Autor: Jerzy Majcher

Pulaski Policy Paper nr 18, 20 września 2022 r.

Nie ulega wątpliwości, że informacja o inwazji wojsk rosyjskich na teren elektrowni atomowej (EJ) w Zaporożu wywołała reakcję emocjonalną nie tylko Europy, ale i całego świata. Sprowokowała interwencję Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej z Wiednia w postaci wizytacji grupy inspektorów reprezentujących różne specjalności, przybyłych na teren obiektu jądrowego wykorzystywanego do celów cywilnych, a nie militarnych. Reakcja instytucji powołanej do nadzoru jądrowego była i jest całkowicie uzasadniona, ponieważ fakt wtargnięcia wojsk na teren obiektu jądrowego, zatem obecność tam osób nie znających procedur bezpieczeństwa i łamiących zasady ograniczonego dostępu do reaktorów jądrowych i infrastruktury krytycznej towarzyszącej pracy EJ, jest istotnym naruszeniem zasad bezpieczeństwa.

Już w pierwszych dniach wizytacji ujawniono groźne ślady potwierdzające przypadki ostrzału z ciężkiej broni, bloków energetycznych i części obiektów towarzyszących w  elektrowni jądrowej. Nawet w trakcie obecności delegacji MAEA odnotowano ostrzał artyleryjski najprawdopodobniej prowadzony w celu wywołania paniki. Wojska rosyjskie wskazywały iż odnotowany atak artylerii pochodził rzekomo z terenu kontrolowanego przez wojska ukraińskie. Jest oczywiste, że w chaosie wojennym z łatwością powstają tego rodzaju prowokacje. Problem jednak w tym, że takie działania militarne na terenie EJ lub w jej otoczeniu mogą prowadzić do uszkodzeń, mających wpływ na bezpieczeństwo pracy elektrowni. Specjaliści MAEA już w pierwszym publicznym komunikacie potępili tego rodzaju działania i wezwali  wojska agresorów do ich zaprzestania.

Nie ulega wątpliwości, że wojna na Ukrainie spowodowana napaścią wojsk Federacji Rosyjskiej wspieranych przez Białoruś, jest wojną dwóch cywilizacji. Cywilizacji krajów demokratycznych z cywilizacją krajów zarządzanych autokratycznie z ideologią o korzeniach wywodzących się z komunizmu, w której zasady humanizmu były i są skrajnie wypaczone.

Jaka jest pozycja EJ Zaporoże w zaopatrzeniu Ukrainy w energię elektryczną tego kraju?

Ukraina jest jednym ze światowych liderów wykorzystania energii jądrowej w wytwarzaniu elektryczności. Energia jądrowa zaspokaja ponad 50% zapotrzebowania na energię elektryczną tego wielkiego kraju. Natomiast EJ Zaporoże jako największa elektrownia o mocy zainstalowanej przekracza nieco ponad poziom 3000 MWe, a energia przez nią wytwarzana zaspokajała ponad 20% potrzeb przemysłowych i komunalnych. Odcięcie przez wojska agresorów dostaw energii elektrycznej dla co piątego z jej odbiorców, jest poważnym ciosem w gospodarkę Ukrainy i to był strategiczny cel Rosji. Zadać dotkliwe straty gospodarce Ukrainy, bez względu na bezpieczeństwo jądrowe Europy.

Taki sposób prowadzenia wojny przez nieodpowiedzialnych i niekompetentnych wojskowych był i jest groźny nie tylko dla dwóch stron konfliktu wojennego, ale mógł spowodować syndrom czernobylski tj. spowodować zagrożenie skażeniem radiacyjnym dużej części Europy- w tym również terytorium agresorów. Jak wskazuje historia, w doktrynie wojennej Rosji czynnik ludzki zawsze był lekceważony i mało istotny, co jest diametralnie inne niż w kulturze świata Zachodu.

Sektor energetyki jądrowej w Ukrainie po upadku ZSRR, gdzie użytkowanie wybudowanych tam EJ pochodziło z okresu gospodarki radzieckiej, w czasie od uzyskania niepodległości przeszedł długoletni proces przebudowy i dostosowania obiektów jądrowych do standardów międzynarodowych. Ukraina zrealizowała proces modernizacji i dostosowania istniejących na jej terytorium elektrowni jądrowych do standardów obowiązujących w cywilizowanym świecie, ponosząc przez lata ogromne nakłady na inwestycje dedykowane głównie spełnieniu warunków bezpieczeństwa pracy EJ.

Wszystkie użytkowane EJ Ukrainy zostały zmodernizowane i przeszły pozytywnie badania („stress testy”) jakie MAEA wymagała przed udzieleniem koncesji dla pracujących elektrowni jądrowych, a wynikające z doświadczeń po zdarzeniach spowodowanych zjawiskami trzęsienia ziemi i tsunami w EJ Fukushima elektrownie jądrowe na terytorium Ukrainy, były zmodernizowane w warunkach pokojowych i są bezpieczne oraz zarządzane przez kompetentne załogi, wyszkolone wg standardów MAEA. Podobnie poddano modernizacji procesy składowania i utylizacji wypalonego paliwa wg bezpiecznej technologii opracowanej przez firmę Holtec International z USA. Poniższa grafika opracowana na potrzeby konferencji z roku 2018, przedstawia sytuację i rozmieszczenie elektrowni jądrowych na Ukrainie z opisem ich rodzaju reaktorów i mocy zainstalowanych.

Źródło: A.A Ajsin-President of EnergoAtom Ukraine. Konferencja “Start procesów modernizacji i wzrostu ekonomicznego elektrowni jądrowych Ukrainy”. Kijów -2018.

Z prezentacji wynikało, że Elektrownia Jądrowa Zaporoże składa się z trzech reaktorów typu VVER-1000 o łącznej mocy zainstalowanej 3000 MWe, wytwarzającej w 2014r ponad 22% energii elektrycznej i zatrudniającej ok 7 tysięcy pracowników- to jeden z największych obiektów przemysłowych Ukrainy.

Energia z EJ Zaporoże, wyprowadzana była do ukraińskiego systemu elektroenergetycznego liniami najwyższych napięć 750 kV, które zostały również zmodernizowane i wyposażone w nowoczesną automatykę zabezpieczającą chroniącą zarówno sieć jak i samą elektrownię od zakłóceń w ich pracy. Część tych sieci była pozostałością po systemie ZSRR i wiodła na teren Federacji Rosyjskiej, co w sytuacji inwazji wojsk rosyjskich miało określone skutki.

Agresorzy po opanowaniu militarnym elektrowni Zaporoże, korzystając ze zdobytej infrastruktury dokonali przełączeń w stacji wyprowadzającej moc z elektrowni, poprzez otwarcie wyłączników łączących sieć zasilającą odbiorców ukraińskich pozbawili ich energii. Natomiast korzystając z możliwości lokalnego sterowania wyłącznikami zasilili linię wiodącą energię na terytorium Rosji.

Manewr taki został z pewnością przeprowadzony z wykorzystaniem sterroryzowanej załogi i dokonany w warunkach wymuszenia na niej określonych zachowań niezgodnych z procedurami bezpieczeństwa. Już sam fakt prowadzenia ruchu sieci i zarządzania stacją transformatorów, bez uzgodnień z operatorem sieci przesyłowej Ukrainy, był poważnym zakłóceniem pracy poprzez możliwość przeciążenia elektrowni mocą nie wynikającą z bilansowania sieci i zdolności przesyłowej linii wiodącej na terytorium Rosji. Taki przypadek mógł doprowadzić do zadziałania automatyki zabezpieczeniowej i spowodować definitywne odłączenie elektrowni oraz uruchomienie awaryjnego chłodzenia reaktorów przez aktywne systemy ochrony przed przekroczeniem dopuszczalnych temperatur wynikających z tzw. ciepła powyłączeniowego (z rozszczepień i rozpadu radioaktywnych produktów rozszczepienia). Poza niewątpliwym stresem załogi pracującej pod przymusem narzucanym przez agresorów, mogących popełnić błędy w manewrowaniu położeniami wyłączników, bez koordynacji z centrum dyspozycji operatora sieci przesyłowej- takie działanie miało znamiona zagrożenia pracy elektrowni jądrowej i wprowadzenia jej w stan awaryjny. Opisane zdarzenie mogło być potencjalnie niebezpieczne, ale świadczyło również o grabieży energii elektrycznej na terytorium Rosji i powodowało straty gospodarcze dla Ukrainy pozbawionej około 20% energii elektrycznej. W każdym przypadku działań wojennych na terytorium przez, które przechodzą linie napowietrzne wyprowadzające energię z EJ Zaporoże, skutkować będzie awaryjnym odstawieniem bloków i wygaszaniem pracy reaktorów. Potencjalnie zawsze groźne będzie przerwanie pracy linii zasilającej potrzeby własne elektrowni, bo musi ono uruchomić systemy aktywnej obrony bezpieczeństwa pracy bloku.

Na takie nieskoordynowane działania agresorów należy nałożyć zdarzenie sprzed kilku miesięcy polegające na hakerskim ataku przeprowadzonym z Rosji na sieć dystrybucyjną obszaru Kijowa, kiedy pozbawiono zasilania na wiele godzin odbiorców energii elektrycznej.

Powyższe zdarzenie nakazuje tym większą czujność i konieczność nadzoru i separacji systemów informatycznych nadzorujących ruch sieci przesyłowej, ważnej dla europejskiego systemu elektroenergetycznego ENTSO-E, do którego pracy równoległej kilka miesięcy temu została przyłączona sieć przesyłowa Ukrainy. Tym samym Ukraina, nie będąc jeszcze członkiem UE, już w zakresie energetyki jest faktycznym uczestnikiem w pracy europejskiej sieci przesyłowej, a każde możliwe jej poważne zakłócenie wynikające z działań wojennych może mieć wpływ na stabilność całego systemu ENTSO-E.

Czy działania militarne na terenie EJ Zaporoże mogą być groźne dla bezpieczeństwa jądrowego?

Nie ulega wątpliwości, że najbardziej niebezpieczne są działania wojenne, które są dalekie od procedur bezpieczeństwa jakie powinny być zachowane w pracy reaktorów jądrowych dużej mocy.

Jak widać ze sprawozdań z inspekcji MAEA w elektrowni Zaporoże, ostrzał z broni ręcznej a nawet broni pancernej nie spowodował krytycznych uszkodzeń w pracy reaktorów.

Konstrukcja płaszcza reaktora mogłaby być rozszczelniona po jej uszkodzeniu przez wielka bombę lotniczą lub rakietę dużego kalibru precyzyjnie nakierowaną na wyspę reaktorową w EJ Zaporoże. Żelbetowa konstrukcja wyspy reaktorowej nie jest łatwa do sforsowania, co nie znaczy, że nie można takiego zdarzenia wykluczyć . Gdyby jednak w wyniku nieodpowiedzialnego takiego ataku agresorów na część reaktorową doszło do wycieku pary z części wrzącej reaktora, to potencjalne skażenie radiacyjne dosięgłoby  zarówno agresorów jak i zaatakowanych. Ilość pary z obiegu pierwotnego sięga kilkuset ton  wytwarzanej w ciągu godziny.  „Broń” taka zadziałałaby obustronnie, bez możliwości przeciwdziałania jej skutkom. Takie zdarzenie mogłaby mieć, ze względu na siłę oraz kierunek wiatrów zasięg możliwego skażenia radiacyjnego, obejmującego teren szerszy niż tylko ten należący do elektrownii.Jak wspomniano wcześniej w takim przypadku praca reaktora zostałaby wyłączona automatycznie, a gdyby ewentualnie wystąpiło uszkodzenie aktywnych systemów chłodzenia,  wówczas uruchomiłyby się systemy pasywne zdolne do wychłodzenia reaktora nawet przez 72 godziny. Reaktor w takim przypadku zostałby zalany wodą ze zbiorników awaryjnych, tak jak nakazują to procedury stress testów. Procedury pracy awaryjnej wprowadzone zostały po doświadczeniach z uszkodzeń w elektrowni Fukushima. Opisana tutaj potencjalna awaria wynikająca z nieodpowiedzialnych działań militarnych agresora, mogłaby mieć skutki radiacyjne raczej ograniczone i lokalne w wyniku zadziałania systemów prewencyjnych.

Podobnie należy podchodzić do ewentualnego ataku na składowiska paliwa wypalonego na terenie elektrowni Zaporoże. W tym przypadku nawet wyciek wody chłodzącej ze zbiorników wychładzających kontenery betonowe z przepracowanym paliwem, nie spowodują zagrożeń globalnych, a co najwyżej lokalnych i relatywnie łatwych do opanowania, bez potrzeby ewakuacji ludności z terenów przyległych do elektrowni.

Inne zagrożenia bezpieczeństwa wynikające z nieodpowiedzialnych działań militarnych w elektrowni Żaporoże, to te które mogą uszkodzić wysokotemperaturowe i pod wysokim ciśnieniem obiegi pary wtórnej. Są to wytwornice pary, rurociągi pary świeżej, zawory pary oraz turbina parowa- takie uszkodzenia mogłyby być potencjalnie zagrożeniem dla pracującej załogi obsługującej część turbinową elektrowni. Oczywiście  automatyka zabezpieczeniowa wówczas wyłącza część reaktorową z pracy w trybie awaryjnym. Potencjalne zagrożenie dotyczyłoby lokalnie tylko pracującej załogi przebywającej w tej przestrzeni wycieku pary.

Działania militarne mogą potencjalnie objąć również część generatorową w hali maszyn, co potencjalnie mogłoby stanowić zagrożenie uszkodzenia szczelności generatora chłodzonego wodorem. Ponieważ wodór w zetknięciu z powietrzem ma temperaturę zapłonu w zakresie od 17 ^oC do 70 ^oC , to w ograniczonym zakresie mogłoby to doprowadzić do lokalnej eksplozji i pożaru. Ten typ zagrożenia nie miałby charakteru globalnego i zwykle mógłby być opanowany przez miejscową straż pożarną.

Pozostałe zagrożenia działań militarnych w EJ Zaporoże, mogą dotyczyć ataków na układy zbiorników zasilania w paliwo płynne (olej napędowy) do silników pomp chłodzących stanowiących rezerwowy układ pracujący na chłodzenie w czasie awarii systemu z pompami o napędzie elektrycznym. Wówczas dochodziłoby do lokalnego pożaru, ale zwykle ta część jest separowana ścianami zaporowymi od części reaktorowej. Pożar paliwa ze zbiorników dedykowanych chłodzeniu awaryjnemu zwykle powinien być możliwy do zlokalizowania przez miejscową straż pożarną.

Zawodowa lokalna straż pożarna jest wyszkolona i wyspecjalizowana w gaszeniu pożarów w elektrowni jądrowej i wyposażona w środki ochrony nie tylko pożarowej ale i radiacyjnej. To efekt procedury MAEA po doświadczeniach z EJ Czernobyl.

Kolejnym miejscem  potencjalnego zagrożenia dla EJ Zaporoże może być układ wyprowadzenia mocy z elektrowni poprzez stację transformatorową. Zwykle transformatory jednofazowe są chłodzone olejem transformatorowym. W przypadku ostrzału takiego transformatora i rozszczelnienia kadzi może dojść do wycieku oleju, który w wysokiej temperaturze może ulec zapłonowi. Wówczas mogłoby dojść do lokalnego pożaru oleju zgromadzonego w zbiorniku zagłębionym w gruncie pod kadzią transformatora. Ten typ uszkodzenia należałoby traktować jako potencjalnie lokalne skażenie, nie grożące globalnym zasięgiem. Z pożarami transformatorów zwykle są w stanie sobie poradzić straż pożarna elektrowni.

Wnioski i rekomendacje

1. Konkludując powyższe rozważania o potencjalnych zagrożeniach w pracy Elektrowni Jądrowej Zaporoże, należy podkreślić, że sam obiekt spełnia wszystkie kryteria bezpieczeństwa jądrowego jakie nakłada MAEA na koncesjonowane elektrownie i bez przekroczenia warunków bezpiecznej pracy nie niesie zagrożeń globalnych dla otoczenia.

2. Separacja EJ Zaporoże od linii wyprowadzających energię elektryczną do sieci zawsze spowoduje wyłączenie z pracy reaktorów i zadziałanie co najmniej jednego z awaryjnych systemów chłodzenia ciepła po-wyłączeniowego.

3. MAEA oraz wszystkie cywilizowane kraje Świata, powinny wymóc na Rosji wycofanie wojska z terenu elektrowni jądrowej Zaporoże i utworzyć wokół niej strefę zdemilitaryzowaną pod kontrolą wojsk ONZ.

4. Nie jesteśmy w stanie przewidzieć , jaki poziom destrukcji mogą spowodować działania wojenne prowadzone na terenie tej elektrowni atomowej przez rosyjskie wojska , ponieważ jest to obiekt jądrowy dedykowany pokojowemu wykorzystaniu energii atomowej w obiektach cywilnych a nie wojskowych. Obecność sił zbrojnych w tych obiektach będzie zawsze stanowić zagrożenie dla ludzi i środowiska i należy ją bezwzględnie eliminować wszelkimi możliwościami i środkami.

Autor: Dr inż. Jerzy Majcher, niezależny konsultant ds. energetyki i środowiska.

Analiza została przygotowana przy współpracy z  Międzynarodowym Centrum na rzecz Zwycięstwa Ukrainy