Polski reaktor jądrowy EWA i jego następczyni - MARIA

Wielu laikom wydaje się, że reaktory atomowe to dział niedostępny Polsce i że nasz kraj właściwie nie posiada światej klasy fizyków jądowych. Nic bardziej mylnego, Polska posiadała pełnoprawny działający reaktor jądrowy, rozwijany i rozbudowywany pod okiem krajowych specjalistów - i choć mały - nie była to żadna atrapa. Przez dziesięciolecia polski reaktor jądrowy EWA, bo o nim mowa - służył do prowadzenia badań

Wydaje Ci się, że Polska nie miała reaktorów atomowych i nie pewnie również specjalistów w tej dziedzinie. Tymczasem pod Otwockiem działał reaktor jądrowy EWA, skutecznie rozwijany przez polskich specjalistów, szereg osiągnięć był na poziomie światowym. Reaktor EWA działał niemal przez 40-lat i służyła do badań naukowych oraz do produkcji izotopów wykorzystywanych w przemyśle farmaceutycznym. Niektóre osiągnięcia polskich naukowców w tej dziedzinie, jak choćby kilkukrotne zwiększenie mocy reaktora w stosunku do jego mocy fabycznej, w sposób bezawaryjny - były osiągnięciami światowymi. Poznaj historię pierwszego polskiego reaktora jądrowego, który zamkniętty został po 40 latach - dopiero w 1995 roku.

Początki fizyki jądrowej w Polsce

Przede wszystkim - wszystkim osobom odwiecznie sądzącym, że w Polsce nauka rozwijała się bardzo powolnie - włączając w to fizykę jądrową lub że tylko Zachód pchał świat do przodu - definitywnie należy powiedzieć, że nie jest to prawda. Polska już przed II wojną światową posiadała fizyków jądrowych wysokiej klasy, o których zabiegały światowe uniwersytety i autorów światowych odkryć. Działali nie na Zachodzie, ale w Polsce - oprócz tego, że polskie nazwisko Marii Skłodowskiej od lat znane było w całym naukowym świecie, choć jej osiągnięcia miały miejsce na terenie Francji.

Tutaj należy wspomnieć profesora Andrzeja Sołtana, który już przed II wojną światową sam konsturował jedne z pierwszy akceleratorów cząstek na świecie. Są to do dziś podstawowe narzędzia badawcze fizyki jądrowej. Andrzej Sołtan jako pierwszy na świecie - otrzymał strumień neutronów wywołany bombardowaniem lekkich pierwiastków przyspieszonymi jonami helu i deuteronami, o czym donosiło amerykańskie czasopismo "Physical Review" w 1933. Było to odkrycie światowe.

Przerwanie ciągłości kadrowej..

Problemem rozwoju fizyki jądrowej stała się w Polsce II wojna światowa i w zasadzie eksterminacja polskich środowisk naukowych przez niemieckich okupantów. Wielu osobom wydaje się, że Niemcy niszczyli raczej środowiska wykładowców związanych z humanistycznymi przedmiotami, historiografą, polonistyką czy kulturą. Niestety nie jest to prawda, niemiecka doktryna zakładała wyższość naukowców niemieckich samą przez się i nie oszczędzała naukowców na terenach okupowanych - na czym zresztą bardzo skorzystała radiologia i fizyka jądrowa USA, które przyjęły sporą część uciekinierów z III Rzeszy, naukowców pochodzenia żydowskiego. Polskie kadry naukowe wyszły z II wojny światowej tak przetrzebione, że w zasadzie instytuty badawcze należało budować od nowa, największym problemem był czas potrzebny na wychowanie i wykształcenie nowych kadr. Działanie III Rzeszy cofnęły nas w tym zakresie o wiele lat, rujnując perspektywy rozwoju chociażby farmaceutyki w okresie powojennym.

Pierwszy reaktor jądrowy EWA – skąd się wziął

Wobec braku realnej możliwości mteriałowej do zbudowania własnego reaktora - pierwszy reaktor musiał zostać zakupiony za granicą. Z przyczyn politycznych w grę wchodził zakup tylko od ZSRR, w latach 50-tych pojawiła się oferta Moskwy skierowana do określonych państw komunistycznych, w tym do Polski. 

Rosjanie zaproponowali dostawę reaktora w cenie ponad 15 mln ówczesnych dolarów. Cena była ogromna jak na tamte czasy. Polscy fizycy oddelegowani do oceny tej oferty zdali sobie szybko sprawę, że celem oferty sowieckiej nie jest udostępnianie rozwoju i nauki swoim sojusznikom, jak głosiła oficjalna wersja - a po prostu dobry zarobek - albowiem podobnej wielkości reaktory, nie koniecznie gorszej jakości - można było kupić na Zachodzie za cenę wielokrotnie mniejszą. Polska, choć miała ograniczone możliwości sprzeciwu, podjęła negocjacje i ostatecznie cena spadła do - uwaga - 5,5 mln dolarów, przy czym Sowieci dorzucili jeszcze wsad paliwowy w tej cenie. 

Transakcja miała miejsce w 1955 i wtedy też uchałą Rady Ministrów PRL powołano Polski Instytut Jądrowy, na którego czele postawiono najwybitniejszego ówczesnego polskiego fizyka jądrowego - wspomnianego Andrzeja Sołtana.

Charakterystyka reaktora EWA

Była to konstrukcja sowiecka, jej paliwem był wzbogacony uran, a chłodziwem zwykła, łatwo dostępna woda. Jak na lata 50-te konsrukcja jeszcze dość nowoczesna. Jej moc nominalna okreslona była jako 2 MW.

Co było celem zakupu reaktora? Jak powiedział jeden z pracowników Polskiego Instytutu Jądrowego do ówczesnego premiera Cyrankiewicza: "Pierwszy zakład jądrowy w Polsce postawił sobie jako główny cel zbudowanie reaktora i nasi pionierzy energetyki atomowej na tym skoncentrowali swoje wysiłki". Oznaczało to, że celem jest nauka doświadczalna, rozwój kadr - oraz budowa ostatecznie elektrowni atomowej na bazie tego pierwszego reaktora. Oznaczało to, że w planach jest budowa całkowicie polskich reaktorów, opartych już o polską konstrukcję.

Polskie eksperymenty - rozbudowa reaktora jądrowego EWA

Reaktor jądrowy o mocy 2MW został uruchomiony ostatecznie w 1958, w podotwockim Świerku, ale już kilka lat później Polacy zaczęli go rozbudowywać. Celem była próba zwiększenia jego mocy. Modernizację przeprowadzano właściwie co parę lat.

Rozpocząteo od wzbogacenia paliwa oraz postawiono na bezpieczeństwo. Zdawano sobie sprawę, że usytuowany pod samą Warszawą reaktor musi być w pełni bezpieczny - toteż wraz z rozbudową mocy zawsze dodawano układy zwiększające bezpieczeństwo użytkowania - zgodnie z najnowszymi trendami). 

Atomistyka, w czasach zimnej wojny należała do najbardziej strzeżonych dziedzin wiedzy zarówno w bloku wschodnim i zachodnim. Wiele odkryć naukowych nie opuszczało terenu konkretnych zakładów jądrowych. Stąd też wiele innowacji musiało być tworzonych na miejscu, nie mogliśmy korzystać ze światowej myśli technicznej, tak jak jest to dziś. 

Wilhelm Bilig, pracownik Instrytutu Badań Jądrowych wypowiedział się na ten temat w ten sposób:
,,Kiedy nad rozwojem atomistyki ciążyła, tak przytłaczająco, groza bomby atomowej, budowa reaktora własnymi siłami, w izolacji okazała się zadaniem nader trudnym i skomplikowanym, chyba zadaniem ponad siły. Trzeba było wszystko lub prawie wszystko zaczynać od początku, odkrywać rzeczy dawno już gdzie indziej odkryte, lecz ukryte."

Wkrótce polscy fizyki dokonali rzeczy niebywałej - zwiększając moc reaktora oblilczonego przez Rosjan na 2MW do mocy najpierw 4MW, a potem 10 MW (w ciągu 9 lat od uruchomienia). Ostatecznie polscy naukowcy określili jego moc na 10MW i 2MW awaryjnie. Żyłując w ten sposób reaktor - nie odnotowano żadnych sytuacji kryzysowych, co jest niesamowitym osiągnięciem, na skalę światową.

Początkowo w zasadzie radziecki, potem po przebudowach zdecydowanie już polski reaktor jądrowy EWA, jedynie oparty na radzieckim IRT-2000 - zyskał znacząco większe możliwości wykorzystania.

Polskie eksperymenty z bezpieczeństwem reaktora - czy Warszawa wiedziała?

Bezpieczeństwo i bezawaryjność to jedne z kluczowych zagadnień atomistyki w wydaniu praktycznym. W polskich badaniach, do których wykorzystawano reaktor atomowy EWA - miały one szczególne znaczenie, albowiem kierownictwu projektu zależało na prowadzeniu bardzo zaawansowanych badań w tym zakresie, co np. w ZSRR nie było priorytetem.

Zdecydowano się na przeprowadzenie eksperymentu bezpieczeństwa w sytuacjach potencjalnie awaryjnych. Do tego celu przeprowadzono wyłączenie najpierw pierwszej pompy obiegowej systemu chłodzenia wodą. Gdy wyciągnięto wnioski, przeprawdzono to samo, ale z wyłączeniem 2 z 3 pomp. Ostatecznie przeprowadzono także gwałtowne wyłączenie całego systemu chłodzenia. Jako pierwsi na świcie Polacy udowodnili, że tego typu reaktor jest w stanie pracować z mocą 6 krotnie wyższą niż nominalna. 

Pozostaje jednak pytanie, rozbudzające wyobraźnię.. Skoro reaktor znajdował się w Świerku, w dzisiejszej gminie Otwock, 25 km od centrum Warszawy - to czy Warszawa o tym wiedziała? Mówiąc ,,Warszawa" nie mamy na myśli komitetu partii, ale mieszkańców. Możemy mieć jednak pewność, że projekt był kierowany naprawdę przez najlepszych specjalistów i wybuch reaktora w zasadzie nie wchodził w grę.

Wykorzystanie reaktora jądrowego EWA

Działanie reaktora EWA pozwoliło na dynamiczny rozwój krajowej inżynierii jądrowej. W jego otoczeniu powstały laboratoria, zaplecze pomiarowe oraz zespoły specjalistów zajmujących się fizyką jądrową, materiałoznawstwem i technologiami radiacyjnymi. W EWA prowadzono testy paliwa, prace nad bezpieczeństwem reaktorów oraz liczne eksperymenty naukowe.

Reaktor miał również ogromne znaczenie praktyczne – umożliwiał produkcję izotopów promieniotwórczych wykorzystywanych w medycynie, przemyśle i badaniach naukowych. Bez EWA rozwój polskiej medycyny nuklearnej w latach 60. i 70. byłby znacznie wolniejszy.

Wreszcie - na bazie reaktora EWA wybudowano także następne już całkowiecie polskie reaktory - w tym MARIA.

Wycofanie EWY i jej dziedzictwo - reaktor MARIA

EWA została wycofana z użytku w 1995, a więc już po upadku komunizmu. Dziś paradoksalnie dalej służy kształtowaniu kadr, ponieważ zabezpieczanie starych reaktorów również jest cześcią nauki atomistyki.

Powstała częściowo na bazie EWY - dużo nowsza i w pełni polska MARIA służy do dziś, ma moc 30 MW, ale bez EWY prawdopodobnie by nie powstała. Prace nad nią trwały od lat 60-tych, podsumowuje to prof. G. Wrochna:

„Doświadczenie zebrane w poprzednich latach przy eksploatacji reaktora EWA, przy wszechstronnych badaniach fizycznych i cieplno-przepływowych, które pozwoliły na podniesienie mocy 2 do 10 MW, okazało się wystarczające dla wzorowego przeprowadzenia projektowania, budowy i rozruchu reaktora MARIA. Warto o tym pamiętać szczególnie dzisiaj, gdy rozważamy sposób budowy, rozruchu i eksploatowania przyszłych polskich elektrowni jądrowych. Wszystkie niezbędne kompetencje są wciąż dostępne w polskich instytutach badawczych”.

Dlatego dziś - wbrew obawom wielu - będziemy w stanie obsłużyć pierwszą polską elektrownię atomową kadrowo, właśnie dzięki temu, że przez lata, niezależnie od tego jaka była to władza - polski rząd łożył pieniądze na ten projekt. 

Reaktor jądrowy MARIA wspiera naszą farmację

MARIA jest niezwykle nowoczesnym reaktorem, dzięki któremu dziś uzyskujemy izotopy z z substancji naświetlanych w rdzeniu reaktor. Są one niezwykle wartościowe w świecie medycyny, bez nich diagnostyka medyczna, wiele terapii, ale także przemysł - znacząco by ucierpiały. 

W podsumowaniu najlepiej ponownie oddać głos prof. Wrochnie

Dziś jest to jedyne tego typu urządzenie w kraju i jedno z najmłodszych i najlepszych w całej Europie, To tu naświetlamy m.in. tarcze uranowe, z których pozyskuje się molibden-99, materiał niezbędny do produkcji leków onkologicznych. Tylko jeden tydzień pracy naszego reaktora oznacza ratunek dla 100 000 pacjentów szpitali”.

Źródła:

• https://www.ncbj.gov.pl/aktualnosci/ewa-i-maria-swiadectwem-kompetencji-polskich-naukowcow
• https://nuclear.pl/polska,ewa,reaktor-badawczy-ewa,0,0.html

BLOG:

• Liczba Prandtla - co to jest?