Varnost v jedrskih elektrarnah

Temeljni cilj jedrske varnosti je zaščita osebja, drugih ljudi in okolja pred škodljivimi učinki radioaktivnega sevanja. Varna jedrska elektrarna je torej zaposlenim in okolju prijazna elektrarna.

NEK sodi med manjše tlačnovodne elektrarne druge generacije z varno zasnovo s tremi zaporednimi pregradami, ki onemogočajo sproščanje radioaktivnih snovi v okolje, in učinkovitimi aktivnimi varnostnimi sistemi, ki za delovanje potrebujejo zunanji vir energije. Varnostni sistemi so zasnovani in izvedeni večkratno ter raznoliko: večkratna je njihova zmogljivost, na voljo pa so tudi raznoliki načini za izvajanje varnostnih funkcij.

Primer raznolikosti in večkratnosti so viri energije za delovanje aktivnih varnostnih sistemov: na voljo so parna turbina, dva dizelska generatorja (zadošča en) in več neodvisnih sistemov baterij. Ob odpovedi vseh sistemov pa se uporabi termoelektrarna v Brestanici, ki lahko deluje na plin ali plinsko olje in se z jedrsko elektrarno lahko poveže tudi ob razpada slovenskega elektroenergetskega sistema. Zelo pomembna varnostna značilnost teh elektrarn je tudi samodejno omejevanje moči reaktorja.

Varnostna kultura ni odvisna od tehnike, temveč od ljudi

Prof. dr. Leon Cizelj, vodja odseka za reaktorsko tehniko Instituta "Jožef Stefan", je poudaril, da je izjemno pomembno, da elektrarno upravljajo in vzdržujejo vrhunsko usposobljeni in motivirani ljudje, saj se tako ohranja zavezanost varnostni kulturi. To pomeni predvsem odprtost za strokovno razpravo ter odkrivanje in sprotno odpravljanje morebitnih pomanjkljivosti. Varnostna kultura ni odvisna od tehnične zasnove elektrarne, je pa vsekakor močno odvisna od načina vodenja elektrarne in razvitosti družbenega okolja, v katerem delajo in živijo upravljavci elektrarne.

Na svetu po podatkih mednarodne agencije za atomsko energijo (IAEA) danes deluje 441 jedrskih elektrarn, od tega jih je 348 starejših od 20 let, vse skupaj pa so nabrale že več kot 11 tisoč let obratovalnih izkušenj. Kot je poudaril Cizelj, se je edina nesreča z velikimi posledicami za okolje zgodila v Černobilu v Ukrajini.

Temeljni vzroki zanjo so bili v zasnovi reaktorja RBMK, ki ni samodejno omejeval svoje moči, vgrajeni pa je imel le dve zaporedni varnostni pregradi proti širjenju radioaktivnih snovi v okolico. Ob tem so operaterji imeli tudi možnost izklopa varnostnih sistemov. Med glavne razloge za nesrečo sodi tudi pomanjkljiva varnostna kultura, saj so operaterji svoje delo po navodilih predpostavljenih opravljali mimo predpisanih postopkov.

Načrt obrambe v globino

V Sloveniji smo se pred tremi desetletji z odločitvijo za nakup jedrske elektrarne v ZDA odločili tudi za zelo dodelano varnost, ki temelji na varnem spravljanju radioaktivnih materialov za več zaporednimi pregradami, ki preprečujejo njihovo širjenje v okolico. Kot je razložil Cizelj, so varnostne pregrade kovinska gorivna srajčka, kovinska tlačna meja reaktorskega hladila ter kovinska lupina in betonska zgradba zadrževalnega hrama, ki je z debelino sten 75 centimetrov lepo vidna s celotnega krškega polja in okoliških gričev.

Za zaščito in ohranjanje posameznih zaporednih pregrad so v elektrarnah vgrajeni varnostni sistemi za nadzorovanje verižne reakcije v reaktorju in hlajenje reaktorja. Podvojenost in raznolikost varnostnih sistemov pa zagotavljata veliko odpornost proti morebitnim okvaram.

Pasivni varnostni sistemi v novih jedrskih elektrarnah

Tlačnovodni reaktorji druge generacije, kakršnega imamo v Krškem, so samoomejevalni in imajo vgrajeno še tretjo varnostno pregrado, varnostnih sistemov pa ni mogoče izključiti in so torej že v izhodišču zasnovani precej bolj robustno kot sovjetski reaktorji RBMK.

Jedrske elektrarne, ki jih gradimo danes, sodijo v tretjo generacijo. V Evropi taki elektrarni gradijo Finci v Olkiluotu in Francozi v Flamanvillu, kot je dodal Cizelj, pa bo tudi predvidena druga elektrarna v Krškem najverjetneje iz tretje generacije. Novi varnostni sistemi prinašajo predvsem evolucijske spremembe. Med pomembnejše novosti sodijo pasivni varnostni sistemi, ki za svoje delovanje ne potrebujejo zunanje energije.

Namesto podvojenih varnostnih sistemov se v tretji generaciji uporabljajo potrojeni ali početverjeni, elektrarne pa imajo tudi pomembno okrepljeno obrambo proti terorističnim napadom. Pomembna novost so še sistemi, ki lahko hladijo tudi staljeno sredico reaktorja. Izboljšave so tako še okrepile temeljno zasnovo obrambe v globino.

Raziskovalna infrastruktura

Domače raziskave so ključne za dolgoročno zagotavljanje jedrske varnosti. Prinašajo namreč nova spoznanja ter omogočajo njihovo stalno in enakopravno izmenjavo z globalno zakladnico znanja. Raziskovanje in dostop do novega znanja sta tudi temeljni predpostavki za kakovostno izobraževanje kadrov, ki so za jedrsko varnost ključni.

Raziskovalna dejavnost na področju jedrske varnosti v Sloveniji se izvaja na odseku za reaktorsko tehniko Instituta "Jožef Stefan", kjer potekajo raziskave, usmerjene predvsem v razvoj računalniških simulacij pojavov in procesov, ki vplivajo na jedrsko varnost. To delovanje je mednarodno, saj na odseku sodelujejo pri večini projektov evropske komisije v programu EURATOM, pomemben pa je tudi njihov prispevek k strateškemu razvojnemu načrtu evropske jedrske energetike, ki ga je pripravila evropska tehnološka platforma za trajnostno jedrsko energijo SNE-TP.

Med večjo raziskovalno infrastrukturo Instituta "Jožef Stefan" na področju jedrske varnosti in energetike sodi raziskovalni reaktor TRIGA mark II. Ta omogoča obsevanje različnih vzorcev z nevtroni in je nepogrešljiv pri izobraževanju in usposabljanju mladih. Z reaktorjem TRIGA je povezana vroča celica, ki omogoča varno manipuliranje z radioaktivnimi materiali. Zahtevne računalniške simulacije pa se izvajajo na računalniški gruči s prek sto procesorji.

Na odseku za reaktorsko fiziko Instituta "Jožef Stefan" opravljajo tudi raziskave na področju fizikalnih procesov interakcij nevtronov z atomi v sredicah jedrskih reaktorjev. Z lastnim znanjem so razvili sistem za projektne izračune sredic reaktorjev ob menjavi goriva. Z njim je mogoče neodvisno preveriti podatke dobaviteljev goriva in optimizirati upravljanje goriva, kar pomembno pripomore k varnemu obratovanju elektrarne. Pridobljeno znanje in izkušnje pa se uspešno uporabljajo tudi v medicini pri načrtovanju terapij s sevanji, zaščiti pred sevanji ter pri raziskavah in razvoju fuzijskih naprav.

Izobraževanje na področju jedrske tehnike v Sloveniji poteka na magistrski in doktorski stopnji na Fakulteti za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani. Slušatelji in učitelji so del evropskega izobraževalnega sistema v okviru združenja evropskih univerz z jedrskim programom ENEN, kar zagotavlja zaposljivost na globalnem trgu. Skrb za organizacijo raziskovanja in z raziskavami podprtega izobraževanja vsaki jedrski državi nalagata tudi Konvencija o jedrski varnosti (IAEA) in pogodba EURATOM.