Możliwość pracy elektrowni jądrowych do 100 lat

Obecnie wśród organów dozoru jądrowego, grup branżowych i właścicieli elektrowni zaczęto mówić o możliwości podwojenia tych rekordowych czasów pracy i eksploatacji niektórych elektrowni jądrowych w USA nawet przez 100 lat.

Dyskusje szybko ustały po zatwierdzeniach Komisji Regulacji Jądrowych (NRC) w latach 2019 i 2020 pierwszych zezwoleń na eksploatację reaktorów na Florydzie i w Pensylwanii do 80 lat, co samo w sobie było bezprecedensowym wydarzeniem. Według ekspertów branżowych, przy wyznaczanych przez rządy stanowe celach redukcji emisji za 20 do 30 lat, przemysł jądrowy odczuwa presję, aby jak najszybciej stawić czoła wyzwaniom technicznym związanym z wydłużaniem okresu eksploatacji elektrowni (long-term operation, LTO).

Wiele z celów zerowej emisji netto “sięgnie 2050 r. i dalej. W rzeczywistości niektóre z dzisiejszych reaktorów zostaną wyłączone w 2050 r., jeśli nie przekroczą 80 lat” – powiedział konsultant ds. przemysłu jądrowego i prezes UxC, Jonathan Hinze. “Zachowanie tego, co masz, jest zawsze pierwszą opcją, zamiast je zastępować”.

Na przykład firma Duke Energy zobowiązała się do osiągnięcia celu zerowej emisji netto do 2050 r. Trzyblokowa elektrownia jądrowa Oconee firmy Duke w Południowej Karolinie, o mocy 2500 MW, jest największą pojedynczą elektrownią w portfolio Duke i stanowi ponad 12% własnych mocy Duke Energy. Duke zadeklarowała zamiar zwrócenia się do NRC o przedłużenie 60-letnich licencji zakładu, aby mógł on działać przez 80 lat, ale jeśli zostaną przyznane, te nowe licencje wygasną w 2053 r. dla dwóch reaktorów Oconee i w 2054 r. dla trzeciego.

Wymiana elektrowni jądrowych przed wygaśnięciem ich licencji może w ogóle nie być brana pod uwagę ze względu na wysokie koszty i presję konkurencyjną ze strony innych źródeł energii. Nowe bloki budowane w zakładzie Southern Co. Vogtle w Georgii, który byłby pierwszą elektrownią jądrową nowej generacji zbudowaną w USA od trzech dekad, są nadal niekompletne po ośmiu latach budowy, licznych opóźnieniach i przekroczeniach kosztów rzędu miliardów dolarów.

Eksperci twierdzą, że wyzwania te wymagają pilnego utrzymania działania istniejących elektrowni jądrowych pomimo długich terminów realizacji niektórych korporacyjnych i rządowych celów redukcji emisji dwutlenku węgla.

Według Bretta Rampala, dyrektora ds. innowacji nuklearnych w Clean Air Task Force, warto wcześniej niż później dowiedzieć się, czy istniejące elektrownie mogą uzyskać licencję na działanie po latach 2050. “Dekarbonizacja naszej sieci elektrycznej w ciągu następnych 15 lat to ogromne wyzwanie. Istniejąca energia jądrowa to ponad połowa czystej energii elektrycznej w USA i nie chcę nawet pytać o czystą sieć elektryczną bez tych istniejących aktywów jądrowych” – powiedział.

Komisja NRC po raz pierwszy publicznie odniosła się do możliwości wydawania zezwoleń elektrowniom jądrowym na 100 lat eksploatacji na posiedzeniu w styczniu. Personel zapytał we wniosku o komentarze, czy należy “zacząć rozważać potencjalne kwestie techniczne i opracować wytyczne w celu przedłużenia licencji na eksploatację do 100 lat, a jeśli tak, to kiedy”. Personel nadal analizuje opinie zebrane na spotkaniu i nie podjął żadnych decyzji, powiedział rzecznik NRC Scott Burnell.

Od 80 do 100?

NRC zajmuje się kwestiami technicznymi i badaniami dotyczącymi długotrwałego starzenia się elementów reaktorów jądrowych w ramach przeglądu wniosków o eksploatację elektrowni do 80 lat. Jeśli jakakolwiek elektrownia jądrowa będzie próbowała działać przez 100 lat, “myślę, że byłby to jakiś podzbiór” tych elektrowni, które już otrzymały lub proszą o zezwolenie na 80-letnie licencje, twierdzi Doug True, dyrektor ds. jądrowych w Nuclear Energy Institute (NEI), głównej amerykańskiej organizacji wspierającej branżę jądrową.

Cztery reaktory – dwa w EJ Turkey Point, należącej do filii NextEra Energy, Florida Power & Light i dwa w EJ Peach Bottom Exelonu w Pensylwanii – otrzymały już zgodę NRC na eksploatację do 80 lat, a sześć kolejnych – cztery w EJ North Anna i EJ Surry należących do Dominion Energy w Wirginii oraz dwa w EJ Point Beach NextEra Energy w Wisconsin – zwróciły się o przedłużenie licencji do 80 lat.

Innym sposobem na zastąpienie wycofywanych zdolności jądrowych jest budowa nowych typów reaktorów, takich jak małe reaktory modułowe, reaktory na stopione sole lub inne technologie skupione pod etykietą “zaawansowane reaktory”, które mogą być tańsze i łatwiejsze w budowie niż konwencjonalne duże jednostki jądrowe, takie jak te w elektrowni Vogtle.

Jednak żaden z proponowanych zaawansowanych projektów nie został jeszcze licencjonowany, a “pierwsze w swoim rodzaju” instalacje oparte na tych technologiach są wiele lat przed nami, a w pełni komercyjne “n-te w swoim rodzaju” projekty są zaledwie przyszłością.

“Nieznane nieznane”

Jeśli NRC zdecyduje się kontynuować opracowywanie wytycznych dotyczących licencji na 100 lat, niektóre z najbardziej skomplikowanych pytań, które trzeba będzie rozwiązać, dotyczą tego, jak elektrownie jądrowe mogą bezpiecznie działać przez tak długi okres. Electric Power Research Institute (EPRI) badał, w jaki sposób wszystko, co trafia do elektrowni jądrowej, w tym kable, rury, beton i niezliczone inne elementy, może wytrzymać narażenie na długotrwałe promieniowanie oraz w jaki sposób operatorzy elektrowni mogą wiedzieć, kiedy dany element potrzebuje wymiany.

Według Heather Feldman, dyrektor ds. innowacji w EPRI, kwestia bezpieczeństwa w wieku 100 lat nie różni się zasadniczo od kwestii bezpieczeństwa w przypadku 80 lat eksploatacji. W rzeczywistości EPRI “usunęło to sztuczne ograniczenie czasu” w swoich badaniach starzenia się elektrowni jądrowej, powiedziała.

Feldman porównała to do wymiany oleju samochodowego: zamiast wymieniać olej co trzy miesiące, wielu kierowców zamiast tego wymieni olej, gdy zmieni się parametr, na przykład stan oleju pogorszył się z powodu przejechania określonej liczby kilometrów przez samochód. Aby zastosować ten przykład do elementu elektrowni jądrowej, zamiast zalecać wymianę kabla w elektrowni jądrowej zgodnie z określonym harmonogramem, kabel można wymienić wtedy, gdy pojawią się pewne oznaki jego degradacji.

Inni są jednak sceptyczni co do tego, jak niektóre organy regulacyjne mogą podchodzić do kwestii bezpieczeństwa, skoro patrzą tak daleko w przyszłość. “Czy wsiadłbyś na 747, który ma 100 lat?” – zapytała Allison Macfarlane, która była przewodniczącą NRC od 2012 do 2014 roku, a obecnie kieruje Szkołą Polityki Publicznej i Spraw Globalnych na Uniwersytecie Kolumbii Brytyjskiej. Jej obawy dotyczą liczby “nieznanych niewiadomych” – kwestii bezpieczeństwa, o których organy regulacyjne i operatorzy elektrowni nie zdają sobie nawet sprawy, które mogą stanowić problemy – które mogą ujawnić się, gdy części elektrowni jądrowej są narażone na promieniowanie w czasie, którego nigdy wcześniej nie zaobserwowano. Na przykład elektrownia jądrowa ma zwykle kilometry zakopanych kabli i rurociągów, a ich inspekcja może być trudna ze względu na koszty uzyskania do nich dostępu, powiedziała Macfarlane.

Doug True z NEI powiedział, że NRC rozważa zmianę licencji dla elektrowni na okres dłuższy niż 80 lat, ponieważ organy regulacyjne “uznają, że te elektrownie są solidne i mogą działać przez tak długi czas. Nie ma powodu, aby 80 lat to był koniec”. Ale to, czy właściciele elektrowni zdecydują się ubiegać o 100-letnie licencje, jest nadal niejasne i będzie sprowadzać się głównie do przyczyn ekonomicznych, a nie bezpieczeństwa lub obaw technicznych, powiedział.

Mimo że podjęcie decyzji o ponownym przyznaniu licencji lub jej odmowie może zająć lata, potencjalne korzyści klimatyczne są teraz zbyt duże, aby je ignorować, według Josha Freeda, starszego wiceprezesa ds. programu klimatyczno-energetycznego w Third Way, centrowego think tanku. “Jest za wcześnie, aby spekulować, jaki jest koniec życia obecnych reaktorów jądrowych” – powiedział. “Miejmy opcje. Dowiemy się, kiedy nadejdzie czas, co działa, a co nie. Jest zbyt duże ryzyko dla klimatu, aby cokolwiek wykluczyć”.

Czytaj również:

Zgłoś naruszenie/Błąd