Energetyka jądrowa

Reaktory III generacji

W połowie lat 80., w zasadzie po awarii jądrowej w Czarnobylu, zainicjowano prace badawcze i projektowe nad nową, ulepszoną generacją reaktorów jądrowych zwaną generacją III.

Podjęcie prac badawczych i projektowych nad III generacją reaktorów energetycznych było wywołane sytuacją, jaka się wytworzyła w latach 80. w elektroenergetyce światowej. Wprowadzana w wielu krajach prywatyzacja i deregulacja rynku energii elektrycznej wywołała niepewność przedsiębiorstw energetycznych i doprowadziła do zaostrzenia konkurencji. Występujšce nadwyżki mocy zainstalowanej przy jednoczesnym zmniejszeniu tempa wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną, poprawa sprawności wytwarzania energii elektrycznej w wyniku postępu technologicznego, niskie ceny paliw głównie gazu, zmniejszone wsparcie finansowe ze strony budżetów państwowych, zmieniły w istotny sposób sytuację energetyki jądrowej.

Przedsiębiorstwa energetyczne zaczęły wyraźnie preferować opcje o niskich nakładach inwestycyjnych, krótkich cyklach budowy, niskim poziomie ryzyka finansowego, a więc takie, które zapewniają szybki i pewny zwrot kapitału. Warunków tych nie spełniały elektrownie jądrowe.

Do tego doszły obawy i uprzedzenia społeczne wywołane awariami (Three Mile Island 1979, Czarnobyl 1986). Awaria w Czarnobylu spowodowała zasadnicze zmiany w filozofii i w przepisach bezpieczeństwa reaktorów energetycznych. Przedsiębiorstwa eksploatujące elektrownie jądrowe opracowały przepisy zawierające wymagania, którym muszą sprostać nowe konstrukcje reaktorów.

Powstały wymagania dla reaktorów europejskich (EUR - ang. European Utility Requirements), reaktorów przewidzianych do budowy w USA (URD - ang. EPRI Utility Requiremnt Document), reaktorów budowanych w Japonii (JURD - ang. Japan Utility Requirement Document), w Korei (KURD).

Wymagane zmiany koncentrowały się głównie na ulepszaniu reaktorów lekkowodnych, stąd nazwa tego typu reaktorów ALWR (ang. Advanced Light Water Reactors). Wprowadzane zmiany i innowacje mają charakter ewolucyjny i ukierunkowane są głównie na zwiększenie bezpieczeństwa eksploatacji (obniżenie prawdopodobieństwa poważnego uszkodzenia rdzenia reaktora) oraz poprawianie efektywności ekonomicznej (obniżenie kosztów budowy i eksploatacji elektrowni). Zwiększenie bezpieczeństwa uzyskano głównie poprzez wprowadzenie szeregu pasywnych elementów, ale również poprzez podjęcie innych środków, jak: zmniejszenie gęstości mocy w rdzeniu, zwiększenie ilości wody w obiegu pierwotnym, dywersyfikację źródeł zasilania elektrycznego, modernizację układów sterowania i zabezpieczeń itp.

Zastosowane w tych reaktorach pasywne systemy bezpieczeństwa nie wymagają zasilania w energię elektryczną. Wykorzystuje się w nich zjawiska fizyczne, takie jak siła grawitacji, konwekcja naturalna lub zmiana właściwości niektórych materiałów wraz z temperaturą. Takie systemy są niezawodne - nie mogą ulec zablokowaniu ani uszkodzeniu. Dzięki temu można uprościć konstrukcję reaktorów.

Podwyższenie efektywności ekonomicznej uzyskuje się natomiast przez podjęcie szeregu działań organizacyjnych i technicznych, jak: uproszczenie procedur licencjonowania, skrócenie czasu budowy (do ok. 4 - 5 lat), wprowadzenie modularyzacji i standaryzacji, upraszczanie systemów bezpieczeństwa, zwiększanie dyspozycyjności elektrowni, podwyższanie stopnia wypalania paliwa, przedłużanie (do 60 lat) czasu życia elektrowni itp.

Elektrownie III generacji będą produkować więcej energii, wytwarzając o 30% mniej odpadów radioaktywnych niż reaktory II generacji.

Zaprojektowano kilka typów reaktorów tej generacji: