Poznaj atom

Atom na morzu – wczoraj i dziś

Środa 26 września 2012

Według Rejestru Lloyda, na morzach i oceanach pływa obecnie blisko 200 reaktorów jądrowych. To jedna trzecia wszystkich działających reaktorów na świecie, a łącznie, od lat 50. ub. wieku, w użyciu było ich 700.

Napęd jądrowy jest najbardziej odpowiedni dla jednostek, które przebywają długo na morzu bez możliwości uzupełniania paliwa i potrzebują dużej mocy. Para z podgrzewanej przez reaktor wody służy do napędzania turbin parowych. Statki i okręty o napędzie jądrowym nie potrzebują więc, tak jak statki napędzane konwencjonalnie, stale uzupełniać paliwa. Nie potrzebują także skomplikowanych instalacji do jego przepompowywania i przechowywania. Napęd jądrowy wymaga tylko jednostki centralnej z paliwem, którego wystarcza na co najmniej kilka lat pracy. Na przykład niemiecki statek „Otto Hahn” zużył przez pierwsze cztery lata pracy zaledwie 22 kg uranu-235, na których przepłynął 250 tys. mil morskich.

Dziś atomowa flota na świecie to około 140 okrętów i statków, napędzanych przez ponad 180 małych reaktorów jądrowych. Łączny czas pracy 700 reaktorów działających na morzach świata od lat 50. ub. wieku przekroczył 12 tys. lat. Dziś w napęd jądrowy wyposażane są najczęściej okręty podwodne, ale także lodołamacze i lotniskowce. W służbie pozostaje również jeden statek handlowy z takim napędem - rosyjski barkowiec „Sevmorput”.

Atomowy przełom podmorskiej żeglugi

Prace nad wykorzystaniem napędu atomowego w żegludze rozpoczęły się w latach 40. ub. wieku. Pionierem były Stany Zjednoczone. Pierwszą taką jednostkę, okręt podwodny USS „Nautilus” (SSN-571), Amerykanie zwodowali w 1955 r. (więcej nt. temat w artykule zamieszczonym na naszym portalu). Był to początek wykorzystania energii atomowej na morzu i przełom w historii żeglugi podwodnej. Napęd jądrowy umożliwiał wielotygodniowe rejsy bez zawijania do portów i bez wynurzenia. Co więcej – pozwalał rozwijać pod wodą nieosiągalną dla „zwykłych” okrętów podwodnych prędkość nawet do 25 węzłów. USS „Nautilus” osiągami i możliwościami bił na głowę konwencjonalne okręty podwodne. Sukces spowodował, że do 1962 r. marynarka amerykańska operowała już 26 okrętami podwodnymi o napędzie atomowym, a 30 kolejnych było w budowie.

Z czasem okręty podwodne z napędem jądrowym zaczęły także przenosić broń jądrową i stały się elementem strategicznym dla światowych mocarstw. Wkrótce po rozpoczęciu eksploatacji podwodnych okrętów, powstały także nawodne jednostki o napędzie atomowym. Do dziś funkcjonuje pierwszy atomowy lotniskowiec, USS „Enterprise”, który wszedł do służby w 1960 r. Równolegle swoją atomową flotę zaczęli tworzyć Rosjanie - ZSRR zwodował pierwszy podwodny okręt w 1957 r.

Potknięcie na progu

Dobre doświadczenia marynarki wojennej zapowiadały szybką karierę atomu we flocie handlowej. Cztery lata po zwodowaniu USS Nautilus, na wody wypłynął pierwszy handlowy statek atomowy, N/S Savannah, którego budowę sfinansowała Amerykańska Komisja Energii Atomowej i Federalna Komisja Morska. “Savannah” kosztował 46,9 mln dolarów i został zwodowany w 1959 r. W ślady Amerykanów poszły Japonia i RFN, a próby podjęło więcej krajów. Do wykorzystania napędu atomowego jako konkurencyjnego wobec napędu silnikami dieslowskimi skłaniała przede wszystkim cena paliwa.

W 1971 r. prognoza amerykańskiej Administracji Morskiej (MARAD) zakładała, że do 1990 r. światowe zapotrzebowanie na flotę morską wynosić będzie 500 statków o mocy powyżej 100 tys. koni mechanicznych i 2500 o mocy powyżej 40 tys. koni mechanicznych. Według raportu, napęd atomowy był konkurencyjny już wówczas dla jednostek napędzanych silnikiem spalinowym o mocy powyżej 100 tys. koni mechanicznych, a do 1978 r. miał być konkurencyjny dla jednostek powyżej 40 tys. koni mechanicznych. Wydawało się, że świat stoi otworem przed statkami „atomowymi”. Tak się nie stało. Do służby weszły tylko cztery statki handlowe z napędem jądrowym: wspomniany „Savannah”, który służył w latach 1962-1972, niemiecki „Otto Hahn” (1968-1979), japoński „Mutsu” (1979 – 1992) i rosyjski „Sevmorput” (1988 - do dziś). Niezrealizowane pozostały plany włoskie (N/S Enrico Fermi) oraz brytyjskie.

Działające jednostki wycofano z różnych powodów: technicznych, ekonomicznych i politycznych. „Savannah” i „Otto Hahn” okazały się ostatecznie zbyt kosztowne w utrzymaniu (niemiecki statek przerobiony został na jednostkę z napędem konwencjonalnym). „Mutsu” dopadły problemy techniczne i polityczne – protesty towarzyszyły już pierwszemu wyjściu w morze, a podczas testów na pełnym morzu doszło do rozszczelnienia osłony reaktora i niewielkiej emisji promieniowania gamma i neutronowego. Na wieść o tym rybacy blokowali powrót jednostki do portu przez 50 dni, a ostatecznie, pomimo pomyślnego przejścia testów w trakcie których frachtowiec przebył ponad 40 tys. mil morskich i zbudowania dla niego specjalnego portu – „Mutsu” nie wszedł nigdy do służby handlowej, w 1992 zdemontowano reaktor i przebudowano na jednostkę badawczą „Mauri”.

Lodowi giganci

Na pocieszenie orędownikom żeglugi cywilnej z napędem jądrowym pozostawał niekwestionowany sukces atomowych lodołamaczy. W tym samym roku, kiedy do służby wszedł „Savannah”, w ZSRR pracę rozpoczął zbudowany dwa lata wcześniej pierwszy lodołamacz o napędzie atomowym - „Lenin”. W ślad za nim pojawiły się kolejne. Zdecydowanie potężniejsze i wydajniejsze od lodołamaczy z napędem konwencjonalnym, radzieckie lodołamacze atomowe umożliwiły otwarcie przez cały rok żeglugi trasami północnymi. Pierwszy atomowy lodołamacz pozostawał na służbie przez 30 lat. Do chwili obecnej Rosjanie zwodowali 7 pełnomorskich lodołamaczy atomowych i 2 rzeczne, jednak w służbie pozostaje tylko 6. W 2008 r. pojawiły się natomiast informacje, że Rosja przystępuje do programu budowy nowej floty 7 lodołamaczy atomowych, z których pierwszy miałby zostać zwodowany w 2015 r. W 2010 r. atomowe lodołamacze przeprowadziły na próbę drogą północną potężny rosyjski gazowiec do portu w Chinach, sprawdzając techniczne i ekonomiczne korzyści takiego rozwiązania.

Nowa era pokojowego atomu

Do niedawna wydawało się, że era handlowej floty atomowej to krótki i zamknięty epizod w historii żeglugi morskiej. W ostatnim czasie zmiany klimatyczne i wzrost cen paliw kopalnych pozwoliły jednak odkurzyć szereg pomysłów z czasów pierwszej ery pokojowego wykorzystania energii jądrowej. Optymiści wieszczyli wówczas atomowe lokomotywy, lodówki, samochody i statki kosmiczne... Wracają więc także wizje wykorzystania czystej energii w żegludze, odpowiadającej dziś za około 5% światowej emisji gazów cieplarnianych. Według różnych szacunków ekonomicznych, wykorzystanie napędu jądrowego w żegludze handlowej jest już uzasadnione przy obecnych cenach paliwa. Całkowity koszt zbudowania i eksploatacji statków z napędem jądrowym jest niższy od statków z napędem konwencjonalnym w przypadku kontenerowców o 16%, a masowców – o 8%. Inwestycje we flotę z napędem jądrowym wymagają jednak, zdaniem ekspertów, także szeroko zakrojonych inwestycji w infrastrukturę. Chodzi m.in. o budowę lub przystosowanie na całym świecie sieci portów dla statków tego typu, wytyczenie tras i uporządkowanie systemu i polityki bezpieczeństwa. Przydatne byłyby też rozwiązania, dzięki którym armator atomowy byłby w stanie finansowo zarządzać całością środowiska dla żeglugi statków z napędem jądrowym.

O przyszłości atomu na morzu rozmawiają największe koncerny. W 2010 r. informowano o negocjacjach chińskiego potentata w transporcie kontenerowym COSCO z chińską agencją ds. energii atomowej na temat budowy statków z napędem jądrowym. Także w 2010r. Rejestr Lloydsa przystąpił do konsorcjum, którego celem jest budowa statków handlowych o napędzie jądrowym. W skład konsorcjum wchodzi także Hyperion Power Generation (obecna nazwa na Gen4Energy), firma typu spin-off, utworzona przy Los Alamos National Laboratory, która opracowała mały reaktor o mocy elektrycznej 25 MW, BMT Nigel Gee, firma zajmująca się projektowaniem statków oraz grecki armator Enterprise Shipping and Trading. Rozpatrywany do zastosowania w nowej konstrukcji typ reaktora stanowi przykład nowej generacji małych reaktorów. Są to reaktory prędkie, wykorzystujące nisko wzbogacony uran, chłodzone eutektykiem ołowiowo-bizmutowym. Wspomniany reaktor firmy Gen4Energy zaprojektowany został zresztą pierwotnie do dostarczania energii dla odizolowanych albo trudno dostępnych miejscowości albo instalacji przemysłowych. Jeśli potwierdzą się wstępne założenia konsorcjum dotyczące ekonomicznej efektywności projektu, być może niebawem rozpocznie także służbę na statkach nowej, atomowej ery w żegludze morskiej.

FOT: Pierwszy amerykański lotniskowiec o napędzie atomowym USS "Enterprise" (źródło).

Facebook