Šių metų paskutinę dieną turi būti uždaryta Ignalinos atominė elektrinė (IAE). Nuo to laiko Lietuva neteks apie 70% elektros energijos pajėgumo ir IAE bus ne energijos gamintoja, o jos stambi naudotoja. Tuomet Lietuva taps labai priklausoma nuo dujų tiekimo ir kitų energijos rūšių importo iš Rusijos. Nors nuo sutarties pasirašymo praėjo penkeri metai, daugybė šiuo klausimu sukurtų studijų ir pareiškimų į klausimą, kas laukia Lietuvos gyventojų uždarius IAE ir kaip bus išspręsta ši problema, iki šiol taip ir liko neatsakyta.

Jau prieš kelerius metus vyriausybės lygyje buvo skelbiama, jog Ignalinos AE pakeis nauja atominė elektrinė Visagine. Ji bus statoma bendru sutarimu su Latvija ir Estija, o vėliau dar prie šio konsorciumo prisidėsianti Lenkija. Šio projekto įgyvendinimui buvo sukurta nauja bendrovė LEO.lt. Tačiau vėliau paaiškėjo, kad naujos elektrinės statymas yra nebūtinas jos prioritetas ir kad jos pagrindinis rūpestis yra pelnas, gaunamas už pateiktą Lietuvos vartotojams elektros energiją. Todėl, LEO.lt nerodant jokios iniciatyvos, Lietuvos vyriausybė 2009 m. rugsėjo 4 d. nutarė LEO.lt išformuoti ir pradėti naujos atominės elektrinės planavimą ir statybą kitais pagrindais.

Nors atominė energija yra svarbi Lietuvai norint užtikrinti jos ilgalaikį ekonominį ir energetinį nepriklausomumą, lieka neatsakyta į daug klausimų.

1. Nėra konkrečiai sutarta, kokio dydžio turėtų būti nauja atominė elektrinė, ir nepriimta finansinių įsipareigojimų dėl jos statybos.
2. Lieka neišspręstas klausimas, ar atsiras investuotojas ir ar Lietuva prireikus galėtų surasti privatų kapitalą (10–16 mlrd. Lt.) jos statybai.
3. Ar ji bus ekonomiškai pajėgi konkuruoti su planuojamomis branduolinėmis elektrinėmis Karaliaučiaus krašte ir Baltarusijoje.
4. Nors politikai kalba apie naujos atominės elektrinės pastatymą iki 2018 m., realiai jos statyba negalėtų būti užbaigta net iki 2026–2027 m. Tai diktuoja jau gerokai pasaulyje įsibėgėjęs naujų atominių jėgainių statybos bumas, todėl jų gamybos ir statybos firmos yra pasirašiusios dideles daugiametes agregatų gamybos ir statymo sutartis.
5. Kas bus daroma, norint išsilaisvinti iš energetinės priklausomybės nuo Rusijos?
6. Kaip bus finansuojamos ir sprendžiamos ilgalaikės atominio kuro atliekų ir su jomis susijusios kaštų problemos.

Ar Lietuvai tikrai reikia naujos didžiulės atominės elektrinės, kai atsiranda naujos galimybės didelę dalį elektros energijos poreikių patenkinti savais atsinaujinančiais ištekliais, panaudojant vėją, saulę, organines medžiagas, kurias galima paversti tinkamu naudoti kuru. Pavyzdys yra Danija, kuri jau dabar 50% savo elektros energijos gauna iš atsinaujinančių šaltinių. Tačiau net ir danai nesako, kad tai leis 100% patenkinti bet kuriuo metu visus elektros energijos poreikius. Tam reikės atsarginių jėgainių arba tinkamų elektros energijai kaupti agregatų, kurie galėtų papildyti elektros energijos gamybos svyravimus.

Tačiau yra ir kitų alternatyvų, kurios gali padėti išspręsti galimą elektros energijos trūkumą. Tai hidro ir hidroakumuliacinės jėgainės, sąvartynų ir komunalinių atliekų elektros energijos gamybai panaudojimas, geoterminiai energijos šaltiniai, elektros importas, protingi elektros tinklai, taupymas ir t. t.

Dvejų mini reaktorių charakteristikos

„Hyperion Power Generation“
Galia 27 MWe arba 70 MWš.
Pardavėjas pristato iš gamyklos parengtą naudojimui reaktorių.
Efektyvus darbo laikas 5–7 m.
Kaina 5,5–8 centai (JAV) 1 kWhe.
Reaktoriaus kaina elektros gamybai 45–55 mln. JAV dol. (be garo generatoriaus).
Reaktoriaus kuras – urano hidridas (UH3, pudrinė sukepta forma) prisodrintas U-235 <12%.
Reakcijos kontrolė – H2/D2.
Visas reaktorius aklinai uždarytas gamybinėje firmoje. Vartotojui jį atidaryti draudžiama.
Susilėtinanti reakcija prasideda operacinei temperatūrai pakilus virš 550oC.
Reaktoriaus aušinimas – Pb/Bi.
Reaktorius pateikia karštą skystį į atskirą garo generatorių, kurio pagaminti garai suka jėgaines turbiną.
Negalima nekontroliuojama reakcija.
Reaktorius neturi jokių judančių mechaninių dalių, nereikalinga nei žmogaus kontrolė, nei išorinė intervencija.
Niekas negali sugesti, todėl nereikia nuolatinės priežiūros ar remonto.
Galima prisijungti prie esančių jėgainės agregatų.
Pasibaigus darbo laikui, HPG atsiima visą reaktorių, todėl vartotojui netenka rūpintis atliekomis.
Svoris apie 25 t (tik reaktorius).
Hermetiškai uždarytas reaktorius laikomas požeminėje patalpoje. Nereikia apsauginio gaubto.
Pajėgumas: patenkina apie 25 tūkst. gyvenamųjų namų arba butų.

„Babcock & Wilcox“
Galia 125 MWe arba apie 300 MWš.
Reaktorius aukšto spaudimo vandens tipo, modulinės konstrukcijos.
Moduliai gamintojo išbaigti ir paruošti surinkimui jėgainės statybos vietoje.
Reaktoriaus darbo laikas 60 metų.
Efektyvus kasečių darbo laikas 5 m. ir daugiau.
1 kWh elektros gamybos kaina 6–9 centai (JAV).
Reaktoriaus kuras UO2 sodrintas <5% U-235.
Moderatorius – nuleidžiami įterpti kontroliniai berilio strypai.
Šaldymo vanduo cirkuliuoja konvekciniu būdu, nereikia pompų.
Oru arba vandeniu aušinamas kondensatorius pagal pasirinkimą.
Reaktoriaus dydis apie 2 m skersmens ir 2 m aukščio.
Reaktorius su garo generatoriumi 3,6 m skersmens ir 22 m aukščio.
Viso reaktoriaus su garo generatoriumi svoris apie 550 t.
Visas rinkinys su gaubtu yra 4,5 m skersmens ir 23 m aukščio.
Reaktorius turi būti nuolat prižiūrimas.
Reaktoriaus šerdis yra požeminėje patalpoje.
Reaktorius gamina garus jėgainės turbinai sukti.
Lankstumas: galima sujungti kelis reaktorius ir prisijungti prie esančių jėgainės elektrą gaminančių agregatų.
Panaudotų kasečių apsauga – jėgainės atsakomybė.
Pajėgumas: patenkina virš 100 tūkst. gyvenamųjų namų arba butų.

Atominės mini jėgainės

Šiame straipsnyje pateikiama dar kitokia alternatyva: tai mažos arba mini atominės elektrinės vietoj vienos didelės atominės jėgainės. Mažos atomines elektrinės ypač tiktų palaipsniam integravimui su Lietuvoje plečiamais atsinaujinančiais energijos šaltiniais bei turimomis dujas ir naftos produktus naudojančiomis elektrinėmis. Jų darbo trukmė vienu įkrovimu yra ilgalaikė ir prireikus jos gali būti greitai išjungiamos ir įjungiamos.

Neseniai pasaulinėje biznio spaudoje pasirodė keli straipsniai, kuriuose rašoma, kad didelių atominių elektrinių amžius jau baigiasi. Dabartiniai atominiai reaktoriai palyginami su pirmaisiais didžiuliais ir labai komplikuotais kompiuteriais, kuriuos per kelis dešimtmečius pakeitė nedideli laptopai, galintys atlikti ne tik daugiau operacijų, bet ir daug greičiau nei jų pirmtakai.

























„Hyperion Power Generation“ mini reaktorius požeminėje patalpoje

Tipiško 1000 MW reaktoriaus statybai reikia milžiniškų lėšų, kelių tūkstančių žmonių jo priežiūrai, stiprios apsaugos nuo terorizmo bei gedimų, ir šimtmetinių išlaidų radiacinių atliekų apsaugai. Didžiuliams reaktoriams taip pat reikia turėti rezerve maždaug tokio paties dydžio atsarginių elektros srovę gaminančių arba importuojamų šaltinių, kurie galėtų momentaliai pradėti tiekti elektros energiją sutrikus atominės elektrinės veikimui. Todėl didelės atominės elektrinės daugiau tinka didelėms valstybėms arba ekonominiams rajonams.

Maži atominiai reaktoriai (mini reaktoriai) nėra naujiena. Jie jau daugelį metų naudojami kariuomenės poreikiams, pvz., dideliuose karo laivuose, mokslinėse laboratorijose. Bet šiuo metu jie yra gana komplikuotos konstrukcijos, brangūs ir nėra lengvai pritaikomi gyventojų arba komerciniams reikalams. Todėl jau geras dešimtmetis bent tuzinas firmų pasaulyje kuria mažus ir komercijai bei izoliuotų gyvenviečių žmonių elektros poreikiams patrauklius reaktorius. Jų žymiai supaprastinta reaktorių konstrukcija ir montavimas, minimali operacinė priežiūra, tuo pačiu siekiant prieinamos kainos pirkėjui ir didesnio saugumo nei šių dienų branduolinės jėgainės.
























„Hyperion Power Generation“ visa mini jėgainė

Atskiros firmos kuria gana skirtingo tipo reaktorius. Dažniausiai jie tai daro bendradarbiaudami su valstybinėmis laboratorijomis, kurios gilinasi į branduolinių procesų tobulinimą elektros energijos gamybai. Tokie tyrimai atliekami Argentinoje, Kinijoje, Prancūzijoje, Vokietijoje, Japonijoje, Rusijoje, Pietų Korėjoje, Pietų Afrikoje ir JAV. Juos vykdo daug žinomų firmų ir laboratorijų. Tai „Areva“, „Siemens“, „Toshiba“, „Fuji“, „Atomenergoprojekt“, „Minatom“, „Eskom“, „Babcock & Wilcox“, „General Atomics“, „Hyperion Power Generation(HPG)“, „Westinghouse“, „Argonne National Laboratories“, „Sandia National Laboratories“ ir kt.

Tačiau informacija apie atominius mini reaktorius yra labai ribota. Bent keturios JAV firmos ir viena valstybinė laboratorija baigia komercinius projektus. Tai „Sandia National Laboratories“, „Babcock & Wilcox“, „NuScale Power“, „Hyperion Power Generation“ ir „Toshiba-Westinghouse“. „Sandia National Laboratories“ ir „Babcock & Wilcox“ mini reaktorių galia numatoma tarp 100–300 MWe (elektros gamybai) ir 300–750 MWš (šilumos gamybai). „NuScale Power“ projekto galia apie 45 MWe ir 130–150 MWš, „Hyperion Power Generation“ (HPG) apie 27 MWe ir per 70 MWš, o „Toshiba“ apie 10 MWe. Nors informacija apie šiuos reaktorius yra sunkiai prieinama, žinoma, kad „Babcock & Wilcox“ ir „NuScale Power“ reaktoriai yra sumažintos didžiųjų suslėgto vandens reaktorių kopijos, naudojančios cilindrines U-235 įsodrintas 5% kasetes. Jos šaldomos cirkuliuojančiu vandeniu be pompų. „Sandia National Laboratories“ reaktorius naudoja 7% U-235 įsodrintą urano hidrido šerdį, kuri pasyviai šaldoma hermetiškai uždarytame tanke skysto natrio mišiniu. HPG naudoja 12% įsodrintą U-235 urano hidrido šerdį aklinai uždarytame reaktoriuje. Reakcija kontroliuojama skysto metalo modifikatoriais, kurie pasyviai valdo reaktoriaus veikimą: kylant temperatūrai virš operacinės 550oC ribos, reakcija pradeda lėtėti. Tvirtinama, kad šį reaktorių pakanka aušinti konvekciniu būdu, todėl nereikia pompų ir kitokių kompleksinių valdymo aparatų. HPG skelbia tokius reaktorius pradėsianti gaminti 2014 m., o kiti gamintojai 2016–2018 m.

Atominių mini reaktorių privalumai

Statant didelius reaktorius, reikia įdėti nemažai darbo ir turėti geros specifinės patirties. O mini reaktoriai konstruojami taip, kad jie būtų pristatomi vartotojui jau paruošti prijungimui prie esamų elektros energiją gaminančių infrastruktūrų. Jie pritaikyti pervežimui komerciniais sunkvežimiais normaliais sauskeliais bei geležinkeliais ir laivais.






























































„Babcock & Wilcox“ mini reaktorius, surinktas iš paskirų modulių

HPG 25 MWe reaktorius yra maždaug 1,5 m skersmens ir 2 m aukščio (garo generatorius atskiras), „NuScale“ 45 MWe – 3 m skersmens ir 4,5 m aukščio ir su integruotu 4,3 m skersmens ir 18 m aukščio garo generatoriumi. „Babcock & Wilcox“ 125 MWe reaktorius yra 2x2 m, o su garo generatoriumi 3,6 m skersmens ir 22 m aukščio. Pirkėjui pristatytiems reaktoriams reikia tik paruoštos vietos jų montavimui ir prijungimui prie turbinų ir elektrą gaminančių generatorių. Tai turėtų labai sutrumpinti jėgainės statybos ir paleidimo laiką. Literatūroje teigiama, jog ji turėtų trukti ne ilgiau kaip dvejus metus. Dabartinė Suomijos ir Bulgarijos patirtis parodė, kad 1000 MW+ dydžio reaktorius statomas 7 metus ir net ilgiau.

Mini reaktoriai veikia taip pat kaip ir dideli reaktoriai, kuriuose radioaktyvi šerdis garo generatoriuje garina vandenį ir garai suka turbiną. Mini reaktorių pranašumas yra jų operacinis saugumas ir daug paprastesnė konstrukcija. Ypač svarbu tai, kad nenaudojamos pompos šaldomo skysčio cirkuliacijai palaikyti.































„Babcock&Wilcox“ visa atominė mini jėgainė

Stanfordo profesorius Nobelio premijos laureatas B. Richteris tvirtina, kad elektros energijos gamybos kaina mini reaktoriais prilygs didžiuliais reaktoriais pagamintos elektros kainai. Prognozuojama 6–9 centai (JAV) 1 kWh energijos, o užbaigto 1 MW reaktoriaus kaina 1–1,5 mln. JAV dolerių. Taip pat primenama, jog reaktoriaus instaliacija, turbinos, elektros generatoriai ir kita įranga pareikalaus pridėtinių išlaidų. Jų dydis priklausys nuo to, ar prisijungiama prie esančių agregatų ar naujų.

Mini reaktorių privalumai Lietuvos energetikoje

Lietuvos atveju mini reaktoriai, uždarius Ignalinos AE, galėtų būti beveik ideali alternatyva papildomos elektros energijos gamybai. Juos būtų galima pastatyti palaipsniui pagal atskirų regionų arba sistemos elektros arba šiluminės energijos poreikius. Palyginant su didžiuliais reaktoriais, nereikėtų prisiimti milžiniškų ilgamečių finansinių įsipareigojimų. Jie greitai pastatomi, nes perkamas užbaigtas ir panaudojimui paruoštas reaktorius. Jų gamyba gali būti automatiškai kontroliuojama pagal energijos pareikalavimo svyravimus, pvz., esant per didelei arba nepakankamai elektros energijos gamybai arba papildant iš atsinaujinančių energijos šaltinių. Net ir sutrikus energijos tiekimui vienoje iš tokių mini elektrinių, sistemos įtampos svyravimus būtų galima daug lengviau suderinti su rezerve laikomais pajėgumais nei sutrikus 1000 MW+ reaktoriui. Pagal sistemų aprašymus mini reaktorių beveik nereikia prižiūrėti, ir HPG atveju netenka rūpintis branduolinių atliekų apsauga. Pažymėtinas visų mini reaktorių statybinis lankstumas, todėl galima prisijungti prie esančių jėgainėse elektrą gaminančių agregatų.

Išvados

Lietuva sieks iki 2020 m. pagaminti 23% energijos iš atsinaujinančių šaltinių. Bet kodėl ne daugiau? Teikiant pirmenybę saviems ištekliams ir jų panaudojimui, galima išspręsti kelias problemas: sukurti naujų su energijos taupymu susijusių darbo vietų, skatinti Lietuvos net ir tolimiausiuose rajonuose ekonominį judrumą, pasiekti didesnę ekonominę bei nuo importo iš užsienio nepriklausomybę, sumažinti Lietuvos finansų išplaukas į užsienį, pagerinti konkurencingumą prekyboje, sumažinti ekologines saugos problemas ir energijos kainų svyravimą, skatinti technologijos kūrimą ir gamybos našumą, taip svarbiu šio ekonominio nuosmukio laikotarpiu.

Uždarius Ignalinos AE, Lietuvai reikės neatidėliotinai išspręsti, kaip išbristi iš dabar susiklosčiusių nepalankių aplinkybių. Pasirinkimas yra didelės ir labai brangios atominės elektrinės statyba arba siekimas energetinės nepriklausomybės panaudojant vietinius atsinaujinančius šaltinius ir pritaikant naujas technologijas, kurios prireikus  papildytų elektros energijos išteklius. Mažų branduolinių jėgainių palaipsnis įsisavinimas, ypač be branduolinių atliekų saugos problemų, būtų viena iš alternatyvų, labiau atitinkanti Lietuvos finansinį pajėgumą laiku užtikrinti elektros energijos poreikius.

Dr. Stasys Bačkaitis
JAV LB krašto valdybos vicepirmininkas mokslo reikalams