Vajda György
az MTA rendes tagja

Szükség van-e az atomenergiára?

Az emberiség energiafelhasználása szinte folyamatosan nőtt a 20. században, abban csak átmenetileg okoztak visszaesést vagy stagnálást a nagy kataklizmák például világháborúk, világgazdasági válságok - és ez a növekedés aligha szakad meg a 21. században (1. ábra). Ezt támasztja alá, hogy a gazdasági fejlődéssel óhatatlanul együtt jár az energiafelhasználás növekedése; hogy a demográfiai prognózis szerint néhány évtizeden belül a Föld népessége a jelenlegi 6 milliárdról 8-10 milliárdra nő (2. ábra); és hogy elemi érdek a hatalmas különbségek mérséklése a fejlettség színvonalában, ami a fejenkénti energiafelhasználásban is tükröződik (3. ábra), mert e különbségek a táptalajai a civilizáció létét fenyegető terrorizmusnak, fundamentalizmusnak, megélhetési migrációnak, etnikai gyűlölködéseknek. Feltételezhető viszont, hogy az energiatakarékosság hatására az energiafelhasználás növekedése lelassul, de az igény még így is iszonyatosan nagy. Ha a 21. században fele akkora növekedési ütemet tételezünk fel, mint ami a 20. századot jellemezte, a 100 évre kumulált szükséglet olajegyenértékben sok billió tonnát jelent.

Kielégíthető-e ez a hatalmas igény? A világ jelenlegi ellátásában ~80%-os szerepet játszó ásványi tüzelőanyagok műrevaló vagyonából nem (4. ábra). Szerencsére a műrevaló vagyon folyamatosan nő, ahogy a geológiai kutatás, a termelési technológia fejlődése és a határköltség emelkedése kitermelésre érdemesnek minősíti át a feltételezett és reménybeli vagyont. De a szükséglet fedezésére még a teljes reménybeli vagyon sem lenne elegendő, ahhoz a nem-konvencionális szénhidrogénelőfordulásokat is termelésbe kellene venni. A tüzelőanyag-vagyon teljes körének tényleges kitermelésére azonban több okból nem fog sor kerülni. Ezek legfontosabbika a tüzelőanyagok drágulása, ahogy a legkedvezőbb előfordulások kiapadása miatt a drágábban kitermelhetőkre kell áttérni (1. táblázat), ami egyben növeli az alternatív energiahordozók versenyképességét is. Nem kis mértékben korlátozza a tüzelőanyagok használhatóságát környezetszennyezésük. Többletköltségek árán vannak módszerek a legtöbb légszennyező (5. ábra) csökkentésére, de kétséges, hogy sikerül-e ez az üvegházhatás főszereplője, a szén-dioxid esetében is (6. ábra). A szilárd hulladékok gondjának megoldása pedig még várat magára.

Jelenleg a megújuló energiahasznosítás fő gátja fajlagosan magas beruházási költsége. A megújuló energiafajták kis teljesítménysűrűsége miatt az energiát nagy méretű, sok anyagot igénylő berendezésekkel kell összegyűjteni, a legtöbb megoldás átalakítási hatásfoka alacsony, ráadásul az időszakos rendelkezésre állás miatt energiatárolóról vagy háttérkapacitásról is gondoskodni kell. Egyrészt a hátrányokat csökkentő műszaki fejlesztés, másrészt a tüzelőanyagok drágulásának hatására versenyképességük javulása várható. Sajnos a megújuló energiák reálisan kiaknázható potenciálja az idő előrehaladtával az emberiség energiaszükséglete egyre kisebb hányadának fedezésére lenne elegendő (7. ábra). A Föld energetikailag hasznosítható biomassza-produkciója a világ jelenlegi tüzelőanyag-felhasználásának harmadát tudná helyettesíteni, a szárazföldi vízfolyásokra még telepíthető vízerőművek kapacitása alig éri el a világ összesített villamoserőmű-kapacitásának jelenlegi értékét, hasonló lehetőséget képvisel a szélenergia a talajszint feletti 200 m-es szegmensben. A legígéretesebb a Földet érő napsugárzás hasznosítása, de ebből 1 ezreléknél többet az energiaellátásra aligha célszerű elvonni, ami a világ jelenlegi energiafelhasználásának fedezésére talán elegendő lenne. Az üvegházhatás, az ózonlyuk, a savas eső és hasonló fejlemények kapcsán megtanultuk, milyen nagy zavarokat lehet előidézni viszonylag kis emberi beavatkozásokkal. Összehasonlításul megemlíthető, hogy a földi életet fenntartó fotoszintézis energiaszükséglete még a Földet érő napsugárzás 1 ezreléket sem éri el. Az egyéb energiaforrások (tengeri és geotermikus energiák) csupán kiegészítő szerepet játszhatnak.

1. táblázat
Olajforrások és helyettesítési lehetőségek önköltségének becsült aránya
Olajforrás	relatív önköltség
Perzsa öböl, Észak-Afrika	1
Nigéria	3
Venezuela	6
USA	9
Alaszka, Északi-tenger	12
Olajpala, olajhomok	24
Szén cseppfolyósítása	36

Az energiaforrásokban mutatkozó hiány pótlására jelenlegi tudásunk alapján - csak az atomenergia jöhet számításba. A 235-ös urán-izotóp kis koncentrációja miatt a jelenlegi technika nem jelent perspektivikus megoldást, hiszen a műrevaló uránércvagyon energiaértéke alig éri el a kőolajvagyon harmadáét. Ezen a sokkal drágább uránércek kitermelése sem sokat változtat (8. ábra), a kiutat a szaporítás, valamint a tóriumércek hasznosítása jelenti, ami hatalmas energiaforrás kiaknázására nyújt lehetőséget. Ebben a fúzió egyelőre nagyon távolinak tűnő lehetősége nincs is figyelembe véve.

Minél távolabbra tekintünk az időben, annál valószínűbb, hogy az atomenergia hasznosítása nélkül nem lehet kielégíteni az emberiség energiaszükségletét (9. ábra). E lehetőség valóra váltásának azonban alapvető feltétele egyrészt a gazdasági versenyképesség, másrészt a társadalmi elfogadtatás.

Az atomerőművekben és a más típusú alaperőművekben termelt villamos-energia átlagos önköltsége között nincs alapvető különbség, viszont nagyon lényeges az eltérés a fajlagos beruházási költségekben (10. ábra), aminek csökkentése a nukleáris energetika kulcskérdése. Különösen élessé válik ez a gond a villamos energiarendszerek liberalizálása miatt, mivel az erőműépítés a magántőke feladatává válik, amely a gyorsan megtérülő, olcsó megoldásokat preferálja.

A létesítési költségek jelentős csökkentésére számos lehetőség kínálkozik. Első helyen említhető a tipizálás, ami olcsóbbá teszi a gyártást, a kivitelezést, és növeli az üzemekben történő előgyártás arányát. A tipizálás nemcsak a létesítési időt rövidíti lé, hanem az engedélyezési folyamatot is, mérsékelve az üzembe helyezésig jelentkező kamatterheket is, ami elérheti a teljes létesítési költség 25-30%-át. Csökkenti a költségeket a blokkok sorozatos létesítése, és bizonyos értékig a blokkok nagyságától függő mérethatás is. A számítástechnikai lehetőségek szélesebb körű alkalmazásával lehetőség nyílik a bonyolult vezérlési és védelmi rendszerek egyszerűsítésére a biztonság csökkentése nélkül. A védelmek és az irányítástechnikai rendszerek digitalizálásával nagyszámú analóg eszköz válik feleslegessé, miközben jelentősen nő a működés megbízhatósága. Költségcsökkenést ígér a folyamatok optimalizálása, az emberi hibázások lehetőségének a kiküszöbölése, a mikroelektronikára támaszkodó önellenőrző, intelligens berendezések alkalmazása. Megtakarítással járnak az egyszerűbb felépítésű, kompaktabb konstrukciók, amelyek nemcsak kevesebb anyagot használnak fel, hanem hely és térfogatszükségletük is kisebb. Nagy megtakarítás várható a passzív rendszerek alkalmazásától, melyeknél a beavatkozásokat természeti erők (gravitáció, felhajtóerő, termoszifon hatás, természetes cirkuláció stb.) vezérlik, motorok, szivattyúk és hasonló működtető berendezések helyett. Nemcsak e berendezések elmaradása következtében olcsóbb a létesítés, hanem lényegesen kevesebb villamos- és csővezetékre, valamint automatikára van szükség, és a méretek is csökkennek. Ezek révén az AP 600-as erőműnél 30%-os megtakarítást remélnek az előző generációhoz képest. Az építkezésnél a nyitott tetős építési mód biztosít költségcsökkentést, aminél a berendezéseket és szerkezeteket felülről emelik be végleges helyükre, a hosszadalmas vízszintes anyagmozgatás helyett. Az említettek csupán példák a költségcsökkentés lehetőségeire, érzékeltetve, hogy az atomerőművek beruházási költségének lefaragása nem irreális célkitűzés.

2. táblázat
Atomenergia-ellenesség okai
félelem tárgya	korlátozás mai lehetősége	távlati megoldás
súlyos baleset	10-6-10-7/év kockázat	inherens biztonság
radioaktív hulladékok	geológiai elhelyezés	transzmutáció
fegyverkezés megkönnyítése	nemzetközi megállapodás	hasadóanyagok megkötése

A versenyképesség növelésének egy másik útja az atomerőművek élettartamának megnövelése. Az atomerőművek új konstrukcióit eleve 50-60 éves üzemeltetésre tervezik, az üzemben levők többségének élettartama pedig viszonylag kis ráfordítással meghosszabbítható, a biztonság sérelme nélkül, ami különösen az Egyesült Államokban vált gyakorlattá az utóbbi években. Az USA-ban működő 103 blokkból a legtöbbnél elindították az élettartam-növelést, tízegynéhány már meg is kapta az NRC engedélyét a tervezett 40 éves üzemidő megnövelésére 20 évvel. Mivel ezek az erőművek az alapberuházást már leírták, a termelt villamos-energia önköltségének domináns része a fűtőelem ára, amihez legfeljebb hasonló mértékű egyéb költség járul (üzemvitel, amortizáció stb.). Ezek összege az eredeti önköltség felét is alig éri el, vagyis a növelt élettartam időszakában minden más erőműnél olcsóbban termelik a villamos-energiát. A megoldás üzleti értékét tükrözi, hogy Amerikában megindult az öreg atomerőművek felvásárlása, az erőművek fele már néhány erre szakosodó társaság tulajdonába került. E társaságok új atomerőművi blokkok építésének szándékát is meghirdették, amiben nemcsak a kormányzat támogatását élvezik, hanem - főleg a kaliforniai villamosenergia-rendszer összeomlásainak hatására - a társadalom egyetértését is.

A paksi atomerőmű élettartamának meghosszabbításához jelentős nemzeti érdek fűződik. Egyrészt növeli országunk energetikai ellátásbiztonságát, ami a nagy importhányad miatt sérülékeny. Az elmúlt évtizedekben a világpolitika és világgazdaság váratlan fordulatai miatt gyakran vált szükségessé energiapolitikánk radikális módosítása, jelentős társadalmi veszteségek árán. Annak, hogy a fűtőelemek kiégetése 3-4 év alatt történik, és további évekre elegendő friss üzemanyag is tárolható az erőműben, stabilizáló hatása van az energiaszerkezetre. Másrészt az atomerőműnek - mint a legolcsóbb villamos energiaforrásnak - nagy szerepe van a nemzetközi összehasonlításban is alacsony villamosenergia-árszínvonalunk megőrzésében, ami fontos tényezője az életszínvonal és a gazdasági versenyképesség alakulásának.

Európában nehezebb a társadalmi támogatás megszerzése, mint az Egyesült Államokban, mert az atomenergia elvetése több országban politikai döntés, néhol még a kitűnően működő erőművek leállítását is elhatározták. E döntések nem érdemi vizsgálatokra alapulnak, hanem a közhangulat kényszerítene erre a kormányokat, nehogy csökkenjen a szavazóbázisuk. Az ellenérzés az atomenergetikával szemben lényegében három feltételezésre alapul: nem zárható ki egy a Csernobilihez hasonló újabb katasztrófa, a radioaktív hulladékok hatása nem közömbösíthető, az atomerőművek előmozdítják a nukleáris fegyverek elterjedését (2. táblázat).

Részben a csernobili tapasztalatok alapján az atomerőművek biztonságát világszerte oly mértékben megnövelték, hogy hasonlóan súlyos katasztrófa előfordulása kizárható. Természetesen radioaktivitás kijutásával járó kisebb balesetek nem lehetetlenek, de ezek miatt az erőművek környezetében élők egyéni kockázata nem nagyobb, mint más veszélyes üzemek környezetében. Ha a zónaolvadás elviselhető kockázatára a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség ajánlotta maximumot - ami régi erőműveknél 10^-4/év, újaknál 10^-5/év - csökkentjük a konténment egyidejű sérülésének valószínűségénél, a kibocsátásra 10^-5/év, illetve 10^-6/év maximális kockázatot kapunk. Ebből az erőmű környezetében élők egyéni kockázata 10^-6-10^-7/fő évente, távolabb még kisebb. Ilyen kis értékek már a legritkább természeti veszélyekkel mérhetők össze (összehasonlításul: Magyarországon a foglalkozási balesetek átlagos halálos kockázata 1,7  10^-4/fő/év, a nem halálosé pedig
3,5  10^-2/fő/év). Ismeretes, hogy a biztonságnövelési intézkedések révén Pakson a zónaolvadás kockázatát sikerült 5  10^-5/évre csökkenteni, és most az új létesítményekre ajánlott 10^-5/év szint elérése a cél.

A lakosság azonban a valószínűségeket és kockázatokat nemigen tudja értelmezni, azoknak nincs meggyőző ereje. Ezért a vezető energetikai gépgyárak napirendre tűzték az inherens biztonságú erőművek tervezését, melyeknél a belső tulajdonságok biztosítják, hogy nem veszélyeztethetik a környezetet. A megoldásra több javaslat ismeretes, az erőmű nukleáris részének föld alá telepítése, a szubkritikus reaktor neutronfluxusának külső vezérlése (például gyorsítóval), passzív rendszerű védelmek, túlmelegedésnél elpárolgó moderátor stb. A Dél-Afrikai Köztársaságban megvalósulóban van az első inherens biztonságú magas hőmérsékletű atomerőmű, melynél a reaktor alakja természetes légárammal is biztosítja a termikus stabilitást a héliumhűtés elvesztésekor.

A kis és közepes aktivitású, 30 évnél rövidebb felezési idejű radioaktív hulladékok végleges elhelyezése szakmailag megoldottnak tekinthető (amit Püspökszilágyi is igazol), csupán a telephely kijelölését akadályozzák nálunk az érdekek generálta álviták. A nagyaktivitású hulladékok elhelyezése stabil geológiai formációban néhány száz méteres mélységben reális elképzelés, aminek lehetőségét maga a természet is igazolta, mivel néhány helyen (például Gabonban) egymilliárd évvel ezelőtt zajlott spontán láncreakciók termékeit a transzportfolyamatok nem hordták szét. Azonban a társadalom nem bízik a hosszú idejű felügyelet megvalósíthatóságában, az ellenzés miatt ilyen tárolók még sehol sem létesültek, bár a törvényhozás néhány országban (USA, Svédország, Finnország) már kijelölte a telephelyet. Remélhető, hogy a fűtőelemek 50-100 éves átmeneti tárolása elég idő a mindenki számára elfogadható megoldás megtalálására. Jelenleg politikailag elképzelhetetlen, hogy a sok kis nemzeti tároló helyett néhány alkalmas helyen nagy nemzetközi tárolót hozzanak létre. De talán felülkerekedik a józan ész, és sikerül létrehozni az együttműködést ennek a sokkal olcsóbb és sokkal biztonságosabb megoldásnak a megvalósítására. Saját nagyaktivitású hulladékaink elhelyezésére alkalmas helynek tűnik a Bodai aleurolit. Egy másik, ígéretes lehetőség a jelenleg intenzíven kutatott transzmutáció, ami neutron-besugárzással a hosszú felezési idejű izotópokat rövid felezési idejű vagy stabil izotópokká alakítja. E laboratóriumokban már igazolt eljárás nagyléptékű megvalósíthatósága mindenki számára megnyugtató megoldást jelentene a nagyaktivitású hulladékok sorsára.

Az atomfegyverek elterjedését nem az erőművek betiltásával lehet megakadályozni, hanem politikai megállapodásokkal, és azok betartásának érdemi ellenőrzésével. Az atomsorompó egyezmény és a NAÜ biztosítéki rendszere megfelel ennek a követelménynek, a megkerülésére irányuló törekvésekre eddig sikerült fényt deríteni. Az atomerőművek kiégett fűtőelemeiben található hasadóanyagok közvetlenül alkalmatlanok fegyvergyártásra, kinyerésükre és feldolgozásukra bonyolult, veszélyes és nagyon drága technológiákra van szükség. Ennél sokkal egyszerűbben és olcsóbban lehet más utakon hasadóanyagokhoz jutni. Az esetleges visszaélések megakadályozására folyik olyan fűtőelemek kifejlesztése, melyekben a hasadóanyagok elválaszthatatlan fizikai vagy kémiai kötésben vannak a fűtőelem más anyagaival.

Vannak tehát érvek a félelmek eloszlatására, de ezek elfogadtatása hosszú időbe telik. A közvélemény megnyerése érdekében nem lehet eléggé aláhúzni a színvonalas ismeretterjesztés, valamint a nukleáris létesítmények működéséről adott őszinte és nyílt tájékoztatás fontosságát. Szerencsére a magyar közvélemény pozitívan ítéli meg a paksi atomerőmű működését, de teljesen nem függetleníthetjük magunkat a többi európai ország magatartásától, különösen amikor az EU tagjává válunk. Ezért állandó feladatunk a nukleáris biztonság magas színvonalának fenntartása és ezzel kapcsolatos nemzetközi hitelünk megőrzése.

Az energiapolitikai megfontolások egyértelműen az atomenergia szükségességét támasztják alá, és mintha enyhülne a társadalmi elutasítás is. A nemzetközi energetikai elemzések - például az Európai Unióban - gyakran nem tartották a fenntartható fejlődést alátámasztó létesítményeknek az atomerőműveket, újabban azonban kitérnek pozitív szerepükre az ellátásbiztonság növelésében és a környezetszennyezés csökkentésében. Sok olyan nemzetközi fórumon, ahol korábban elvetették az atomenergetikát, most azt a megtűrt kategóriába sorolták át. Van remény az atomenergetika új reneszánszának kialakulására, amiben sokat nyom a latba az Egyesült Államokban bekövetkezett fordulat. Új blokkokat már nem csak Franciaországban, a Dél-Afrikai Köztársaságban és a Távol-Kelet néhány országában (Japán, Kína, Dél-Korea, Tajvan) létesítenek, hanem az Egyesült Államok mellett más országok is fontolgatják ennek lehetőségét, a finn parlament pedig már elhatározásra is jutott egy új blokk létesítésében. Úgy gondolom, hogy Paks jókor vetette fel elképzelését az élettartam-hosszabbításra.

______________________________