Kako hladiti jedrske elektrarne v vedno bolj vročem svetu?
Nuklearna elektrarna Krško (NEK) je v noči na četrtek, 6. avgusta, moč reaktorja znižala na 80 odstotkov. Ob obratovanju na polni moči bi namreč v NEK presegli omejitve glede vpliva na reko Savo, zapisane v njihovem okoljevarstvenem soglasju. Te določajo, da dnevna povprečna temperatura Save v točki popolnega premešanja v podslapju HE Brežice ne sme preseči 28 °C, povprečni dnevni prirast temperature pa ne sme preseči 3 °C.
V tak ukrep so bili prisiljeni prvič po 23 letih. Leta 2003 je moral NEK zaradi omejitev, povezanih s temperaturo in pretokom Save, pri zmanjšani moči obratovati več kot 90 dni. Tokratna epizoda je trajala samo 12 dni, do 18. avgusta zvečer.
Dodatna nadgradnja hladilnih stolpov?
Letošnje zmanjšanje moči je bilo prvo po izvedbi nadgradnje hladilnega sistema. Sistem hladilnih stolpov ima NEK sicer že od začetka obratovanja, leta 2008 pa so končali posodobitve in nadgradnje sistema, ko so dvema sklopoma obstoječih hladilnih stolpov dodali še tretji sklop, s tem pa število hladilnih celic z 12 povečali na 16.
S tem so dodatno zmanjšali odvisnost elektrarne od Save. Če ob normalnem obratovanju, brez pomoči hladilnih stolpov, NEK za obratovanje pri polni moči potrebuje 25 m3/s vode za njen terciarni hladilni krog, ki odvaja odvečno toploto v okolje, se ta količina ob delovanju vseh hladilnih stolpov zmanjša na 8,5 m3/s.
A ob ekstremnih sušnih razmerah in nizkem pretoku Save je bilo tudi to preveč za izpolnjevanje okoljskih omejitev, zato so morali zmanjšati moč reaktorja.
NEK smo vprašali, ali že obstajajo kakšni načrti za dodatno nadgradnjo hladilnih sistemov, ki bi še zmanjšala odvisnost od Save in preprečila, da bi se dogodki letošnjega poletja ob zaostrovanju podnebnih sprememb ponavljali vse pogosteje. »Dolgoročna rešitev za zagotavljanje večje razpoložljivosti in ekonomske učinkovitosti elektrarne v razmerah je povečanje kapacitete terciarnega kroga – gradnja dodatnih hladilnih stolpov oz. hladilnih celic,« so nam odgovorili. Niso pa še sprejeli končne odločitve o naložbi.
Čehi in Slovaki se tolčejo po prsih
V letošnjem poletju se je izkazalo, da je zanašanje na pretočno hlajenje ter s tem na zadosten pretok in gladino rek za hlajenje jedrskih elektrarn v novi podnebni realnost tvegana stava. To so spoznali Madžari, ki so morali zaradi nizkega vodostaja Donave skoraj povsem zaustaviti svojo edino jedrsko elektrarno Paks, ki sicer pokriva kar približno polovico vseh madžarskih potreb po električni energiji. To so spoznali Romuni, ki so morali zaustaviti oba reaktorja v njihovi jedrski elektrarni Črna voda, ki se za hlajenje prav tako zanaša na vodo iz Donave. Z zmanjšano močjo enega izmed reaktorjev je morala nekaj časa obratovati tudi bolgarska nuklearka ob Donavi Kozloduy.
Na Češkem in Slovaškem tovrstnih težav niso imeli. Njihove jedrske elektrarne, ki so tudi to poletje ves čas obratovale pri polni moči, se za hlajenje zanašajo na hladilne stolpe, ki večino odvečne toplote z izhlapevanjem oddajajo v zrak.
»V nasprotju z nekaterimi evropskimi nuklearkami s pretočnim hlajenjem JE Temelin in JE Dukovany vode iz reke ne uporabljata za pretočno hlajenje, ampak se zanašata na zaprt hladilni krog s hladilnimi stolpi,« je za Naš stik pojasnil tiskovni predstavnik češke jedrske elektrarne Temelin Marek Svitak. Voda iz rek služi samo za nadomeščanje vode, ki izhlapi v hladilnih stolpih. Za reaktor 1.000 MW to pomeni porabo približno en kubični meter vode na sekundo.
Obe češki jedrski elektrarni, ki jo upravlja družba ČEZ, imata na voljo veliko vodno akumulacijo. Temelin se zanaša na akumulacijsko jezero na reki Vltavi, Dukovany pa na akumulacijo na reki Jihlavi. »Ti rezervoarji zagotavljajo stabilno, večletno zalogo vode in izničijo ekstremna nihanja temperature pa tudi sušne razmere v porečjih,« je dejal Svitak. »Tudi na tropske dni sta obe elektrarni sposobni spoštovati temperaturne omejitve glede izpusta vode, ne da bi morali zmanjšati proizvodno moč.«
Jedrski elektrarni Temelin po njegovih besedah še nikoli do zdaj ni bilo treba zmanjšati moči obratovanja zaradi visokih temperatur ali nizkega vodostaja. »Glede na robusten hladilni sistem in skrbno ravnanje z vodo takšnega scenarija tudi v prihodnje ne pričakujemo,« je samozavestno sklenil.
Hladilni stolpi ne zadostujejo vedno
Skratka, če jedrske elektrarne s pretočnim hlajenjem toploto odvajajo v reko, elektrarne z velikimi hladilnimi stolpi toploto prek izparevanja vode odvajajo v zrak. V reko sicer izpuščajo nekaj vode, saj se zaradi izhlapevanja v obtočni vodi povečujejo koncentracije raztopljenih snovi. Del vode se zato odvaja kot odsoljevalni izpust (angl. blowdown), ki se nadomešča s svežo dopolnilno vodo.
Tudi to je sicer v nekaterih primerih lahko dovolj, da je potrebno zmanjšanje moči reaktorja ali celo njegova zaustavitev. Francoska jedrska elektrarna Golfech na jugu države s svojim odsoljevalnim izpustom reko Garono segreva za največ 0,2 stopinje C, pa so jo morali letos poleti večkrat zaustaviti, ker se je temperatura reke gorvodno od elektrarne že sama po sebi preveč približala okoljski omejitvi 28 stopinj. Pri EDF sicer v okviru letos najavljene večmilijardne »podnebne« nadgradnje njihovih proizvodnih zmogljivosti že načrtujejo dodatne hladilne sisteme za izpust vode, ki bi povsem izničili temperaturni vpliv na »problematične« reke, kot sta Garona in Rona.
Za hlajenje JEK 2 bi zadoščal »en manjši potok«
Kaj torej letošnja poletna epizoda pomeni za prihodnost hlajenja jedrskih elektrarn? Jasno je, da se morebitni drugi blok jedrske elektrarne v Krškem (JEK 2) ne bo mogel zanašati na pretočno hlajenje z vodo iz Save. To v načrtih tudi ni predvideno. Študija, ki so jo nedavno predstavili v Gen energiji, kot najboljšo izbiro navaja velik, do skoraj 200 metrov visok hladilni stolp na naravni vlek.
Oba kandidata za dobavitelja opreme sta v svojih študijah tehnične izvedljivosti predvidela gradnjo velikega hladilnega stolpa – Westinghouse je predvidel 180, EDF pa 195 metrov visoko konstrukcijo. Hladilni stolp TEŠ 6 je visok 164 metrov.
Stroka v povezavi s hlajenjem JEK 2 tako ne vidi težave. »Za hlajenje JEK 2 v teoriji zadošča 1 kubični meter vode na sekundo, kar je en manjši potok v Sloveniji,« nam je odgovoril dr. Luka Snoj, vodja odseka za reaktorsko fiziko na Inštitutu Jožef Stefan. Za primerjavo – pretok Save v letošnjem poletju ni padel pod 40 m3/s.
Kot dokaz, da hlajenje jedrske elektrarne s pravo tehnologijo tudi v ekstremnih razmerah ni težava, je dr. Snoj ponudil drugo največjo nuklearko v ZDA, Palo Verde v zvezni državi Arizona. »Postavljena je v puščavi, hladi pa se na odpadno vodo iz bližnjih mest, dejansko na očiščeno kanalizacijsko vodo,« je poudaril. »Če imajo Američani lahko eno največjih JE v puščavi in jo uspešno hladijo, pa bomo tudi v eni najbolj vodnatih držav v EU uspeli hladiti eno majhno jedrsko elektrarno.«
»Prednost, ne slabost«
Z vprašanjem hlajenja jedrskih elektrarn v zaostrenih podnebnih razmerah so se v študiji, pred kratkim objavljeni v znanstveni reviji Energy Policy, ukvarjali tudi kanadski strokovnjaki z Univerze McMaster. Zbrali so podatke o omejevanju proizvodnje jedrskih elektrarn zaradi okoljskih omejitev v šestih evropskih državah v obdobju med letoma 2003 in 2022 in jih primerjali s podatki o celoletni proizvodnji.
Njihov zaključek je, da vročinski valovi in suše sicer vplivajo na jedrske elektrarne, vendar precej manj, kot se pogosto domneva. Analiza več kot 500 let skupnega obratovanja jedrskih reaktorjev je pokazala, da so zmanjšanja proizvodnje zaradi previsokih temperatur rek ali pomanjkanja hladilne vode proizvodnjo zmanjšala le za približno 0,6 odstotka. Tudi v najbolj prizadetih državah izgube niso presegle 1,3 % letne proizvodnje jedrskih elektrarn.
Jedrske elektrarne, poudarjajo v študiji, so kljub podnebnim vplivom ostale zelo zanesljiv vir energije. »Leta 2022 so v povprečju obratovale z več kot 90-odstotno razpoložljivostjo. /…/ Njihova proizvodnja le bila za red velikosti stabilnejša od sončnih in vetrnih elektrarn na podobnih lokacijah.«
Sporočilo kanadske študije je, da podnebne spremembe za jedrske elektrarne predstavljajo izziv, ne pa nepremostljive ovire. »Nedavni vročinski valovi so pokazali, da lahko jedrske elektrarne obratujejo tudi v zahtevnih razmerah in hkrati še naprej zagotavljajo električno energijo omrežju, ki je pod velikim pritiskom. V segrevajočem se podnebju bi morali takšno odpornost obravnavati kot prednost in ne kot slabost,« so avtorji študije zapisali na spletni strani Univerze McMaster.
VIR: https://www.nas-stik.si/