Πρόσφατα ο πρωθυπουργός της χώρας κ. Κ. Μητσοτάκης αναφέρθηκε στη ανάγκη διερεύνησης της δυνατότητας εγκατάστασης µικρών πυρηνικών εργοστασίων ηλεκτροπαραγωγής στη χώρα µε την αναπτυσσόµενη τεχνολογία των µικρών αρθρωτών πυρηνικών αντιδραστήρων.
Τις τελευταίες δεκαετίες, για διάφορους λόγους, η δηµιουργία πυρηνικών εργοστασίων στην Ελλάδα δεν συζητιόταν και προωθούντο οι άφθονες στη χώρα ανανεώσιµες πηγές ενέργειας, κυρίως η ηλιακή και η αιολική ενέργεια. Στο σύντοµο κείµενο που ακολουθεί παρουσιάζονται διάφορες πτυχές των µικρών αρθρωτών πυρηνικών αντιδραστήρων υπό µορφή ερωτοαπαντήσεων.
Τι είναι οι µικρο ;
Οι µικροί αρθρωτοί πυρηνικοί αντιδραστήρες (Small Modular Reactors) αποτελούν µια νέα γενιά πυρηνικών αντιδραστήρων σχάσης, σχεδιασµένων να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια σε µικρότερη κλίµακα σε σύγκριση µε τους συµβατικούς πυρηνικούς σταθµούς. Ενώ οι παραδοσιακοί αντιδραστήρες έχουν ισχύ συνήθως πάνω από 1.000 MW (µεγαβάτ), οι αντιδραστήρες αυτοί έχουν ισχύ έως 300 MW ανά µονάδα. Ο αρθρωτός σχεδιασµός τους επιτρέπει την κατασκευή εξαρτηµάτων σε εργοστάσια και τη συναρµολόγηση στον χώρο εγκατάστασης, µειώνοντας την πολυπλοκότητα κατασκευής και ενδεχοµένως το κόστος. Καθώς οι αντιδραστήρες είναι αρθρωτοί είναι εφικτή η προσθήκη περισσότερων µονάδων σαν τα τουβλάκια Lego.
Γιατί σήµερα συγκεντρώνουν αυξηµένο ενδιαφέρον οι µικροί αρθρωτοί πυρηνικοί αντιδραστήρες ;
Οι µικροί αρθρωτοί πυρηνικοί αντιδραστήρες έχουν προσελκύσει παγκόσµιο ενδιαφέρον, καθώς οι χώρες αναζητούν αξιόπιστες και χαµηλών εκποµπών άνθρακα πηγές ενέργειας για την αντιµετώπιση της κλιµατικής αλλαγής και την ενεργειακή ασφάλεια. Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε πυρηνικά εργοστάσια δεν δηµιουργεί ανθρακούχες εκποµπές στην ατµόσφαιρα όπως τα ορυκτά καύσιµα.
Ποια είναι τα πλεονεκτήµατα των µικρών αρθρωτών πυρηνικών αντιδραστήρων ;
Τα πλεονεκτήµατα των µικρών αρθρωτών πυρηνικών αντιδραστήρων περιλαµβάνουν:
Α) Αρθρωτή κατασκευή και µειωµένο χρόνο υλοποίησης
Ένα βασικό πλεονέκτηµα είναι η αρθρωτή παραγωγή. Οι µονάδες µπορούν να κατασκευάζονται σε εργοστάσια και να µεταφέρονται για συναρµολόγηση, µειώνοντας τον χρόνο κατασκευής και βελτιώνοντας τον ποιοτικό έλεγχο. Επιπλέον, µπορούν να εγκαθίστανται σταδιακά, ανάλογα µε τη ζήτηση ενέργειας.
Β) Χαµηλότερο αρχικό επενδυτικό κόστος
Οι µεγάλοι πυρηνικοί σταθµοί απαιτούν τεράστιες επενδύσεις (6–10 δισ. δολάρια). Οι µικροί αρθρωτοί πυρηνικοί αντιδραστήρες απαιτούν µικρότερες επενδύσεις ανά έργο και µπορούν να αναπτυχθούν σταδιακά εφόσον αυξάνεται η ζήτηση ενέργειας.
Γ) Ευελιξία εγκατάστασης
Μπορούν να εγκατασταθούν σε αποµακρυσµένες περιοχές, µικρά δίκτυα και βιοµηχανικές εγκαταστάσεις. Επίσης µπορούν να χρησιµοποιηθούν για τηλεθέρµανση, αφαλάτωση νερού και παραγωγή υδρογόνου.
∆) Ενισχυµένη ασφάλεια
Πολλοί τύποι τέτοιων αντιδραστήρων χρησιµοποιούν παθητικά συστήµατα ασφαλείας που βασίζονται σε φυσικές διεργασίες (βαρύτητα, φυσική κυκλοφορία). Σε περίπτωση ατυχήµατος ο αντιδραστήρας απενεργοποιείται αυτόµατα, Η ψύξη γίνεται χωρίς ανθρώπινη παρέµβαση και µειώνεται η πιθανότητα σοβαρών ατυχηµάτων
Ε) Χαµηλές εκποµπές άνθρακα
Όπως και οι συµβατικοί αντιδραστήρες, οι µικροί πυρηνικοί αντιδραστήρες έχουν πολύ χαµηλές εκποµπές ανθρακούχων αερίων.
Ποιες προκλήσεις αντιµετωπίζουν σήµερα οι µικροί αρθρωτοί πυρηνικοί αντιδραστήρες ;
Οι προκλήσεις των µικρών αρθρωτών πυρηνικών αντιδραστήρων περιλαµβάνουν:
Α) Οικονοµική αβεβαιότητα
Παρότι υπόσχονται χαµηλότερο κόστος, οι πρώτοι µικροί αρθρωτοί πυρηνικοί αντιδραστήρες είναι ακριβοί λόγω κόστους ανάπτυξης και αδειοδότησης. Το κόστος εκτιµάται περίπου στα 7.000 Ευρώ ανά κιλοβάτ. Συνεπώς ένας τέτοιος αντιδραστήρας ισχύος 100 µεγαβάτ έχει κόστος κατασκευής περίπου 700 εκατ. Ευρώ.
Β) Κανονιστικά εµπόδια
Οι κανονισµοί ασφαλείας είναι αυστηροί και το θεσµικό πλαίσιο για τους µικρούς αρθρωτούς πυρηνικούς αντιδραστήρες δεν έχει ολοκληρωθεί ακόµη σε πολλές χώρες.
Γ) Εφοδιαστική αλυσίδα και καύσιµα
Απαιτούν εξειδικευµένα καύσιµα και υποδοµές που δεν υπάρχουν παντού.
∆) Κοινωνική αποδοχή
Η ανησυχία για την πυρηνική ασφάλεια και την ασφαλή διαχείριση των απόβλητων τους παραµένει σηµαντικό εµπόδιο για την ανάπτυξη τους.
Πιο είναι το Κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ;
Το κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας εκτιµάται σε 50-120 Ευρώ ανά µεγαβατώρα µε ενδεικτική τιµή τα 85 Ευρώ ανά µεγαβατώρα. Τεχνολογικές βελτιώσεις εκτιµάται ότι θα µειώσουν το κόστος σε περίπου 50-70 Ευρώ ανά µεγαβατώρα.
Συγκριτικά το κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από ανεµογεννήτριες στη στεριά είναι περίπου 50-70 Ευρώ ανά µεγαβατώρα, από φωτοβολταϊκά συστήµατα σε 40-80 Ευρώ ανά µεγαβατώρα και από µονάδες φυσικού αερίου σε 60-100 Ευρώ ανά µεγαβατώρα.
Υπάρχουν σήµερα εµπορικές εφαρµογές των µικρών αρθρωτών πυρηνικών αντιδραστήρων;
Σήµερα έχει αναφερθεί η λειτουργία µικρού αρθρωτού πυρηνικού αντιδραστήρα στη Ρωσία, ισχύος 70 MW που λειτουργεί από το 2020 και στη Κίνα ισχύος 210 MW ο οποίος λειτουργεί από το 2023. Εκτιµάται ότι περίπου 120 έργα µικρών αρθρωτών πυρηνικών αντιδραστήρων βρίσκονται σε φάση µελέτης, σχεδιασµού, επίδειξης και κατασκευής παγκοσµίως. Προβλέπεται ότι η δεκαετία ’30-’40 θα σηµατοδοτήσει την εµπορική ανάπτυξη τους σε πολλές χώρες.
Πώς γίνεται η διαχείριση πυρηνικών αποβλήτων των µικρών αρθρωτών πυρηνικών αντιδραστήρων;
Οι µικροί αρθρωτοί πυρηνικοί αντιδραστήρες παράγουν ραδιενεργά απόβλητα όπως οι συµβατικοί. Αυτά περιλαµβάνουν:
Α) Το επεξεργασµένο πυρηνικό καύσιµο,
Β) Απόβλητα µεσαίου επιπέδου, και
Γ) ∆ιάφορα απόβλητα κατά τη λειτουργία τους.
Η διαχείριση των αποβλήτων αυτών περιλαµβάνει:
Α) Την αποθήκευση τους για πολύ µεγάλο χρονικό διάστηµα σε κατάλληλους γεωλογικούς σχηµατισµούς,
Β) Την µεταφορά τους στους χώρους αποθήκευσης, και
Γ) Την αποδοχή των πολιτών για την ασφαλή διαχείριση τους.
Η εξεύρεση κατάλληλων γεωλογικών σχηµατισµών για την ασφαλή εναπόθεση τους για πολύ µεγάλο χρονικό διάστηµα παραµένει το κύριο πρόβληµα για την ασφαλή διαχείριση των πυρηνικών αποβλήτων.
Τι θέµατα ασφαλείας υπάρχουν στους αντιδραστήρες αυτούς ;
Η ασφάλεια των µικρών αρθρωτών πυρηνικών αντιδραστήρων επιτυγχάνεται µε διάφορους τρόπους όπως:
Α) Τη χρήση παθητικών συστηµάτων όπου σε κατάσταση έκτακτης ανάγκης σταµατούν αυτόµατα τη λειτουργία τους χωρίς εξωτερική παρέµβαση,
Β) Την υπόγεια εγκατάσταση τους για προστασία από φυσικές καταστροφές και επιθέσεις, και
Γ) το µικρό µέγεθος τους που διασφαλίζει ότι σε περίπτωση ατυχήµατος οι επιπτώσεις θα είναι µικρότερες σε σχέση µε τους συµβατικούς πυρηνικούς σταθµούς.
Ποιες είναι οι ανταγωνιστικές τεχνολογίες των µικρών αρθρωτών πυρηνικών αντιδραστήρων ;
Οι µικροί αρθρωτοί πυρηνικοί αντιδραστήρες ενδείκνυνται για τη κάλυψη ηλεκτρικών φορτίων βάσης. Στη χώρα µας τα φορτία αυτά καλύπτονταν παλαιότερα µε τη χρήση (εγχώριου) λιγνίτη σε θερµοηλεκτρικά εργοστάσια. Σήµερα έχει επισήµως ανακοινωθεί ότι – για διάφορους λόγους – οι λιγνιτικές µονάδες της χώρας θα τεθούν σύντοµα εκτός λειτουργίας.
Στη περίπτωση αυτή τα φορτία βάσης θα µπορούν να καλυφθούν µε (εισαγόµενο) πετρέλαιο ή κυρίως µε (εισαγόµενο) φυσικό αέριο. Θα µπορούσαν επίσης να καλυφθούν µε τη λειτουργία µεγάλων υδροηλεκτρικών έργων ή µεγάλων σταθµών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας µε βιοµάζα (βιοαερίου).
∆υστυχώς τα υπάρχοντα υδροηλεκτρικά έργα στη χώρα δεν επαρκούν για αυτό ενώ οι υπάρχοντες σταθµοί ηλεκτροπαραγωγής µε βιοµάζα στη χώρα είναι µικρής δυναµικότητας. Καθώς οι εγκαταστάσεις αιολικών πάρκων και φωτοβολταϊκών σταθµών είναι διαλείποντος έργου (µη εγγυηµένης ισχύος) δεν επαρκούν για τη κάλυψη φορτίων βάσης. Αυτές βέβαια θα µπορούσαν να χρησιµοποιηθούν υπό προϋποθέσεις εφόσον υπήρχαν πολλές εγκαταστάσεις αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας στη χώρα (συστήµατα αντλησιοταµίευσης ή ηλεκτρικές µπαταρίες) που δυστυχώς σήµερα δεν υπάρχουν.
Συνεπώς αφού ο εγχώριος λιγνίτης και οι άφθονες ΑΠΕ στη χώρα δεν µπορούν, για διάφορους λόγους, να χρησιµοποιηθούν για τη κάλυψη ηλεκτρικών φορτίων βάσης οι εναποµένουσες τεχνολογίες είναι η καύση του (εισαγόµενου) φυσικού αερίου και οι µικροί αρθρωτοί πυρηνικοί αντιδραστήρες.
Μπορούν οι µικροί αρθρωτοί πυρηνικοί αντιδραστήρες να προάγουν την ενεργειακή αυτονοµία και αυτάρκεια στη χώρα ;
Οι µικροί πυρηνικοί αντιδραστήρες παράγονται µε σύγχρονη τεχνολογία σε άλλες χώρες όπως και τα διάφορα εξαρτήµατα τους που απαιτούνται στη συντήρηση τους. Το καύσιµο που χρησιµοποιούν δεν παράγεται στην Ελλάδα. Τα πυρηνικά απόβλητα τους µπορούν να αποθηκευτούν σε ειδικούς χώρους εκτός Ελλάδος. Εποµένως η εγχώρια προστιθέµενη αξία τους είναι ελάχιστη.
Ποιες ήταν οι συνέπειες του πυρηνικού ατυχήµατος του Τσερνόµπιλ (Σοβιετική Ένωση) το 1986;
Η καταστροφή στο πυρηνικό σταθµό του Τσερνόµπιλ προκλήθηκε από δυσλειτουργία του εργοστασίου και λάθος χειρισµούς του προσωπικού και είχε σαν αποτέλεσµα το θάνατο σε µικρό χρονικό διάστηµα 30 ατόµων περίπου λόγω της έκθεσης τους σε ακτινοβολία. Προκλήθηκαν χιλιάδες καρκίνοι του θυροειδούς κυρίως σε παιδιά που εκτέθηκαν σε ραδιενεργό ακτινοβολία καθώς και πολλοί καρκίνοι σε ενήλικες σε βάθος χρόνου. Περίπου 300.000 άτοµα µετακινήθηκαν από τις εστίες τους ενώ µία ζώνη περίπου 30 χλµ γύρο από το πυρηνικό εργοστάσιο παραµένει σήµερα ακατοίκητη.
Ποιες ήταν οι συνέπειες του πυρηνικού ατυχήµατος στη Φουκουσίµα (Ιαπωνία) το 2011;
Το πυρηνικό ατύχηµα της Φουκουσίµα οφειλόταν σε µεγάλο σεισµό και στο τσουνάµι που ακολούθησε. Είχε σαν συνέπεια το θάνατο πολλών ατόµων λόγω του πανικού που επικράτησε ενώ περίπου 150.000 άτοµα µετακινήθηκαν από τις εστίες τους. Η ραδιενέργεια που εκλύθηκε µόλυνε εκτάσεις γης και περιοχές του Ειρηνικού ωκεανού ενώ αναµένεται να έχει σαν συνέπεια αυξηµένο αριθµό καρκίνων.
*Ο Γιάννης Βουρδουµπάς είναι χηµικός µηχανικός, ΕΜΠ, M.Sc., Ph.D. (vourdoubas.blogspot.com)
