Tip na článok
Atómová elektráreň: Okrem nej je v Jaslovských Bohuniciach sklad
vyhoreného jadrového paliva.

Blackout: Aká bezpečná je jadrová elektráreň v prípade výpadku elektriny?

Výpadok elektriny, ktorý označujeme blackout, spravidla zasiahne aspoň milión ľudí a musí trvať minimálne hodinu. Od šesťdesiatych rokov minulého storočia bolo takýchto výpadkov na celej zemeguli tridsaťsedem.

Galéria k článku (3 fotografie )
Peter Líška: Expert na jadrovú bezpečnosť tvrdí, že blízka budúcnosť patrí rýchlym reaktorom.
Katastrofa: New York postihol 25-hodinový výpadok elektrického prúdu v roku 1977. Okamžite sa začalo rabovanie.
Batériová farma: Elon Musk ju postavil v Austrálii, mala pomôcť pri veľkom blackoute.

Najväčší z nich zasiahol v júli 2012 620 miliónov ľudí v Indii. V Európe boli najväčšie blackouty v roku 2003 v Taliansku a vo Švajčiarsku, kde postihli vyše 55 miliónov osôb. Dôsledky boli vždy katastrofálne, pretože prestali fungovať elektronické systémy, ktoré ovládajú prakticky každú oblasť nášho života.

Riziká

Z hľadiska ich stability je pre Európu problémová krajina najmä Nemecko. Veľmi zjednodušene môžeme elektrinu prirovnať k vode - tiež tečie tam, kde je menší odpor. Nemci majú veľa veterných elektrární na severe krajiny a priemysel je sústredený v Bavorsku a Porýní. Elektrinu preto musia do týchto oblastí nejako dostať. Cez ich územie to momentálne nejde, pretože za posledných 20 rokov nepostavili žiadnu vysokonapäťovú linku, ktorá by to zvládla - hlavne pre problémy s ekológmi a odporom ľudí, ktorí nechcú, aby sa nad ich pozemkami, respektíve pod nimi, také linky ťahali. Preto využívajú siete okolitých krajín, keďže celá prenosová sústava je prepojená od Portugalska až po Poľsko.

„Zo severu Nemecka ide elektrina cez Poľsko a Česko na juh, dokonca putuje cez Slovensko. Niekedy cez nás prechádza až päťsto megawattov, čo je pri našom bežnom výkone okolo tritisíc megawattov naozaj veľa. Zaťažuje to prepojenia, linky sa môžu preťažiť a ich ochrana sa vypne. Na severojužnej transportnej trase neustále hrozí rozsiahly plošný energetický výpadok - blackout. Je to len otázka času, už sa to stalo v Taliansku aj ďalších krajinách. Netreba to podceňovať, Česi a Poliaci na týchto prenosových trasách už nainštalovali blokovacie transformátory, ktoré takéto extrémne množstvá elektriny jednoducho nepustia do ich rozvodných sietí, z čoho čiastočne profitujeme aj my. To je však z môjho pohľadu proti princípu jednotnej prenosovej sústavy,“ vysvetľuje  expert na jadrovú bezpečnosť Peter Líška z VUJE Trnava, ktorý si myslí, že elektroenergetika sa nedá postaviť na obnoviteľných zdrojoch, pretože sú neovládateľné a neregulovateľné. Problémom sú podľa neho rozvodné siete. Tie sú nastavené tak, že zvládnu 20 percent energie z obnoviteľných zdrojov, ale pri väčšom množstve už treba mať seriózne záložné zdroje pre nepriaznivé podmienky.

Tma

Blackout je veľmi nebezpečný aj pre miesta, kde sa elektrina vyrába, predovšetkým pre jadrové elektrárne. Rozsiahly úplný a dlhodobý výpadok znamená, že riadiace centrum jadrovej elektrárne „oslepne“, vypadne väčšina senzorov a chýba energia na rôzne pohony a armatúry, nevyhnutné na chod reaktora, parogenerátorov a turbín. Samozrejme, na tento prípad sú atómové elektrárne vybavené záložnými naftovými generátormi, ktoré pre ne zabezpečia dostatok energie minimálne do času, kým sa nepodarí blackout odstrániť alebo aspoň núdzovo prepojiť jadrovú elektráreň s inou, ktorá ním nie je zasiahnutá. Naozaj vážny problém by mohol nastať, ak by sa k black­outu pridružila porucha, ktorá s ním priamo nesúvisí, respektíve ktorú vyvolal sprostredkovane.

Simulátor

Na takéto situácie musí byť obsluha pripravená, cvičia sa preto v simulátoroch, jediný taký na Slovensku sa nachádza priamo vo VUJE v Trnave. Technicky musí presne kopírovať riadiace centrum skutočnej elektrárne, akákoľvek zmena, ktorá sa v nej udeje, sa musí do šiestich mesiacov preniesť na simulátor. Ten sa preto neustále obnovuje, jeho hodnotu ťažko vyčísliť, odhadom je to okolo 20 miliónov eur. 

Aj keď verejnosti nie je prístupný, mali sme možnosť ako prví novinári absolvovať v ňom nácvik dvoch kritických situácií, konkrétne poruchové odstavenie hlavného cirkulačného čerpadla a neočakávané odstavenie jedného z turbogenerátorov.

Ani jedna z nich nepatrí k najzávažnejším, obe však majú vplyv na výkon jadrového reaktora. Práve toho, že reakcia v ňom sa vymkne spod kontroly, sa mnohí obávajú. Reálne sa dá reaktor regulovať tak, že zo 100-percentného výkonu na 4-percentný výkon sa dostane za niekoľko desiatok sekúnd. Využívajú sa na to regulačné kazety s bórom.

Model: Takto vyzerá jadrový reaktor zvnútra, v dolnej časti sú palivové kazety, v hornej regulačné.
Model: Takto vyzerá jadrový reaktor zvnútra, v dolnej časti sú palivové kazety, v hornej regulačné.
Tony Štefunko

Krízová situácia

Reaktor, ktorého prierez sme si vo VUJE mohli po­drobne prezrieť, je vysoký necelých 12 metrov, obsahuje 312 palivových kaziet a v každej je 126 palivových článkov s uránovými tabletami. Nad touto časťou je rovnako vysoký blok s regulačnými kazetami, ktorých je 37 a od bežných sa odlišujú tým, že okrem spodnej palivovej časti majú hornú s bórom, respektíve zo zliatiny ocele a kadmia. V prípade problémov sa regulačné kazety spustia vlastnou hmotnosťou a bór spôsobí zastavenie reakcie. Sú rozdelené do šiestich skupín, päť je bezpečnostných, šiesta sa používa na regulovanie reakcie v štandardných podmienkach.

Problémy spôsobujú skôr iné látky, ktoré v reaktore vznikajú pri havárii - predovšetkým výbušný vodík a rádioaktívna para, ktorá môže uniknúť z poškodeného primárneho okruhu reaktora. Aby sa tak nestalo, všetky kritické prvky sú viacnásobne istené vrátane automatických ochranných systémov, ktoré sa aktivujú bez priameho zásahu človeka. Všetko navyše riadia a kontrolujú rozličné systémy ovládané počítačmi. Podčiarknuté a zrátané, na riadenie jedného bloku jadrovej elektrárne de facto stačia štyria kvalifikovaní pracovníci - zmenový inžinier, operátori primárneho a sekundárneho okruhu a kontrolný fyzik.

Ako v lietadle: V tejto zostave by mali zvládnuť aj neočakávané situácie. A práve pri takej - simulovanej - sme boli. Riadiace centrum v atómovej elektrárni množstvom monitorov, rozličných ovládačov, tlačidiel a joystickov pripomína kokpit lietadla, samozrejme, vo výrazne zväčšenej podobe. Riešenie krízovej situácie je vlastne tiež veľmi podobné postupu pilotov v lietadle, v ktorom prestal fungovať niektorý z dôležitých systémov. Operátori primárneho a sekundárneho okruhu musia na základe dostupných dát najprv analyzovať situáciu a presne identifikovať problém. 

Zmenový inžinier má k dispozícii rozsiahly manuál, presnejšie, prevádzkový predpis s procedurálnym postupom, v ktorom sú definované typy porúch a postup pri ich odstraňovaní. Ním sa všetci riadia a snažia sa uviesť celý blok do stabilizovaného stavu. Samozrejme, podieľajú sa na tom ďalší pracovníci, ktorí musia konkrétnu poruchu odstrániť, napríklad technici, elektrikári, prípadne hasiči. O každej vážnejšej situácii sa spíše zápis, vyhodnocuje sa a informáciu o nej dostane tiež Úrad pre jadrový dozor.

Ako prebieha riešenie krízovej situácie v jadrovej elektrárni , ukazuje aj nasledujúce video, podobnosť so súôsobom, akým neočakávané situácie riešiea piloti v kokpite lietadla je určite viditeľná:

K závažným poruchám zatiaľ u nás, našťastie, nedošlo, jednou z najvážnejších bola havária jadrovej elektrárne A1 v Jaslovských Bohuniciach v roku 1977. Pri nej prenikla ťažká voda do primárneho okruhu a poškodila palivové kazety. Primárny okruh silno kontaminovali štiepne produkty, pričom v dôsledku netesností parogenerátora bol čiastočne kontaminovaný aj sekundárny okruh. Pre túto haváriu jadrovú elektráreň A-1 úplne uzavreli. Bola klasifikovaná ako 4. stupeň na 7-stupňovej stupnici INES, na ktorej pod siedmy stupeň spadajú havárie, k akým patrí napríklad výbuch reaktora v Černobyli alebo havária vo Fukušime, ktorá však bola najprv klasifikovaná ako 5. stupeň.    

Realita a vizionári

V súčasnosti sa veľa hovorí o obnoviteľných zdrojoch energie, ktoré by nám mali v budúcnosti pomôcť vyriešiť energetickú krízu. Politici sa nimi oháňajú rovnako ako svojho času biopalivami, ktoré v skutočnosti spôsobili viac škody než osohu, alebo dnes čistými elektromobilmi, ktoré vôbec nie sú také čisté, ako by sa na prvý pohľad mohlo zdať. Obnoviteľné zdroje sa javia ako rovnako problematická záležitosť. Aká je teda budúcnosť jadrových elektrární a odkiaľ by sme mali získavať energiu? Ak chceme byť ekologickí, v prvom rade by sa mali zrušiť uhoľné elektrárne produkujúce extrémne množstvo emisií oxidu uhličitého. Od uhlia sú však zatiaľ závislé mnohé silné európske ekonomiky - nemecká, poľská a do veľkej miery česká. Zároveň by sa malo úplne zastaviť spaľovanie biomasy, ktorú navyše v mnohých štátoch dotujú a preto sa vo veľkom ťaží drevo v lesoch.

V súčasnosti sa ako optimálne javí rozdelenie zdrojov, kde ostáva zachovaný plyn, obnoviteľné zdroje i jadro a na uskladnenie energie z hľadiska dostupných ekonomických a technologických možností sa ukazujú ako vhodné prečerpávacie vodné elektrárne. Veľa sa hovorí o batériách nového typu s obrovskou kapacitou, ktoré by boli schopné zásobovať celé mestá. Tie sú však hudbou vzdialenej budúcnosti, zrejme bude potrebný nejaký technologický prelom. 

Elon Musk ako vizionár a človek stojaci za značkou Tesla verí aj súčasným batériám. V minulom roku napríklad chcel pomôcť pri veľkom blackoute v Južnej Austrálii, kde nainštaloval mohutnú 100-megawattovú batériu. Pre potreby daného teritória však vystačila na 30 minút. Efektívne technológie na skladovanie energie v potrebnom množstve na dostatočne dlhý čas tak, aby to bolo aj ekonomické, zatiaľ nemáme. Či chceme, alebo nie, v tomto smere sú zatiaľ jedinou rozumnou alternatívou spomenuté prečerpávacie elektrárne.

Rýchle reaktory a tórium

Z hľadiska dlhšej časovej perspektívy majú sľubnú budúcnosť rýchle reaktory a tóriové elektrárne. Súčasné štiepne reaktory využívajú len jedno percento uránovej rudy, zvyšok sa skladuje. Existujú však aj takzvané rýchle reaktory, v ktorých prebieha štiepenie jadrového paliva efektívnejšie rýchlymi neutrónmi, pričom štiepnym izotopom je plutónium. V rámci rýchlych reaktorov sa ako perspektívne zdajú soľné MSR (Molten Salt Reactor) reaktory s roztavenou soľou na báze tória. Tie pracujú efektívnejšie a sú aj ekologickejšie, keďže využijú až 96 percent jadrového paliva, namiesto jedného až troch percent pri súčasných reaktoroch. Pri rýchlych reaktoroch ide o realizovateľné a nie príliš nákladné technológie, rýchle sú už dokonca nasadené v komerčnej prevádzke. Pri tóriových by sa dokonca mohlo použiť všetko uskladnené vyhorené palivo, čo je ďalší obrovský benefit. Tieto technológie by nám mali poskytnúť dostatok energie na stovky rokov. Prečo sa už nepoužívajú?

„Pravdupovediac, rýchle reaktory sa zatiaľ nerozšírili preto, lebo technológia získavania ,čerstvého‘ uránového paliva je taká lacná, že sa ešte neoplatia,“ vysvetľuje Peter Líška a pokračuje: „Podľa odhadov máme dosť uránu ešte na 100 až 150 rokov. S rýchlymi reaktormi však dokážeme bez problémov fungovať aj tisíc rokov. Preto je vhodné vyhorené palivo skladovať tak, aby sme ho v budúcnosti mohli využiť.“

O rýchlych a najmä tóriových reaktoroch, ktoré k nim patria, sa hovorí ako o medzistupni k fúznym, ktoré by dokázali uspokojiť energetické potreby ľudstva prakticky neobmedzene dlho. Jadrová fúzia, niekedy sa hovorí jadrová syntéza, je presne opačný proces ako rozpad, respektíve štiepenie atómov.

Fúzia v nedohľadne?

Hoci teoreticky možno spájať ľubovoľné jadrá atómov, vo fúznom reaktore sa ukazujú ako jadrá deutéria a trícia. Pri ich zlúčení sa uvoľní obrovská energia, je to proces, ktorý štandardne prebieha vo hviezdach. Jadrá atómov sú kladne nabité a prirodzene sa navzájom odpudzujú, takže dostať ich k sebe je problém. Aby sa to dalo, treba ich extrémne ohriať, čím sa urýchli ich pohyb a, jednoduchými slovami, „zrazia“ sa. Vo hviezdach je taký vysoký tlak, aký na Zemi nedokážeme vyrobiť, preto stačí na ich dostatočné urýchlenie teplota okolo 16 miliónov stupňov Celzia. Vo fúznom reaktore bude tlak nižší, zato teplota bude dosahovať až 100 miliónov stupňov Celzia. Takú teplotu dlhšie nevydrží žiaden pozemský materiál, preto musí prebiehať v magnetickej pasci.

Technologicky je to veľká výzva, Peter Líška je však k nej zatiaľ skeptický. „Som členom Scientific and Technical Committee (STC), najvyššieho poradného orgánu Európskej komisie pre jadrové technológie. V rámci neho sme mali podať stanovisko k budúcnosti fúzie, obhajoval ju technický riaditeľ energetického projektu ITER, ktorý na otázku, kedy dokáže ITER vyrábať energiu s pozitívnou bilanciou, teda, že jej viac vyrobí, než pri výrobe spotrebuje, nedokázal jednoznačne odpovedať. Z nášho pohľadu najbližších 50 rokov nemožno s fúziou rátať do energetickej bilancie Európskej únie, je to zatiaľ experimentálna záležitosť.“

VIDEO Plus 7 Dní