Každá slušná úvaha, či už akademická alebo taká klasická gaučová, začína zhodnotením súčasného stavu skúmanej problematiky. Pre účely rýchleho zamyslenia o význame jadrovej energetiky možno postačuje spomenúť výzvy, ktorým dnešný svet, ako ho poznáme, čelí.

Aký je dnes svet?

S nárastom svetovej populácie a eskaláciou konfliktov sa stretávame dennodenne v televíznom spravodajstve. Alarmujúce poznanie je, že dva z troch scenárov Oddelenia pre ekonomické a sociálne veci Spojených národov (UN DESA) predpokladajú enormný nárast svetovej populácie v najbližších desaťročiach. Podľa stredného, a teda najpravdepodobnejšieho scenára, počet obyvateľov Zeme v roku 2100 dosiahne 10 miliárd. Je viac ako zrejmé, že títo ľudia budú potrebovať potravu, energiu, zdravotnú starostlivosť, čo je podmienené zvýšenými potrebami spotreby energie vo všetkých jej formách. Skúsme sa však pozrieť na súvis kvality života a spotreby elektrickej energie jednotlivca. Z nasledujúceho obrázku je zjavné, že so zvyšujúcou sa spotrebou elektrickej (aj akejkoľvek) energie, nastáva výrazné zlepšenie kvality života vyjadrenej pomocou indexu ľudského rozvoja.

Ďalším dôležitým faktom, ktorý je možno z grafu vyčítať, je možnosť optimalizácie spotreby elektrickej energie, pretože výrazný nárast spotreby nad istou hranicou (naznačenou prerušovanou čiarou) už neprináša markantné zlepšenie kvality života. Je však samozrejmé, že treba byť opatrný pri hodnotení krajín nachádzajúcich sa ďaleko napravo od spomínanej hranie, pretože spotreba energie je závislá aj od lokálnych podmienok (napríklad zabezpečenie rovnakej kvality života v púšti implikuje podstatne vyššie energetické nároky v porovnaní z nárokmi bežného Stredoeurópana). Smutným faktom ostáva, že stále takmer 70% svetovej populácie trpí akútnym nedostatkom energie.

Prečo nepostavíme elektrárne a negenerujeme dostatok energie?

Odpoveď na položenú otázku je veľmi komplexná. Je zrejmé, že ak by sme začali stavať najlacnejšie uhoľné elektrárne, významne by vzrástol dopyt po uhlí, čo by navýšilo aj jeho cenu. Je však vysoko pravdepodobné, že svetové zásoby uhlia by sme pomerne rýchlo vyčerpali. Uhoľné elektrárne sú aj významným znečisťovateľom prostredia, čím sa podieľajú na približne 7 miliónoch úmrtí ročne spôsobených znečisteným ovzduším. Môžeme využiť aj solárne, prípadne veterné elektrárne. Problém týchto zariadení spočíva v malom množstve vyrobenej energie a teda v potrebe stavať veľké počty turbín, prípadne fotovoltaických (solárnych) panelov. Okrem toho, že na inštaláciu týchto zariadení potrebujeme zastavať relatívne veľkú plochu a prichádzame tým napríklad o poľnohospodársku pôdu, pri ich výrobe spotrebúvame aj významne množstvá rôznorodých materiálov. Principiálnou otázkou však ostáva, odkiaľ bude dostupná energia v prípade bezveterného a zamračeného počasia.
Ako stabilný energetický zdroj môžeme použiť uhoľné, plynové prípadne jadrové elektrárne. Viem, že sme sa ešte stále nedostali k spojitosti výroby elektrickej energie a kvality životného prostredia, ale už sa pomaly blížime k vysvetleniu.

Klimatické zmeny

Klimatické zmeny sú prirodzeným javom a prebiehajú na Zemi od nepamäti. Pre udržanie kvality a štruktúry života je však potrebné, aby tieto zmeny prebiehali tak rýchlo, aby sa život vo všetkých formách vedel týmto zmenám prispôsobiť. Globálne otepľovanie je takpovediac riadené množstvom skleníkových plynov uvoľnených do atmosféry. Tieto plyny nedovolia energii zo slnka po odraze od zemskej kôry opustiť atmosféru a tým ohrievajú naše životné prostredie. Istá koncentrácia týchto plynov je prirodzená a súvisí so schopnosťou samoregulácie Zeme (bez prítomností skleníkových plynov by priemerná teplota Zeme, klesla o približne 33°C). Problém a debata okolo skleníkových plynov spočíva v miere zavinenia ich nárastu v ovzduší ľudskou činnosťou. Podľa výpočtov odborníkov vyplýva, že v závislosti od množstva uvoľnených skleníkových plynov narastie priemerná svetová teplota behom 21. storočia približne o 1,1 až 6°C. Toto oteplenie zdvihne hladiny oceánov približne o 18 až 59 cm, čo spôsobí masovú migráciu obyvateľstva, s veľkou pravdepodobnosťou budeme vystavení hurikánom, dlhotrvajúcim suchám a naopak výdatným dažďom. Odborníci odhadujú, že ľudstvo je schopné zvládnuť nárast priemernej teploty Zemského povrchu o 2°C. Aby sme lepšie porozumeli, z akých oblastí ľudskej činnosti tieto plyny pochádzajú, pozrime si nasledujúci graf.

Najvýraznejšími producentmi skleníkových plynov sú energetický sektor, priemysel, poľnohospodárstvo a doprava. Presné čísla sa menia v závislosti od podmienok štúdie, približné pomery sú však v odbornej komunite akceptované. Mnohí z Vás budú zrejme prekvapení, ako vplýva množstvo chovaného (nielen) hovädzieho dobytka a ich tráviaci systém na produkciu skleníkových plynov. Ak Vás táto téma zaujala, viac sa o nej môžete dočítať aj tu. Pre nás je však podstatný energetický sektor a sektor dopravy. Je nutné si uvedomiť, že neexistuje ideálny spôsob výroby elektrickej energie, a preto neexistuje spôsob výroby elektrickej energie bez produkcie skleníkových plynov. Porovnanie produkcie skleníkových plynov medzi jednotlivými energetickými zdrojmi vztiahnutými na jednotku vyrobenej energie prináša nasledujúci graf.

Z posledných dvoch grafov vyplýva, že pre udržanie svetovej klímy je nutné obmedziť spotrebu uhlia, ropy a zemného plynu. Taktiež je nutné pristúpiť k zefektívneniu využívania energie ako takej, pretože ak energiu nespotrebujeme, nemusíme ju vyrábať a produkovať skleníkové plyny. Vzhľadom na fakt, že spaľovanie uhlia, ropy a zemného plynu generuje pomerne veľké množstvá energie, musíme v prípade obmedzenia týchto zdrojov nájsť iný veľký zdroj stabilnej energie, kde sa ako najlepší kandidát javí jadrová energia. Podľa odhadov spotreby energie je nutné do roku 2050 takmer zdvojnásobiť počet jadrových reaktorov vo svete, čo je však na technologické a sociálno-ekonomické možnosti ľudstva nesplniteľný cieľ.
Preto odpoveď na otázku z nadpisu tohto blogu je negatívna. Nie. Jadrová energia nie je pomysleným záchrancom v červených plavkách, sama nezvládne vyriešiť problém klimatických zmien, avšak mala by zastávať vedúcu úlohu pri regulácii klimatických zmien. Dôkazom uvedomenia si vážnosti situácie je aj nárast výstavby jadrových elektrárni v Ázii a na blízkom východe. U nás sú momentálne vo výstavbe dva bloky reaktorov VVER-440 v JE Mochovce, ktoré nám v prípade úspešnej realizácie tohto náročného projektu môžu zabezpečiť veľké množstvá stabilnej elektrickej energie na ďalších minimálne 30 rokov. Myslím si, že v rámci energetického mixu treba aktívne využiť aj reálne možnosti veternej a solárnej energie. Ak to topológia krajiny dovolí, treba využívať jej hydropotenciál (ako napríklad Vážska kaskáda a Gabčíkovo). Neexistuje však jednoduchý recept správneho energetického mixu, pretože podmienky každej krajiny sú výnimočné (v púšti je pomerne ťažko stavať vodné elektrárne) a riadenie elektrizačnej sústavy je náročná a komplexná úloha.

Dobre, jadrová energia je potrebná, ale nie je veľmi nebezpečná?

Otázku, ako takú, by sme mohli zaradiť do pomyslenej kategórie bezpečnosti jadrových zariadení. Skúsme sa na túto tému pozrieť širšou optikou. Zmyslom jadrovej energetiky je produkovať elektrickú energiu, ktorá ľudstvu slúži na zabezpečenie adekvátnej kvality života, čo sme si už v predchádzajúcom texte ukázali. Pre stálu produkciu elektrickej energie je však potrebné pristupovať k stavbe sofistikovaných a zložitých zariadení, ako iste jadrové elektrárne sú. Jadrové elektrárne si pre náš účel môžeme predstaviť ako klasické elektrárne spaľujúce uhlie, akurát namiesto klasického kotla sa nachádza jadrový reaktor. Jadrová elektráreň pozostáva z mnohých zariadení, ventilov, rúr, motorov, generátorov, parovodov, turbín, zásobníkov rôznych kvapalín, záložných zdrojov energie a elektronických častí. Je prirodzené, že na takto komplexnom zariadení dochádza k poruchám a technologickým problémom.

Akceptovateľná miera rizika

Dnešné jadrové zariadenia sú však filozoficky dizajnované a konštruované tak, aby spoločnosť nevystavovali väčšiemu riziku ako je bežne akceptované. Táto formulácia je jemne povedané šalamúnska, v princípe však znamená to, že jadrové elektrárne náš život a zdravie neohrozujú viac ako bežné činnosti, ktoré dennodenne vykonávame. Dá sa dokonca povedať, že riziko úmrtia vyplývajúce z prevádzky jadrových zariadení je ešte výrazne nižšie ako je tomu napríklad pri použití motorového vozidla. Vedeli ste, že pravdepodobnosť úmrtia v priebehu jedného roka sa v prípade vedenia motorového vozidla pohybuje na úrovni 1:100 000? Jadrové elektrárne sa dnes projektujú s požiadavkou pravdepodobnosti vážnej havárie na úrovni 1:1 000 000 (áno je tam o nulu viac) a to ešte vôbec neznamená, že v prípade takejto udalosti niekto zomrie.
Predpokladám, že po vzhliadnutí uvedených čísel nikto z vás nezostane zavretý doma a nepredá svoje auto na najbližšom aukčnom portáli – a presne toto správanie popisujeme ako spoločensky akceptovateľnú mieru rizika. Strach spojený s jadrovou haváriou je jednoducho porovnateľný k množstvu úmrtí leteckej dopravy v porovnaní s automobilovou dopravou. Všetci sme si vedomí, že štatisticky sme v lietadle viac v bezpečí ako v aute na zemi, avšak pocit nemožnosti kontroly situácie a takpovediac sedenie niekoľko kilometrov nad zemou nám bráni v racionálnej úvahe.
Späť však položenej otázke. V jadrovej elektrárni sa bežne poruchy vyskytujú tak, ako aj v iných zložitých technologických zariadeniach. Dochádza k úniku prevádzkových kvapalín, netesnosti rôznych spojov, zaseknutiu regulačných ventilov a taktiež prípadne k zlyhaniu prislúchajúcej elektroniky.

Redundancia bezpečnostných systémov

Rozdiel medzi jadrovou elektrárňou a bežným technologickým zariadením spočíva v redundancii (akejsi zálohe) všetkých dôležitých systémov. Jednotlivé systémy, aj keď v konečnom dôsledku vykonávajúce tú istú úlohu musia fungovať nezávisle a ak je to možné, tak aj na základe iného fyzikálneho princípu.
Káblové zväzky sú napríklad vedené viacerými trasami, aby neboli ohrozené v prípade požiaru. Pre zabezpečenie napájania elektrických zariadení je možné použiť vlastnú výrobu, taktiež je ich možné napájať z vonkajšej siete, je možno použiť pripravené (viaceré) dieselgenerátory a v prípade núdze je možno použiť aj energiu uloženú v batériách.
Príkladov je možné uviesť viac, avšak princíp zostáva zachovaný. V prípade, že zlyhá jedno zariadenie, plnohodnotne ho zastúpi to druhé. Ak zlyhá druhé, aktivuje sa tretí systém. V máloktorom priemyselnom odvetví je možno nájsť takýto prístup k bezpečnosti, čo dokazuje aj akési motto (nielen) jadrových energetikov a to: „Safety first“ (bezpečnosť nadovšetko).

Jadrové nehody a havárie sa však aj napriek najväčšej snahe všetkých zainteresovaných stávajú. Celkom pekný prehľad aj so stupňom závažnosti môžete nájsť Porovnaním relevantných údajov možno ukázať, že produkcia energie zo štiepnej reakcie ostáva jednou z najbezpečnejších alternatív výroby elektrickej energie.

Celú moju odpoveď by som ešte rád zhrnul konštatovaním, že na jadrovej elektrárni, tak ako aj na iných zložitých zariadeniach, dochádza k bežným poruchám, ktoré ale nemajú vplyv na jadrovú bezpečnosť. Všetky významné systémy elektrárne sú viacnásobne zálohované pre zabezpečenie čo možno najmenšej pravdepodobnosti vzniku závažnej udalosti. Miera rizika straty života v dôsledku poruchy v jadrovej elektrárni je výrazne menšia ako tomu je pri iných spoločnosťou bežne akceptovaných činnostiach.

Zamyslenie

Záverom možno konštatovať, že celá oblasť jadrovej energetiky je pomerne zložitou otázkou, a ak Vás zaujala, na internete pomerne ľahko nájdete množstvo informácií, ktoré však bývajú nekonzistentné a pre laika ťažko čitateľné. Vzhľadom na minulosť a vysoký podiel energie produkovanej z jadra je naša krajina v energetickom sektore z hľadiska produkcie skleníkových plynov pomerne efektívna a ekologická, ostáva však pokračovať v nastolenom smerovaní. Rezervy badať hlavne v oblasti dopravy, kde by sme mali viac využívať hromadnú dopravu a elektrifikované dopravné prostriedky. Preto si myslím, že by si Slovensko malo uvedomiť svoju úlohu vo svete a vytvoriť komplexnú stratégiu energetického rozvoja, do ktorej zapadá aj budovanie infraštruktúry elektrických vlakov, aktívne zefektívňovanie využitia energie, podpora elektrických automobilov a podobne. Samozrejme s rozvojom jadrovej energetiky je vždy úzko spojená otázka kvalitného vzdelávania a podpory výskumu v predmetnej oblasti. Táto stratégia by mala presahovať štandardné krátkozraké štvorročné volebné obdobia a mala by byť spoločenským záväzkom. Dúfam, že sa nám všetkým podarí viac rozmýšľať nad súvislosťami a našou zodpovednosťou, a tým vytvoriť krajinu, z ktorej nebude o pár rokov treba utekať tak, ako z mnohých oblastí severnej Afriky.

Zdroje obrázkov:

• [1] https://cei.org/blog/policy-peril-segment-10-its-moral-issue
• [2] WNU SI 2015: Jonathan Cobb: World energy issues: the current situation and looking forward
• [3] http://www.livescience.com/32691-what-are-greenhouse-gases-and-how-do-they-warm-the- earth.html
• [4] WNU SI 2015: Jonathan Cobb: World energy issues: the current situation and looking forward
• [5] WNU SI 2015: Jonathan Cobb: World energy issues: the current situation and looking forward
• [6] https://somkritya.wordpress.com/category/insane-zone/page/3/
• [7] http://www.globalspec.com/reference/75484/203279/chapter-2-reliability-of-parallel-systems
• [8] http://www.world-nuclear.org/info/Safety-and-Security/Safety-of-Plants/Safety-of-Nuclear-Power-Reactors/

Vytvorené s podporou Slovenských elektrární, a. s.
Autor: Branislav Vrban