Susza zatrzymuje atom na Węgrzech. Czy podobny problem może wystąpić w Polsce?

Rekordowo niski poziom Dunaju doprowadził Węgry na skraj poważnego kryzysu energetycznego. Elektrownia jądrowa Paks, odpowiadająca za niemal połowę krajowej produkcji prądu, musi zostać wyłączona z powodu problemów z dostępem do wody chłodzącej. Polska również zamierza oprzeć znaczną część systemu energetycznego na atomie. Czy podczas suszy i upałów może nas czekać podobny scenariusz?

Odpowiedź nie jest całkowicie jednoznaczna. Pierwsza polska elektrownia jądrowa także będzie potrzebowała ogromnych ilości wody do odprowadzania ciepła. Zasadnicza różnica polega jednak na tym, że nie powstanie nad rzeką, lecz bezpośrednio nad Bałtykiem. To znacząco zmniejsza ryzyko powtórki z Węgier, choć nie oznacza, że polski atom będzie całkowicie odporny na skutki zmian klimatu.

Polska elektrownia będzie chłodzona wodą z Bałtyku

Pierwsza polska elektrownia jądrowa ma powstać w lokalizacji Lubiatowo-Kopalino w gminie Choczewo na Pomorzu. Projekt przewiduje budowę trzech bloków z reaktorami AP1000 o łącznej mocy elektrycznej do 3750 MW. Podstawowym rozwiązaniem wybranym dla elektrowni jest otwarty układ chłodzenia wykorzystujący wodę morską. Woda będzie pobierana z Bałtyku, kierowana do instalacji odpowiedzialnych za skraplanie pary, a następnie odprowadzana z powrotem do morza.

Nie oznacza to, że woda morska będzie przepływała bezpośrednio przez reaktor. W elektrowni typu AP1000 funkcjonuje kilka oddzielonych od siebie obiegów. W pierwszym, zamkniętym obiegu woda pod wysokim ciśnieniem odbiera ciepło z rdzenia reaktora. Następnie przekazuje je w wytwornicach pary do drugiego obiegu. Powstająca para napędza turbinę i generator produkujący energię elektryczną.

Dopiero na końcu procesu potrzebna jest woda z Bałtyku. Służy ona do schładzania skraplacza, w którym para opuszczająca turbinę ponownie zmienia się w wodę.

Rurociągi powstaną pod dnem i pod plażą

Woda morska nie będzie pobierana bezpośrednio z brzegu. System ma wykorzystywać rurociągi wychodzące w głąb Bałtyku. Przewody służące do poboru i odprowadzania wody mają zostać wykonane metodą bezwykopową, pod plażą oraz przybrzeżnym odcinkiem dna. Według Polskich Elektrowni Jądrowych dzięki takiemu rozwiązaniu budowa systemu chłodzenia nie powinna wymagać rozkopania pobliskiej plaży.

Woda wracająca do morza będzie cieplejsza od wody pobieranej. W dokumentacji środowiskowej analizowano zatem między innymi zasięg tak zwanej smugi cieplnej, jej wpływ na organizmy morskie, natlenienie wody i możliwość rozwoju sinic.

Inwestor przekonuje, że wzrost temperatury będzie miał charakter lokalny, a sposób odprowadzania wody ma umożliwić jej szybkie mieszanie z wodami Bałtyku. Decyzja środowiskowa dla wariantu Lubiatowo-Kopalino z otwartym układem chłodzenia została utrzymana w mocy przez Generalnego Dyrektora Ochrony Środowiska w styczniu 2025 roku.

Co dokładnie wydarzyło się na Węgrzech?

Problem elektrowni Paks nie wynika z awarii reaktorów. Bezpośrednią przyczyną jest rekordowo niski poziom Dunaju, z którego pobierana jest woda potrzebna do chłodzenia instalacji.Niski poziom rzeki stworzył dwa problemy.

Po pierwsze, utrudnił pobieranie odpowiedniej ilości wody. Po drugie, mniejszy przepływ Dunaju ograniczył zdolność rzeki do przyjęcia podgrzanej wody odprowadzanej przez elektrownię bez przekraczania dopuszczalnych parametrów środowiskowych.

Kryzys wystąpił jednocześnie z falą upałów. Zapotrzebowanie na prąd rosło z powodu klimatyzacji, podczas gdy najważniejsze krajowe źródło energii stopniowo traciło moc. Władze zaczęły przygotowywać ograniczenia zużycia przez przemysł i zwiększenie importu energii. Podobne problemy pojawiły się także w Rumunii, gdzie niski poziom Dunaju wpłynął na funkcjonowanie elektrowni jądrowej Cernavodă.

Dlaczego Bałtyk daje Polsce większy margines bezpieczeństwa?

Morze jest znacznie stabilniejszym źródłem wody chłodzącej niż rzeka. Poziom Dunaju może w czasie długotrwałej suszy spaść tak mocno, że ujęcia elektrowni przestają pracować w zakładanym zakresie. Jednocześnie drastycznie zmniejsza się przepływ, a zatem również zdolność rzeki do odprowadzania ciepła.

W przypadku Bałtyku nie występuje analogiczne ryzyko „wyschnięcia” źródła chłodzenia. Poziom morza może się zmieniać pod wpływem wiatru, ciśnienia atmosferycznego czy długoterminowego wzrostu poziomu oceanów, ale nie spadnie podczas kilkutygodniowej suszy o kilka metrów, pozostawiając ujęcia bez wody.

Polska elektrownia nie będzie jednak całkowicie odporna na upały

Brak ryzyka wyschnięcia Bałtyku nie oznacza braku ryzyka pogodowego. Podczas długotrwałych fal upałów temperatura wody morskiej może wzrosnąć. Im cieplejsza jest woda pobierana do skraplaczy, tym trudniej odprowadzać ciepło z obiegu parowego. Spada wówczas sprawność elektrowni, a w skrajnych warunkach konieczne może być zmniejszenie mocy.

Drugim ograniczeniem są normy środowiskowe. Elektrownia nie może doprowadzić do nadmiernego wzrostu temperatury morza w rejonie zrzutu. Jeżeli temperatura Bałtyku byłaby wyjątkowo wysoka, dostępny margines na dodatkowe podgrzanie wody mógłby się zmniejszyć.

Nie musi to oznaczać całkowitego wyłączenia wszystkich bloków. Bardziej prawdopodobnym scenariuszem byłoby czasowe obniżenie mocy, zmiana parametrów pracy lub odstawienie pojedynczego bloku. Takie ograniczenia zdarzają się już w Europie. Podczas gorących i suchych okresów elektrownie jądrowe we Francji, Szwajcarii czy Finlandii okresowo zmniejszały produkcję z powodu wysokiej temperatury wody albo limitów dotyczących zrzutu ciepła.

Glony, sztormy i lód również trzeba brać pod uwagę

Ujęcie wody morskiej musi być zabezpieczone nie tylko przed zmianami temperatury. Potencjalnym zagrożeniem są masowe zakwity glonów, meduzy, drobne organizmy morskie, osady, śmieci oraz materiał przemieszczany przez fale. Mogą one blokować kraty i filtry systemu poboru wody.

W elektrowniach nadmorskich na świecie dochodziło już do ograniczeń pracy z powodu nagromadzenia meduz lub roślinności w ujęciach. Dlatego system chłodzenia musi posiadać wielostopniowe sita, filtry, urządzenia czyszczące i możliwość odizolowania poszczególnych odcinków instalacji.

Na polskim wybrzeżu trzeba uwzględnić również sztormy, cofki, przemieszczanie piasku i osadów oraz możliwość pojawienia się lodu brzegowego. Ostateczny projekt ujęć i wylotów powinien być przystosowany do warunków występujących w całym okresie eksploatacji, liczonym na co najmniej kilkadziesiąt lat.

Zmiany klimatu sprawiają przy tym, że projektanci nie mogą opierać się wyłącznie na historycznych obserwacjach. System powinien uwzględniać również przyszłe temperatury wody, wzrost poziomu morza, silniejsze wezbrania sztormowe i zmieniającą się dynamikę wybrzeża.

Chłodzenie elektrowni i chłodzenie reaktora to nie to samo

W dyskusji o problemach Paks często mieszane są dwa różne zagadnienia: chłodzenie potrzebne do normalnej produkcji energii oraz awaryjne chłodzenie reaktora. Brak odpowiedniej ilości wody w głównym układzie chłodzenia może uniemożliwić pracę turbiny i produkcję prądu. Nie oznacza jednak automatycznie, że rdzeń reaktora zaczyna się przegrzewać.

Po wyłączeniu reaktor nadal wytwarza tak zwane ciepło powyłączeniowe. Jest ono znacznie mniejsze niż moc cieplna podczas normalnej pracy, ale nadal musi być bezpiecznie odprowadzane. Reaktory AP1000 wybrane dla Polski wyposażono w pasywne systemy bezpieczeństwa. W przypadku utraty zasilania mają one automatycznie podtrzymywać chłodzenie rdzenia i obudowy bezpieczeństwa przez co najmniej 72 godziny bez konieczności działania operatora i bez zewnętrznego źródła prądu. Po uzupełnieniu zapasów wody chłodzenie może być kontynuowane.

Oznacza to, że nawet problem z podstawowym układem chłodzenia nie powinien prowadzić bezpośrednio do uszkodzenia paliwa. Reaktor zostałby automatycznie wyłączony, a ciepło powyłączeniowe odbierałyby systemy bezpieczeństwa.

Nie oznacza to oczywiście, że zewnętrzne źródło chłodu jest niepotrzebne. Pasywne systemy służą przede wszystkim zapewnieniu bezpieczeństwa po zatrzymaniu reaktora, a nie wielotygodniowej produkcji energii bez dostępu do morza.

Atom też musi być przygotowany na zmianę klimatu

Kryzys na Węgrzech pokazuje, że elektrownia jądrowa nie funkcjonuje w oderwaniu od otoczenia. Reaktor może być sprawny technicznie, a mimo to przestać produkować energię, gdy warunki hydrologiczne uniemożliwiają pracę systemu chłodzenia.

Wybór nadmorskiej lokalizacji polskiej elektrowni ogranicza jedno z najpoważniejszych zagrożeń typowych dla obiektów położonych nad rzekami. Nie zwalnia jednak inwestora i dozoru jądrowego z obowiązku projektowania instalacji pod kątem warunków, jakie mogą wystąpić za 30, 50 lub 80 lat.

Polski atom prawdopodobnie nie zatrzyma się dlatego, że Bałtyk wyschnie. Może jednak w przyszłości mierzyć się z coraz cieplejszą wodą, silniejszymi sztormami i bardziej wymagającymi warunkami środowiskowymi. Dlatego prawdziwe pytanie nie brzmi, czy polska elektrownia będzie potrzebowała chłodzenia. Brzmi ono: czy jej system chłodzenia zostanie zaprojektowany z wystarczającym zapasem na klimat końca XXI wieku?