AKTUALIJOS
2024.05.30. Ignalinos atominės elektrinės grafitas kanceliarinėms reikmėms?
inž. Leonas Ašmantas
Pirmosios Vyriausybės energetikos ministras
Branduolinės energetikos era prasidėjo pagaminus pirmą urano-grafito reaktorių (UGR) 1942 metais JAV. Pradžioje tokios technologijos branduolinių reaktorių paskirtis įvardijama kaip pramoninė, iš tikrųjų karinė - gaminti plutonį atominėms bomboms, tik vėliau prasidėjo reaktorių gamyba energetikai – elektrai ir šilumai.
JAV Hanforde veikę 9 pramoniniai branduoliniai reaktoriai buvo sustabdyti 1971 metais. Savannah River veikę 5 reaktoriai sustabdyti 1993 metais. Iškrovus branduolinį kurą, nuspręsta reaktorius pervesti į saugią būseną 75 metams, vėliau juos išardyti ir radioaktyvias medžiagas palaidoti. Tuos metus sauga pasiekiama laikinai reaktorių patalpinant į specialų apgaubą - aplink branduolinį reaktorių betonuojamas 1,2 metro storio ekranas, užaklinamos visos angos, uždengiamas dangčiu.
Sovietų Sąjungoje nuo 1948 m. iki 1965 m. tam tikslui sumontuota 13 urano-grafito reaktorių, iš kurių 8 reaktoriai skirti tik plutonio gavybai, kiti penki dvejų paskirčių, be plutonio gavybos tiekė elektrą ir šilumą pramonei ir buitiniam sektoriui. SSRS plutonio gamyba pramoniniuose reaktoriuose veikė trijose vietovėse Čeliabinske pramoniniame susivienijime „Majak“ (m. Ozersk), Krasnojarsko kalnakasybos-chemijos kombinate (m. Železnogorsk), Tomsko Sibiro chemijos kombinate (m. Seversk), viso 13 reaktorių. 10 iš jų jau nebenaudojami, paskutinio eksploatacija sustabdyta 1993 m. Atlikus kitų trijų reaktorių konversiją, jie palikti veikti ir dabar dirba energetiniu režimu.
Branduolinės energetikos era prasidėjo pagaminus pirmą urano-grafito reaktorių JAV
Pasaulyje, trylikoje šalių, priskaičiuojama įvairios paskirties apie du šimtai branduolinių reaktorių su urano-grafito technologija. Bendras panaudoto branduoliniuose reaktoriuose grafito kiekis, pasaulyje susikaupė apie 260 000 tonų, Lietuvos dalis iš dviejų urano-grafito RBMK tipo reaktorių sudaro 3800 t, tai tik 1,5 proc. kiekio susikaupusio pasaulyje. Didžiausias radioaktyvaus grafito, susidariusio aktyviojoje zonoje, kiekis sukauptas Didžiojoje Britanijoje, Rusijoje (apie 60 000 tonų), JAV, Prancūzijoje. Daugiausia grafito technologijų reaktorių yra Didžiojoje Britanijoje - 46, ir SSRS - 31. Prancūzijoje visi grafitiniai reaktoriai uždaryti. Jungtinėje karalystėje (UK) su grafitine technologija yra 14 patobulintų (lyginant su pirmaisiais Magnox reaktoriais) anglies dvideginiu aušinamų reaktorių (AGR), kurie turi būti uždaryti palaipsniui iki 2030 metų.
Ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas reaktoriaus grafito dėjiniui - neutronų lėtikliui, sudarančiam branduolinio reaktoriaus šerdies didžiąją dalį. Grafito dėjinio išmontavimas sudėtingas bet kurios strategijos atveju: neatidėtinas, atidėtinas arba saugus išlaikymas, tiesiog jį paliekant ten, kur buvo, reaktoriuje ir užkonservuojant, tai kiekvienos branduolinės valstybės apsisprendimas. Leningrado AE priimtas neatidėtinas RBMK reaktorių išmontavimas.
Radioaktyvus grafitas kelia potencialų pavojų personalui ir gamtinei aplinkai, nes jame yra susikaupę ir ilgo irimo pusamžio (tai laikas per kurį suyra pusė visų radioaktyviojo elemento atomų) radioaktyvių medžiagų, genetiškai reikšmingų radionuklidų. Branduolinio ir radiacinio pavojingumo objektai gan savita gamybinė veikla su specifiniais reikalavimais ir reguliavimu (teisiniais aktais).
Jungtinėse Amerikos Valstijose likviduojant neveikiančius reaktorius pasirinkta strategija visiškai aiški – demontavimo atidėjimas. Tai lemia socialinių - ekonominių klausimų sprendimas. Maždaug po 60 metų personalas galėtų dirbti neribojant jo darbo trukmės prie reaktoriaus ardymo. Pradėjus darbus anksčiau, darbo trukmė objekte ribojama, negalima viršyti personalui leidžiamos individualios apšvitos dozės (2 berai/metus). Priėmus strategiją neatidėtino išmontavimo privalu naudoti distancinio valdymo įrenginius, bet jie dar nepagaminti ir neišbandyti.
Gyvenimas vietoje nestovi - nuspręsta Jungtinėse Amerikos Valstijose pakartotinai, po 1979 m. avarijos, jau 2025 m pabaigoje, pradėti eksploatuoti atominės elektrinės Three Mile Island branduolinį reaktorių.
Kokia bebūtų reaktoriaus eksploatacijos nutraukimo strategija, pirmoje eilėje iš reaktoriaus pašalinamas branduolinis kuras. Eksploatacijos metu, panaudotas kuras perkeliamas į išlaikymo baseiną prie reaktoriaus, nutraukus eksploataciją, statomas naujas baseinas - „šlapia“ panaudoto kuro saugykla, už elektrinės pastato ribų. Sekant projektu, Ignalinos atominėje elektrinėje buvo numatyta „šlapio“ tipo saugykla, kaip ir Leningrado atominėje elektrinėje, nes tai vieninteliai RBMK reaktoriai projektuoti ir montuoti SSRS Vidutinių mašinų gamybos ministerijos (Sredmašo). Paruošto projekto fizikos, inžinerijos ir ekonomikos problemos svarstė Energetikos ministerija kartu su Ignalinos AE, konsultavomės su Švedijos licencijuotais specialistais. Kaip Energetikos ministras priėjau išvados ir priėmiau sprendimą, statyti „sauso“ tipo saugyklą, RBMK reaktorių panaudotam branduoliniam kurui laikinai saugoti. Pasinaudodama mūsų įdirbiu, analogišką sprendimą, po trijų metų, priėmė Rusijos atominės energetikos ministerija. Tai esminis mūsų intelektinis laimėjimas RBMK technologijos reaktorių eksploatacijos nutraukimo procese.
Dėl didelio radioaktyvumo, esant dabartinėms technologijoms, panaudotas branduolinis kuras visam laikui turėtų būti saugomas giluminiame požeminiame atliekyne, šią idėją pirmieji išsakė JAV mokslininkai šešto dešimtmečio viduryje. Įgyvendinti projektas pradėtas gan vėlai. Tik 1984 m. preliminariai studijai pateiktos dešimt aikštelių. Po metų Prezidentas Ronaldas Reiganas iš jų tris atrinktas pateikė išsamiai studijai atlikti, atrinkta Yucca Mountain. 2008 metais George W. Buch administracija pateikė prašymą Nuclear Regulatory Commission (NRC) išduoti licenciją statyti giluminę saugyklą nuolatiniam panaudoto branduolinio kuro saugojimui, bet vėliau, Obamos administracija laikė, kad vietovė netinkanti ir sustabdė veiklą. Į šį projektą jau investuota 9 mlrd. dol., dabar svarstoma, kam įdirbį būtų galima panaudoti. Noriu atkreipti dėmesį, kad leidimą išduoda NRC, mūsuose būtų Valstybinė atominės energetikos saugos inspekcija (VATESI). Galutinį sprendimą priima tik reguliuojanti institucija, o ne daugumos balsais administracijos vienetas.
Lietuvoje užsimota plačiau, branduoliniam kapinynui (atliekynui) parinktos potencialios 77 vietos 29 savivaldybėse. Pasirodo, Lietuvoje mes turime daugiau galimybių nei Amerika. Belieka verslą sukti ir uždirbti. Gal čia visai Europos Sąjungai? Ar galimybė daugiau europinių pinigų panaudoti? Be Lietuvos biudžetinių pinigų nebus apsieita? Ar apylinkių seniūnai supažindinti ir gavo medžiagą viešam svarstymui?
Radiacija tarsi visa apimantis monstras. Juk neįmanoma veiksmingai apsisaugoti nuo pavojų, jei šis net nejuntamas ir nesuvokiamas. Natūrali apsauga nuo radiacijos – atstumas nuo spinduliuojančio šaltinio ir laikas (radioaktyvių elementų suirimo trukmė), dirbtinė – apsauginės užtvaros. Prieš išvedant atominę elektrinę iš eksploatacijos reik gauti ekologinės ekspertizės išvadas, įvertinančias planuojamo objekto išvedimo poveikį gamtinei aplinkai. Pavojingiausi žmogui ilgo irimo pusamžio radionuklidai (atomo branduolys, kuriam būdingas radioaktyvusis skilimas) , tokie kaip, stroncis-90 (irimo pusamžis 28,8 metų) organizmas priima kaip kalcį ir kaupiasi kauluose, o cezį-137 ( irimo pusamžis 30,2 metų) organizmas priima kaip kalį ir kaupiasi minkštuose audiniuose.
Reaktoriuje be apšvitinto grafito, dar susidaro kiti radioaktyvūs cheminiai elementai, tačiau radioaktyvus grafitas C-14 sudaro 95 proc. bendro aktyvumo, kurio irimo pusamžis 5730 metų, jo radioaktyvumas 106 kartų didesnis, nei gamtinės anglies. Patekęs į augalus, su vandeniu gali patekti ir į žmogaus organizmą bei apšvitinti iš vidaus.
Grafitas pabuvojęs reaktoriuje neįgauna jokių savybių, kurias būtų galima naudingai išnaudoti kitose srityse. Dirbant su grafitu reikalinga laikytis priešgaisrinių reikalavimų, besikaupiančios grafito dulkės gali sukelti sprogimą. Radioaktyvaus grafito ilgalaikiam saugojimui (laidojimui) reikia skirti ypatingą dėmesį. Grafito patikima izoliacija nuo biosferos yra svarbus aplinkos apsaugos kriterijus.
Dvi Prancūzijos įmonių grupės EDF (Electricite de France) ir Veolia per savo dukterines įmones Cyclife Holding ir Asteralis 2019 metais įsteigė bendrą įmonę Graphitech. Ši įmonė daugiausia dėmesio skirs reaktorių, kuriuose naudojamas grafitas, eksploatavimo nutraukimo technologijoms ir inovacijoms, tai galėtų būti ir plačiau taikoma, bei naudinga ne tik branduoliniams reaktoriams. Iki šiol išmontuoti tik du maži grafito reaktoriai, pasaulyje apie 60 reaktorių laukia eksploatacijos nutraukimo darbų. Graphitech tikisi pasinaudoti EDF patirtimi branduolinės energijos ekspertizės srityje ir Veolia robotais pritaikytais dirbti branduoliniuose objektuose. Graphitech bus atsakinga už technologijų vystymą ir būtinas inžinerines studijas grafitinių reaktorių eksploatacijos nutraukimo darbams. Įmonė konstruos įrangą su šarnyrinėmis strėlėmis nuotoliniam darbui, didelių gabaritų betono ir metalo konstrukcijų, ardymui.
Rusijoje Tomske (Sibire) 2016 m. buvo pradėta ruoštis tarptautiniam projektui GRAPA - branduolinio reaktoriaus šerdies - grafitinio dėjinio ir metalo konstrukcijų demontavimui. TATENA palaikė idėją sukurti Rusijoje tam tikslui tarptautinį „Bandymų-demonstracinį centrą grafitinių reaktorių išvedimui iš eksploatacijos“. Dalyvavo ekspertai iš Didžiosios Britanijos, JAV, Prancūzijos, Rusijos, Vokietijos ir kt. tai yra šalių turinčių daugiausia grafitinių reaktorių arba ketinančių dalyvauti šiame sudėtingų technologijų versle, pavyzdžiui Vokietija, darbui su kuria mes, atrodo, turime negeriausią patirtį. Projekto tikslas – tikimasi spręsti platų klausimų ratą paruošiant saugias technologijas grafito iškrovimui iš reaktoriaus, apdorojant, laikinam saugojimui ir palaidojimui.
Energetiniai urano-grafito branduoliniai reaktoriai, sutrumpintai vadinami RBMK tėra Rusijoje 11, Ukrainoje 4 kiekvienas po 1000 MW ir Lietuvoje du – projektinė galia 1500 MW, tačiau leista dirbti 1350 MW. Reaktorių grafitas Ignalinoje iki 10 proc. viso apšvitinto grafito buvusioje SSRS.
Išmontavimo požiūriu RBMK-1500 skiriasi nuo RBMK-1000 gabaritais ir skirtinga, ribota robotų manevravimo erdve. Galimai, skirtingos galios reaktoriams dėl šio skirtumo, matomai, teks pagaminti reaktoriaus ir jo patalpos pilno mastelio modelį robotų išbandymui.
RBMK reaktoriuje buvo padarytos klaidos tiek konstrukcijoje, tiek ir fizikoje. Įsisavinant reaktorių, buvo pastebėtos jo pavojingos savybės. Reikėjo reaktorių stabdyti, ištaisyti konstruktorių ir fizikų skaičiavimo klaidas (apsirikimą), tačiau socialistiniame planiniame ūkyje žlugtų elektros energijos gamyba, nors saugos kultūros filosofija į pirmą vietą iškelia branduolinę saugą ir tik po to ekonomika. Priėmė sprendimą laikinai įteisinti nukrypimą nuo saugos taisyklių ir eksploatuoti iki jo numatytos planinės rekonstrukcijos, taip
esant tik partiniam vadovavimui, gimsta sisteminiai trūkumai.
Branduolinės avarijos tiek Leningrado, tiek Černobylio atominėse jėgainėse, nesvarbu, kokioje Tarptautinės branduolinių įvykių skalės vietoje atsidurtų, jų priežastys yra sisteminės. Jau valstybės vadovavimo lygmenyje galima konstatuoti saugos kultūros stoką, kuri nori-nenori persiduoda į žemesnius valdymo lygmenis.
****
Atominė elektrinė Shidao Bay-1 Kinijoje
Kinijos Nacionalinė Energetikos Administracija 2023 m. gruodį pranešė, kad atominė elektrinė Shidao Bay-1 pradėjo komercinę veiklą. Ji tapo pirmąja pasaulyje jėgaine su IV Kartos (Generacijos) branduoliniu reaktoriumi. Reaktoriaus išskirtinis bruožas, lyginant su mums įprastais suslėgto vandens reaktoriais, yra tas, jog reaktoriaus aušinimui naudoja helio dujas. Vietoje įprastų šilumą išskiriančių strypų naudoja rutulinius (apie 6 cm diametro) grafitinius elementus, kurių viduje įterptos išsklaidytos urano dalelės (apie 12000) su individualiu grafito apvalkalu. Jų gamybos technologijos paruošimas užtruko apie 60 metų. Šie reaktoriai priskiriami prie aukštatemperatūrinių, helis įkaitinamas maždaug iki 750 °C ir galimas įvairiapusiškas jo panaudojimas įvairioms technologijoms. Elektrinės blokas susideda iš dviejų nedidelių HTR-PM reaktorių po 100 MW ir viena garo turbina 210 MW. Kinija pademonstravo mokslines, technologines, inovatyvias galimybes branduolinės energetikos sklaidai.
Atgal
.jpg)
.jpg)
