Kako je dobro poznato, vezano za sigurnost elektroenergetskih sustava, nuklearne elektrane daju konstantnu baznu energiju koja ne ovisi o vremenskim uvjetima ili o sustavu neprestane isporuke goriva. Za razliku od Sunčeve ili energije vjetra, iz nuklearne se energije može kontinuirano i danonoćno proizvoditi električna energija s vrlo velikim faktorima kapaciteta, često 90% pa i više, što osigurava postojanu i predvidljivu opskrbu. Nuklearna energija smanjuje ovisnost o inozemnom uvozu energije, posebice ugljena, nafte i prirodnog plina. Zemlje s nuklearnim elektranama mogu lokalno proizvesti značajnu količinu električne energije, povećavajući time energetsku neovisnost i smanjujući geopolitičke ranjivosti povezane s lancima opskrbe energijom.
S druge strane, nuklearno gorivo razmjerno je bogato i koncentrirano, što znači da mala količina goriva može proizvesti ogromne količine električne energije. To njegovo svojstvo dovodi do stabilnijeg i predvidljivijeg određivanja cijena energije u usporedbi s fosilnim gorivima, čije su cijene podložne značajnoj volatilnosti tržišta. Zalihe urana rasprostranjene su diljem svijeta, a suvremene konstrukcije reaktora mogu vrlo učinkovito koristiti nuklearno gorivo. Uz to, njegovim eventualnim recikliranjem, na čemu se još radi, moglo bi se produljiti njegovu dostupnost desetljećima pa i dulje. Korištenjem vlastite nuklearne energije zemlje mogu diverzificirati izvore električne energije i povećati ukupnu otpornost (elektro)energetskog sustava.
Sigurnosni rizici
Međutim, nuklearne elektrane predstavljaju golem sigurnosni rizik u ratu jer u slučaju oštećenja može biti katastrofalnih posljedica za vojsku i za stanovništvo i to u više zemalja. Izravan vojni napad ili značajna šteta na nuklearnoj elektrani može uzrokovati radiološko ispuštanje, stvarajući ekološku katastrofu daleko izvan neposredne zone sukoba. Incidenti u NE Černobil i NE Fukushima 1 pokazali su kako oštećenja nuklearnih postrojenja mogu uzrokovati dugotrajnu kontaminaciju koja se proteže na stotine četvornih kilometara.
Zbog toga su nuklearne elektrane postale strateški ciljevi velike vrijednosti. Strana koja napada može namjerno gađati te objekte kako bi izazvala rasprostranjen poremećaj u okolišu, uzrokovala golemo raseljavanje civila, proizvela dugoročnu ekonomsku i ekološku štetu. Za razliku od konvencionalnih vojnih ciljeva, oštećenje nuklearnih postrojenja može stvoriti radioaktivne zabranjene zone, okolna područja učiniti desetljećima nenastanjivima, kontaminirati izvore vode, uzrokovati dugoročne zdravstvene rizike zbog izloženosti zračenju i poremetiti poljoprivredne i gospodarske aktivnosti na širim područjima.
Nadalje, zaštita nuklearnih postrojenja tijekom rata iznimno je izazovna. Reaktori zahtijevaju kontinuirane sustave hlađenja, robusno održavanje infrastrukture, specijalizirano osoblje za sprječavanje mogućih scenarija taljenja reaktora i ekstremne sigurnosne mjere koje postaju eksponencijalno teže tijekom aktivnih borbi. U međuvremenu, već i puka prijetnja oštećenjem nuklearnog postrojenja može stvoriti značajan psihološki pritisak, potencijalno prisiljavajući na strateška povlačenja ili pregovore zbog potencijala za katastrofalne posljedice.
Rusko-ukrajinski rat
U Rusko-ukrajinskom ratu, najvećem koji je danas u tijeku, Rusija se koristi napadima na ukrajinsku energetsku infrastrukturu kako bi postigla odlučujuću prednost i lakše ostvarila ratne ciljeve. Na tom, energetskom bojištu pokazalo se da su upravo nuklearne elektrane postale ključni resursi koji zapravo održavaju redovan život u Ukrajini, a time i mogućnost za daljnju borbu. Naime, od početka rata bilo je više od 1000 napada na ukrajinski EES, a Rusija je tijekom 2024. godine eskalirala napade usmjerene na energetiku. Podaci pokazuju da je do rujna 2024. ukrajinski EES proizvodio je samo 1/3 električne energije u odnosu na razinu prije početka rata u veljači 2022. godine. Zbog čestih bombardiranja termoelektrana i hidroelektrana, 70% preostale proizvodnje električne energije u Ukrajini sada se odvija u devet nuklearnih reaktora raspoređenih u tri elektrane: NE Rivne (četiri reaktora), NE Južna Ukrajina (tri reaktora) i NE Hmjelnicki (dva reaktora).
Zbog kolapsa većeg dijela industrije, trenutačna potražnja za električnom energijom u Ukrajini je pala, iako još premašuje preostalu domaću proizvodnju. Zimska potražnja je 18 GW, ali Ukrajina trenutačno može proizvesti samo 12 - 13 GW. To dovodi do čestih ispada sustava i prekida napajanja, čime se slabi i vojna proizvodnja i obrana zemlje. O kakvim se razmjerima radi, otkrivaju ukrajinski izvori koji izvješćuju da su nestanci električne energije u kućanstvima 2024. godine iznosili ukupno oko 2000 h. Prošloga studenoga ukrajinska su kućanstva bez napajanja električnom energijom bila 25% vremena, a u prosincu je to poraslo na gotovo 40% vremena. Ukrajina dio manjka električne energije nadoknađuje uvozom iz susjednih zemalja Europske unije, ali ne može uvoziti dovoljno za zadovoljavanje potražnje.
Rusija za sada oklijeva izravno napasti tri spomenute elektrane zbog rizika od ispuštanja radioaktivnih kontaminanata u okoliš. Međutim, sada tim reaktorima u spomenute tri elektrane sve više prijeti nestabilnost same elektroenergetske mreže pa bi mogli postati nesigurni. To bi dovelo do njihovog zatvaranja i potpunog kolapsa mreže. Ako se to dogodi, posljedice bi ne samo u gospodarskom i političkom, nego i u vojnom smislu po Ukrajinu mogle biti pogubne.
Sposobnost Ukrajine za održavanje opskrbe energijom usko je povezana i s opstankom vlasti, a šire gledano čak i s europskom stabilnošću. Naime, Ukrajina je 70% urbana, s pet velikih gradova koji pojedinačno imaju više od 900 000 stanovnika. Velikim urbanim područjima poput njih ne može se primjereno upravljati bez električne energije. Visokocentralizirani sustavi u Ukrajini znače da dugotrajan gubitak električne energije, osim prekida industrijske proizvodnje i brojnih uslužnih, zdravstvenih i upravljačkih procesa koji se osnivaju na radu električnih uređaja i računala, također dovodi u opasnost opskrbu najnužnijim proizvodima poput vode i toplinske energije ili funkcioniranja kanalizacije. Dugotrajan prekid napajanja doveo bi do urušavanja upravljanja urbanim središtima, čime bi se značajno povećala vjerojatnost novog velikog raseljavanja stanovništva. Procjenjuje se da je 6,8 milijuna izbjeglica već napustilo Ukrajinu, s dodatnih 4 mil. interno raseljenih. Novi veliki val iseljavanja stvorio bi novu izbjegličku krizu u Europi, posebice u susjednim zemljama koje su već snažno ekonomski pogođene zbog pomaganja Ukrajini, dok bi zemlja ostala s još manje ljudskih resursa za proizvodnju i borbu. Stoga stručnjaci upozoravaju da je zaštita ključnih trafostanica trenutačni prioritet, možda čak i za opstanak zemlje!
Što se događa s NE Zaporižje?
Na početku spomenuti načelni rizici vezani za rat i nuklearnu energiju u Ukrajini već su tri godine stvarna prijetnja. Štoviše, uvjeti za rad ukrajinskih nuklearnih elektrana zbog dugog rata pogoršavaju se iz dana u dan, a posebice za najznačajniju od njih. To je NE Zaporižje koja je sa svojih šest reaktora VVER-1000 pojedinačne snage oko 950 MW najveća u Europi. Ruska vojska ju je zauzela već početkom ožujka 2022. godine. Borbe na području oko elektrane brzo su izazvale zabrinutost da bi njezini reaktori mogli biti kritično oštećeni u razmjeni vatre. Zabrinutost je povećana u kolovozu 2022. godine, kada su u napadu oštećena dva od četiri dalekovoda visokog napona (750 kV) povezana s elektranom.
Predstavnici Međunarodne agencije za nuklearnu energiju (IAEA) posjetili su postrojenje krajem kolovoza 2022. godine. Potom su od Vijeća sigurnosti Ujedinjenih naroda zatražili hitno uspostavljanje 'Zone nuklearne sigurnosti i sigurnosne zaštite' oko elektrane kako bi se osiguralo da njezin fizički integritet ne bude ugrožen. Iako nikada nije postignut dogovor o službenoj provedbi zaštitne zone u Zaporožju, stručnjaci IAEA-e nastavili su svakodnevno pratiti i procjenjivati situaciju u elektrani. Uz aktivnosti na provjeri, prioritet im je nuklearna sigurnost i sigurnosne posljedice.
Zahvaljujući tom radu stručnjaka IAEA-e, poznato je da su fizički integritet i sigurnosni sustavi elektrane ugroženi djelomičnim oštećenjem postrojenja od izravnih napada koje su pokretale obje strane i njihovih borbi u blizini. Postrojenje je prvi put granatirano u ožujku 2022. godine, kada je Rusija preuzela kontrolu. Krajem lipnja te godine vanjski sustav za praćenje zračenja, udaljen 16 km, uništen je granatiranjem, što je također ugrozilo praćenje zračenja i pripravnost za hitne slučajeve. Do napada bespilotnim letjelicama došlo je u travnju i srpnju 2023. godine, a nadzorni timovi IAEA-e u elektrani izvijestili su o obližnjim eksplozijama. U kolovozu prošle godine izbili su požari u elektrani s velikim količinama dima koji su izbijali iz rashladnog tornja, što se poklopilo s ukrajinskim prodorom u Kursku oblast u Rusiji. Osim tih vojnih napada na elektranu s jedne ili druge strane, Rusija je 2023. godine provela neovlaštene strukturne promjene, a ruske su snage postavile i eksploziv u blizini reaktora. Osim toga, 2022. su između unutarnje i vanjske ograde elektrane postavljene protupješačke mine, a još ih je postavljeno u siječnju prošle godine.
Kako se dalje navodi u izvješćima IAEA-e, na radni kapacitet operativnog osoblja negativno je utjecalo postupanje prema ukrajinskim zaposlenicima. To uključuje i fizičko nasilje ruskih okupacijskih vojnih i sigurnosnih snaga nad ukrajinskim zaposlenicima, pa i njihovo mučenje koje je u nekim slučajevima dovelo do smrti! Radnicima je također onemogućen pristup kritičnim sigurnosnim sustavima i stalno su izloženi velikom stresu. Lanac zapovijedanja postao je nejasan, što je rezultiralo proturječnim porukama radnicima. Osim toga, granatiranje i druga šteta nanesena obližnjem gradu Enerhodaru ostavila je radnike i njihove obitelji u lošim životnim uvjetima, povremeno bez električne energije ili pitke vode. Elektrana sada radi sa značajno smanjenim brojem zaposlenika. Prije rata u njoj je bilo i do 11 000 radnika, a danas je njihov broj pao na oko 5000.
Rusija je također oslabila neophodno napajanje elektrane izvan lokacije. Otkako ju je Rusija pokušala spojiti na svoju elektroenergetsku mrežu, u borbama u okruženju elektrana je izgubila tri dalekovoda od 750 kV i pet rezervnih vodova od 330 kV. Sada radi s po jednim od svake vrste. To vanjsko napajanje je neophodno za siguran rad postrojenja i kontinuirani rad sigurnosnih sustava. No, početkom prošle godine elektrana je 23 uzastopna dana bila bez te pričuvne veze. Nadalje, vezano za neprekidni lanac opskrbe, IAEA je izvijestila o problemima logistike elektrane koja jedva uspijeva dobaviti pričuvne ili zamjenske dijelove i sigurnosnu opremu. To se događa jer se elektrana djelomično oslanja na opremu zapadnih dobavljača.
Dodatne prijetnje došle su i od rušenja brane HE Kahovka u lipnju 2023. godine, događaja koji se pripisuje Rusiji. Time je za NE Zaporižje smanjena opskrba vodom za hlađenje reaktora i istrošenog goriva.
Ugroza ostalih ukrajinskih nuklearnih postrojenja
Osim elektrana, meta ruskih napada bila su i neka druga ukrajinska nuklearna postrojenja. Institut za fiziku i tehnologiju u Harkivu, u kojem se nalazio mali eksperimentalni reaktor, uništen je napadom iz zraka u ožujku 2022. godine. Zauzvrat je ukrajinska vojska više puta dronovima napala NE Smolensk, uz granicu Rusije i Bjelorusije, ali su je ruske protuzračne snage za sada obranile.
Za razvoj situacije s ukrajinskim nuklearnim elektranama posebno je važno što odluka o eventualnom prekidu rada u njima nije potpuno u rukama ukrajinske vlade. Naime, Ukrajina je podvrgnuta pojačanom nadzoru IAEA-e koja će također sudjelovati u donošenju odluke o eventualnom zatvaranju tih postrojenja ako percipirani rizik postane prevelik. Naime, IAEA se izravno uključila u rat već drugog dana ruske invazije, kao odgovor na prve teške borbe u blizini nuklearnih elektrana. Ukrajinska vlada već je 25. veljače 2022. obavijestila IAEA-u da je izgubila kontrolu nad ostacima NE Černobil, kojom je upravljala od njezinog zatvaranja 1986. godine. Također je pozvala IAEA-u na preuzimanje pojačane regulatorne uloge tijekom sukoba.
Od toga je dana IAEA uspostavila važnu ulogu u ratu, izvještavajući o stanju opskrbe električnom energijom u Ukrajini i radeći na smanjenju rizika od nuklearne katastrofe. Podržala je Ukrajinu organizirajući 86 isporuka sigurnosne opreme u vrijednosti većoj od 14 milijuna dolara. Na poziv Ukrajine uspostavila je nadzorne timove u svakoj nuklearnoj elektrani u Ukrajini, uključujući i NE Zaporižje. Plan za ostvarenje nuklearne sigurnosti koji je još 2022. godine donijela IAEA, tzv. Stupove nuklearne sigurnosti, kasnije su odobrile sve njezine članice, uključujući Ukrajinu i Rusiju.
Ured glavnog ravnatelja IAEA-e objavljuje izjave za tisak svaki put kada se dogodi incident važan za nuklearnu sigurnost, a tih je izjava do sada bilo više stotina. Stručnjaci procjenjuju da je takvo djelovanje IAEA-e učinilo sigurnijom cijelu Europu. No, on se ne odvija bez rizika za stručnjake IAEA-e, a zadnji incident bio je 10. prosinca prošle godine, kada je navodno ruski dron napao vozilo njezinih novopristiglih promatrača.
Zbog svega toga i najviše zbog straha od nesreće s lokalnim i međunarodnim posljedicama, Europska unija, Ujedinjeno Kraljevstvo i Sjedinjene Američke Države vjerojatno će se pridružiti IAEA-i u inzistiranju na zatvaranju bilo koje nuklearne elektrane u Ukrajini ako ona ili mreža na koju je spojena ne zadovoljavaju međunarodne sigurnosne standarde. Sporazum o pridruživanju Ukrajine i EU-a u Članku 342. navodi da Ukrajina mora surađivati s načelima i standardima IAEA-e za nuklearnu sigurnost. Međunarodni savjetnici i ukrajinski energetski stručnjaci slažu se da je najbolja mjera koju Ukrajina trenutačno može poduzeti na izbjegavanju kolapsa mreže koncentriranje sustava protuzračne obrane na zaštitu ključnih trafostanica. Drugim riječima, obrana mreže jednako je ključna kao i obrana preostalih elektrana.
Pouke iz rata
S druge strane, vojni i energetski stručnjaci te stratezi širom svijeta pozorno prate rat u Ukrajini i nastoje izvući neke pouke. Stratezi u Australiji, koja planira izgradnju više nuklearnih elektrana, dolaze do zanimljivih nalaza o ratnim rizicima za energetske sustave koji se oslanjanju na nuklearnu energiju i obnovljive izvore. Prije svega, čini se da proizvodnja energije iz obnovljivih izvora nije tako otporna na neprijateljske napade kao što bi se na prvi pogled moglo činiti. Nuklearna energija, iako bi vjerojatno bila koncentrirana na nekoliko velikih proizvodnih lokacija, zapravo bi trebala biti pouzdanija u ratnim uvjetima od one iz obnovljivih izvora. Zašto?
Prema australskim stratezima, ako se pretpostavi da bi neki neprijatelj planirao uništiti energetski sustav zemlje koju napada kako bi je prisilio da se prestane boriti, što je očito slučaj u Ukrajini, tada je prednost obnovljivih izvora u tome što je proizvodnja iz Sunčeve i energije vjetra raspršena u mnogo manjih jedinica skromnije proizvodnje, od kojih je svaka elektrana razmjerno neekonomična za napad. Međutim, instalacije za pojačavanje opskrbe, poput baterija i generatora za pokrivanje vršne potrošnje, nisu toliko brojne i mogu se učinkovito napasti umjesto da se napadaju raspršene male elektrane. Naime, i proizvodnja iz obnovljivih izvora jednako je ovisna o ograničenom broju ključnih dalekovoda i trafostanica u distribucijskoj mreži, baš kao i ona iz velikih elektrana.
Također, upitno je hoće li neprijatelj poduzeti taj veliki korak izravnog vojnog napada na nuklearne elektrane koji bi uključivao razaranje postrojenja. To je zapravo slučaj i sada jer Rusija ne napada izravno nuklearne elektrane s ciljem njihovog razaranja ili oštećenja. Nadalje, australska analiza kritičnosti točaka u energetskom sustavu, njihove ranjivosti i mogućnosti oporavka, pokazuje prednost nuklearnih elektrana nad obnovljivim izvorima. Što se tiče ranjivosti, koncentracija proizvodnih kapaciteta u nuklearnim postrojenjima na nekoliko lokacija u zemlji pojednostavila bi njihovu zaštitu protuzračnom obranom. U scenariju potpunog oslanjanja na obnovljive izvore, obrana bi umjesto koncentracije na nekoliko lokacija morala biti dislocirana na velik broj lokacija širom zemlje, što bi nužno umanjilo njezinu učinkovitost. Čak i ako neprijatelj nadvlada zračnu i proturaketnu obranu i pogodi ciljeve, nuklearne elektrane zapravo bi mogle biti manje ranjive od ostalih objekata jer su izgrađene uz značajne pasivne obrambene i zaštitne mjere. Da bi se postigla velika vjerojatnost razaranja i uništenja postrojenja, neprijatelj bi trebao značajno povećati volumen ili učinak raketnog napada.
Ipak, nuklearni kompleks se sastoji od više važnih elemenata pa će, bez obzira na oštećenje ili očuvanje samog reaktora, neprijatelj snažnim napadom vjerojatno biti u stanju oštetiti rashladne sustave, izmjenjivače topline ili kondenzatore, a i turbine. No, prema australskim stručnjacima, i u slučaju takvih oštećenja katastrofalno oslobađanje zračenja trebalo bi biti manje vjerojatno zbog mjera predostrožnosti koje bi se u tim slučajevima poduzele. Međutim, velike bi štete pretrpjeli i drugi čvrsti energetski objekti poput plinskih termoelektrana, hidroelektrana ili baterijskih spremnika energije. Za obnovu nuklearne elektrane od ratnog napada, ako nema katastrofalnog uništenja, bilo bi potrebno vrijeme u rasponu od nekoliko mjeseci do godinu - dvije dana, a tako bi bilo i s drugim vrstama elektrana.
Zaključno
Dakle, i u scenariju napada na nuklearnu proizvodnju i u scenariju napada na obnovljive izvore postoji velik rizik od štete u koncentriranim izvorima električne energije, ali čini se da nuklearna energija tu nema lošije izglede, a po nekima čak ima i bolje. Bez obzira na način proizvodnje, glavna je ranjivost EES-a u elektrodistribucijskoj mreži. Na primjer, iako su sredstva za proizvodnju iz obnovljivih izvora brojna i raspršena, ona su također funkcionalno beskorisna u izolaciji jer EES radi samo ako je umrežen. Konkretno, u Australiji postoji oko 305 trafostanica, ali uništenje ili onesposobljavanje samo četiriju glavnih dalekovoda vjerojatno je dovoljno za raspad EES-a. Uništenje samo osam ključnih trafostanica vjerojatno će izolirati glavna proizvodna područja od glavnih gradova, bez obzira na to koliko kapaciteta za proizvodnju iz obnovljivih izvora postoji.
Trafostanice, budući da su kompaktne i ne osobito otporne, također su mnogo ranjivije na napade. Ranjivost će porasti u scenariju proizvodnje iz obnovljivih izvora. Budući da se kapaciteti za proizvodnju iz obnovljivih izvora često grade daleko od potražnje, onda i distribucijska mreža raste, povećavajući područje koje bi trebalo zaštititi i više se oslanja na upravljačke sustave omogućene internetom. To povećava ranjivost na dodatne vektore napada, uključujući kibernetičke napade i sabotažu. Zaštita od tih prijetnji može daleko više iscrpljivati ograničene sposobnosti zemlje.
Naravno, u ratu bi obnova distribucijske mreže bila razmjerno lakša i brža jer je zamjena transformatora jednostavnija od popravka turbine ili tlačne posude. Američko iskustvo govori da posao na jednom distribucijskom objektu uobičajeno traje 8 - 35 dana. No, sama lakoća ponovnog napada i količina ciljeva mogu brzo iscrpiti zalihe komponenti za popravak ili zamjenu. Slično tome, pokušaj zaštite svakog čvora sustavima zemlja - zrak brzo bi iscrpio raspoložive vojne resurse.
Na kraju, treba istaknuti da su obje strane u ukrajinskom ratu do sada izbjegavale namjerno gađanje nuklearnih elektrana značajnijim oružjem te je nesporno da bi se ozbiljni napadi na nuklearne objekte u bilo kojem sukobu smatrali ekstremno eskalirajućim. Tako na kraju proizlazi da su zbog straha od najvećeg rizika za izazivanje nuklearne katastrofe, u ratu same nuklearne elektrane možda još i najsigurniji dio EES-a.
