Gospodarka wypalonym paliwem reaktorów energetycznych - technologie, ekonomika, środowisko

reaktor jądrowy, paliwo jądrowe, paliwo MOX, elektrownie jądrowe, uran

Przeprowadzone analizy zbilansowania podaży i popytu na energię elektryczna w Polsce wskazują na konieczność wykorzystania po około 2020 roku jądrowych surowców energetycznych. Dążenie do zrównania poziomów życia społeczeństwa Polski ze społeczeństwami sąsiednich krajów Unii Europejskiej wymusi wzrost zapotrzebowania na energie elektryczną. Kraj nasz nie będzie obszarem wykorzystania niespotykanych w innych krajach energooszczędnych technologii. Jednocześnie rosnące koszty wydobycia krajowego węgla przy rosnących wymaganiach ochrony środowiska wymuszą stosowanie czystych ekologicznie surowców energetycznych: gazu i paliw jądrowych. Uniezależnienie się od dostawców gazu i zmian cen tego surowca wymusi poważne rozważenie opcji energetyki jądrowej. Biorąc pod uwagę te aspekty, przeprowadzone w 1997 roku przez PSE SA i Instytut Energetyki analizy określiły zapotrzebowanie na produkcję energii elektrycznej z elektrowni jądrowych w 2050 roku w Polsce na 158 TW×h rocznie w scenariuszu dolnym i 209 TW×h rocznie w scenariuszu górnym. Wytworzenie takiej ilości energii elektrycznej wymaga uruchomienia elektrowni jądrowych o mocy 22 GW w scenariuszu dolnym i 29 GW w scenariuszu górnym. Zakładając 60-letni okres eksploatacji tych elektrowni jądrowych oraz współczynnik wykorzystania 85%, przeprowadzono analizy gospodarki wypalonym paliwem z tych reaktorów. Zgodnie z dokumentem EUR (European Utility... 1995) założono wykorzystanie w Polsce reaktorów wodnych nowej generacji, z wypaleniem paliwa uranowego do 55 GWdni na tonę uranu i 50 GWdni na tonę HM w paliwie MOX, z możliwością wykorzystania w reaktorze do 50% załadunku paliwa MOX. Przeanalizowano opcję składowania wypalonego paliwa w przechowalnikach, a następnie ich ostateczne składowanie w głębokich formacjach geologicznych. Przeanalizowano również opcję przerobu wypalonego paliwa i wykorzystania odzyskanego plutonu w paliwie MOX. Zakładając stały poziom cen przeprowadzono oszacowania kosztów gospodarki wypalonym paliwem w obu opcjach przy stopie dyskonta 0,5 i 10% w przeliczeniu na 1MW×h sprzedanej energii elektrycznej (wykorzystanie na potrzeby własne i poziom strat w sieci - 15%). Koszt gospodarki wypalonym paliwem bez przerobu wynosi od 2 do 4 zł/MW×h, natomiast w opcji przerobu wypalonego paliwa od 8 do 12 zł/MW×h (poziom cen 1998 rok). Wykazano, że wzrost stopy dyskonta prowadzi do zmniejszenia kosztów gospodarki wypalonym paliwem reaktorów energetycznych. W referacie przedstawiono wyniki analiz radioaktywności, energii promieniowania oraz radiotoksyczności wypalonego paliwa w porównaniu z naturalnymi pierwiastkami radioaktywnymi znajdującymi się w środowisku. Wykazano, że po 1000-letnim okresie "studzenia" wypalonego paliwa wielkości te są zbliżone do odpowiednich parametrów promieniowania naturalnego środowiska. Wykazano także - wbrew rozpowszechnionej opinii - że wykorzystanie uranu w reaktorze jądrowym zmniejsza bilans radioaktywności środowiska.