Chłodzenie elektrowni jądrowej Choczewo będzie wymagało infrastruktury sięgającej kilka kilometrów w głąb Morza Bałtyckiego. Pod morskim dnem powstaną potężne kanały i tunele, którymi elektrownia będzie pobierała wodę, a następnie odprowadzała ją z powrotem do morza po odebraniu ciepła z instalacji.
Nie oznacza to jednak, że woda z Bałtyku będzie przepływała przez reaktor. To jeden z najczęstszych błędów w rozumieniu działania elektrowni jądrowej.
Woda morska będzie wykorzystywana przede wszystkim do chłodzenia głównych skraplaczy po stronie turbinowej. Obieg chłodzący reaktor pozostaje od niej oddzielony. Ministerstwo Energii podkreśla, że woda chłodząca skraplacz nie ma kontaktu z wodą krążącą w obiegu reaktora.
Dla lokalizacji Lubiatowo-Kopalino wybrano otwarty układ chłodzenia z wykorzystaniem wody morskiej. Woda zostanie pobrana z Bałtyku, przejdzie przez system chłodzenia, odbierze część ciepła i wróci do morza. Właśnie dlatego lokalizacja elektrowni bezpośrednio przy wybrzeżu ma tak duże znaczenie dla projektu.
Jak dokładnie będzie działał ten system? Po co potrzebne są wielokilometrowe tunele i dlaczego nie zdecydowano się na ogromne chłodnie kominowe?
Dlaczego elektrownia jądrowa potrzebuje chłodzenia?
Elektrownia jądrowa jest rodzajem elektrowni cieplnej. Źródło ciepła różni ją od elektrowni węglowej czy gazowej, ale dalsza część procesu ma wiele podobieństw.
W reaktorze AP1000 energia pochodząca z rozszczepienia paliwa podgrzewa wodę znajdującą się w zamkniętym obiegu pierwotnym. Następnie wytwornice pary przekazują ciepło do oddzielnego obiegu wtórnego.
Powstająca para napędza turbinę. Turbina obraca generator, a generator produkuje energię elektryczną.
Po przejściu przez turbinę para musi jednak zostać ponownie skroplona do postaci wody. Właśnie tutaj potrzebne jest intensywne chłodzenie.
Pod turbiną znajduje się skraplacz, czyli ogromny wymiennik ciepła. Woda morska przepływająca przez system wody cyrkulacyjnej odbiera z niego ciepło. Dzięki temu para może się skroplić i wrócić do dalszego obiegu.
Państwowa Agencja Atomistyki potwierdza, że zadaniem Circulating Water System w AP1000 jest właśnie dostarczanie wody chłodzącej do głównych skraplaczy podczas normalnej eksploatacji.
Dlatego ogromny system chłodzenia jest potrzebny nie dlatego, że reaktor trzeba nieustannie polewać zimną wodą morską. Potrzebuje go przede wszystkim cykl parowo-turbinowy, który zamienia energię cieplną w elektryczną.
Jaki system chłodzenia wybrano dla Choczewa?
Chłodzenie elektrowni jądrowej Choczewo będzie oparte na otwartym układzie chłodzenia, określanym również jako system przepływowy.
W dokumentacji środowiskowej dla lokalizacji Lubiatowo-Kopalino analizowano kilka wariantów. Rozpatrywano zarówno system otwarty, jak i układy zamknięte wykorzystujące wodę morską lub wodę odsoloną.
Ostatecznie dla wybranego wariantu 1A przyjęto otwarty układ chłodzenia wykorzystujący wodę bezpośrednio z Morza Bałtyckiego.
Schemat działania można uprościć do kilku etapów:
Bałtyk → czerpnia → tunele → basen napływowy → pompy → skraplacze i wymienniki → basen odpływowy → tunele → Bałtyk
Woda zostanie pobrana z morza, przefiltrowana i skierowana za pomocą pomp do urządzeń wymagających chłodzenia. Następnie odbierze ciepło i trafi do systemu odprowadzającego ją ponownie do Bałtyku.
Taki model pozwala wykorzystać ogromną pojemność cieplną morza bez konieczności budowania dużych chłodni kominowych.
Czy woda z Bałtyku będzie chłodziła reaktor?
Nie bezpośrednio.
To bardzo ważne rozróżnienie.
W AP1000 funkcjonują oddzielne obiegi. Woda znajdująca się w reaktorze nie miesza się z wodą morską.
Najprościej można przedstawić to w trzech etapach:
| Obieg | Co się w nim dzieje? | Kontakt z wodą z Bałtyku |
|---|---|---|
| Obieg pierwotny | odbiera ciepło bezpośrednio z reaktora | nie |
| Obieg wtórny | powstaje para napędzająca turbinę | nie |
| System wody cyrkulacyjnej | chłodzi skraplacz po przejściu pary przez turbinę | tak |
Wytwornica pary oddziela wodę obiegu pierwotnego od wtórnego. Z kolei skraplacz oddziela wodę i parę obiegu wtórnego od wody morskiej.
Dlatego Bałtyk nie staje się częścią obiegu chłodziwa reaktora.
Ministerstwo Energii zwraca uwagę, że woda pobierana z morza do chłodzenia skraplacza nie ma kontaktu z wodą chłodzącą sam reaktor.
To również oznacza, że standardowa woda odprowadzana przez układ chłodzenia nie jest wodą, która wcześniej przepływała przez rdzeń reaktora.
Jak ciepło przechodzi od reaktora do Morza Bałtyckiego?
Cały proces można potraktować jak serię wymienników, które przekazują energię dalej, ale jednocześnie utrzymują poszczególne obiegi oddzielone.
Pierwszy etap odbywa się w reaktorze.
Paliwo jądrowe wytwarza ciepło. Odbiera je woda znajdująca się w obiegu pierwotnym.
Następnie ciepło trafia do wytwornicy pary. Tam obieg pierwotny przekazuje energię wodzie znajdującej się po drugiej stronie wymiennika.
Powstaje para.
Para trafia do turbiny i wykonuje pracę, wprawiając ją w ruch. Po opuszczeniu turbiny ma jednak nadal dużą ilość energii cieplnej.
Wtedy dociera do skraplacza.
Po drugiej stronie powierzchni wymiany ciepła przepływa zimniejsza woda morska. Odbiera energię od pary, dzięki czemu para skrapla się do wody.
Woda obiegu wtórnego może później ponownie trafić do wytwornic pary.
Natomiast woda morska, która odebrała ciepło, wraca inną drogą do Bałtyku.
Westinghouse opisuje podobną zasadę w dokumentacji AP1000: ciepło z pary wychodzącej z turbin trafia przez główny skraplacz do Circulating Water System.
Skąd elektrownia pobierze wodę morską?
Wody nie będzie się pobierać bezpośrednio przy plaży.
To jedna z najciekawszych części całego projektu.
System ma sięgać kilka kilometrów w głąb Bałtyku. Na końcach podmorskich kanałów znajdą się konstrukcje poboru wody, czyli czerpnie.
Dokumentacja środowiskowa zakłada co najmniej trzy duże rurociągi lub kanały poborowe. Każdy z nich ma mieć około 6,7 kilometra długości i około 6 metrów średnicy.
Dla porównania średnica 6 metrów oznacza przekrój na tyle duży, że człowiek stojący wewnątrz tunelu wyglądałby przy jego ścianie bardzo niewielko.
Czerpnie mają znajdować się pod powierzchnią wody, ale ponad dnem morskim. Dzięki temu układ będzie mógł pobierać odpowiedni strumień wody z otwartego morza. Dokumentacja środowiskowa wskazuje, że obiekty poboru i zrzutu będą położone kilka kilometrów od brzegu.
Dopiero stamtąd woda popłynie pod dnem Bałtyku w kierunku elektrowni.
Jak duże będą tunele pod dnem Bałtyku?
Skala podmorskiej infrastruktury dobrze pokazuje, dlaczego chłodzenie elektrowni jądrowej Choczewo jest osobnym dużym projektem budowlanym.
Same tunele poborowe mają mieć około 6 metrów średnicy.
Co więcej, infrastruktura nie skończy się przy linii brzegowej. Kanały będą prowadzić pod ziemią dalej do obiektów elektrowni, gdzie woda trafi do basenów, pompowni i instalacji chłodzenia.
Osobny system będzie odpowiadał za odprowadzenie wody.
Nie można bowiem umieścić punktu zrzutu tuż obok czerpni. Wtedy elektrownia zaczęłaby ponownie pobierać wodę, którą wcześniej ogrzała. Zmniejszyłoby to skuteczność chłodzenia.
Dlatego lokalizacja i geometria całego układu muszą zapewnić odpowiednie rozdzielenie poboru oraz zrzutu.
W praktyce oznacza to budowę wielokilometrowej podziemnej infrastruktury, której po zakończeniu inwestycji prawie nie będzie widać z powierzchni.
Jak będą drążone tunele chłodzące?
Według dokumentacji środowiskowej tunele pod morskimi rurociągami mają powstać z wykorzystaniem maszyn TBM, czyli Tunnel Boring Machine.
To ogromne maszyny przeznaczone do drążenia tuneli.
Podobne rozwiązania wykorzystuje się przy budowie metra, tuneli komunikacyjnych, kolektorów i infrastruktury podwodnej.
W przypadku Choczewa ważne jest to, gdzie będzie pracowała maszyna.
Tunele mają przebiegać minimum kilka metrów poniżej dna Bałtyku. Dokumentacja wskazuje co najmniej około 3 metrów przykrycia pod dnem morskim.
Dzięki temu znaczna część infrastruktury powstanie bez wykonywania otwartego wykopu prowadzącego przez plażę i dno na całej długości.
To ogranicza ingerencję w linię brzegową.
Jednocześnie sama budowa pozostaje bardzo wymagająca. Trzeba przygotować komory startowe, prowadzić TBM w odpowiednich warstwach geologicznych, kontrolować wodę gruntową, montować obudowę tunelu i zachować dokładność na dystansie liczonym w kilometrach.
Do tego dochodzi moment, w którym tunel spotka się z konstrukcjami wykonanymi od strony morza.
Dlatego będzie to jeden z bardziej specjalistycznych zakresów całej inwestycji.
Co stanie się z wodą po przejściu przez elektrownię?
Woda morska nie pozostanie w elektrowni.
Po przejściu przez system będzie miała wyższą temperaturę, ponieważ wcześniej odebrała ciepło ze skraplaczy oraz innych wymienników.
Następnie trafi do basenu odpływowego, a stamtąd grawitacyjnie wróci przez system podmorski do Morza Bałtyckiego. Tak właśnie opisano działanie wybranego otwartego układu chłodzenia w dokumentacji środowiskowej.
Najważniejsze jest jednak to, że woda morska i para obiegu wtórnego pozostają oddzielone powierzchnią wymiennika.
Można porównać to do grzejnika.
Gorąca woda znajdująca się wewnątrz grzejnika przekazuje ciepło do otaczającego powietrza, ale oba media się ze sobą nie mieszają.
W skraplaczu działa podobna zasada, tylko na znacznie większą skalę.
Jak system wpłynie na Bałtyk?
To jeden z najważniejszych tematów związanych z otwartym chłodzeniem.
Woda wracająca do Bałtyku będzie cieplejsza niż woda pobrana. Dlatego podczas oceny środowiskowej trzeba było przeanalizować między innymi sposób rozchodzenia się ciepła, wpływ systemu na organizmy morskie oraz lokalizację czerpni i wyrzutni.
Generalna Dyrekcja Ochrony Środowiska analizowała oddziaływanie różnych wariantów chłodzenia na środowisko Morza Bałtyckiego. Ostatecznie wybrano wariant otwarty, jednocześnie nakładając wymagania dotyczące monitoringu i środków minimalizujących oddziaływanie inwestycji.
Znaczenie ma również sama lokalizacja konstrukcji.
Czerpnie i wyrzutnie mają znajdować się kilka kilometrów od brzegu. Tunele będą natomiast przebiegać pod dnem, zamiast tworzyć na całej długości otwartą konstrukcję przecinającą strefę przybrzeżną.
Nie oznacza to, że system nie będzie miał żadnego wpływu na środowisko.
Każda duża instalacja pobierająca i odprowadzająca wodę wymaga monitoringu. Dlatego podczas eksploatacji szczególnie ważne będą parametry wody, temperatura, warunki morskie oraz obserwacja wpływu na lokalny ekosystem.
Dlaczego nie powstaną wielkie chłodnie kominowe?
Charakterystyczne wielkie chłodnie często kojarzą się z elektrownią jądrową. Nie są jednak obowiązkowym elementem takiego obiektu.
To nie reaktor wymusza ich budowę.
Chłodnia jest jednym ze sposobów odprowadzania ciepła.
Jeżeli elektrownia znajduje się daleko od dużego źródła wody, może wykorzystywać zamknięty obieg chłodzenia. Woda krąży wtedy wielokrotnie, a jej ciepło oddaje się między innymi poprzez chłodnie.
W Choczewie sytuacja jest inna.
Kilka kilometrów od bloków znajduje się ogromny naturalny odbiornik ciepła, czyli Morze Bałtyckie.
Dlatego wybrano otwarty układ chłodzenia. Dokumentacja środowiskowa wskazuje wprost wariant 1A dla Lubiatowa-Kopalina jako system wykorzystujący wodę morską bez klasycznych chłodni zamkniętego obiegu.
Ma to również znaczenie dla wyglądu elektrowni.
Nad Choczewem nie powinny więc dominować ogromne chłodnie kominowe, które wiele osób automatycznie kojarzy ze zdjęciami obiektów jądrowych.
Chłodzenie podczas normalnej pracy a bezpieczeństwo reaktora
Tutaj trzeba rozdzielić dwa zupełnie różne zagadnienia.
Pierwsze to chłodzenie potrzebne podczas normalnej produkcji energii.
Drugie to systemy odpowiedzialne za bezpieczeństwo reaktora.
System wody cyrkulacyjnej wykorzystujący Bałtyk należy przede wszystkim do pierwszej grupy. Państwowa Agencja Atomistyki analizowała CWS AP1000 i stwierdziła, że system nie ma istotnego znaczenia dla funkcji bezpieczeństwa jądrowego i ochrony radiologicznej. Jego podstawowym zadaniem podczas pracy elektrowni jest odbieranie ciepła z głównych skraplaczy.
Reaktor AP1000 ma natomiast odrębne systemy bezpieczeństwa.
Westinghouse zaprojektował je tak, aby w sytuacjach awaryjnych wykorzystywały między innymi grawitację, naturalną cyrkulację i konwekcję zamiast polegać wyłącznie na aktywnych pompach.
Dlatego stwierdzenie „jeżeli przestanie płynąć woda z Bałtyku, reaktor natychmiast zostanie bez chłodzenia” byłoby dużym uproszczeniem.
System normalnej pracy i systemy bezpieczeństwa pełnią inne funkcje.
Co stanie się po utracie zasilania?
AP1000 wyróżnia się właśnie rozbudowanym wykorzystaniem pasywnych systemów bezpieczeństwa.
W przypadku całkowitej utraty zasilania prądem przemiennym systemy mogą automatycznie doprowadzić reaktor do bezpiecznego stanu bez konieczności działania pomp zasilanych energią elektryczną.
Westinghouse wskazuje 72-godzinny okres, podczas którego systemy pasywne mogą działać bez zewnętrznego zasilania oraz bez działań operatora. Następnie można uzupełniać zasoby wody i utrzymywać chłodzenie dalej.
To kolejny powód, dla którego nie należy utożsamiać Bałtyku z awaryjnym chłodzeniem rdzenia.
Morze będzie bardzo ważne dla wydajnej, normalnej pracy elektrowni. Bezpieczeństwo reaktora opiera się jednak na osobnych systemach zaprojektowanych właśnie na sytuacje, w których normalne instalacje mogą być niedostępne.
Jak trudna będzie budowa systemu chłodzenia?
Od strony budowlanej chłodzenie elektrowni jądrowej Choczewo będzie jednym z bardziej nietypowych zakresów całego projektu.
Trzeba połączyć kilka specjalizacji:
- tunelowanie,
- geotechnikę,
- hydrotechnikę,
- roboty morskie,
- konstrukcje żelbetowe,
- montaż dużych rurociągów,
- pompy przemysłowe,
- instalacje elektryczne,
- automatykę,
- zabezpieczenia antykorozyjne,
- monitoring i kontrolę jakości.
Szczególnym wyzwaniem będą tunele.
TBM musi rozpocząć pracę z przygotowanego szybu lub komory, a następnie przez wiele kilometrów poruszać się pod ziemią i dnem morskim.
Jednocześnie od strony Bałtyku trzeba wykonać czerpnie i elementy odprowadzające wodę.
Dopiero później oba zakresy trzeba ze sobą połączyć.
Na projekt wpływają więc warunki geologiczne, pogoda na morzu, dostępność specjalistycznych urządzeń oraz dokładność prowadzenia prac.
Co więcej, część robót będzie wykonywana równolegle z budową głównych obiektów elektrowni. Harmonogram systemu chłodzenia musi więc zostać zsynchronizowany z uruchamianiem kolejnych bloków.
Jeżeli interesuje Cię organizacja terenu całej inwestycji, zobacz również jak będzie wyglądał plac budowy elektrowni jądrowej w Choczewie. Opisaliśmy tam zaplecze, drogi wewnętrzne, magazyny, węzły betoniarskie i sposób funkcjonowania jednej z największych budów w Polsce.
Dlaczego lokalizacja nad Bałtykiem ma znaczenie?
Dostęp do morza daje projektowi kilka bardzo konkretnych korzyści.
Po pierwsze, zapewnia ogromne źródło wody potrzebnej do otwartego systemu chłodzenia.
Umożliwia oddalenie punktów poboru i odprowadzania wody od samego brzegu.
Morze jest również elementem systemu logistycznego całej inwestycji. Największe komponenty mają docierać drogą morską do konstrukcji MOLF, a następnie specjalną trasą na plac budowy.
W efekcie Bałtyk pełni w tym projekcie dwie zupełnie różne funkcje.
Z jednej strony umożliwia działanie systemu chłodzenia elektrowni. Z drugiej stanie się jednym z głównych korytarzy dostaw największych urządzeń.
Więcej o drugim z tych zagadnień opisaliśmy w artykule Elektrownia jądrowa zmieni transport na Pomorzu. Jakie drogi i linie kolejowe powstaną?.
Warto też odróżnić system chłodzenia gotowej elektrowni od infrastruktury wodno-kanalizacyjnej potrzebnej już podczas jej budowy. To dwa różne zakresy. Pod koniec sierpnia 2026 roku Wojewoda Pomorski wszczął postępowanie dotyczące pozwolenia na budowę infrastruktury wodno-kanalizacyjnej dla fazy budowy, obejmującej między innymi ujęcie i uzdatnianie wody, oczyszczalnię oraz kolektor odprowadzający oczyszczone ścieki do Bałtyku.
Podsumowanie
Chłodzenie elektrowni jądrowej Choczewo będzie jednym z największych systemów technicznych powstających poza samymi budynkami reaktorów i turbin.
Dla Lubiatowa-Kopalina wybrano otwarty układ chłodzenia wykorzystujący wodę z Morza Bałtyckiego. Woda zostanie pobrana kilka kilometrów od brzegu, popłynie wielkimi tunelami pod dnem morskim, trafi do instalacji elektrowni i odbierze ciepło przede wszystkim z głównych skraplaczy.
Następnie wróci do morza osobnym systemem.
Jednocześnie woda morska nie będzie bezpośrednio chłodziła rdzenia reaktora. Obieg pierwotny, obieg parowo-wodny i system wody morskiej pozostają od siebie oddzielone.
To ważne również z punktu widzenia bezpieczeństwa.
AP1000 posiada osobne pasywne systemy przeznaczone do chłodzenia i bezpiecznego wyłączenia reaktora w sytuacjach awaryjnych. Mogą one przez pierwsze 72 godziny działać bez zasilania prądem przemiennym i bez działań operatora.
Od strony budowlanej największe wrażenie robi jednak skala infrastruktury podziemnej.
Kilometry tuneli o średnicach liczonych w metrach, maszyny TBM, podmorskie czerpnie, pompownie, baseny i instalacje przemysłowe sprawiają, że sam system chłodzenia będzie dużą inwestycją inżynieryjną.
A kiedy elektrownia zacznie pracować, większości tej infrastruktury osoby stojące na plaży nawet nie zobaczą.
FAQ
Kotwica HTML dla nagłówka FAQ: faq
Jak będzie wyglądało chłodzenie elektrowni jądrowej Choczewo?
Chłodzenie elektrowni jądrowej Choczewo będzie wykorzystywać otwarty układ chłodzenia z wodą pobieraną z Morza Bałtyckiego. Woda przepłynie podmorskimi tunelami do elektrowni, odbierze ciepło z instalacji i następnie wróci do morza.
Czy woda z Bałtyku będzie chłodzić bezpośrednio reaktor?
Nie. Woda morska będzie przede wszystkim chłodziła główne skraplacze po stronie turbinowej. Obieg chłodzenia reaktora jest od niej oddzielony i nie dochodzi do mieszania tych wód.
Jaki układ chłodzenia wybrano dla elektrowni w Choczewie?
Dla lokalizacji Lubiatowo-Kopalino wybrano podwariant techniczny 1A, czyli otwarty układ chłodzenia wykorzystujący wodę z Morza Bałtyckiego.
Jak długie będą tunele pobierające wodę z Bałtyku?
Dokumentacja środowiskowa przewiduje co najmniej trzy kanały lub rurociągi poborowe o długości około 6,7 km każdy. Ich średnica ma wynosić około 6 metrów.
Czy tunele będą widoczne na plaży?
Większa część infrastruktury ma przebiegać pod ziemią i pod dnem morskim. Tunele mają zostać wykonane metodą TBM, co ograniczy potrzebę prowadzenia otwartego wykopu przez strefę przybrzeżną.
Co to jest TBM?
TBM, czyli Tunnel Boring Machine, to duża maszyna służąca do drążenia tuneli. Technologia jest stosowana między innymi przy budowie metra, tuneli komunikacyjnych oraz dużych instalacji podziemnych.
Czy elektrownia będzie miała chłodnie kominowe?
Wybrany wariant zakłada otwarty układ chłodzenia wykorzystujący bezpośrednio wodę morską. Dlatego nie przewiduje się klasycznego zamkniętego układu opartego na wielkich chłodniach kominowych.
Czy woda odprowadzana do Bałtyku będzie radioaktywna?
Woda morska używana w systemie wody cyrkulacyjnej nie ma kontaktu z wodą znajdującą się w obiegu reaktora. Oddzielają je kolejne wymienniki ciepła.
Czy ciepła woda wpłynie na Morze Bałtyckie?
Odprowadzana woda będzie miała wyższą temperaturę niż pobierana. Dlatego wpływ termiczny oraz oddziaływanie na organizmy morskie były elementami oceny środowiskowej. Projekt przewiduje odpowiednią lokalizację czerpni i wyrzutni oraz monitoring oddziaływania systemu.
Czy Bałtyk jest potrzebny do awaryjnego chłodzenia AP1000?
System wykorzystujący wodę morską odpowiada przede wszystkim za chłodzenie podczas normalnej pracy elektrowni. AP1000 ma oddzielne pasywne systemy bezpieczeństwa, które mogą działać przez co najmniej 72 godziny bez zasilania prądem przemiennym i działań operatora.
Dlaczego elektrownia jądrowa powstaje blisko morza?
Jedną z ważnych korzyści lokalizacji nad morzem jest dostęp do dużych ilości wody potrzebnej do wydajnego chłodzenia skraplaczy. Dzięki temu można zastosować otwarty układ chłodzenia bez konieczności budowy dużych chłodni kominowych.
