Tryt, uran, atomowe technologie. Wszystko pisane cyrylicą

Należy oddzielić tę kwestię od wojny w Ukrainie. Zapotrzebowanie na energię jest uniwersalne i jeśli ktoś ją posiada, a ktoś inny nie – nie ma znaczenia, pod jaką flagą – spada to na ludzi. Taka nierówność zawsze wywoła konflikt” – tak Tim Luce, dyrektor naukowy projektu ITER (International Thermonuclear Experimantal Reactor), tłumaczył podtrzymanie kontaktów z rosyjskimi partnerami projektu.

W zasadzie trudno się dziwić. W ITER, odpowiadającym za budowę reaktora termojądrowego we Francji, uczestniczy 35 państw, które od czasu do czasu miewają ze sobą utarczki i zwykle daleko im do współdziałania. Oprócz krajów Unii Europejskiej, tokamaki – jak nazywane są reaktory tego typu – budują m.in. Stany Zjednoczone, Chiny, Indie, Korea Południowa, Japonia i właśnie Rosja. Motywacją jest chęć zdobycia „Świętego Graala energetyki”: opanowanie procesu fuzji termojądrowej, który w wizjach badaczy będzie niemal niewyczerpanym, najczystszym, najtańszym i najbezpieczniejszym źródłem energii.

Czytaj więcej

Plus Minus

Bin Salmani. Wyklinany książę wraca na salony

Saudyjski książę Mohamed bin Salman wraca na salony. Przywódcy Zachodu mają dziś na głowie najwyraźniej ważniejsze sprawy niż karanie zleceniodawcy zbrodni na dziennikarzu Dżamalu Chaszukdżim.

Razem ku światłej przyszłości energetyki

O tym, że cel jest w zasięgu, świadczą wyniki eksperymentu przeprowadzonego w kalifornijskim Lawrence Livemore National Laboratory. Na początku grudnia w tamtejszym tokamaku po raz pierwszy w historii przeprowadzono proces fuzji termojądrowej, który można uznać za sukces – ilość energii uzyskana w wyniku reakcji przewyższała ilość energii użytej do wywołania reakcji.

Dotychczas była to granica, której nie udawało się przekroczyć. Dzisiejsza energetyka jądrowa sprowadza się do roz- szczepiania jąder atomów – w reaktorach elektrowni atomy są w tym celu zderzane ze sobą. Żeby z takiego zderzenia coś wynikło, trzeba użyć pierwiastków ciężkich. Reakcja jest gwałtowna, bez odpowiedniego monitorowania i administrowania procesem może się wymknąć spod kontroli, czego dobitnym dowodem seria mniej lub bardziej poważnych incydentów, z katastrofą w Czarnobylu na czele. W tokamaku trzeba uzyskać efekt odwrotny – doprowadzić do połączenia jąder atomów, co z kolei jest procesem zachodzącym w stosunkowo umiarkowanym tempie i łatwo zamierającym, zatem tu sztuka polega na regularnym podsycaniu go, co wymaga pewnej energii niezbędnej do rozpoczęcia reakcji. W perspektywie jest ciąg reakcji, które – zgodnie z wizjami naukowców – mogłyby trwać niemalże wiecznie, przy stosunkowo niewielkich dawkach paliwa i niewielkiej ilości odpadów radioaktywnych. Tak, jak ma to miejsce w naturalny sposób we wnętrzu gwiazd.

Pogoń za fuzją termojądrową zaczęła się niemal 70 lat temu w Rosji. Pierwszy tokamak na świecie został zbudowany przez dwóch tamtejszych badaczy – Igora Tamma i późniejszego laureata pokojowej Nagrody Nobla Andrieja Sacharowa. Oczywiście, za Rosjanami szybko podążył Zachód, ale tam zainteresowanie wykorzystaniem fuzji termojądrowej na potrzeby cywilnej energetyki szybko wygasło. Eksperymenty były koszmarnie drogie, zdarzały się wycieki paliwa albo nadtopienia reaktorów, a efekty były mizerne: ani nie uzyskiwano „nadwyżki” wyprodukowanej energii, co pozwalałoby użytkować technologię komercyjnie, ani też osiągnięte w ówczesnych tokamakach temperatury nie były imponujące w porównaniu z – konwencjonalnymi dziś – reaktorami atomowymi.

Łączenie jąder atomów wróciło do łask wraz z rosnącą świadomością zagrożenia zmianami klimatycznymi. Do laboratoriów popłynął strumień środków pozwalający zbudować instalacje eksperymentalne. Do momentu wspomnianego eksperymentu w Kalifornii największymi sukcesami mogli się pochwalić Chińczycy i Brytyjczycy. Pierwszym udało się – na półtorej minuty – uzyskać w swoim Experimental Advanced Superconducting Tokamak temperaturę 120 mln stopni C, a na nieco dłużej – 70 mln stopni. W Joint European Torus udało się Brytyjczykom wypracować najlepszy wówczas stosunek energii wyprodukowanej do zużytej – mniej więcej na poziomie 2 do 3. Amerykanie uzyskali w grudniu niewielki, dodatni bilans. Naukowcy z kalifornijskiego LLNL mieli uzyskać z „zainwestowanego” 2,05 megadżula (MJ) ok. 3,15 megadżula. „Ilość wystarczająca dla podgrzania kilku czajników z wodą” – skwitowała komentatorka wydarzeń w nauce stacji BBC Rebecca Morelle. Ale też dodała, że wciąż była to ilość rewolucyjna: fuzja termojądrowa przestała być teorią, a stała się praktyką.

Na ile okazało się tu przydatne rosyjskie know-how, nie sposób jednoznacznie ocenić. Ale współpraca z Kremlem w tym zakresie narodziła się jeszcze u schyłku zimnej wojny, w latach 80. „Punktem wyjścia były programy militarne. Stały się mostem dla obu stron, umożliwiając rozmowy” – opowiadał Tim Luce w CBS News. Przywoływał tu rozmowy między Ronaldem Reaganem a Michaiłem Gorbaczowem. „W niezbyt wielu sprawach się zgadzali, poza właśnie tym, by wspólnie pracować nad fuzją jako źródłem energii” – wskazywał badacz, podkreślając, że koncepcja ITER narodziła się właśnie wtedy. Pierwsze spotkanie w tej sprawie odbyło się w 1989 r. Później państwa uczestniczące w projekcie podzieliły się m.in. elementami całej instalacji tokamaka, produkując je u siebie i dostarczając do Francji.

Rosjanie wyprodukowali w ten sposób jeden z sześciu używanych w tokamaku magnesów: 200-tonowy blok magnetyczny o wysokości 9 metrów. Był gotowy tuż po tym, gdy rosyjskie wojska uderzyły na Ukrainę, choć nad Sekwanę dotarł na początku listopada. „Byliśmy, nazwijmy to, poza sankcjami nakładanymi przez konkretne kraje. Ale musieliśmy przekonywać rozmaite rządy, że tak właśnie jest i żeby to zaakceptowały” – mówi menedżer ITER. „Wynikło z tego pewne opóźnienie. W oczywisty sposób jesteśmy częścią globalnego rynku i globalnych łańcuchów dostaw. Mieliśmy problem z transportem i wciąż go mamy, bo dla statków pod określoną banderą potrzeba specjalnych pozwoleń, by mogły odbyć podróż z jednego miejsca w drugie. A duże obiekty na nasze potrzeby można przewieźć wyłącznie drogą morską. Musieliśmy zatem uporać się z tym – ale ostatecznie się udało” – kwituje.

Luce przekonuje też, że Rosji nie należy wyrzucać z projektu. „Obowiązują składki, mamy członkostwa, jesteśmy organizacją traktatową, nie zajmujemy stanowisk w sprawach politycznych, mamy swój cel” – wyliczał naukowiec, komentując zarzut, że wiele innych organizacji naukowych zerwało kontakty z rosyjskimi ośrodkami. „Warto pozostawić sobie taki komunikacyjny pomost. Mamy wspólną potrzebę. I tym właśnie była w przeszłości fuzja: wehikułem dla podmiotów politycznych, które w niewielu sprawach się zgadzały, by utrzymać kanał kontaktu ze sobą” – argumentował.

Podobnego zdania wydaje się być choćby prominentny członek amerykańskiej Partii Demokratycznej, senator Joe Manchin, który wiosną odwiedził plac budowy tokamaka we Francji. „Pobyt w obiekcie poświęconym międzynarodowej współpracy naukowej i inżynierskiej z udziałem naszych geopolitycznych rywali, Rosji i Chin, przywraca nadzieję na to, co możemy razem zrobić, biorąc pod uwagę obecny konflikt” – podsumował na Twitterze. „Fuzja pozwala mieć wizję światowego pokoju, a może i potencjalną ścieżkę do niego” – dodał.

W Białym Domu jednak optymizm jest znacznie mniejszy. „Fuzja długo korzystała na międzynarodowej współpracy i wciąż powinno się tak dziać. Ale nie popełniajmy błędu w ocenie: to również międzynarodowa rywalizacja. Jeśli zaniechamy działania na tym polu, Stany Zjednoczone mogą stać się bardziej importerem niż eksporterem tej technologii” – komentował dr Scott C. Hsu, jeden z urzędników amerykańskiego Departamentu Energii.

Czytaj więcej

Plus Minus

Ubogi kraj zamożnych elit

Styczniowe zamieszki w Kazachstanie oficjalnie były spiskiem terrorystów oraz rodzimych i zagranicznych wywrotowców. Ale to nie z nimi rozlicza się teraz nowy rząd, lecz z wszechwładną rodziną poprzedniego prezydenta.

Imperium Rosatomu

Brzmi to jak zapowiedź potencjalnych zmian we współpracy z rosyjskimi ekspertami nuklearnymi. Ale nie miejmy wątpliwości, nawet mimo grudniowego sukcesu kalifornijskiego LLNL fuzja – podobnie zresztą, jak cała branża nuklearna – potrzebuje rosyjskiej kooperacji. Problem kryje się m.in. w paliwie potrzebnym do prowadzenia eksperymentów, a następnie pracy reaktorów. Bez odpowiedniej ilości dwóch izotopów wodoru, stabilnego deuteru i nietrwałego trytu fuzja byłaby niemożliwa.

Deuter można uzyskać z wody morskiej, gorzej z trytem. Naturalnie występuje w atmosferze, ale jest go tam coraz mniej. Niewielkie ilości – rzędu 100 gram rocznie – produkują zaś reaktory ciężkowodne. Takich reaktorów zostało na świecie może 30, z czego większość w Kanadzie. To technologia stara, a na dodatek kontrowersyjna – oprócz trytu jej ubocznym produktem jest pluton, używany w broni atomowej. Reaktory ciężkowodne wybudowały u siebie te państwa, które chciały dołączyć do grona nuklearnych potęg – Indie, Pakistan i Izrael.

Magazyn „Wired” szacował w opublikowanym wiosną artykule, że dziś na całej Ziemi dałoby się uzbierać około 20 kilogramów trytu – jak się można domyślać, zarówno tego występującego w naturze, jak i produkowanego w instalacjach nuklearnych. Tymczasem potencjalny reaktor produkujący energię z fuzji termojądrowej potrzebowałby około 200 kg tego izotopu... rocznie. Nic zatem dziwnego, że większość ośrodków badających fuzję termojądrową musi poprzestać na próbach mieszania stabilnych izotopów wodoru, co z kolei jest niezbyt obiecującą drogą.

Wybrnięcie z tego zaułka może się okazać trudne bez Rosjan. Z tekstu opublikowanego jeszcze w 2021 r. przez branżowy magazyn „Nuclear Engineering International” wynika, że w moskiewskim Instytucie Materiałów Nieorganicznych im. Aleksieja A. Bowczara (VNIINM) opracowano podstawową wersję cyklu technologicznego trytu na potrzeby tokamaka zbudowanego w Instytucie Badań nad Innowacjami i Termojądrowych w Troicku (TRINITI). Opracowany w Moskwie cykl miałby obejmować wszystkie etapy użycia trytu – od magazynowania, przez procesowanie, aż po zbieranie zawierających tryt odpadów (być może z możliwością odzyskania z nich tego izotopu do ponownego użycia). Zgodnie z cytowanymi przez „NEI” zapowiedziami rosyjskich naukowców, do 2030 r. cykl ma być już testowany w tokamaku, zapewne tym w Troicku.

Trudno przewidzieć, czy technologia z Rosji znajdzie zastosowanie w zachodnich instalacjach oraz czy popchnie do przodu całą technologię. Ale nie ulega wątpliwości, że na nuklearnym rynku Rosja to potęga, a Rosatom – w przeciwieństwie do naftowych, gazowych czy węglowych konglomeratów – uniknął wpisu na listę rosyjskich przedsiębiorstw objętych sankcjami. Być może to taka ironia losu: pod wpływem kryzysu energetycznego z przełomu lat 2021 i 2022, a następnie wojny w Ukrainie i sankcji na rosyjskie surowce, świat zwrócił się dosyć gwałtownie ku energetyce nuklearnej. Tymczasem na tym rynku niewiele dzieje się bez udziału Rosjan.

Zacznijmy od uranu – choć tu akurat rola Rosji jest nieco zakamuflowana. Kreml kontroluje zasoby uranu szacowane w 2019 r. na niespełna 662 tys. ton, co daje mu czwarte miejsce na świecie po absolutnym rekordziście, jakim jest Australia (2050 tys.), Kazachstanie (969 tys.) i Kanadzie (873 tys.). Nieco inaczej układa się globalna czołówka, gdy spojrzymy na wydobycie – niepodzielnie króluje tu Kazachstan, który w 2021 r. dostarczył na rynek niemal 22 tys. ton uranu (według World Nuclear Association). Za nim plasowały się Namibia (z 5,7 tys.), Kanada (4,7 tys.), Australia (4,2 tys.), Uzbekistan (3,5 tys.) i dopiero na szóstym miejscu Rosja, z 2,6 tys. ton. Właściwe proporcje uzyskamy jednak dopiero wtedy, gdy weźmiemy pod uwagę, że wydobyciem uranu w Kazachstanie zarządza nie lokalna korporacja, lecz Rosatom (co może również dotyczyć np. Uzbekistanu). Oznacza to, że co najmniej połowę globalnych dostaw tego surowca kontroluje firma pod bezpośrednim nadzorem Kremla.

Przenieśmy się o szczebel wyżej na rynkowej drabinie. Według opublikowanego w maju raportu Center On Global Energy Policy uniwersytetu Columbia, Rosja kontroluje 40 proc. globalnej infrastruktury konwersji uranu (dane z 2020 r.) oraz 46 proc. wszystkich instalacji służących wzbogacaniu uranu do celów energetycznych (dane z 2018 r.). W oczywisty sposób przemysł ten w pierwszej kolejności pracuje na potrzeby rosyjskich instalacji – z 439 reaktorów jądrowych, które pracują dziś na świecie, 38 znajduje się w Rosji, kolejne 42 pracują w elektrowniach zbudowanych przez Rosjan, a gdyby wziąć pod uwagę uruchomione projekty budowy kolejnych (jak ostatniego lata na Węgrzech) do listy trzeba będzie dopisać jeszcze 15 nowych jednostek.

Trudno się zatem dziwić, że Zachodowi – a zwłaszcza Europie – niespieszno do zrywania kontaktów z Rosatomem. W obrębie Unii Europejskiej znajdziemy 18 już działających reaktorów rosyjskiej produkcji, m.in. w Bułgarii, Czechach, Finlandii, Słowacji czy Węgrzech. W efekcie – jak doliczyli się analitycy sieci Investigative Europe – w 2021 r. europejskie rządy zapłaciły Rosatomowi 210 mln euro za rosyjski uran oraz 245 mln euro za sprowadzony z Kazachstanu. To odpowiednio 19,7 oraz 23 proc. importu tego surowca na europejskie potrzeby (największym dostawcą uranu dla Europy jest Niger, który odpowiada za 24,3 proc. importu). W Ameryce uran rosyjskiego pochodzenia odpowiada za 16 proc. importu.

I tu wskakujemy na ostatni szczebelek: o globalnej potędze Rosatomu możemy mówić, gdy chodzi o sprzedaż technologii nuklearnych. Jeżeli inne państwa trzymają raczej swoje rozwiązania przy sobie, to Rosjanie sprzedają technologie bez większych oporów. Przypada na nich 76 proc. globalnego eksportu technologii nuklearnych. USA, Francja, Chiny czy Korea Południowa to na tym rynku niewielcy gracze. Niewątpliwie ma to również przełożenie na uzależnianie się klientów od kremlowskiej oferty także na innych polach, dostaw czy procesowania paliwa. Francuski Framatome pod koniec 2021 r. zawarł z rosyjskim gigantem umowę o strategicznej współpracy i mimo nacisków odmówił wycofania się z niej.

Według danych, jakimi dzieli się Rosatom, jego portfel zamówień na kolejne dekady to już 250 mld dol., z czego 138 mld to projekty, które mają być zrealizowane do 2030 r. (w tym 89 mld z budowy elektrowni atomowych). Oferta jest sukcesywnie poszerzana – menedżerowie firmy już dostrzegli potencjał biznesowy małych modułowych reaktorów (SMR), przyglądają się odnawialnym źródłom energii, wodorowi, zagospodarowaniu odpadów nuklearnych i medycynie opartej na radioaktywności.

Rosyjski nuklearny spadkobierca ministerstw i federalnych agencji – Rosatom stworzono na ich bazie w 2007 r. – cieszy się zatem stosunkowym spokojem. Zdarzają się czasem delikatne tarcia, jak w październiku, kiedy to przedstawiciele rosyjskiej firmy poskarżyli się, że odmówiono im amerykańskich wiz, więc nie mogli wziąć udziału w branżowej konferencji w Waszyngtonie. Ale poza tym Biały Dom i Bruksela dyplomatycznie pomijają interesy koncernu milczeniem.

– Jedną z przyczyn jest z pewnością zależność od rosyjskiego uranu i innych paliw nuklearnych w 32 państwach, które dziś korzystają z technologii jądrowych. Pojawia się ona przynajmniej w jakiejś części globalnego łańcucha dostaw – podsumowywała Oksana Ananyeva, analityczka ukraińskiej organizacji Ekodia, w rozmowie z Radiem Wolna Europa.

Czytaj więcej

Plus Minus

Czy pomoc humanitarna pozwoli pokonać Chiny i Rosję

Wywołane pandemią i wojną w Ukrainie problemy gospodarcze, z którymi borykają się zamożne kraje Zachodu, sprawiły, że zaczęły one ograniczać pomoc humanitarną dla najbiedniejszych regionów świata. Trudno o gorszy moment.

Opłynąć ograniczenia

O tym, jak trudno oderwać się w energetyce od Kremla, mogą także świadczyć statystyki zakupów surowców w Rosji po jej ataku na Ukrainę. Tuż przed Bożym Narodzeniem licznik płatności za rosyjskie kopaliny – założony przez fińską organizację CREA Russia Fossil Tracker – przebił pułap 250 mld euro, z czego niemal połowę wyłożyły państwa Unii Europejskiej (ok. 70 mld za ropę, 50 mld za gaz i ok. 3,2 mld za węgiel).