Reaktywacja wygaszonych elektrowni jądrowych – chwilowy trend czy zwrot w energetyce?

Eksperckim okiem

Anna Pawłowska-Kawa, Specjalistka z branży ekologicznych urządzeń grzewczych

Podczas gdy Polska jest dopiero na początku swojej drogi do powstania pierwszej elektrowni jądrowej, na świecie coraz częściej poruszany jest temat reaktywacji istniejących jednostek. Coraz więcej krajów, które odeszły od technologii jądrowych mówi o konieczności rozważenia wznowienia działania reaktorów, które taką możliwość posiadają oraz o planach budowy nowych bloków w celu zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego.

Nieoczekiwanie, pomóc w tym może również sztuczna inteligencja – a precyzując – spółki BigTech, które technologię tę chcą rozwijać, a nie mogą tego robić bez dużych zasobów czystej energii. Wszystko wskazuje więc na to, że giganci technologiczni i elektrownie jądrowe pomogą sobie nawzajem.

Tylko w przeciągu ostatnich dwóch miesięcy Microsoft, Google i Amazon podpisały umowy dotyczące produkcji energii jądrowej. Google ogłosiło podpisanie umowy z Kairos Power na zakup energii z małych reaktorów modułowych (SMR), opartych na technologii chłodzenia stopioną solą. W ramach współpracy Kairos Power zbuduje serię takich reaktorów, które mają zacząć dostarczać energię do Google w latach 2030–2035. Amazon Web Services (AWS) ogłosiło z kolei, że zainwestuje ponad 500 milionów dolarów w SMR-y od X-Energy, która rozwija mały reaktor IV generacji. Microsoft poszedł o krok dalej i chce tylko dla siebie energię z pełnoskalowej elektrowni jądrowej.

Microsoft przywróci do pracy elektrownię Three Mile Island

Elektrownia atomowa Three Mile Island, zlokalizowana niedaleko Harrisburga w Pensylwanii, stała się znana z powodu najpoważniejszej awarii w historii amerykańskiej energetyki jądrowej. W 1979 roku miało tam miejsce częściowe stopienie rdzenia reaktora numer 2. Zdarzenie to bezpośrednio wpłynęło na zahamowanie rozwoju energetyki jądrowej w Stanach Zjednoczonych. Od tego czasu reaktor pozostaje wyłączony z użytku, a 5 lat temu dołączył do niego reaktor numer 1, czyniąc tym samym całą elektrownię nieczynną. Firma Constellation Energy, będąca jej właścicielem we wrześniu br. ogłosiła, że dzięki współpracy z Microsoft Three Mile Island znów będzie produkować energię. To właśnie Microsoft ma być jej jedynym odbiorcą. Giganci technologiczni, zwłaszcza ci, którzy chcą rozwijać technologie sztucznej inteligencji, stoją przed ogromnym wyzwaniem. Nie dość, że ich działania i rozwój wymagają stale rosnących zasobów energii, to energia ta nie może pochodzić z paliw kopalnych zarówno, ze względu na polityki wewnętrzne firm i krajowe zobowiązania zmierzające do dekarbonizacji.

Pod koniec października media obiegła informacja, że amerykański Urząd Dozoru Jądrowego (NRC) rozpoczął proces rozpatrywania wniosków oraz analizę dokumentów od Constellation Energy. Komisja Dozoru Jądrowego zajmie się teraz ewentualnym przywróceniem licencji operacyjnej dla tej elektrowni. Constellation Energy dodatkowo wystąpiła o przedłużenie okresu eksploatacji elektrowni oraz o zmianę jej nazwy na “Crane Clean Energy Center”. Komisja zaapelowała o dostarczenie szczegółowych planów ewakuacyjnych w przypadku wznowienia działalności elektrowni oraz o informacje na temat komercyjnej umowy z Microsoftem, jednocześnie nakłaniając Constellation do szybkiego podjęcia działań związanych z uzyskaniem pozwoleń na pobór wody dla elektrowni. NRC poruszyło również kwestie dotyczące wpływu restartu reaktora nr 1 na proces wycofywania z eksploatacji reaktora nr 2, który rozpoczął się w zeszłym roku, niemal 45 lat po jego częściowym stopieniu rdzenia. Problematyczny może okazać się fakt, że drugi z reaktorów nie należy do Constellation Energy, a do firmy EnergySolutions z siedzibą w Utah. Mimo wielu pytań i wątpliwości oraz ogromu wyzwań technologicznych, ponowne otwarcie elektrowni planowane jest na już na 2028 rok, co wcale nie oznacza, że będzie pierwszą reaktywowaną jednostka w USA.

Palisades coraz bliższa ponownego otwarcia

O ile otwarcie Three Mile Island może wydawać się dużym wydarzeniem w świecie energetyki jądrowej, to jednak inna nieczynna amerykańska elektrownia budzi zdecydowanie większe emocje. To elektrownia jądrowa Palisades w stanie Michigan, która może stać się pierwszą w Stanach Zjednoczonych, która zostanie ponownie uruchomiona po całkowitym wycofaniu z eksploatacji, czego nie można mylić z ponownym uruchomieniem po długim czasie przestoju jak np. w przypadku Browns Ferry. Trzy reaktory w elektrowni Browns Ferry w Alabamie wznowiły działalność po wieloletnich przestojach – odpowiednio po 6, 10 i 22 latach. Różnica polega na tym, że tamte reaktory nigdy nie zostały oficjalnie wycofane z eksploatacji, podczas gdy Palisades zamykana była bez założeń jej ponownego uruchomienia. Mimo że fizycznie nie została ona zlikwidowana, to niektóre systemy elektrowni zostały wyłączone w sposób nieprzewidujący ponownego uruchomienia, w przeciwieństwie elektrowni, które przeszły w stan „spoczynku”.

Krytycy planu ponownego uruchomienia Palisades apelują, by federalna Komisja Nadzoru Jądrowego wstrzymała wszelkie prace modernizacyjne i budowlane w tej elektrowni z lat 70., do czasu opracowania nowych przepisów regulacyjnych dotyczących tej bezprecedensowej sytuacji. Przedstawiciele NRC twierdzą jednak, że są w pełni przygotowani do przeprowadzenia inspekcji Palisades zgodnie z aktualnie obowiązującymi przepisami. W oparciu o nie zadecydują, czy Holtec International, właściciel elektrowni, jest w stanie bezpiecznie ponownie uruchomić 800-megawatowy reaktor.

Jamie Pelton, zastępca dyrektora ds. licencjonowania reaktorów operacyjnych w NRC, stwierdził, że proces będzie opierać się na wcześniejszych doświadczeniach z reaktorami w Browns Ferry, a także z budowami wstrzymanymi na długo, jak Watts Bar w Tennessee czy Vogtle w Georgii. Mimo tych zapewnień NRC niedawno zgodziła się rozważyć petycję, która kwestionuje oparcie decyzji na istniejących przepisach. Autorzy petycji twierdzą, że obecne przepisy zawierają „niedopuszczalny poziom subiektywności”, szczególnie w kwestii wyboru zasad mających zastosowanie do elektrowni wracających do eksploatacji po likwidacji – co w USA nie miało wcześniej miejsca.

Jedno jest pewne, jest to sytuacja bez precedensu, a “Instrukcja ponownego otwarcia elektrowni jądrowej” jeszcze nigdy nie powstała. W sukces powrotu do energetyki jądrowej wierzyła za to na pewno administracja ustępującego prezydenta Joe Bidena. Departament Energii USA zatwierdził pomoc finansową w wysokości ponad 1,5 miliarda dolarów na wsparcie ponownego uruchomienia elektrowni jądrowej Palisades, a sam stan Michigan przeznaczył dodatkowo 300 milionów dolarów na ten cel.

Japonia na nowo zaufa atomowi

Japonia – 11 marca w 2011 roku. Trzęsienie ziemi o sile 9,1 w skali Richtera wywołuje falę tsunami, która uderza we wschodnie wybrzeże sięgając elektrowni jądrowej Fukushima-Daiichi. Awaria w Fukushimie, zakwalifikowana w międzynarodowej skali INES jako “wielka awaria“ (najwyższy poziom nr 7), była najpoważniejszą od czasu awarii reaktora nr 4 w Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej w 1986 roku. Awaria ta była również bezpośrednią przyczyną zamknięcia największej na świecie elektrowni atomowej Kashiwazaki-Kariwa, leżącej na zachodnim wybrzeżu Japonii, niecałe 300 km od Fukuszimy. Nie pomógł też fakt, że kilka lat wcześniej w tejże elektrowni wydarzył się poważny incydent. Podczas trzęsienia ziemi powstały uszkodzenia, które doprowadziły do wycieku substancji radioaktywnych. W 2011 roku presja społeczna i obawy rządu były na tyle silne, że Japonia odwróciła się od atomu. Wyłączone zostały wszystkie reaktory jądrowe, z czego później do pracy przywrócone zostało 20% dostępnej infrastruktury.

Teraz, 13 lat później presja tyczy się czegoś innego. Japonia obawia się o swoje bezpieczeństwo energetyczne. Od lat polega głównie na importowanych surowcach, gdyż jej zasoby są dość ubogie, a trudna sytuacja geopolityczna każe szukać alternatyw. W okresach szczytowego obciążenia sieci energetycznej konsumenci oraz firmy są proszeni o ograniczanie zużycia energii. Dodatkowo, rozwój krajowej produkcji półprzewodników, mający na celu zredukowanie zależności od importu z Tajwanu, wymaga zwiększenia dostępności energii. Problemem jest także duży udział paliw kopalnych, który kłóci się z celami klimatycznymi rządu. Dlatego, mimo oczywistych obaw, na stole pojawiła się kwestia przywrócenia do działania elektrowni jądrowych. Sama wspomniana Kashiwazaki-Kariwa dysponowała możliwościami wytwórczymi na poziomie 8,2 GW, które zasilić mogły kilkanaście milionów japońskich gospodarstw domowych. Obecnie Japonia pozyskuje z energii jądrowej jedynie 6% całkowitej energii, jednak do 2030 roku planowane jest zwiększenie tego udziału do 20-22%. W szczytowym dla japońskiej energetyki jądrowej momencie jej udział wynosił aż 25% w całkowitych mocach wytwórczych kraju.

Co istotne, japoński regulator już w 2017 roku wydał zgodę na ponowne włączenie dwóch reaktorów Kashiwazaki-Kariwy. Przez długi czas nie zostały jednak poczynione w tym kierunku kroki. O tym, że Japonia planuje kontynuować ponowne uruchamianie elektrowni jądrowych i maksymalizowanie produkcji energii z OZE, zapewnił na początku października minister przemysłu Yoji Muto, wskazując na brak większych zmian w polityce energetycznej pod rządami nowo mianowanego premiera Shigeru Ishiby. Jeszcze przed wyborami nowo zaprzysiężony szef Partii Liberalno-Demokratycznej deklarował się jako zdecydowany przeciwnik energetyki jądrowej, który obiecywał zrobić wszystko, co w jego mocy, aby odciąć Japonię od energii jądrowej. Na krótko przed objęciem stanowiska jego retoryka złagodniała. Zaczął mówić nie tylko o wzmocnieniu roli energii odnawialnej, ale także przychylniej patrzeć na ponowne wykorzystanie technologii jądrowych. „Możemy maksymalnie wykorzystać energię odnawialną i w miarę możliwości ponownie uruchomimy w bezpieczny sposób elektrownie jądrowe” – przekazał podczas pierwszego oficjalnego spotkania z przedstawicielami mediów. Podkreślił, że zapotrzebowanie na energię elektryczną kraju wzrośnie wraz z powstaniem większej liczby centrów danych i fabryk półprzewodników, a zabezpieczenie energii na te potrzeby będzie niezbędne dla rozwoju gospodarczego Japonii.

Pierwszy przywrócony reaktor BWR

29 października firma Tohoku Electric Power wznowiła działalność reaktora nr 2 o mocy 825 megawatów (MW) w elektrowni jądrowej Onagawa. Elektrownia Onagawa, wyposażona w reaktory wrzące (BWR), była najbliższym obiektem względem epicentrum trzęsienia ziemi z 2011 roku. Wznowienie pracy tego reaktora oznacza, że jest to pierwszy reaktor jądrowy we wschodniej Japonii, który wznowił działalność po tamtych wydarzeniach. Jest to także pierwszy reaktor typu BWR. Dotychczas wznawiane w kraju jednostki wyposażone były w reaktory wodne ciśnieniowe (PWR).

Z kolei firma Chugoku Electric Power ogłosiła plany ponownego uruchomienia drugiego bloku Elektrowni Jądrowej Shimane w zachodniej Japonii w grudniu 2024 roku. Dwublokowa elektrownia, zlokalizowana na wybrzeżu Morza Japońskiego, jest wyposażona w reaktory wrzące typu BWR-3 oraz BWR-4. Operator elektrowni zwrócił się już w grudniu 2013 roku do krajowego organu dozoru jądrowego z prośbą o inspekcję mającą na celu potwierdzenie zgodności bloku 2 EJ Shimane z nowymi normami bezpieczeństwa, wprowadzonymi w lipcu 2013 roku. Przepisy te określają standardy odporności na różne zjawiska naturalne oraz wprowadzają nowe środki łagodzenia skutków poważnych awarii, takich jak uszkodzenie rdzenia reaktora w wyniku zdarzeń pozaprojektowych.

Aby zabezpieczyć układ przed potencjalnym tsunami, operator Chugoku zbudował 15-metrowy mur morski oraz przygotował obiekt na ewentualność erupcji wulkanu Sanbe, inwestując łącznie 600 miliardów JPY (około 5,5 miliarda dolarów) w środki bezpieczeństwa dla całego kompleksu Shimane. W czerwcu 2021 roku japońska agencja dozoru jądrowego zatwierdziła wstępny raport oceniający zgodność bloku 2 z nowymi standardami bezpieczeństwa, a we wrześniu zaakceptowano finalną wersję raportu. Zgody na ponowne uruchomienie udzieliły również Zgromadzenie Legislacyjne Prefektury Shimane oraz pięć gmin znajdujących się w promieniu 30 km od elektrowni.

Pierwotnie wznowienie działalności bloku Shimane 2 zaplanowano na sierpień 2024 roku, jednakże termin ten został przesunięty ze względu na konieczność zakończenia modernizacji w zakresie bezpieczeństwa. Aktualny harmonogram zakładał rozpoczęcie ładowania paliwa do rdzenia reaktora 28 października oraz start produkcji energii pod koniec grudnia, z pełnym uruchomieniem komercyjnym planowanym na styczeń 2025 roku.

Szykuje się niemiecki powrót do atomu?

W październiku w niemieckim dzienniku dzienniku „Handelsblatt”, pojawiła się informacja, że w przypadku zwycięstwa CDU i CSU w nadchodzących wyborach federalnych, partie te planują ponowne uruchomienie wyłączonych niedawno reaktorów jądrowych. Pomysł ten miał zostać zarekomendowany podczas zjazdu CSU. Co więcej, w programie CDU, przyjętym w maju, widnieje zapis mówiący o tym, że Niemcy nie są obecnie w stanie zrezygnować z energii jądrowej.

We wrześniu CDU i CSU zaapelowały do Bundestagu o wprowadzenie moratorium, które zapobiegłoby rozbiórkom zamkniętych elektrowni jądrowych, gdzie prace demontażowe jeszcze się nie rozpoczęły. Dodatkowo, parlamentarzyści przeforsowali utworzenie komisji śledczej, której zadaniem będzie zbadanie, czy minister gospodarki Robert Habeck (Zieloni) faktycznie przeprowadził pełną analizę dotyczącą rezygnacji z energii jądrowej w kontekście kryzysu energetycznego wywołanego rosyjską inwazją na Ukrainę w 2022 roku. Przewodniczący komisji Stefan Heck (CDU) podkreślił, że coraz więcej dowodów wskazuje, iż rzekoma analiza, o której mówił minister Habeck, nigdy nie miała miejsca.

Te działania mogą zaskakiwać, zwłaszcza że w kwestii rezygnacji z energii atomowej przez lata istniał ponadpartyjny konsensus. Proces wycofywania się z energetyki jądrowej, znany jako „Atomausstieg”, został zapoczątkowany przez rząd kanclerza Gerharda Schrödera w 1998 roku. Koalicja SPD i Zielonych podjęła wówczas decyzję o stopniowym zamykaniu elektrowni atomowych, które miały zakończyć działalność do 2022 roku. Polityka ta była kontynuowana przez kolejne rządy, w tym przez CDU/CSU, które sprawowały władzę w latach 2009–2021. Ostatecznie, ostatnie trzy elektrownie atomowe zostały wyłączone wiosną 2023 roku pod rządami koalicji SPD/Zieloni/FDP.

Nawet jeśli CDU/CSU wygrają wybory federalne zaplanowane na wrzesień 2025 roku, powrót do energetyki jądrowej może napotkać poważne trudności. Niemcy przez ponad dwie dekady systematycznie realizowały politykę odchodzenia od atomu. Choć technicznie możliwe jest ponowne uruchomienie trzech reaktorów wyłączonych w 2023 roku (a być może także tych wyłączonych w 2021 roku), w praktyce proces ten może okazać się skomplikowany. Warto przypomnieć, że kiedyś energia jądrowa stanowiła około jednej trzeciej produkcji energii elektrycznej w Niemczech, a niemieckie firmy były liczącymi się producentami i eksporterami technologii jądrowych. Teraz kluczowym problemem może być brak odpowiednio wykwalifikowanych kadr do obsługi, konserwacji i modernizacji tych obiektów. W końcu kto szkoliłby się w zakresie technologii, która miała już nigdy nie być wykorzystywaną?

Energetyka jądrowa kluczem do dekarbonizacji

Energetyka zmienia się na naszych oczach. Jesteśmy świadkami bezprecedensowych wydarzeń. Energia jądrowa wraca do łask jako stabilne, ekologiczne i bezpieczne źródło. Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej przewiduje w jednym ze swoich scenariuszy, że globalne moce energetyki jądrowej mogą wzrosnąć o 24% do 2030 roku oraz o 140% do 2050 roku w porównaniu ze stanem z 2022 roku. Wzrost zainteresowania elektrowniami jądrowymi odzwierciedla dążenie do stworzenia miksu energetycznego, który połączy niskoemisyjność, niezawodność i ekonomiczną stabilność. W kontekście wyzwań klimatycznych i geopolitycznych, decyzje o ponownym uruchamianiu i rozbudowie energetyki jądrowej mogą okazać się kluczowe dla przyszłości globalnej energetyki. A sztuczna inteligencja? Niewątpliwie będzie można jej przypisać to, że pośrednio zadziałała jako silny bodziec dla renesansu technologii jądrowych.

Anna Pawłowska-Kawa

Absolwentka Politechniki Świętokrzyskiej kierunków Zarządzanie i Inżyniera Produkcji oraz Mechanika i Budowa Maszyn. Specjalistka z branży ekologicznych urządzeń grzewczych. Zwolenniczka systemowego i zrównoważonego podejścia do zagadnienia transformacji energetycznej.