Znajdź zawartość

Państwa wykorzystujące elektrownie atomowe są przygotowane na długotrwałe składowanie odpadów. Jedną z najważniejszych zasad bezpiecznego składowania takich odpadów jest niedopuszczenie do kontaktu z wodą. Jednak, jak się okazuje, współczesne metody przechowywania mogą... ułatwiać skażenie, jeśli już dojdzie do kontaktu z wodą. Wiadomo, że odpady z elektrowni atomowych trzeba przechowywać przez setki lat. Jeśli w tym czasie dostanie się do nich woda, istnieje ryzyko skażenia wód gruntowych radioaktywnymi izotopami i rozprzestrzenienie zanieczyszczeń daleko poza miejsce składowania odpadów. Aby temu zapobiec odpady zatapia się w obojętnym chemicznie nierozpuszczalnym szkle, a samo szkło umieszcza się w beczkach ze stali nierdzewnej, które izolują całość od otoczenia. Testy wykazały, że każde z tych rozwiązań świetnie się sprawdza. Przynajmniej w teorii. Grupa naukowców z Pacific Northwest National Laboratory, Pennsylvania State University, Ohio State University, Rensselaer Polytechnic Institute oraz francuskiej Komisji Energii Atomowej i Alternatywnych Źródeł Energii, stwierdziła, że jeśli woda w jakiś sposób dostanie się do beczki, to na styk stali i szkła będzie działał jak katalizator przyspieszający degradację obu materiałów i uwalnianie odpadów do środowiska. Naukowcy skupili się na zbadaniu scenariusza, w którym woda przedostaje się do beczek. Takiej sytuacji nie można wykluczyć. Nie wiemy bowiem, jak w ciągu setek lat zmieni się otoczenie, w którym przechowywane są odpady. Nie potrafimy przewidzieć, jak zmiany we wzorcach odpadów wpłyną na krążenie wód gruntowych. Zatem nawet tam, gdzie obecnie jest sucho i gdzie składuje się z beczki z odpadami, w przyszłości może pojawić się woda. Zatem, jak stwierdzili specjaliści, należy tak przechowywać odpady z elektrowni atomowych, by pozostawały one bezpieczne nawet wówczas, gdy zostaną narażone na kontakt z wodą. Dotychczasowe testy wykazywały, że zarówno stal nierdzewna jak i szkło są długoterminowo stabilne przy kontakcie z wodą. Jednak teraz eksperci testowali, co się stanie, jeśli szkło i stal mają ze sobą kontakt, a pomiędzy nie dostanie się woda. Okazało się, że na styku obu materiałów zachodzą inne reakcje chemiczne niż na powierzchni każdego z nich z osobna. Przy długoterminowym kontakcie z wodą tak czy inaczej dochodzi do rozpuszczenia materiału. Na styku stali i szkła lokalna koncentracja takich rozpuszczonych materiałów może być wysoka, co tworzy nowe środowisko chemiczne, przyspieszając korozję. Materiały zaczynają ze sobą reagować w znacznie szybszym tempie niż ma to miejsce normalnie. Pojawia się zjawisko korozji szczelinowej, podczas której zwiększa się lokalna kwasowość, co sprzyja przyspieszeniu korozji stali. Naukowcy postanowili sprawdzić swoje przewidywania w praktyce. Zetknęli ze sobą szkło i stal nierdzewną, dodali do tego roztwór chlorku sodu. Całość była przez 30 dni trzymana w temperaturze 90 stopni Celsjusza. Później oba materiały zbadano za pomocą mikroskopu. Okazało się, że z części szkła całkowicie zostały wypłukane metale. To typowe zjawisko wymywania metali ze szkła w kwaśnym środowisku. W pobliżu miejsca prowadzenia eksperymentu zanotowano znaczące zwiększenie ilości żelaza, co pokazuje, że również stal zaczęła się rozpuszczać. Naukowcy uważają, że dodatkowo reaktywność, a co za tym idzie degradacja materiałów, jest zwiększana przez chrom, który w dużych ilościach (m.in. 11%) wchodzi w skład stali nierdzewnej. Badania samej stali wykazały, że w wyniku reakcji pokryła się też warstwą aluminium, sodu i innych metali. To wskazuje, że część rozpuszczonego materiału osadziła się na stali. Taka warstwa może z czasem zmniejszyć reaktywność i zmniejszyć tempo korozji stali, jednak potrzebne są dłużej trwające eksperymenty, by to potwierdzić. « powrót do artykułu

W roku 2002 Paul Koehler wraz z kolegami z Oak Ridge Electron Linear Accelerator (ORELA) mierzyli rezonans neutronów w czterech różnych izotopach platyny. Uzyskane wyniki były inne od oczekiwanych. Dodatkowe, niedawno przeprowadzone badania sugerują, że obowiązujące obecnie teorie dotyczące struktury jądra atomowego mogą być błędne. Teorie te mówią bowiem, że nukleony powinny poruszać się chaotycznie. Tymczasem badacze z Oak Ridge National Laboratory odkryli, że ich ruch jest regularny. Nowe badania sugerują, że 200 nukleonów w jądrze platyny działa zgodnie a nie chaotycznie. Biorąc pod uwagę dość duże energie i wielką liczbę nukleonów, takie kolektywne działanie jest niespodziewane i nie potrafimy go wyjaśnić - napisali badacze. Ich zdaniem, eksperymenty pozwalają stwierdzić z 99,997% prawdopodobieństwem, że współczesna teoria o macierzach przypadkowych jest nieprawdziwa w odniesieniu do badanych jąder. Jednak by potwierdzić te odkrycia należy przeprowadzić eksperymenty na innych jądrach niż jądra platyny. Może bowiem okazać się, że tylko platyna wykazuje niespotykane właściwości niepasujące do teorii. Problem jednak w tym, że ze względu na oszczędności budżetowe ORELA został zamknięty i nie wiadomo, czy projekt kiedykolwiek ponownie ruszy. Jak informuje Koehler, obecnie jedynym miejscem na świecie, gdzie można przeprowadzić takie eksperymenty, jakie prowadził jego zespół, jest belgijski Geel Electron Linear Accelerator (GELINA). Badania Koehlera mogą mieć praktyczne zastosowanie w energetyce jądrowej. Zajmujący się nią specjaliści polegają bowiem na teorii o macierzach przypadkowych do oceny prawdopodobieństwa ucieczki neutronów, a zatem do wyliczenia właściwości osłon dla reaktorów i składowisk paliwa.

Ken Busseler, chemik z Woods Hole Oceanographic Institute, poinformował o wynikach badań nad wpływem katastrofy elektrowni atomowej w Fukushimie na pobliskie środowisko oceaniczne. W miesiąc po katastrofie w oceanie w miejscu zrzutu wody z elektrowni stwierdzono, że stężenie cezu-137 jest o 45 000 000 razy większe niż normalnie. Jednak w związku z ruchem wód szybko zaczęło ono spadać. W lipcu, cztery miesiące po wypadku, stężenie przekraczało normę już „tylko“ 10 000 razy. Najnowsze analizy wykazują, że woda nie stanowi już zagrożenia dla ludzi i zwierząt. Jednak, jak ostrzega Busseler, osady morskie mogą być groźne przez wiele dziesięcioleci. Uczonego martwi jeszcze coś. Od lipca poziom cezu-137 w wodzie utrzymuje się na niemal stałym poziomie. Jego zdaniem, skażona woda wciąż wpływa do oceanu. To najprawdopodobniej woda, która wcześniej wsiąkła w grunt. Wraz z osadami dennymi będzie ona przez długie lata stanowiła zagrożenie. Firma TEPCO, operator elektrowni w Fukushimie, ujawniła, że w grunt mogło wsiąknąć nawet 45 ton wody skażonej strontem. Pierwiastek ten koncentruje się w kościach i wywołuje ich nowotwory. Zagrożeniem dla człowieka mogą być zatem małe ryby, które są spożywane wraz z ośćmi. Jak pamiętamy, morska woda była wykorzystywana do awaryjnego chłodzenia reaktorów po katastrofie. Mniej skażoną wodę odprowadzano bezpośrednio do oceanu, by zrobić w zbiornikach miejsce na wodę bardziej skażoną. Jednak jej część również wyciekła. FIrma TEPCO od czasu wypadku regularnie bada próbki wody. Buesseler i inni naukowcy przygotowali właśnie analizę tych danych. Szczególne obawy budzi cez-137, którego okres połowicznego rozpadu wynosi aż 30 lat. Dla Japończyków, to nie pierwsze zagrożenie tego typu. ZSRR od lat 50. ubiegłego wieku pozbywał się odpadów nuklearnych wrzucając je do oceanu. W latach 60. duże ilości cezu-137 pochodzącego z sowieckiej armii, zostały zatopione niedaleko Japonii. Prowadzone w 2010 roku badania wykazały, że jego koncentracja spadała już do 1,5 Bq/m3. Tymczasem wyciek z Fukushimy spowodował koncentrację rzędu 68 milionów Bq/m3. Nigdy wcześniej takie ilości pierwiastków radioaktywnych nie były obecne w oceanie. Naukowcy wzywają do przeprowadzenia badań osadów morskich. Jest to ważne także i z tego powodu, że w japońskiej kuchni dużą rolę odgrywają owoce morza. Tymczasem żyjące przy dnie zwierzęta mogą być przez dziesięciolecia wystawione na zwiększone dawki promieniowania, co w efekcie może zagrozić ludziom.

Po awarii w elektrowni w Fukushimie świat baczniej zaczął przyglądać się energetyce jądrowej. W USA senatorowie zażądali, by Nuclear Regulatory Commision (NRC) przeprowadziła inspekcje amerykańskich reaktorów. Tymczasem NRC wraz z Sandia National Laboratory od sześciu lat prowadzi badania, które mają dać odpowiedź na pytanie dotyczące zagrożenia dla życia mieszkańców w razie wystąpienia bardzo poważnej awarii. Pełny raport z badań ukaże się prawdopodobnie wiosną przyszłego roku, jednak już teraz organizacja o nazwie Union of Concerned Scientists, która specjalizuje się w technologiach atomowych zdobyła, powołując się na Freedom of Information Act, wstępną wersję raportu. Wynika z niego, że ryzyko jest znacznie mniejsze niż mówiły wcześniejsze badania NRC. Studium ma dać odpowiedź na pytanie ile cezu-137 wydostanie się z amerykańskiej elektrowni podczas awarii. Rozważany jest scenariusz, podczas którego dochodzi do całkowitej utraty zasilania przez elektrownię, nie działa też zasilanie awaryjne. W związku z tym dochodzi do stopienia rdzenia. NRC skupiło się na dwóch różnych elektrowniach: Peach Bottom Atomic Power Station w Pennsylvani, która korzysta z reaktorów takich, jak w Fukishimie (BWR - reaktor wodny wrzący) oraz Surry Power Station w Virginii, gdzie wykorzystywany jest reaktor wodny ciśnieniowy (PWR). Pod uwagę wzięto też dane ze 100 innych reaktorów. Specjaliści NRC doszli do wniosku, że w amerykańskich elektrowniach ryzyko stopienia rdzenia jest bardzo małe, a awaria tego typu będzie prowadziła do znacznie mniejszej liczby przypadków śmiertelnych, niż dotychczas sądzono. Z nowych symulacji wynika, ze w czasie awarii poza reaktor przedostanie się 1-2 procent cezu-137. Poprzednie szacunki mówiły o ucieczce nawet 60% pierwiastka. Stwierdzono też, że na śmiertelną postać nowotworu zachoruje 1 na 4348 osób mieszkających w promieniu 10 mil od elektrowni. Wcześniej szacowano, że będzie to 1 na 167 osób. Zdaniem NRC uwolnienie się materiału radioaktywnego nie nastąpi gwałtownie, co oznacza, że ludzie mieszkający w pobliżu elektrowni będą mieli czas na ewakuację. Liczba przypadków gwałtownej śmierci, związanych z wystawieniem na olbrzymie dawki promieniowania będzie bliska zeru. Niektóre osoby otrzymają jednak na tyle dużą dawkę, że w ciągu kilku dekad rozwiną się u nich śmiertelne nowotwory. Wydarzenia przebiegają wolniej, a w niektórych przypadkach znacznie wolniej niż początkowo oceniano. Uwalniają się mniejsze dawki promieniowania niż sądzono - mówi Charles G. Tinkler, jeden z autorów raportu. Autorzy badań symulowali różne scenariusze, biorąc pod uwagę temperatury, przepływ wody czy ciśnienie pary wodnej. NRC ocenia, że w przypadku elektrowni Pech Bottom w krótkim czasie nie doszłoby do żadnego przypadku śmiertelnego wśród okolicznych mieszkańców. Jednak znacznie póxniej pojawiłyby się śmiertelne formy nowotworów. Raport NRC spotkał się już z krytyką. Jednym z najbardziej znaczących krytyków jest znany fizyk atomowy Edwin Lyman, członek Union of Concerned Scientists. Jego zdaniem NRC w swoich raportach zawsze rysuje zbyt cukierkowy obraz i pod tym względem najnowsze badania nie różnią się od innych. Zdaniem Lymana NRC błędnie zakłada, że 99,5% osób mieszkających w promieniu 10 mil od elektrowni uda się ewakuować zanim zostaną narażeni na duże dawki promieniowania. Ponadto, jak zauważa fizyk, NRC przyjęło, że awaria ma miejsce podczas typowej dla danego obszaru pogody. Jeśli jednak w czasie awarii pojawi się deszcz to, jak zwraca uwagę Lyman, materiał radioaktywny zostanie zmyty z powietrza na niewielki obszar ziemi. Uczony uważa też, że NRC powinna badać nie wpływ na obszar 10 ale 50 mil wokół elektrowni. W USA w promieniu 10 mil od elektrowni żyje przeciętnie 62 000 osób, podczas gdy przeciętna populacja w promieniu 50 mil to już 5 000 000 osób. NRC broni się twierdząc, że badania miały pokazać najbardziej prawdopodobny, a nie najgorszy scenariusz z możliwych. Przypomina, że poprzednie oceny dotyczące promienia 50 mil pokazywały, że umrze 1 na 2128 osób, a obecne mówią, że umrze 1 na 6250 osób. Lymana te tłumaczenia nie przekonują. Jego zdaniem raport dowodzi tylko, jak niebezpieczne są reaktory atomowe. Badanie prowadzone przez NRC korzysta bowiem z tak olbrzymiej ilości zmiennych, że trzykrotne zmniejszenie ryzyka nie ma znaczenia.

Jedno z najbardziej szczegółowych badań dotyczących występowania białaczki u dzieci a zamieszkiwaniem w pobliżu elektrowni atomowych wykazało brak związku pomiędzy chorobą a bliskością elektrowni. Badanie to stoi w sprzeczności z wynikami uzyskanymi w 2008 roku przez Niemców. Przed trzema laty w ramach badań KiKK (Kinderkrebs in der Umgebung von Kernkraftwerken - Dziecięcy nowotwór w okolicy elektrowni atomowych) stwierdzono, że dzieci mieszkające w promieniu 5 kilometrów od elektrowni obarczone są dwukrotnie większym ryzykiem zachorowania na białaczkę. Najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjski Komitet Badań Medycznych Aspektów Promieniowania w Środowisku (Committee on Medical Aspects of Radiation in the Environment - COMARE) nie znalazły dowodów, by bliskość elektrowni narażała dzieci na białaczkę. Alex Elliott, szef COMARE mówi, że należy sprawdzić inne czynniki, które spowodowały, że KiKK potwierdził związki elektrowni atomowych z białaczką. Od dawna podejrzewa się, że elektrownie atomowe emitują na tyle dużo promieniowania, iż może to powodować nowotwory u dzieci. Jednak dowody na poparcie tych twierdzeń są bardzo nieliczne. COMARE badało przypadki białaczki u dzieci w wieku poniżej 5. roku życia, mieszkających w pobliżu jednej z 13 brytyjskich elektrowni atomowych. Nie znaleziono żadnych znaczących związków. W Wielkiej Brytanii białaczkę diagnozuje się corocznie u około 500 dzieci. W ciągu ostatnich 35 latach zanotowano tylko 20 przypadków białaczki u dzieci w wieku poniżej 5 lat mieszkających w promieniu 5 kilometrów od elektrowni atomowej. Tak małej liczby nie można uchwycić statystycznie. Uczeni z COMARE stwierdzają, że jeśli istnieje jakiś związek, to jest on bardzo niewielki. W raporcie COMARE skrytykowano też badania KiKK. Niemcom wytknięto, że nie wzięli pod uwagę innych czynników białaczki, a wiadomo przecież, że jest ona związana np. ze statusem socjoekonomicznym i gęstością zaludnienia. COMARE badało też przypadki białaczki w tych miejscach, gdzie elektrownie atomowe miały powstać, ale nigdy nie zostały zbudowane. W jednym z nich zauważono niewielki wzrost zapadalności dzieci poniżej 5. roku życia na białaczkę, ale przy tak rzadkiej chorobie każdy dodatkowy przypadek będzie stanowił odchylenie od normy. Nie wszyscy jednak są przekonani, że COMARE odpowiednio przyłożyło się do pracy. Steve Wing, epidemiolog z University of North Carolina mówi, że badania nie zostały dobrze przygotowane. Przypomina też, że w USA właśnie trwają prace mające uzupełnić wyniki badań z 1990 roku. US Nuclear Regulatory Commission chce sprawdzić ewentualny związek pomiędzy emisją z elektrowni a zapadalnością na nowotwory. Amerykanie mogą dostarczyć znacznie bardziej precyzyjnych danych, gdyż biorą pod uwagę nie tylko samą statystykę zachorowań, ale również szacują dawki promieniowanie otrzymywane w życiu płodowym i wczesnym dzieciństwie. Z kolei Leo Kinlen, epidemiolog z University of Oxford od dawna twierdzi, że takie miejsca jak bazy wojskowe czy elektrownie atomowe mogą przyczyniać się do większej liczby zachorowań na białaczkę, gdyż w ich pobliżu dochodzi do sporych ruchów ludności, a kontakt z wieloma obcymi ludźmi naraża nas na kontakt z nowymi wirusami, co może potencjalnie zwiększać ryzyko zachorowania.

Firma Babcock and Wilcox, która od 50 lat buduje reaktory atomowe dla Amerykańskiej Marynarki Wojennej, zaprojektowała reaktor mPower, który będzie można wyprodukować w fabryce, zamiast budować go na miejscu konstrukcji elektrowni. Dzięki temu czas budowy elektrowni ulegnie skróceniu o połowę, co pociągnie za sobą też mniejsze koszty. Reaktor typowej elektrowni atomowej ma moc większą niż 1000 megawatów. Konstrukcja potężnych reaktorów jest bardziej opłacalna, gdyż dzięki temu w elektrowni można zastosować ich mniej, a więc można zbudować mniej wszelkich systemów koniecznych reaktorowi do pracy. Z drugiej jednak strony budowa potężnych reaktorów obarczona jest większym ryzykiem, że inwestycja się nie zwróci. Zbudowanie elektrowni atomowej wymaga nakładów rzędu co najmniej 9 miliardów dolarów, a czas jej budowy to co najmniej 5 lat. Nic więc dziwnego, że obecnie nie buduje się zbyt wielu elektrowni tego typu. Nowy reaktor firmy Babcock i Wilcox jest mniejszy, zapewnia bowiem 150 MW mocy. Jednak kilka takich reaktorów można łączyć, zwiększając moc elektrowni. Ponadto w urządzeniu zintegrowano dwa, zwykle oddzielne, systemy: sam reaktor oraz instalację do wytwarzania pary. Całość jest na tyle mała, że zmieści się na platformie kolejowej, a więc reaktor będzie mógł powstać w znacznej odległości od miejsca, w którym zostanie zamontowany. Profesor Andrew Kadak z MIT uważa, że prace przy budowie reaktora, które na miejscu budowy elektrowni zajmują 8 godzin, w fabryce zostaną wykonane w ciągu godziny. Oszczędność czasu jest więc olbrzymia. Christofer Mowry, prezes firmy Babcock and Wilcox mówi, że dzięki nowemu reaktorowi elektrownia atomowa może powstać w ciągu trzech lat, a więc zaoszczędzi się co najmniej 2 lata. Zaoszczędzimy nie tylko na kosztach budowy, ale dodatkowo konstrukcja zacznie szybciej na siebie pracować, co zmniejszy ryzyko jej finansowania. To jednak nie koniec zalet nowej konstrukcji. Każdy z reaktorów będzie pracował w pomieszczeniu na tyle dużym, że będzie można składować w nim odpady generowane przez reaktor w ciągu 60 lat pracy. Jest to o tyle istotne, że elektrownie nie będą musiały budować osobnych pomieszczeń, w których odpady oczekują na transport do docelowego miejsca ich składowania. Ponadto konstrukcja nowych reaktorów zakłada wymianę paliwa co pięć lat, a nie, jak to się dzieje obecnie, co dwa lata. To z kolei wydłuża żywotność elektrowni i pozwala zaoszczędzić na kosztach obsługi. Profesor Kadak zauważa, że nowy reaktor będzie interesującą propozycją dla ubogich krajów, które będzie stać na elektrownię atomową. Nie wiadomo jednak, czy oszczędności skłonią operatorów wielkich elektrowni w USA do nowego pomysłu. Firma Babcock and Wilcox chce w 2011 roku wystąpić o przyznanie jej reaktorowi niezbędnych certyfikatów dopuszczających go do użytku. Pierwsza elektrownia wykorzystująca te urządzenia mogłaby rozpocząć pracę do 2018 roku. To jednak mogą być zbyt ambitne założenia.

Amerykańscy naukowcy opracowali paliwo jądrowe, które jest o około 50% bardziej wydajne oraz bezpieczniejsze od używanego obecnie – poinformował Massachusetts Institute of Technology. Nowe paliwo powinno zostać zastosowane w elektrowniach atomowych w ciągu najbliższych 10 lat. Obecnie paliwo do reaktorów formowane jest w niewielkie cylindry o średnicy nieco przekraczającej 1 centymetr. Pavel Hejzlar i Mujid Kazimi właśnie zakończyli trzyletnie badania finansowane przez Departament Energii. Naukowcy badali w jaki sposób można zwiększyć wydajność paliwa stosowanego w reaktorach ciśnieniowych. Stanowią one 2/3 ze 103 reaktorów pracujących w USA. Uczeni zmienili kształt paliwa z cylindrów na tuby z przebiegającym przez środek otworem. Dzięki temu omywająca je woda może przepływać przez środek tuby, przyspieszając transfer ciepła. Zwiększono przy okazji bezpieczeństwo, gdyż efektywna temperatura pracy nowego paliwa wynosi 700 stopni Celsjusza. To mniej niż 1800 stopni, do których rozgrzewa się ono obecnie. I znacznie mniej niż graniczna wartość 2840 stopni, w której paliwo uranowe zaczyna się roztapiać.