ΠΥΡΗΝΙΚΟΙ ΣΤΑΘΜΟΙ

Πανευρωπαϊκή άσκηση η οποία θα προσομοιάζει καταστάσεις κρίσεις όπως αυτή του σεισμού στην Ιαπωνία θα ζητήσει ο Υπουργός Περιβάλλοντος της Αυστρίας Νικολάους Μπερλάκοβιτς την Δευτέρα στις Βρυξέλλες. Ας δούμε όμως την αρχή λειτουργίας ενός πυρηνικού σταθμού και του σκοπούς τους οποίους εξυπηρετεί.

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ

Ένας πυρηνικός σταθμός αποτελείται από τρία διακριτά τμήματα: ένα κτίριο που περιέχει τον πυρηνικό αντιδραστήρα, δηλαδή ένα τεράστιο κύλινδρο από οπλισμένο σκυρόδεμα με ύψος μερικές δεκάδες μέτρα, μια αίθουσα με τις μηχανές, που μοιάζει με την αντίστοιχη αίθουσα ενός θερμοηλεκτρικού σταθμού, με μια τουρμπίνα ενωμένη με ένα εναλλάκτη και βοηθητικά κτίρια στα οποία διατηρούνται τα εξαντληθέντα καύσιμα, βυθισμένα σε κατάλληλες δεξαμενές.

Ο αντιδραστήρας είναι ο κλειστός χώρος υπό πίεση στον οποίο πραγματοποιείται η σχάση του πυρηνικού καυσίμου και στον οποίο διοχετεύεται συνεχώς νερό, που απορροφώντας την παραγόμενη από τη σχάση θερμότητα μετατρέπεται σε ατμό. Στο εσωτερικό του αντιδραστήρα βρίσκεται ο πυρήνας (ή καρδιά) που περιέχει το πυρηνικό καύσιμο, δηλαδή ράβδους ουρανίου και τις ράβδους ελέγχου, συνήθως από βόριο, οι οποίες έχουν την δυνατότητα να επιταχύνουν, να επιβραδύνουν ή να σταματούν την αλυσιδωτή αντίδραση απορροφώντας νετρόνια. Ο αντιδραστήρας είναι ένας κύλινδρος από ανοξείδωτο ατσάλι επενδυμένο με μπετόν αρμέ, ώστε να διασφαλίζει την συγκράτηση της ραδιενέργειας σε περίπτωση ατυχημάτων (για παράδειγμα, η τήξη του πυρήνα σαν αποτέλεσμα σεισμού ή, πιο απλά, από τεχνικές βλάβες και ανθρώπινα λάθη). Το πάνω τμήμα του αντιδραστήρα είναι κλειστό με ένα καπάκι που μπορεί να αφαιρεθεί με ένα γερανό. Το σχήμα λειτουργίας ενός πυρηνικού σταθμού είναι μάλλον απλό. Μια υδραυλική αντλία εισάγει νερό (ή άλλο ψυκτικό υγρό) στον αντιδραστήρα κι αυτό, μόλις εισαχθεί, ενώ φιλτράρεται μέσω του καύσιμου, απορροφά τη θερμότητα που παράγεται από τη σχάση και μετατρέπεται σε ατμό. Όταν βγει από τον αντιδραστήρα, ο ατμός φθάνει στην τουρμπίνα και η τελευταία μετατρέπει τη θερμότητα του ατμού σε μηχανική ενέργεια. Τέλος ο εναλλάκτης, που συνδέεται με την τουρμπίνα, μετατρέπει τη μηχανική ενέργεια σε ηλεκτρισμό. Για να ρυθμίσουμε την ισχύ του αντιδραστήρα, δηλαδή της θερμότητας που αναπτύσσεται, ενεργοποιούνται οι ράβδοι ελέγχου, τις οποίες εισάγουμε ή εξάγουμε από την καρδιά του αντιδραστήρα.

Μια φορά το χρόνο ο αντιδραστήρας σταματάει, ανασηκώνεται το καπάκι και το καύσιμο που έχει εξαντληθεί αφαιρείται και βυθίζεται στο νερό των δεξαμενών των βοηθητικών κτιρίων για να μειωθεί η ραδιενέργειά του. Τέλος, μετά από μερικούς μήνες, τα ακόμα ραδιενεργά κατάλοιπα μεταφέρονται σε κατάλληλους αποθηκευτικούς χώρους, σε απομονωμένα μέρη, όπου θάβονται ή τοποθετούνται στο εσωτερικό εγκαταλειμμένων ορυχείων.

Η κύρια διαφορά ανάμεσα σε ένα θερμοηλεκτρικό και ένα πυρηνικό σταθμό είναι ότι ο λέβητας του πρώτου αντικαθίσταται από τον πυρηνικό αντιδραστήρα. Αφού παραχθεί η θερμότητα, η παραγωγή ηλεκτρισμού σε ένα πυρηνικό σταθμό γίνεται με τον ίδιο ακριβώς τρόπο.

Με κριτήριο την παρουσία ή όχι του επιβραδυντή, υπάρχουν δύο τύποι πυρηνικών αντιδραστήρων: οι θερμικοί και οι ταχείς. Στους πρώτους η σχάση προκαλείται από θερμικά νετρόνια. Στους ταχείς αντιδραστήρες, αντίθετα, είναι δυνατόν να προκαλέσουμε μια αλυσιδωτή αντίδραση χρησιμοποιώντας μόνο γρήγορα νετρόνια, δηλαδή νετρόνια τα οποία δεν υπέστησαν σοβαρές απώλειες ενέργειας από τη στιγμή που παρήχθησαν από τις πυρηνικές σχάσεις. Το πλεονέκτημα των ταχέων αντιδραστήρων, οι οποίοι ωστόσο είναι σε σχέση με τους άλλους πιο δαπανηροί και πολύπλοκοι, καθώς και λιγότερο αξιόπιστοι, συνίσταται στο γεγονός πως έχουν συνολική αποδοτικότητα μεγαλύτερη των άλλων αντιδραστήρων και είναι αυτοτροφοδοτούμενοι, παράγουν δηλαδή μέρος του σχάσιμου καυσίμου που καταναλώνουν.

Μετά την κατασκευή μιας δεκάδας ταχέων αντιδραστήρων, στις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Γαλλία, τη Μ. Βρετανία, τη Γερμανία, την Ιαπωνία και την πρώην Σοβιετική Ένωση, δεν προβλέπεται μεσοπρόθεσμα η κατασκευή νέων ταχέων αντιδραστήρων, με την εξαίρεση της Ιαπωνίας.

Όσον αφορά τους θερμικούς αντιδραστήρες, είναι δυνατές και περαιτέρω υποδιαιρέσεις με βάση τον τύπο του καύσιμου, του επιβραδυντή και του ψυκτικού υγρού που χρησιμοποιείται. Ανάμεσα στους θερμικούς αντιδραστήρες, ο Αντιδραστήρας Βαρέως Ύδατος, (HWR, Heavy Water Reactor) για παράδειγμα, είναι ένας πυρηνικός αντιδραστήρας που χρησιμοποιεί ως καύσιμο φυσικό ουράνιο, ως επιβραδυντή βαρύ ύδωρ (δηλαδή νερό με το ισότοπο δευτέριο στη θέση του υδρογόνου) και ως ψυκτικό φυσικό νερό υπό πίεση. Ο Αντιδραστήρας Ελαφρού Ύδατος (LWR, Light Water Reactor) αντίθετα, χρησιμοποιεί εμπλουτισμένο ουράνιο ως καύσιμο και περιλαμβάνει με τη σειρά του δύο τύπους αντιδραστήρων ανάλογα με το αν το νερό, που χρησιμοποιείται ως επιβραδυντής και ως ψυκτικό, εξατμίζεται μερικώς ή διατηρείται στην υγρή κατάσταση, εξ ολοκλήρου και υπό πίεση. Στην πρώτη περίπτωση έχουμε τον Αντιδραστήρα Ζέοντος Ύδατος (BWR, Boiling Water Reactor), στη δεύτερη τον Αντιδραστήρα Ύδατος υπό Πίεση (PWR, Pressurized Water Reactor). Οι θερμικοί αντιδραστήρες αποτελούν την πλειοψηφία των πυρηνικών αντιδραστήρων που βρίσκονται σήμερα σε λειτουργία. Από τότε που άρχισαν την λειτουργία τους οι πρώτοι πυρηνικοί σταθμοί (το 1956 στην Αγγλία, το 1957 στις Η.Π.Α.) πολλές χώρες κατέφυγαν στις εγκαταστάσεις αυτές για την παραγωγή ηλεκτρισμού. Το 1995 ήταν σε χρήση, για εμπορικούς σκοπούς, 422 πυρηνικοί αντιδραστήρες παγκοσμίως (109 στις Η.Π.Α., 55 στη Γαλλία, 49 στην Ιαπωνία, 34 στη Μ. Βρετανία, 25 στη Ρωσία, 22 στον Καναδά, 21 στη Γερμανία, 14 στην Ουκρανία, 12 στη Σουηδία και οι υπόλοιποι 81 κατανέμονταν σε 23 χώρες ακόμα) με συνολική ισχύ μεγαλύτερη των 338.000 μεγαβάτ (MW), ίση με περίπου το 81% όλης της παγκόσμιας ηλεκτρικής παραγωγής εκείνου του έτους. Σ’ αυτούς προστίθενται 14 σταθμοί έτοιμοι να αρχίσουν τη λειτουργία τους ή σε φάση  κατασκευής. Συνολικά η Ευρώπη φιλοξενεί περισσότερους από τους μισούς  πυρηνικούς σταθμούς που λειτουργούν παγκοσμίως, ενώ η Γαλλία οφείλει πάνω από το 64% της παραγωγής της σε ηλεκτρισμό σε εγκαταστάσεις του τύπου αυτού.

Η χρήση της πυρηνικής ενέργειας είναι πολυσυζητημένο θέμα. Από τη μια μεριά αποτελεί μια ισχυρότατη πηγή ενέργειας με χαμηλό κόστος και δεν ρυπαίνει την ατμόσφαιρα, από την άλλη όμως υπάρχει το πρόβλημα της αποθήκευσης των ραδιενεργών αποβλήτων και κυρίως ο κίνδυνος ατυχημάτων που μπορούν να έχουν καταστρεπτικές συνέπειες. Τα πιο σοβαρά ατυχήματα συνέβησαν στη Μεγάλη Βρετανία το 1957 (σταθμός του Γουΐντσκέιλ), στη Βουλγαρία το 1977 (σταθμός του Κοζλοντούι), στις Η.Π.Α. το 1979 (σταθμός του Θρι Μάιλς Άιλαντ, Πενσυλβάνια) και το 1982 (σταθμός του Τζιούνα, Πολιτεία της Νέας Υόρκης), στην Ουκρανία το 1986 (σταθμός του Τσερνομπίλ). Το τελευταίο ήταν και το απολύτως σοβαρότερο. Εξαιτίας μιας σειράς τεχνικών λαθών ο πυρήνας υπέστη τήξη. Το κτίριο που περιείχε τον αντιδραστήρα εξερράγη και παραδόθηκε στις φλόγες για 12 μέρες. Ένα μεγάλο ραδιενεργό σύννεφο υψώθηκε στην ατμόσφαιρα και περιπλανήθηκε στους ουρανούς της Ευρώπης. Ορισμένοι ειδικοί εκτίμησαν ότι ο αριθμός των περιπτώσεων καρκινικών όγκων που προκλήθηκαν από αυτό το ατύχημα εξαιτίας της ρύπανσης ανέρχεται από 10.000 έως 150.000, χωρίς να υπολογιστούν οι νεκροί τη στιγμή της έκρηξης. Εξαιτίας των ατυχημάτων αυτών και της ισχυρής αντίδρασης που δημιουργήθηκε στην κοινή γνώμη, πολλές χώρες διέκοψαν τα προγράμματα ανάπτυξης των πυρηνικών σταθμών.

Αυτή τη στιγμή το μέλλον της πυρηνικής ενέργειας συνδέεται με τους «εσωτερικά ασφαλείς» αντιδραστήρες, δηλαδή με τους αντιδραστήρες στους οποίους τα συστήματα ασφαλείας είναι παθητικού τύπου, που σημαίνει ότι βασίζονται σε φυσικά φαινόμενα, όπως η μεταβολή πίεσης ή θερμοκρασίας και όχι ενεργού τύπου, δηλαδή συνδεδεμένοι με βαλβίδες, αντλίες ή άλλες διατάξεις που υπόκεινται σε φθορά. Μια πιο πολλά υποσχόμενη ανάπτυξη είναι αυτή που θα μπορούσε να γίνει σε εγκαταστάσεις που εκμεταλλεύονται, αντί για τη σχάση, την πυρηνική σύντηξη υπό ελεγχόμενες συνθήκες (αυτό επετεύχθη το 1991 στην Αγγλία, στην Οξφόρδη, στα εργαστήρια του Joint European Torus), ένα τύπο πυρηνικής αντίδρασης που μπορεί να απελευθερώσει ακόμα πιο υψηλή ενέργεια. Η κατασκευή εγκαταστάσεων σύντηξης δεν προβλέπεται να έχει ολοκληρωθεί πριν από τα πρώτα χρόνια της δεκαετίας που διανύουμε, αλλά πάντως αποτελεί τον στόχο που κατευθύνει τις πιο προωθημένες έρευνες και πειραματισμούς στο πεδίο της πυρηνικής ενέργειας.

ΠΥΡΗΝΙΚΟΙ ΣΤΑΘΜΟΙ ΠΑΓΚΟΣΜΙΩΣ

Αυτή τη στιγμή υπάρχει μια τάση για μείωση των πυρηνικών προγραμμάτων σε παγκόσμιο επίπεδο ύστερα και από έντονες πιέσεις των οικολογικών οργανώσεων. Ο άνθρωπος θα πρέπει να αποκωδικοποιήσει τα μηνύματα της φύσης και να καταλάβει πόσο ευάλωτος είναι απέναντί της. Το μέλλον μας βρίσκεται στα χέρια μας.