A békés célú vízi felhasználásban is egymás mellett haladtak az oroszok és az amerikaiak. A Lenin jégtörő és a Savannah szállító hajó is 59-ben készült el. Jelenleg mind a kettő múzeumként szolgál.

A reaktorok második generációját a gazdaságosabb üzemeltetés, nagyobb teljesítmény és megbízhatóság jellemezte, jellemzi. Ezek a típusok a 90-es évek közepéig épültek, egy-egy adott típus már szériában készült. Pár képviselője említésre került már a cikkben, mint például a CANDU, BWR és a VVER. Jelenleg ezek alkotják az atomerőművek derékhadát.

A harmadik generáció az előző továbbfejlesztésének tekinthető. Tovább fejlesztették a termikus hatásfokot, üzemanyag felhasználást és természetesen a biztonsági (passzív és aktív) rendszereket. Az erőműveket egységes tervek alapján modul rendszerben tervezték-tervezik, így egyszerűsítve az építkezést. Jó példa a Westinghouse AP1000 III+ generációs rendszere. Ez az erőműtípus nagy modulokból áll, ezért viszonylag rövid idő alatt felépíthető. Ezeknél a reaktoroknál tervezési cél a minimum 60 éves üzemidő, ami felülvizsgálatokkal akár 120 évre is kiterjeszthető.

A jelen kihívásai

1960-ban már nagyjából 1GW energiát termeltek az atomerőművek. 1970-re ez 100 GW-ra, a nyolcvanas évek végére 300GW-ra, majd napjainkra nagyjából 370GW-ra nőtt. Néhány ország teljesen elutasítja az energiatermelés ezen formáját (pl. Ausztria), de pár nemzet így termeli a felhasznált villamos energia nagy részét. Első helyen a Franciák állnak, a felhasználásuk 76%-át reaktorokkal fedezik. A reaktorok második-harmadik generációjának, a nukleáris energiatermelésnek két nagy kihívással kell megküzdenie:

- Az első a hulladékanyagok kezelése. A hulladékot több érték alapján besorolva kezelik. Én az aktivitásról írok csak, de fontos a halmazállapot, felezési idő, hőtermelés is. A keletkező hulladék 99 százaléka kis (0.3mSv/h alatt) és közepes (0,3-10 mSv/h között) aktivitású. Ezt a hulladékot tárolókban helyezik el. Jellemzően hordókba csomagolják miután tömörítették és szükség esetén szilárd állapotúvá alakították a hulladékot. Mennyisége kb. 320m3/év, ami védőfelszerelésből (120m3) és a primerkörben képződött iszapból (200m3) tevődik össze. Érdemes megemlíteni, hogy hasonló hulladék keletkezik az ipari és orvosi sugárforrások használata közben. Üzemelés közben jó esetben nincs nagy aktivitású hulladék, ugyanis a kiégett kazettákat újrahasznosítják. Az üzem bezárásakor viszont gondoskodni kell a reaktortartály és más felaktiválódott részek megfelelő tárolásáról. Ez évszázados feladat és többek között a bomlás során felszabaduló hő miatt fontos a folyamatos felügyelet. Bővebb információt találtok magyarul az atomerőmű honlapján, de ajánlom ezt a doksit is. Megnyugtató megoldás egyelőre nem született, szerencsére a hulladék mennyisége nem haladja meg a kezelhető szintet.
- A második kihívás a negatív hozzáállás. A cikkemből érezhető, hogy pártolom ezt az energiaforrást. Ha tehetném én is inkább zöld energiára szavaznék, de sajnos jelenleg nincs olyan természeti erőforrás, ami nagyságrendileg akár meg tudná közelíteni. A legjobb megoldás az lenne, ha csökkentenénk az energia felhasználást, de ez egyelőre sajnos utópia.

Magyarország a kevéssel 37% körüli arányával előkelő helyen áll a listán, de a meglévő VVER-ek lassan elérik üzemidejük végét. A meglévő blokkok üzemidejét ugyan kiterjesztik, de fontos lenne átgondolt energiapolitikát folytatni. Az eddigi, a döntést elodázó politika nem tartható, mert kifutunk az időből. A bővítés, új építést mellett szól, hogy nincs olyan tiszta energiahordozónk, ami nagy mennyiségben, megbízhatóan rendelkezésre állna. Ha a döntés nemleges, akkor még fontosabb, hogy végigvegyük az alternatívákat és elkezdjük azok kiépítését. Mind a két esetben az építés és az üzemeltetéshez szükséges gárda kiképzése is hosszú folyamat.
Érdemes elolvasni ezt a blogot, illetve az atomerőmű honlapját. A zöld energiával két baj van csak. Vagy nem felel meg alaperőműnek, vagy nem lehet megépíteni. Több nagyberuházást politikai okokból fúrtak meg. Volt olyan, amivel sikerült a megvalósulás esetére prognosztizálthoz képest sokkal nagyobb környezeti katasztrófát elérni.

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!