Skoraj vsak ve, da imamo v Sloveniji Jedrsko elektrarno Krško. Precej manj ljudi ve, da imamo v Reaktorskem centru na Brinju pri Ljubljani tudi raziskovalni jedrski reaktor – TRIGA. Jedrska energetika je z več vidikov zelo pomembna tema. Kljub temu, pa se v našem šolskem sistemu, temu področju znanosti, žal nameni zelo malo časa. Zato je splošno razumevanje javnosti izrazito pomanjkljivo in nagnjeno k hitrim zaključkom. Luknjo v šolskem sistemu poskušamo nadomestiti v Izobraževalnem centru za jedrsko tehnologijo (ICJT), kjer sem zaposlen.

• 

• 

• 

Tudi v javnost pride zelo malo novic, ki so povezane z jedrsko tehnologijo. Če pa že pridejo, so običajno zelo negativne in povezane z jedrskim orožjem ali jedrskimi nesrečami (tako kot npr. zelo gledana TV serija Černobil). Posledično se velik del javnost boji vsega, kar je povezano z jedrsko tehnologijo. V tem blogu bom poskušal odgovoriti na vprašanja, kako delujejo jedrske elektrarne, ali so varne in zakaj jih sploh uporabljamo.

• 

Kako delujejo jedrske elektrarne?
Večina ljudi si jedrske elektrarne predstavlja, kot splet neke zelo zapletene tehnologije, za katero še znanstveniki dobro ne vedo kako deluje. Resnica je ravno obratna. Princip delovanja jedrskih elektrarn je zelo preprost, saj delujejo na enak način kot termoelektrarne (npr. TEŠ), ki jih poznamo že več kot 130 let. V termoelektrarnah se uporablja premog za segrevanje vode, da le-ta preide v paro. Para žene turbine, ki so priklopljene na električne generatorje, ki proizvajajo električni tok. Jedrske elektrarne so drugačne le v tem, da je vir toplote namesto premoga uran.

Energijo iz urana pridobimo v procesu jedrske cepitve (fisije). Če jedro urana-235 (edinega v naravi prisotnega cepljivega izotopa) zajame prost nevtron, se jedro cepi, nastala cepitvena produkta pa trčita v druga jedra v jedrskem gorivu. Kinetična energija cepitvenih produktov se spremeni v toplotno energijo, ki jo izkoristimo za ogrevanje vode. Ob cepitvi jedra se sprostijo dva ali trije nevtroni, ki lahko sprožijo nove cepitve uranovih jeder. Temu pojavu pravimo verižna reakcija.

• 

• 

Ali se jedrske elektrarne splačajo?
Eden izmed razlogov za nizko ceno elektrike iz jedrskih elektrarn je, da jedrsko gorivo (uran) vsebuje izjemno veliko količino energije. V termoelektrarnah običajno kurijo premog, ki ima povprečno energijsko vrednost okoli 24 MJ (mega džulov) na kilogram. V Termoelektrarni Šoštanj (TEŠ) uporabljajo velenjski lignit, ki ima kalorično vrednost zgolj 10 MJ na kilogram, kar je manj kot bukova drva (in to je eden izmed razlogov za številne težave). Kilogram urana na drugi strani vsebuje 8 milijonkrat več energije kot lignit. Zato kot zanimivost: v Jedrski elektrarni Krško, vsak dan “zgori” le okrog 50 kilogramov urana. V termoelektrarni z enako močjo pa bi zgorelo okrog 10.000 ton premoga. V TEŠ letno porabijo med 3,5 in 3,8 milijonov ton lignita (kar pomeni spodobno goro premoga). Zato, da se »splačajo« in da se zmanjša strošek transporta premoga, so termoelektrarne (npr. TEŠ) tipično zgrajene neposredno ob premogovnikih. Gorivo jedrskih elektrarn, na drugi strani predstavlja le majhen del (15 %) obratovalnih stroškov. Dvakratna podražitev urana na svetovnih trgih, stroške obratovanja dvigne le za nekaj odstotkov. Zato je elektrika iz Jedrske elektrarne med najcenejšimi v Sloveniji. V Jedrski elektrarni Krško zamenjajo gorivo, med remontom, vsakih 18 mesecev (takrat vstavijo približno 22 ton svežega goriva).

• 

• 

• 

• 

Velik delež stroškov jedrske energije predstavlja začetni kapital oz. strošek za izgradnjo elektrarne. Velik del teh stroškov predstavljajo varnostni sistemi. Po nekaterih ocenah bi strošek izgradnje drugega bloka Jedrske elektrarne Krško stal 7 – 10 milijard €, kar je skorajda enako letnem slovenskemu proračunu. Ta strošek postavlja novo elektrarno na rob ekonomske rentabilnosti. Ob tem bi gradnja trajala 10 – 15 let. Hkrati se je treba zavedati, da bo Jedrska elektrarna v Krškem obratovala le še do leta 2043. Slovenija že danes uvozi 20 – 30 % električne energije. Če do takrat ne bo zgrajene nove jedrske elektrarne, bo Slovenija uvozila več kot polovico električne energije, v primeru morebitnega zaprtja TEŠ-a pa dve tretjini. V slučaju morebitnih političnih nesoglasij z državami od katerih uvažamo elektriko, bi to pomenilo drastično podražitev elektrike. To bi občutilo tako prebivalstvo z višjimi cenami položnic za elektriko, kot tudi gospodarstvo, ki bi čez noč zaradi višjih stroškov postalo nekonkurenčno. Zato je zelo pomembno, da Slovenija zagotovi čim večji delež električne energije iz lastnih virov.

Lahko vetrnice in sončne celice nadomestijo jedrsko elektrarno?
Kratek odgovor je: “Ne.” Daljši pa: elektroenergetski sistem je zelo zapleteno omrežje. Njegov ključ pa je, da ves čas deluje stabilno, zato da imamo doma ves čas elektriko kadarkoli jo potrebujemo. To pomeni, da ga morajo napajati elektrarne, ki lahko delujejo neprekinjeno 24 ur na dan 365 dni na leto. Žal vetrne in sončne elektrarne to niso.

Težavo v praksi rešujejo tako, da za vsako inštalirano moč vetrne ali sončne elektrarne v rezervi obstaja neka druga vrsta elektrarne (običajno je to termoelektrarna), ki se vklopi samo takrat, ko Sonce ne sije, ali veter ne piha. V praksi je zadeva bolj zapletena, saj v primeru, da veter nenadoma neha pihati pride do sesutja elektroenergetskega sistema, kajti termoelektrarne potrebujejo nekaj časa (minut do ur), da se zaženejo. To se je skorajda zgodilo januarja 2017 v Nemčiji, ker so vremenarji napovedali več vetra, kot ga je bilo (vir). Iz tega vidika, so alternativni viri energije zelo dragi, saj potrebujemo dodatne termoelektrarne samo zato, da v sili nadomeščajo vetrnice in sončne elektrarne.

To je bil tehnično-ekonomski vidik. Sedaj pa k vidiku zdrave pameti. Nazivna moč Jedrske elektrarne v Krškem znaša 696 MW (to je približno milijon konjskih moči). V Sloveniji trenutno stojita dve vetrnici: prva v Senožečah in druga v Razdrtem. Prva ima nazivno moč 2,3 MW, druga pa 0,9 MW. Izkazalo se je, da vetrnici delujeta povprečno na 20 % nazivne moči. To pomeni, da bi potrebovali v Sloveniji vsaj 1400 takih vetrnic, kot je v Senožečah oz. 3500 vetrnic takih, kot v Razdrtem. Glede na to, da že leta potekajo pogajanja za umestitev le nekaj vetrnic na Volovji rebri, je zelo malo verjetno, da bomo v Sloveniji kdaj proizvajali omembe vredno količino elektrike iz vetrnih elektrarn.

Kaj pa sončne celice? Zaradi izdatnih državnih subvencij imamo v Sloveniji trenutno inštaliranih za kar 260 MW sončnih celic. Vendar, ker Sonce sije (pre)malo časa, te sončne elektrarne proizvedejo le 2 % vse slovenske električne energije. Sončne celice proizvedejo od 100 – 200 W na kvadratni meter. Za enako količino električne energije, kot jo pridobimo iz Jedrske elektrarne Krško, bi s sončnimi celicami morali pokriti območje velikosti 3,5 – 7 kvadratnih kilometrov, kar ustreza površini občine Ankaran.

Hidroelektrarne so najbolj pomemben in najbolj zanesljiv vir obnovljive energije. Vendar je velik delež le-te tako v Sloveniji, kot tudi v večini razvitega sveta že izkoriščene. V Sloveniji imamo kapacitete za postavitev novih elektrarn, še na rekah Savi in na Muri. Trenutno v Sloveniji iz hidroelektrarn pridobimo približno 25 % vse elektrike.

• 

• 

• 

Je v jedrskih elektrarnah mogoče proizvajati atomsko orožje?
Ne, v klasičnih fisijskih jedrskih elektrarnah ni mogoče proizvajati jedrskega orožja. V naravi najdemo uran v obliki dveh izotopov: urana-235 in urana-238. 99,3 % urana je v obliki urana-238, samo 0,7 % pa v obliki urana-235. Le uran-235 ima to lastnost, da je cepljiv (uporaben v jedrskih elektrarnah in atomskih bombah). Za delovanje fisijskega jedrskega reaktorja potrebujemo uran s 5 % obogatitvijo urana-235, za atomsko bombo, pa najmanj z 80 %. Ker imata oba izotopa popolnoma enake kemične in (skorajda) enake fizikalne lastnosti, je bogatenje urana tehnološko izjemno zapleten, časovno potraten in drag proces. To je nekaj, kar si lahko privoščijo samo največje države.

• 

• 

Kaj je radioaktivnost in koliko radioaktivnega sevanja odda Jedrska elektrarna Krško okolici?
Radioaktivnost je povsem naraven fizikalen pojav, ki pomeni spontano pretvorbo nestabilnih atomskih jeder v stabilna ali stabilnejša jedra. Radioaktivnega razpada ne moremo nadzirati, niti ga ne moremo zaustaviti. Naravno radioaktivno je okolje, v katerem živimo. Prav tako hrana, ki jo jemo, naravno radioaktivni tudi mi sami. Vsako sekundo, se v človeškem telesu zgodi 7000 radioaktivnih razpadov. Zaradi evolucije, smo na to prilagojeni in nam majhne doze radioaktivnega sevanja ne škodijo. Nekatere študijo celo kažejo, da nam koristijo (vir).

Radioaktivno sevanje ali pravilneje ionizirajoče sevanje, je vrsta sevanja, ki ima tako visoko energijo, da izbije elektrone stran od atomov. Če tako sevanje zadane molekule, lahko pride do poškodb celic. Če se to zgodi prevečkrat, celice ne morejo popraviti napak in odmrejo ali pa se začnejo napačno deliti. Takim »podivjanim« celicam pravimo rak.

Enota za dozo ionizirajočega sevanje je sivert. Smrtna doza znaša 5 sivertov. Letno vsak prebivalec Slovenije zaradi različnih sevanj naravnega ozadja prejme okoli 2,4 milisiverta. Med naravne vire sevanja, sodi tudi sevanje, ki prihaja iz Vesolja. Pred njim nas v veliki meri ščitita Zemljina atmosfera in magnetno polje. Čim višje gremo, večjo dozo sevanja dobimo. Piloti in stevardese dobijo letno 1,3-krat večjo dozo sevanja, kot delavci v Jedrski elektrarni Krško. Največ radioaktivnega sevanja, pa v Sloveniji dobimo od plina radona, ki naravno pronica iz tal. Radon je žlahten plin, težji od zraka, ki se zadržuje v neprezračenih prostorih, kot so kleti in kraške jame. Zato med vsemi poklici, najvišje doze radioaktivnega sevanja, dobijo delavci v Postojnski jami (dodatne 3 milisiverte oz. trikrat več kot piloti). Ionizirajočemu sevanju smo izpostavljeni tudi vsakič, ko se sončimo, saj so UV-žarki tudi vrsta sevanja. Nikakor pa, kot velja znan mit, ni nevarno sevanje, ki ga oddajajo mobilni telefoni.

• 

• 

Koliko ionizirajočega sevanja odda Jedrska elektrarna Krško okolici? Meritve kažejo, da manj kot 1 mikrosivert oz. manj kot eno tisočinko sevanja naravnega ozadja. Enako dozo sevanja dobite tudi, če pojeste 10 banan. Banana sodi med tista živila, ki so najbolj naravno radioaktivna. Če bi naenkrat pojedli 50 milijonov banan, bi dobili tako veliko dozo sevanja, da bi umrli. Seveda pa bi veliko prej umrli od prenasitosti.

• 

• 

Kako nevarni so jedrski odpadki?
Jedrski odpadki so v resnici še največja (in edina realna) težava jedrskih elektrarn, ker so radioaktivni. Ko jedrski odpadki enkrat nastanejo, so nekateri dovolj radioaktivni, da so človeku nevarni še stoletja ali tisočletja. Zato je velik problem zagotoviti pogoje za varno skladiščenje, za tako dolg čas v prihodnosti. Glede na aktivnost, poznamo jedrske odpadke dveh vrst: visoko radioaktivne ter nizko in srednje radioaktivne. Prvi so predvsem izrabljeno jedrsko gorivo. Trenutno na svetu še ni skladišča za takšne radioaktivne odpadke, zato jih skladiščijo v jedrskih elektrarnah. Najverjetneje bodo Finci prvi na svetu, ki bodo v nekaj letih, začeli podzemno skladiščiti tudi takšne vrste radioaktivnih odpadkov.

• 

• 

• 

• 

Nizko in srednje radioaktivni odpadki niso tako zelo nevarni in za njih veljajo manj stroga merila glede skladiščenja. Skladišče za njih bo zgrajeno v neposredni bližini Jedrske elektrarne Krško, v Vrbini pri Krškem. Pomembno je poudariti, da ti odpadki ne nastajajo samo v jedrskih elektrarnah, ampak tudi v medicini (npr. zdravljenju raka), industriji (pregled zvarov) in znanosti (raziskovalnem reaktorju TRIGA).

Kako varne so jedrske elektrarne?
Jedrsko varnost v jedrskih elektrarnah jemljejo zelo, poudarjam, zelo resno. Kdo bi rekel, da se z njo v Jedrski elektrarni Krško (NEK) v nekaterih segmentih celo pretirava. Varnost je vpeta v čisto vse nivoje delovanja elektrarne. Vsi delavci morajo opraviti posebne tečaje, preden se lahko zaposlijo. Tisti, ki pa so izpostavljeni radioaktivnemu sevanju, opravijo še dodatna izobraževanja. V nadzorovanem območje NEK-a je prepovedano jesti ali piti in ni WC-jev, da ne bi prišlo do kontaminacije in raznašanja radioaktivnih snovi. Operaterji v nadzorni sobi NEK-a, potrebujejo še posebna, dodatna, zelo zahtevna, večmesečna izobraževanja. Vsako leto preživijo približno teden dni na Simulatorju – zelo natančni kopiji komandne sobe v NEK-u. Za primer hujše nesreče imajo operaterji na voljo celo zaloge hrane in vode.

Kot že rečeno, velik del jedrske elektrarne predstavljajo varnostni sistemi, ki so podvojeni, potrojeni in celo početverjeni. Tudi, če se jedrski reaktor zaustavi, še vedno nekaj časa oddaja toliko toplote (kot manjša termoelektrarna). Zato je bistvena naloga varnostnih sistemov, da v vseh mogočih slučajih, ohranjajo hlajenje jedrske sredice. To dosežejo s kroženjem vode, ki posredno odvaja toploto v okolje. V primeru izgube elektrike, se vklopijo dizelski generatorji, ki poganjajo črpalke za vodo. Če še ti odpovejo, je NEK povezana s posebnim daljnovodom s plinsko termoelektrarno Brestanica.

Je torej nemogoče, da pride do nove jedrske nesreče? Ne. Jedrske nesreče se bodo zagotovo še dogajale. Vendar tako, kot zaradi ene letalske nesreče, ne prepovemo letalskega prometa, tako tudi zaradi treh (večjih) jedrskih nesreč v celotni zgodovini, ne bi smeli prepovedati ali se bati jedrskih elektrarn. Ob vsem strahu pred jedrskimi elektrarnami me najbolj čudi, da se ljudje še upajo voziti po slovenskih cestah, kjer povprečno vsakih nekaj dni nekdo umre.

• 

• 

Od kod potem elektrika?
Istočasno z gospodarsko rastjo raste tudi potreba po elektriki. Če je gradnja nove jedrske elektrarne polemična, termoelektrarne so okoljsko sporne, vetrnice in sončne celice se v Sloveniji ne splačajo, od kod bo Slovenija dobila elektriko v prihodnosti? To je zagotovo eno najpomembnejših vprašanj današnje in vsake prihodnje vlade.

• 

• 

Varstvo okolja je gotovo nekaj, kar podpiram. Ne podpiram pa njegove zlorabe, kar se v Sloveniji pogosto dogaja. To povzroča zamude in astronomske dodatne stroške pri infrastrukturnih projektih. Trenutno se v svetu (in tudi v Sloveniji) največji delež električne energije pridobi iz termoelektrarn. Ker pa te znanstveno dokazano povzročajo onesnaženje in globalno segrevanje, je težnja po zvečanju deleža obnovljivih virov energije. Kot že rečeno, bi bil edini smotrn vir obnovljive energije v Sloveniji postavitev novih hidroelektrarn na rekah Savi in Muri. V Avstriji imajo na Muri več kot 30 hidroelektrarn. Pri nas pa zaradi okoljevarstvenih teženj obstaja skrb, da do gradnje ne bo prišlo. Pa tudi če bomo zgradili te hidroelektrarne, bodo vse skupaj še vedno dale premalo energije za trenutne slovenske potrebe, kaj šele potrebe v prihodnosti.

Ker v Sloveniji enostavno nimamo v obilju drugih virov energije, se večina energetskih strokovnjakov strinja, da je gradnja jedrske elektrarne edina smotrna rešitev za bodočo energetsko krizo v Sloveniji.

Za pomoč pri pisanju in strokovni pregled se najlepše zahvaljujem Radku Isteniču, dr. Aljažu Čufarju, prof. dr. Saši Novak in dr. Kristini Žagar Soderžnik.

Blog je bil originalno objavljen na Bojanovi spletni strani.